Diferențial central. Ce este un diferențial

Un diferențial este un dispozitiv care controlează distribuția cuplului de la arbore de intrare până la sfârșit de săptămână, în timp ce viteza fiecărui element poate diferi. Mecanismul este utilizat pe scară largă în industria auto.

Diferențialele diferă în funcție de locul de instalare, scopul și caracteristicile de proiectare:

1. Mașinile cu tracțiune pe o singură axă utilizează un singur diferențial, numit diferențial pe axă transversală. Nevoia sa se datorează faptului că roțile exterioare și interioare parcurg distanțe diferite la rotirea vehiculului.
2. Mașinile cu 6 × 6 sau 8 × 8 acționări conțin un diferențial interpurtor suplimentar în design.
3. La modelele cu tracțiune integrală, sunt instalate până la trei diferențiale: două roți interioare și o interaxie.

Vom vorbi mai detaliat despre modul în care funcționează diferențialul de centru și despre diferențialele de centru în general.

Scopul diferențialului de centru

Diferențialul central este conceput pentru a distribui cuplul între axele motoare ale vehiculului și pentru a le permite să se rotească la diferite viteze unghiulare. O astfel de nevoie este cauzată de starea simplă a traficului pe suprafețe denivelate, când greutatea mortă a structurii apasă pe axă, care se află într-o poziție mai joasă. Deci, atunci când conduceți în jos, o parte semnificativă a momentului este furnizată roților din spate. Invers, în cazul unei coborâri.

Dispozitivul diferențial central este de obicei instalat în cutia de transfer a vehiculului. Diferențialul central poate fi simetric sau asimetric. Primul distribuie cuplul între axe în mod egal, iar al doilea - într-un anumit raport.

În plus, există un diferențial central fără mecanism de blocare, care permite osiei să se rotească la viteze diferite, precum și un diferențial cu autoblocare sau cu un mecanism de blocare manuală, care distribuie forțat cuplul între arborii axului motor, în funcție de starea drumului. În acest caz, blocarea forțată a diferențialului central implică decuplarea totală sau parțială a diferențialului, ceea ce asigură o conexiune rigidă între arborii punții față și spate.

Cel mai adesea, un diferențial autoblocant este utilizat pentru a realiza pe deplin capacitățile de tracțiune integrală ale unei mașini, care poate avea trei tipuri de modele și, respectiv, diferite principii de funcționare.

Proiectarea și principiul funcționării unui diferențial central autoblocant

Deci, există trei tipuri de diferențial central autoblocant:

• ambreiaj vâscos;
• blocare tip Torsen;
• ambreiaj de frecare.

Diferențial central cu cuplare vâscoasă

Diferențialul de centru de cuplare vâscos este un angrenaj conic simetric planetar. Acest design presupune prezența unui element de control cuplaj vâscos, care constă din următoarele elemente:

1. cadru;
2. arborele carcasei;
3. schimbatorul de viteze;
4. arbore antrenat;
5. discuri;
6. angrenaj lateral;
7. sigilii.

Ambreiajul în designul său are o cavitate etanșată ermetic, umplută cu un amestec de ulei de aer-silicon. Cavitatea este conectată cinetic la două pachete de discuri, care sunt conectate la ambii arbori de osie.

Principiul de funcționare:

La mișcare dreaptă pe o suprafață plană și la o turație constantă, diferențialul central transmite cuplul motorului la axele de acționare față și spate într-un raport de la 50 la 50 (adică blochează) acest pachet, egalizând astfel turațiile unghiulare de rotație.

Următoarele exemple pot explica cu ușurință de ce este nevoie de un diferențial de centru vâscos:

• În cazul în care un vehicul circulă pe o suprafață alunecoasă, ceea ce duce la o alunecare puternică a roților din față, datorită creșterii semnificative a presiunii în ambreiaj. Drept urmare, roțile din spate oferă un cuplu mult mai mare.
• Distribuția momentului în favoarea tracțiunea față apare în cazul unei accelerații accentuate a mașinii pe o suprafață alunecoasă. Într-o astfel de situație, centrul de greutate se deplasează înainte, iar puntea din față devine cea principală.

Designul cu un cuplaj vâscos a devenit larg răspândit datorită simplității designului și a costului redus al acestuia. Dezavantajele includ lipsa unei funcții de blocare manuală, posibilitatea supraîncălzirii în timpul funcționării pe termen lung, blocarea automată incompletă, conversia unei părți semnificative a energiei cinetice în căldură.

Diferențial central de tip Torsen

Proiectarea unității de lucru a acestui sistem constă din următoarele unități:

1. cadru;
2. angrenaj pe jumătate axa dreaptă;
3. angrenaj pe puntea stângă;
4. sateliții angrenajelor cu jumătate de ax dreapta și stânga;
5. arbori de ieșire.

