принцип работы вязкостной муфты автомобиля
Итак, что такое вискомуфта вентилятора на автомобиле или как её ещё называют вязкостная муфта? Вискомуфта — это механизм, который служит не только для передачи крутящего момента, но также еще и для его выравнивания, носит название вязкостной муфты. Если сравнивать этот узел с гидромуфтой или же с гидротрансформатором, то наблюдаем иной принцип действия.
Вискомуфты вентилятора работают по принципу передачи крутящего момента не с помощью динамических свойств жидкостного потока, а через вязкостные свойства жидкости, которая заполняет ее внутренний объем. Преимущественно вискомуфты используются как механизм, осуществляющий автоматическую блокировку дифференциала.
Хроника создания вискомуфт
Что такое вискомуфта народ не знал аж до 1917 года пока в США, Мелвин Северн не изобрел эту самую вискомуфту. Однако сразу после этого она не нашла сколь-нибудь широкого применения. Лишь в 1964 году ее впервые смонтировали на автомобиль, называвшийся Interceptor FF.
Разработанная инженерами английской компании Jensen, она была предназначена для того, чтобы служить автоматической блокировкой межосевого дифференциала машины.
Именно середина шестидесятых прошлого века оказалась временем, когда вязкостные муфты стали широко внедрятся в конструкцию полноприводных трансмиссий легковых автомобилей с постоянным приводом. Сейчас вискомуфты устанавливаются на двигатели Cummins, а так же широко используются и на других моторах.
Конструкция и основы работы автомобильных вискомуфт
По конструкции вискомуфта – это блок из тонких дисков, которые собраны в пакет и смонтированы в герметически закрытом корпусе. Конструктивно муфта состоит из двух пакетов, один из которых является ведущим, второй – ведомым, соответственно они соединены с входным и выходным валами.
Поверхность дисков, составляющих пакеты, особым образом отперфорирована отверстиями и отштампована выпуклостями. Каждый из дисковых блоков набран с таким расчетом, чтобы между отдельными составляющими их дисками было минимально допустимое расстояние.
Полость корпуса вискомуфты вентилятора на автомобиле заполняется дилатантной жидкостью. Чаще всего в основе ее вязкое вещество кремний-органического происхождения (силикон), которое обладает непостоянной вязкостью, резко возрастающей в результате роста скорости деформации смещения.
Увеличению эффективности работы муфты способствует также свойство жидкости очень сильно расширяться при повышении температуры, что приводит к возникновению дополнительной силы давления со стороны жидкости, передаваемой на диски. Ввиду перечисленных особенностей вискомуфты, диски, при увеличении скорости вращения, словно слипаются.
Если движение автомобиля равномерно, то скорость вращения ведущего и приводимого в движение жидкостью валов одинакова и не возрастает, т.к. внутреннее сопротивление в жидкости стабильно. Если один из этих двух валов изменяет скорость своего вращения по отношению к другому, диски в вискомуфте автомобиля подвергаются интенсивному относительному смещению.
Как следствие, скачкообразное возрастание вязкости жидкости и стремление возникающей внутрижидкостной силы трения к выравниванию угловых скоростей обоих дисковых пакетов.
Значительная разность скоростей вискомуфты приводит к тому, что жидкость отвердевает из-за существенного возрастания собственной вязкости. При этом муфта самоблокируется и начинает передавать крутящий момент с ведущего вала на ведомый без фактических потерь.
Слабость и достоинства вязкостной муфты
Степень вязкости находящейся внутри муфты жидкости находится в зависимости от того, насколько сильно она перемешивается за счет вращения пакетных блоков, то есть от разности их угловых скоростей. Однако присутствует нелинейная зависимость между свойствами жидкости, что не дает возможности предопределить тормозной коэффициент. Ввиду этой причины эффективность вискомуфт в конструкции самоблокирующихся дифференциалов относительно невелика.
