سمع العديد من سائقي السيارات مصطلح "القفل التفاضلي" أو "التفاضل الذاتي القفل" (الحجب الذاتي) ، لكن القليل منهم فقط يعرفون كيف تبدو هذه العملية عمليًا. وإذا كانت شركات صناعة السيارات السابقة قد زودت بشكل أساسي سيارات الدفع الرباعي بمثل هذا "الخيار" ، فيمكن الآن العثور عليها أيضًا في سيارة المدينة تمامًا. بالإضافة إلى ذلك ، غالبًا ما يقوم أصحاب السيارات غير المجهزة بكتل ذاتية ، بعد أن فهموا الفوائد التي يجلبونها ، بتثبيتها بأنفسهم.
ولكن قبل فهم كيفية عمل تفاضل ذاتي القفل ، عليك أن تفهم كيف يعمل دون قفل.
ما هو التفاضل
يمكن اعتبار التفاضل (الفرق) بحق أحد العناصر الرئيسية لتصميم ناقل حركة السيارة. بمساعدتها ، يتم نقل وتغيير وتوزيع عزم الدوران الناتج عن المحرك بين زوج من المستهلكين: عجلات تقع على نفس محور الماكينة أو بين محاورها. علاوة على ذلك ، يمكن أن تكون قوة تدفق الطاقة الموزعة مختلفة ، إذا لزم الأمر ، مما يعني أن سرعة دوران العجلات مختلفة.
في ناقل الحركة للسيارة ، يمكن تثبيت فرق: في علبة التروس وفي علبة النقل ، اعتمادًا على جهاز (أجهزة) القيادة.
تسمى تلك الاختلافات المثبتة في الجسر أو علبة التروس عجلة التعشيق ، والتي تقع بين محاور السيارة ، على التوالي - interaxle.
الغرض من التفاضل
كما تعلم ، تقوم السيارة بمناورات مختلفة أثناء القيادة: المنعطفات ، وتغيير الحارة ، والتجاوز ، وما إلى ذلك. بالإضافة إلى ذلك ، قد يحتوي سطح الطريق على مطبات ، مما يعني أن عجلات السيارة ، حسب الحالة ، يمكنها في نفس الوقت السفر مسافات مختلفة. لذلك ، على سبيل المثال ، عند الدوران ، إذا كانت سرعة دوران العجلات على المحور هي نفسها ، فإن إحداها ستبدأ حتمًا في الانزلاق ، مما سيؤدي إلى تآكل الإطارات المتسارع. لكن هذا ليس الأسوأ. الأسوأ من ذلك هو أن التعامل مع السيارة انخفض بشكل كبير.
لحل مثل هذه المشاكل ، توصلوا إلى تفاضل - آلية تعيد توزيع الطاقة القادمة من المحرك بين محاور السيارة وفقًا لمقدار مقاومة التدحرج: كلما كانت أصغر ، زادت سرعة العجلة والعكس صحيح.
آلية تفاضلية
حتى الآن ، هناك العديد من أنواع الاختلافات ، وأجهزتهم معقدة للغاية. ومع ذلك ، فإن مبدأ التشغيل هو نفسه بشكل عام ، لذلك سيكون من الأسهل فهم النوع الأبسط - الفارق المفتوح ، والذي يتكون من العناصر التالية:
- شنت التروس على أعمدة المحور.
- ترس (تاج) مدفوع ، مصنوع على شكل مخروط مقطوع.
- ترس محرك مركب في نهاية عمود الإدارة ، والذي يشكل ، مع التاج ، الترس الرئيسي. نظرًا لأن الترس المدفوع أكبر من ترس القيادة ، فسيتعين على الأخير إجراء عدة دورات حول محوره قبل أن يؤدي الترس الدائري واحدًا فقط. لذلك ، فإن هذين العنصرين من التفاضل هما اللذان يقللان من كمية الطاقة (السرعة) التي تصل في النهاية إلى العجلات.
- تلعب الأقمار الصناعية التي تتشكل دورًا رئيسيًا في توفير الفرق الضروري في سرعة دوران العجلات.
- فيلق.