Este demn de remarcat faptul că diferențialul Torsen are cel mai avansat design.

Principiul de funcționare:

Diferențialul central Torsen constă din roți melcate antrenate și antrenate, altfel numite semi-osie și sateliți. Într-un astfel de sistem, blocarea are loc datorită particularităților funcționării angrenajelor de acest tip. V stare normală li se dă un anumit raport de transmisie. Dacă roțile au o tracțiune bună și rulează lin, diferențialul va funcționa la fel ca unul simetric. Dar de îndată ce există o creștere bruscă a cuplului, satelitul încearcă să înceapă să se miște partea din spate... Angrenajul melcat cu jumătate de ax este supraîncărcat și arborii de ieșire sunt blocați. În acest caz, cuplul excesiv al motorului este transferat pe cealaltă punte. Gradul maxim de redistribuire a cuplului pentru diferențialele Torsen este de la 75 la 25.

Cea mai faimoasă versiune a acestui sistem este Torsen. Audi quattro... Este unul dintre cele mai populare mecanisme în construcția vehiculelor moderne cu tracțiune integrală. Avantajele sale incontestabile sunt o gamă largă de depășiri de cuplu, viteză de răspuns instantanee și nici un impact negativ asupra sistem de franare... Însă dezavantajele includ complexitatea designului cu toate consecințele asociate.

Diferențial central cu ambreiaj de frecare

Blocarea ambreiajului cu frecare este semnificativ superioară proiectelor descrise mai sus, deoarece există o opțiune atât pentru blocarea diferențială automată, cât și manuală. Structural, este foarte similar cu cuplajul vâscos și diferă doar în principalele elemente de lucru.

1. cadru;
2. arborele carcasei;
3. schimbatorul de viteze;
4. arbore antrenat;
5. discuri de frecare;
6. sigilii.

Principiul de funcționare:

Principiul de funcționare a unui centru diferențial de acest fel este destul de simplu. Cu o mișcare uniformă netedă, vitezele unghiulare sunt distribuite în mod egal între axe. Dacă unul dintre arborii axului începe să se rotească cu o viteză crescută, discurile de frecare se apropie mai mult și o încetinesc datorită forțelor de frecare.

Cu toate acestea, datorită complexității caracteristicilor de proiectare și întreținere, diferențialele de frecare nu sunt utilizate de producătorii de vehicule de producție, în ciuda avantajelor lor evidente. În plus, un dezavantaj tangibil al unui astfel de sistem este uzura rapidă a elementelor de lucru, ceea ce înseamnă o mică resursă a muncii sale.

Sistem de blocare Haldex

Dar merită să spunem că, pe baza designului diferențialului central cu ambreiaj de frecare, în 1998, fabrica suedeză Haldex a lansat propriul sistem alternativ. S-a bazat pe lucrul unei conexiuni electro-hidraulice a elementelor. Vechea versiune a sistemului a fost mai mult un eșec decât un succes, dar a dat naștere la mai multe modificări, dintre care ultima a devenit destul de populară.

Haldex Generation 4, lansat în 2007, a fost o adevărată descoperire. Principalele planuri de lucru ale sistemului sunt discurile de frecare. Prin ele, cuplul de la motor este transmis arborelui osiei. Una dintre inovații a fost refuzul complet al producătorului de a utiliza o pompă hidraulică ca unitate de lucru. A fost înlocuit de o puternică pompă complet electrică.

Dar cea mai interesantă schimbare a fost transformarea sistemului într-unul complet electronic. Deci, cuplarea ambreiajului și blocarea arborilor osiei nu mai depinde de viteza de rotație a unei roți individuale. Sistemul este controlat printr-o unitate de control electronic, care primește toate informațiile necesare de la senzorii de mișcare. În plus, unul dintre principalele semnale pentru cuplarea ambreiajului este apăsarea pedalei de gaz. Accelerarea este aproape întotdeauna însoțită de o anumită alunecare, astfel încât blocarea este foarte utilă.

Haldex 4 este considerat de mulți cel mai avansat sistem pentru vehiculele cu tracțiune integrală plug-in. Haldex este instalat adesea pe SUV-urile moderne cu un diferențial central fabricat în Asia. Principalele sale avantaje sunt simplitatea designului, fiabilitatea și funcționarea pe tot parcursul timpului de conducere. Dar principalul dezavantaj este imposibilitatea de a transfera mai mult de 50% din putere pe axa de rotație din spate.

În mașinile moderne există multe componente și ansambluri care sunt disponibile în toate modelele de toate mărcile. Unul dintre ele este diferențialul. Este necesar pentru a asigura o viteză unghiulară diferită a roților situate la pornirea razei sale exterioare și interioare. Vehiculele cu tracțiune integrală au, de asemenea, un diferențial central, care, în majoritatea cazurilor, este echipat cu un dispozitiv de blocare.