Если говорить об автомобилестроении, то в чистом виде, без традиционного дифференциала на основе шестеренчатого механизма, дифференциалы, основанные исключительно на работе вискомуфты, практически не употребляются. Связано это еще и с тяжеловесной конструкцией подобных муфт, ибо их эффективность находится в зависимости от поперечника дисков, а также от внутрикорпусного объема жидкости.
Ввиду возникающих требований к величине передаваемых моментов, внешние размеры ведущего моста значительно возрастают, что, помимо всего прочего, является еще и следствием снижения проходимости транспортного средства из-за уменьшения дорожного просвета.
Вместе с тем, вискомуфты весьма просты по конструкции. Хотя из-за особенностей своего функционирования должны обладать специфическими свойствами. Например герметичностью, которая не будет теряться при внутреннем давлении, достигающем пятнадцати атмосфер. Весь срок эксплуатации муфт не подразумевает их специального обслуживания. А если выявляется неисправность устройства, то этот узел попросту заменяется на новый.
Использование вязкостных муфт на практике
В основном данный механизм используется на полноприводных автомобилях с увеличенной проходимостью как самоблокирующийся дифференциал между осями, в качестве самостоятельного осевого дифференциала не употребляется. Изредка, вискомуфта, применяется как механизм автоматического блокирования традиционного дифференциала с шестернями: модели Thema и Dedra 2000 Turbo итальянской Lancia.
Для того, чтобы синхронизировать крутящий момент двух осей, передней и задней, более простого и недорогого способа, чем применение вязкостной муфты, попросту не существует. Ввиду относительно небольшой разницы моментов, возникающих в стандартных дорожных условиях на обеих осях автомобиля, оказывается вполне достаточной точность срабатывания муфты.
Работа вязкостной муфты успешно препятствует возникновению эффекта проскальзывания колес передней оси относительно колес оси задней. Особенно часто подобное возможно при преодолении автомобилем сильно пересеченной местности.
Если говорить о современных решениях, то автомобилестроители все реже применяют вискомуфты, отдавая предпочтение более совершенным принудительно управляемым муфтам Haldex. Они значительно лучше охлаждают и взаимодействуют с системами ABS. Поэтому зная, что такое вискомуфта не стоит полагаться на нее полностью. Время идет и всему есть замена.
Поделитесь информацией с друзьями:
Вискомуфта принцип работы
Работа многих изделий основывается на использовании, порой неожиданным образом, самых разных свойств привычных нам веществ.
Примером этого может служить вискомуфта – специальное устройство, предназначенное для избирательной передачи, зависящей от внешних условий, крутящего момента. У таких изделий принцип работы основан на изменении вязкости залитой в него жидкости. Нельзя сказать, что они применяются чрезвычайно широко, например как МКПП, но и обойти стороной их использование было бы неправильно.
Содержание
- Принцип действия вискомуфты
- Как работает вискомуфта в трансмиссии?
- Как работает вискомуфта вентилятора охлаждения?
Принцип действия вискомуфты
Внешний вид вискомуфты и ее принцип работы позволит понять приведенный рисунок.
Как видно из него, устройство вискомуфты представляет собой герметичный корпус, в котором располагаются два ряда дисков. Каждый из них связан или с ведомым, или с ведущим валом. Ведущие и ведомые диски перемежаются между собой, на каждом из них имеются специальные выступы и отверстия, а расстояние между их плоскостями минимальное.
Пространство внутри корпуса заполнено вязкой жидкостью, чаще всего изготовленной на основе силикона.
Отличительными особенностями этой жидкости, позволяющими использовать ее для работы в составе вискомуфты, являются:
- увеличение вязкости, сгущение при интенсивном перемешивании;
- значительный коэффициент расширения при нагреве.
Когда движение автомобиля происходит равномерно, диски вращаются с равной скоростью и жидкость между дисками не перемешивается. При появлении различий в скорости вращения валов (ведомого и ведущего), также начинает различаться скорость вращения дисков, из-за чего вязкость жидкости возрастает и она работает на передачу крутящего момента к ведомому валу от ведущего.