كيف يعمل التفاضل
أثناء الحركة المستقيمة للسيارة ، تدور أعمدة محورها ، ومن ثم العجلات ، بنفس سرعة عمود الإدارة مع تروسه الحلزونية. لكن أثناء الدوران ، يصبح الحمل على العجلات مختلفًا (يحاول أحدهما الدوران بشكل أسرع) ، وبسبب هذا الاختلاف ، يتم إطلاق الأقمار الصناعية. الآن تمر طاقة المحرك من خلالها ، وبما أن زوجًا من الأقمار الصناعية عبارة عن تروس منفصلة ومستقلة ، تنتقل سرعة دوران مختلفة إلى أعمدة المحور. وبالتالي ، يتم توزيع الطاقة التي يولدها المحرك بين العجلات ، ولكن بشكل غير متساوٍ ، واعتمادًا على الحمولة التي تعمل عليها: ما يتحرك على طول نصف القطر الخارجي يواجه مقاومة أقل للدوران ، وبالتالي فإن الفرق ينقل المزيد من الطاقة إليه ، ويدور بشكل أسرع.
لا يوجد فرق في كيفية عمل التفاضل المركزي والعجلة التفاضلية: مبدأ التشغيل مشابه ، فقط في الحالة الأولى يتم توجيه عزم الدوران الموزع إلى محاور السيارة ، وفي الحالة الثانية - إلى عجلاتها الموجودة على نفس المحور.
تصبح الحاجة إلى فرق المركز ملحوظة بشكل خاص أثناء حركة الماكينة على أرض وعرة ، عندما يضغط وزنها على المحور الأقل من الآخر ، على سبيل المثال ، على منحدر صعود أو منحدر.
مشكلة تفاضلية
على الرغم من أن التفاضل يلعب بالتأكيد دورًا كبيرًا في تصميم السيارة ، إلا أن تشغيله يؤدي أحيانًا إلى حدوث مشكلات للسائق. وهي: عندما تكون إحدى العجلات على جزء زلق من الطريق (طين أو جليد أو ثلج) ، فإن الآخر ، الموجود على أرض أكثر صلابة ، يبدأ في تجربة حمولة متزايدة ، يحاول الفرق إصلاح ذلك ، ويعيد توجيه طاقة المحرك على العجلة المنزلقة. وهكذا ، اتضح أنه يتلقى أقصى قدر من الدوران ، في حين أن الآخر ، الذي لديه قبضة محكمة على الأرض ، يبقى ببساطة بلا حراك.
تم اختراع القفل التفاضلي (تعطيل) لحل مثل هذه المشكلات على وجه التحديد.
مبدأ الحجب وأنواعه
بعد فهم مبدأ التفاضل ، يمكننا أن نستنتج أنه إذا قمت بحظره ، فسوف يزداد عزم الدوران على العجلة أو المحور الذي يتمتع بأفضل قبضة. يمكن القيام بذلك عن طريق توصيل جسمه بأحد المحورين أو عن طريق إيقاف دوران الأقمار الصناعية.
يمكن أن يكتمل القفل - عندما تكون أجزاء الترس التفاضلي متصلة بشكل صارم. يتم تنفيذه ، كقاعدة عامة ، بمساعدة القابض كام ويتحكم فيه السائق من خلال محرك خاص من كابينة السيارة. أو يمكن أن يكون جزئيًا ، وفي هذه الحالة يتم نقل قوة محدودة فقط إلى العجلات - هذه هي الطريقة التي يعمل بها التفاضل الذاتي القفل ، والذي لا يتطلب تدخلًا بشريًا.
كيف يعمل تفاضل ذاتي الغلق؟
في الواقع ، يعتبر الترس التفاضلي ذاتي القفل بمثابة حل وسط بين الكتلة الكاملة والفارق الحر ويسمح لك بتقليل انزلاق عجلات السيارة في حالة وجود اختلاف في معامل الجر بينهما. وبالتالي ، يتم زيادة القدرة عبر البلاد والتعامل مع الطرق الوعرة وديناميكيات تسريع السيارة بشكل كبير ، بغض النظر عن جودة الطريق.
يزيل الكتل الذاتي الانسداد الكامل للعجلات ، مما يحمي أعمدة المحور من الأحمال الحرجة التي يمكن أن تحدث في التفاضل مع فك الارتباط القسري.