În acest articol vom vorbi despre ce este un diferențial central, la ce servește un blocaj diferențial central și ce tipuri de bază este.

Fiecare mașină are cel puțin un diferențial. Un astfel de dispozitiv împarte cuplul care intră în el de la arborele de intrare între arborii punții care îl transmit la fiecare dintre roțile motoare. Un vehicul cu tracțiune integrală (adică unul cu patru roți motrice) este echipat cu cel puțin două diferențiale, câte unul pentru fiecare pereche. În cele mai multe cazuri, pe ele este instalat altul, unul interaxle, care are capacitatea de a bloca.

Necesitatea de a utiliza un diferențial central pe vehiculele cu tracțiune integrală se datorează faptului că trebuie să se deplaseze suficient condiții dificile, adesea pe teren neuniform. În astfel de cazuri, se creează presiuni diferite pe diferite osii ale mașinii și, prin urmare, este necesar să distribuiți cuplul între ele.

Pentru ce este blocarea diferențială centrală?

Trebuie remarcat faptul că orice diferențial (inclusiv cel central), împreună cu principalul său avantaj, constând în asigurarea separării cuplului, are un dezavantaj semnificativ. Este o consecință directă a avantajului și constă în faptul că dacă roțile uneia dintre axe încep să alunece, atunci diferențialului le transmite mai mult cuplu. Acest lucru reduce semnificativ capacitatea vehiculului de a traversa țara, ceea ce este complet inacceptabil pentru SUV-uri. Din acest motiv, aproape toate diferențialele de centru instalate pe ele sunt echipate cu o funcție de blocare.

Când este pornit, același cuplu este transmis ambelor axe ale vehiculului. Datorită acestui fapt, același efort este transmis acelor roți care nu alunecă ca și celor care alunecă. Acest lucru este necesar pentru ca mașina să poată ocoli un loc alunecos.

Soiuri de blocări ale diferențialului central

În SUV-urile moderne sunt implementate două tipuri de blocări ale diferențialului central: manual și automat. Ambele implică oprirea completă sau parțială a nodului. Mai des pe mașini teren accidentat sunt instalate încuietori automate ale diferențialelor interaxle. Există trei tipuri principale:

• Cuplare vâscoasă;
• Blocare tip Torsen;
• Blocare cu ambreiaj de frecare.

Fiecare dintre aceste tipuri de blocare are propriile sale caracteristici de proiectare și avantaje.

Blocare cu cuplaj vâscos

Acest tip de blocare a diferențialului central este de departe cel mai comun. Este construit în conformitate cu o schemă planetară simetrică, care se bazează pe interacțiunea uneltelor conice între ele. Unul dintre cele mai importante elemente ale designului său este o cavitate închisă ermetic, umplută cu un amestec ulei-aer-silicon. Este conectat la arborii axului prin intermediul a două pachete de discuri separate.

Dacă o mașină cu tracțiune integrală circulă cu o viteză constantă pe o suprafață plană, atunci diferențialul central, echipat cu un astfel de sistem de blocare, transmite cuplul către axele motoare față și spate într-un raport de 50% la 50%. În cazul în care rotația unuia dintre pachetele de discuri este accelerată, atunci datorită creșterii presiunii în cavitatea sigilată, cuplajul vâscos începe să blocheze (adică să încetinească) pachetul corespunzător. Datorită acestui fapt, vitezele unghiulare sunt nivelate și, de fapt, diferențialul central este blocat.

Principalele avantaje ale unui astfel de sistem sunt simplitatea designului și costul redus. Acești factori au condus la utilizarea pe scară largă a cuplajelor vâscoase în sistemele de blocare a diferențialelor interaxle ale SUV-urilor moderne. În ceea ce privește dezavantajele acestui design, acestea ar trebui să includă blocarea automată incompletă, precum și riscul de supraîncălzire dacă funcționează pentru o perioadă lungă de timp. Faptul este că o parte semnificativă din energia cinetică de rotație transferată către aceasta este transformată în energie termică.

Blochează Torsen

Este format din elemente de bază, cum ar fi carcasa, roțile dințate stânga și dreapta, sateliții lor și arborii de ieșire. Experții auto consideră că proiectarea acestui tip de blocare diferențială centrală este de departe cea mai eficientă și perfectă.