При значительной разности скоростей вращения дисков, вязкость жидкости возрастает настолько, что вискомуфта блокируется и приобретает свойства, характерные для твердого тела. Дополнительную информацию о том, как работает вискомуфта, поможет получить из видео
youtube.com/embed/sL6Suq5rnoM» allowfullscreen=»allowfullscreen»>Как работает вискомуфта в трансмиссии?
Одно из основных применений вискомуфты – в системе полного привода и трансмиссии вообще. Как это выглядит – поясняет рисунок
Устройство полного привода с использованием вискомуфты основано на том, что задний мост подключается только при необходимости. В обычных условиях такой автомобиль является переднеприводным, но когда возникает разница в угловых скоростях вращения колес разных мостов, срабатывает вискомуфта, и момент начинает распределяться между различными мостами.
Фактически, это получается самоблокирующийся автоматический межосевой дифференциал. В такой ситуации, когда начинают пробуксовывать колеса, водителю не нужно предпринимать никакие действия. Однако стоит иметь в виду, что подобный подключаемый полный привод имеет ограниченное применение. Он хорошо работает на плохой дороге, при гололеде, в городе, но не подходит для настоящего бездорожья.
Причиной этого является запаздывание срабатывания вискомуфты при постоянной смене сцепления колес с покрытием, ее перегрев, и, в конце концов, выход из строя. Кроме обеспечения полного привода, подобное устройство может быть использовано для разгрузки колеса при прохождении поворотов. Понять, как происходит подобное, поможет рисунок
В этом случае вискомуфта ставится на одном мосту между дифференциалом и одной из полуосей. При вхождении на большой скорости в поворот сцепление внутреннего колеса ухудшается, и оно начинает пробуксовывать. Благодаря вискомуфте момент перераспределяется между колесами, обеспечивая безопасное прохождение поворота.
Учитывая такую ответственную роль, которую играет вискомуфта в безопасности движения, а также что она работает в системе полного привода, зачастую требуется проверить ее текущее состояние и работоспособность.
Как работает вискомуфта вентилятора охлаждения?
Кроме полного привода известны и другие варианты применения вискомуфты – вентилятор радиатора охлаждения может служить одним из таких примеров.
Добиться такого режима работы помогает вискомуфта вентилятора. Ее устройство похоже на приведенное выше, только корпус имеет дополнительные емкости для жидкости и оснащен клапаном, обеспечивающим перетекание жидкости. Все это показано на рисунке.
Когда двигатель холодный, вращающиеся диски выдавливают жидкость через открытый клапан в резервную емкость. Сцепление между дисками плохое, и вискомуфта работает с сильным проскальзыванием, обдува радиатора нет, и мотор прогревается.
Когда термостат направляет ОЖ в радиатор для охлаждения, он нагревается, теплый воздух от него попадает на биметаллическую пластину, расположенную впереди на корпусе вискомуфты, она выгибается, и вследствие этого перекрывается отверстие клапана.
Жидкости больше некуда уходить, и она остается между дисками, ее вязкость увеличивается, проскальзывание уменьшается, крыльчатка вентилятора блокируется на валу, и поток воздуха поступает на радиатор для его охлаждения. Это приводит к снижению температуры ОЖ, соответственно снижается температура воздуха, поступающего на биметаллическую пластину, она возвращается в исходное положение, открывается клапан, и жидкость выдавливается в резервную камеру.
В результате этого вискомуфта вентилятора перестает блокировать крыльчатку, она начинает проскальзывать, и процесс охлаждения радиатора прекращается. Таким образом, получается, что режим работы вентилятора охлаждения зависит от температуры ОЖ.
Просмотрев видео, вы получите дополнительную информацию о работе такой системы.
Что же касается возможности проверить работу вискомуфты вентилятора, то здесь помощь окажет следующее видео
youtube.com/embed/4yep6jgYE6M» frameborder=»0″ allowfullscreen=»»>Эта процедура достаточно простая и понятная. Надо только отметить, что разборку вискомуфты не проводят, в случае если она неисправна, то подлежит только замене.