تتم إزالة انسداد شبه المحاور تلقائيًا إذا تم تسوية سرعة دوران العجلات أثناء الحركة المستقيمة.
أكثر أنواع الكتل الذاتية شيوعًا
الكتلة الذاتية للقرص عبارة عن مجموعة من أقراص الاحتكاك (الاحتكاك) المثبتة بين جسم الفرق وترس المحور.
ليس من الصعب فهم كيفية عمل تفاضل مع مثل هذه الكتلة: أثناء قيادة السيارة في خط مستقيم ، يدور جسم الفرق وكلا محوري المحور معًا ، بمجرد وجود اختلاف في سرعات الدوران (اصطدمت العجلة منطقة زلقة) ، يحدث احتكاك بين الأقراص مما يؤدي إلى تصغيرها. أي أن العجلة التي تُترك على أرض صلبة ستستمر في الدوران بدلاً من التوقف ، كما في حالة الترس التفاضلي الحر.
تحتوي أداة التوصيل اللزجة ، أو أداة التوصيل اللزجة ، مثل الفرق السابق ، على حزمتين من الأقراص ، فقط هذه المرة مثقبة ، مثبتة بين بعضها البعض مع وجود فجوة صغيرة. يحتوي أحد أجزاء الأقراص على قابض مع الجسم ، والآخر به عمود إدارة.
توضع الأقراص في وعاء مملوء بسائل السليكون العضوي ، والذي يظل ثابتًا عند تدويره بشكل موحد. بمجرد وجود اختلاف في السرعة بين العبوات ، يبدأ السائل في التكاثف بسرعة وبقوة. توجد مقاومة بين السطوح المثقبة. وبالتالي ، يتم إبطاء الحزمة غير الملتوية بشكل مفرط ، ويتم تسوية سرعة الدوران.
مسنن (برغي ، دودة) كتلة ذاتية. يعتمد عملها على قدرة زوج الدودة على الإسفين وبالتالي منع أعمدة المحور عند حدوث اختلاف في عزم الدوران عليها.
كام ذاتي الحجب. لفهم كيفية عمل هذا النوع من التفاضل ، يكفي تخيل تفاضل مفتوح ، حيث يتم تثبيت أزواج العتاد (الكام) بدلاً من آلية التروس الكوكبية. تدور الكامات (تقفز) عندما تكون سرعات دوران العجلات متماثلة تقريبًا ، ويتم حظرها بشكل صارم (محشورة) بمجرد أن تبدأ إحداها في الانزلاق.
لا يوجد فرق في كيفية عمل حظر التفاضل المركزي والفرق التفاضلي بين العجلات - مبدأ التشغيل هو نفسه ، والاختلافات موجودة فقط في نقاط النهاية: في الحالة الأولى - محورين ، في الحالة الثانية - يتم تركيب عجلتين على نفس المحور.
"نيفا" المحلية وتفاضلاتها
في خط VAZs المحلي ، تحتل Niva مكانًا خاصًا: على عكس "أقاربها" على الناقل ، تم تجهيز هذه السيارة بمحرك دفع رباعي غير قابل للتحويل.
في ناقل الحركة VAZ SUV ، يتم تثبيت ثلاثة تفاضلات: العجلة الداخلية - في كل جسر ، والمحور البيني - في علبة النقل. على الرغم من هذا العدد ، لن تضطر إلى معرفة كيفية عمل الفروق على Niva مرة أخرى. كل شيء هو نفسه بالضبط كما هو موضح أعلاه. أي أثناء الحركة المستقيمة للماكينة ، بشرط عدم وجود انزلاق على العجلات ، يتم توزيع قوة الجر بينهما بالتساوي ولها نفس القيمة. عندما تبدأ إحدى العجلات في الانزلاق ، يتم توجيه كل الطاقة من المحرك ، التي تمر عبر الاختلافات ، إلى هذه العجلة.
قفل نيفا التفاضلي
قبل الحديث عن كيفية عمل القفل التفاضلي على Niva ، يجب ملاحظة نقطة واحدة ، وهي توضيح الغرض من المقبض الأمامي (الصغير) لحالة النقل.