В работе вискомуфты используется такая характеристика жидкости, как вязкость. Благодаря ее изменению становится возможным реализовать различные режимы работы устройств, зависящие от внешних характеристик. Речь может идти как о создании полного привода, так и об охлаждении радиатора.
Вискомуфта — Everything2.com
Вязкостная муфта представляет собой разновидность дифференциала, который иногда встречается в системе трансмиссии полноприводного автомобиля . Вязкостная муфта связывает приводные валы передних и задних колес такого транспортного средства и позволяет передавать крутящий момент на один комплект колес, если другой комплект начинает пробуксовывать (теряет сцепление с дорогой).
Муфта состоит из двух наборов пластин внутри герметичного корпуса, заполненного вязкой жидкостью. Один набор пластин крепится к концу передней половины приводного вала, а другой набор соединяется с задней половиной. Основной принцип работы заключается в том, что вязкая жидкость внутри корпуса противостоит сильным перепадам скоростей вращения двух наборов пластин.
При нормальных условиях вождения оба набора пластин и жидкость, «соединяющая» их внутри муфты, вращаются с одинаковой скоростью. Однако; Если один комплект колес теряет сцепление , его набор пластин будет вращаться быстрее, чем другой набор. В этом случае жидкость внутри вязкостной муфты передает крутящий момент от более быстро вращающихся пластин к более медленно вращающимся пластинам, т.е. крутящий момент передается на набор колес с большим сцеплением.
Вязкостные муфты не ограничиваются полным приводом. Вязкостные (или гидродинамические) муфты широко используются в мире машиностроения для передачи движения из одного места в другое.
Преобразователь крутящего момента, вероятно, является одним из наиболее часто используемых устройств, использующих вязкостные муфты.
В вязкостной муфте жидкость перекачивается с помощью силовой установки. Затем жидкость под давлением направляется к приводному валу. Давление жидкости заставляет приводной вал двигаться, тем самым создавая сцепление между ними.
Преимущества вязкостных муфт:
Недостатки:
| Дифференциал, чувствительный к крутящему моменту | Блаженство и искусство массажа в душе, мастурбация | Дифференциал повышенного трения | гидротрансформатор |
| самоблокирующийся дифференциал | полный привод | полный привод | Порше 959 |
| Тилль | 4х4 | 2 апреля 2002 г. | Контроль тяги |
| Ручка Fisher Space | Тяга | Дифференциал | крутящий момент |
| автоматическая коробка передач | Слова, которые звучат грязно, но на самом деле ими не являются |
Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы написать что-нибудь здесь или связаться с авторами.
3110 Регулятор тяги через вискомуфту
Последнее обновление: понедельник, 16 января 2023 г. | Электронное управление
Быстро завоевывает популярность вискомуфта, первоначально представленная в качестве практичного компонента трансмиссии компанией FF Developments Ltd, а теперь производимая Viscodrive GmbH, совместной компанией GKN-ZF. Он устанавливается, в частности, на легковые автомобили BMW, Ford и VW, а также на легкие коммерческие автомобили.
Его основными преимуществами являются простота и относительная свобода от износа и технического обслуживания. Недостаток того, что он не способен передавать дифференциальный крутящий момент без дифференциальной скорости, заключается в том, что имеет место значительная временная задержка, прежде чем он вступит в действие в качестве устройства повышенного трения.
Характеристики этого типа муфты в значительной степени зависят от свойств используемой жидкости, что является основной причиной того, почему разработка, начиная с концепции до FF в 1920-х годах и заканчивая ее широким распространением в начале 19 -восьмидесятые, так долго. Хотя вязкостные муфты использовались для гоночных автомобилей, они больше подходят для других типов, и, поскольку они могут быть рассчитаны на мягкое действие, их можно устанавливать на передние оси. Поскольку их способность передавать крутящий момент увеличивается с увеличением скорости вращения, они, как правило, менее подходят для ведущей оси, чем для межосевой установки, то есть до того, как скорость будет снижена за счет коронного колеса и шестерни, хотя они используются для обоих.