يعتقد بعض السائقين أنه من خلال مساعدتها ، يتم تشغيل الدفع بالعجلات الأمامية في السيارة - وهذا ليس كذلك: يتم دائمًا تشغيل كل من محركات الأقراص الأمامية والخلفية في Niva ، ويتحكم هذا المقبض في علبة النقل التفاضلية. أي ، أثناء ضبطه على الوضع "الأمامي" ، يعمل الفرق في الوضع العادي ، وعندما يكون "للخلف" ، يتم إيقاف تشغيله.
والآن مباشرة حول القفل: عند إيقاف تشغيل الترس التفاضلي ، يتم إغلاق أعمدة صندوق النقل مع بعضها البعض بواسطة القابض ، وبالتالي معادلة سرعة دورانها بالقوة ، أي السرعة الإجمالية لعجلات المحور الأمامي يساوي السرعة الإجمالية للمحور الخلفي. يحدث توزيع الدفع في اتجاه مقاومة أكبر. لنفترض أن العجلة الخلفية تنزلق ، إذا قمت بتشغيل القفل ، فإن قوة الجر ستنتقل إلى المحور الأمامي ، وستقوم عجلاته بتمديد السيارة ، ولكن إذا انزلقت العجلة الأمامية أيضًا مع العجلة الخلفية ، فإن Niva لن تخرج من تلقاء نفسها.
لمنع حدوث ذلك ، يقوم سائقي السيارات بتثبيت الكتل الذاتية في الجسور التي ستساعد في سحب السيارة العالقة. حتى الآن ، الأكثر شعبية بين مالكي Niva هو فارق Nesterov.
ساموبلوك نيستيروف
يكمن سر شعبيته في كيفية عمل تفاضل نيستيروف.
لا يسمح تصميم الترس التفاضلي فقط بضبط عجلات السيارة على النحو الأمثل عند القيام بالمناورات ، ولكن أيضًا في حالة انزلاق العجلة أو تعليقها ، يمنحها الجهاز الحد الأدنى من الطاقة من المحرك. علاوة على ذلك ، فإن رد فعل الحجب الذاتي على التغيير في حالة المرور يكون فوريًا تقريبًا. بالإضافة إلى ذلك ، يعمل الترس التفاضلي Nesterov على تحسين معالجة السيارة بشكل كبير حتى في المنعطفات الزلقة ، ويزيد من ثبات الاتجاه ، ويزيد من ديناميكيات التسارع (خاصة في فصل الشتاء) ، ويقلل من استهلاك الوقود. ولا يتطلب تركيب الجهاز أي تغييرات في تصميم ناقل الحركة ويتم تثبيته بنفس طريقة تركيب الجهاز الكلاسيكي.
لقد وجد التفاضل تطبيقًا ليس فقط في تكنولوجيا السيارات ، بل اتضح أنه مفيد جدًا في الجرارات الخلفية ، مما يسهل إلى حد كبير حياة مالكيها.
التفاضلية للجرار الخلفي
الجرار الخلفي عبارة عن وحدة ثقيلة نوعًا ما ، ويستغرق الأمر الكثير من الجهد لقلبه ببساطة ، وبسرعة زاوية غير منظمة لدوران العجلات ، يصبح هذا الأمر أكثر صعوبة. لذلك فإن أصحاب هذه الآلات ، إذا لم يتم توفير الفروق في الأصل حسب التصميم ، يقومون بشرائها وتثبيتها بأنفسهم.
كيف يعمل التفاضل المتحرك؟ في الواقع ، إنه يوفر فقط دورانًا سهلًا للسيارة ، ويوقف إحدى العجلات.
وظيفتها الأخرى ، التي لا ترتبط بأي حال من الأحوال بإعادة توزيع الطاقة ، هي زيادة قاعدة العجلات. يوفر تصميم الترس التفاضلي استخدامه كامتداد للمحور ، مما يجعل الجرار الخلفي أكثر قدرة على المناورة ومقاومة للانقلاب ، خاصة عند المنعطفات.
باختصار ، يعد التفاضل أمرًا مفيدًا للغاية ولا يمكن الاستغناء عنه ، كما أن حظره يزيد بشكل كبير من قدرة السيارة على اختراق الضاحية.