Муфта в простейшем виде состоит из двух наборов пластин, поочередно соединенных шлицами с корпусом и валом, между которыми находится вязкая жидкость, корпус приводится в движение и крутящий момент передается от него за счет вязкого трения между ведущей и ведомой пластинами к валу. Пластины перфорированы для увеличения вязкостного сопротивления за счет оптимизации распределения жидкости между ними. Эти перфорации также оптимизируют горбовой режим работы, явление, которое будет объяснено позже.
Используется силиконовая жидкость, поскольку ее вязкость падает линейно, но очень незначительно, с повышением температуры. Корпус изначально не заполнен жидкостью, иначе расширение за счет выделения тепла внутри в результате работы, совершаемой жидкостью, привело бы к разрыву либо его, либо уплотнений. Следовательно, тепловое расширение жидкости постепенно увеличивает смачиваемую (эффективную) площадь пластин, тем самым компенсируя эффект одновременного снижения вязкости из-за повышения температуры.
По мере дальнейшего повышения температуры корпус в конце концов наполняется жидкостью, и в этот момент подвод энергии вызывает быстрое повышение температуры и, следовательно, давления локально между пластинами. Эти мгновенные локальные повышения давления заставляют пластины двигаться в осевом направлении, и жидкость между некоторыми из них выдавливается через перфорации. Результатом является контакт металла с металлом и быстрое увеличение передаваемого крутящего момента: это называется горбовым режимом работы. Затем, когда разность скоростей резко падает из-за внезапно возросшего трения, агрегат быстро возвращается к вязкому режиму.
Однако горбочный режим нельзя считать нормальным. Это преимущество только как эффект самозащиты, значительно увеличивающий тягу на одном колесе и, таким образом, быстро освобождающий транспортное средство, застрявшее из-за пробуксовки другого колеса. В качестве альтернативы, если тяговый потенциал ранее эффективного колеса превышен, нагрузка на муфту снова снимается, поскольку она тоже будет пробуксовывать.
Если, с другой стороны, ни один из этих сбросов не срабатывает, двигатель глохнет, и нагрузка на муфту снова эффективно сбрасывается.
Существует два способа установки этого устройства в линию приводов, рис. 31.10: один последовательно, как вязкостная передача (VT), а другой параллельно, как вязкостная муфта (VC). Более того, в дифференциале опять же два способа его установки, а это: в компоновках вал-водило и вал-вал, рис. 31.11 и 31.12 соответственно. Возможные полноприводные схемы показаны на рис. 31.13.
В компоновке вал-водило один комплект дисков соединяется шлицами с водилой дифференциала, а другой набор, альтернативные диски, шлицевым соединением с шестерней дифференциала с одной стороны, которая, в свою очередь, вал. С другой стороны, при вал-в-вале диски подключаются поочередно, по одному комплекту на каждую из шестерен дифференциала. При последнем расположении, хотя вязкостная муфта фактически соединена последовательно между концами двух полуосей, другая шестерня тем не менее все еще параллельна ей.
- VC = вискомуфта (параллельная)
VT = вискомуфта (последовательная) Рис. межосевой дифференциал
Неполный полный привод, ручная блокировка
Постоянный полный привод, межосевой дифференциал с VC
Передний дифференциал с VC или без него
Рис. 31.13 Системы полного привода
Part-time 4WD, ручная блокировка
Постоянный 4WD, межосевой дифференциал с VC
Дифференциал переднего моста с VC или без него
Дифференциал заднего моста с VC
Рис. 31.13 Системы полного привода
Либо такая конструкция позволяет водилу дифференциала и шестерням нормально функционировать, за исключением случаев, когда существует значительная разница скоростей между полуосями, и в этом случае вязкостная муфта автоматически срабатывает при ограниченной скорости проскальзывания, что значительно снижает возможность относительного вращения. Однако при любой заданной разнице скоростей схема «вал-вал» имеет примерно в три раза больший блокирующий момент, чем схема «вал-водило».