Baza acestui mecanism de blocare este alcătuită din două perechi de roți melcate, fiecare dintre ele având un maestru și un sclav (acestea se numesc semi-axiale și sateliți). Funcționarea acestui sistem se bazează pe unele dintre caracteristicile pe care le are acest tip de echipament. Dacă toate roțile vehiculului au aceeași aderență, diferențialul va funcționa normal. De îndată ce unul dintre ei începe să se rotească mai repede decât celelalte dintr-un motiv sau altul, satelitul asociat acestuia încearcă să se rotească în direcția opusă. Drept urmare, angrenajul melcat este supraîncărcat și arborii de ieșire sunt blocați. Cuplul „eliberat” este transferat pe cealaltă axă, drept urmare valorile sale sunt egalizate.

Cele mai importante avantaje ale blocării diferențiale centrale de tip Torsen sunt viteza de răspuns foarte mare și gamă largă valorile transferului cuplului de la axă la axă. În plus, această blocare nu suprasolicită sistemul de frânare al vehiculului. Principalul dezavantaj al acestui design este complexitatea sa.

Blocare cu ambreiaj de frecare

Principala caracteristică distinctivă a unui astfel de sistem este aceea că își asumă posibilitatea blocării automate și manuale a diferențialului central. Structural, este foarte asemănător cu sistemele cu o cuplare vâscoasă, doar că în locul acesteia din urmă sunt instalate discuri de frecare.

Buna dragi cititori! Să vorbim despre mecanismul care este și va fi pe fiecare mașină - diferențialul. Ce este diferențialul într-o mașină și de ce este nevoie? Diferențialul este necesar pentru o distribuție optimă a cuplului la virare și la manevră atunci când roțile încep să se rotească la diferite viteze unghiulare.

Diferențialul, așa cum cred eu, trebuie valorificat. Este primul mecanism complex de transmisie inventat în zorii industriei auto. După ce l-ați înțeles și experimentat încântarea unui geniu uman care ar putea rezolva atât de ușor o problemă importantă, veți fi convinși că, în esență, este la fel de simplu ca cinci copeici și ce problemă a rezolvat!

Nimeni nu se gândește cu adevărat la el acum, el este - și este, și ar trebui să fie întotdeauna. Ne-am obișnuit. Dar fără ea nu există o singură mașină. Acesta este cel mai important element de transmisie!

Unde se află diferențialul:

• pe o mașină cu tracțiune din spate în carcasa osiei și este combinată cu treapta de viteză echipament principal;
• pe tracțiunea față, de asemenea, combinată cu treapta principală și, de regulă, în același carter cu;
• sunt prezente atât în ​​față, cât și în spate și sunt combinate cu treptele principale;
• în mod similar, la vehiculele de teren cu tracțiune integrală și, pentru o distribuție optimă a cuplului la toate roțile, se adaugă un al treilea diferențial și se instalează între axe în carcasa de transfer.

Acele diferențiale care funcționează pe roțile motoare sunt denumite diferențiale între roți, iar diferențialele care distribuie momentele între axele mașinii sunt denumite diferențiale interaxle.

Principiul de funcționare al diferențialului se bazează pe ideea unei cutii de viteze planetare. În funcție de utilizarea tipului de angrenaje, diferențialele sunt de următoarele tipuri: cilindrice, teșite, vierme.

Diferențialul conic este de obicei utilizat în diferențialele axelor transversale. Cilindricul este larg răspândit, datorită simplității sale constructive, în diferențialele din centru. Angrenajul melcat este recunoscut ca fiind universal și cel mai silențios în funcțiune, deși este cel mai dificil de fabricat, este utilizat atât în ​​roți, cât și în cele dintre osii.

Dispozitiv diferențial vehicul

Luați în considerare designul diferențialului unei mașini. Toate diferențialele împărtășesc același principiu - principiul uneltei planetare. Adică au angrenaje cu jumătate de ax și rulează de-a lungul lor, angrenajele sunt sateliți.

Carcasa (cupa diferențială) primește cuplul de la treapta de viteză finală, prin axele pinionului și prin angrenajele satelit în sine, și le transmite la angrenajele laterale.

Pot fi doi sau patru sateliți într-un diferențial conic, depinde de puterea mașinii.

În diferențialele conice și vierme, există exact de două ori mai multe, acest lucru se datorează caracteristici de proiectare acest tip de diferențiale. O pereche de sateliți este distribuită fiecare către propriul său angrenaj cu jumătate de ax.

Angrenajele semi-axiale, în planete, sunt denumite și denumirea strălucitoare de „angrenaje solare”, transmit deja cuplul roților. Angrenajele laterale stânga și dreapta pot avea un număr diferit de dinți, astfel de diferențiale sunt numite asimetrice. Diferențialele asimetrice, respectiv, au și perechi de sateliți cu un număr diferit de dinți (luați în considerare cu atenție diferențialul conic din desenul de mai sus).

În ciuda asimetriei, diferențialele funcționează în același mod ca și cele simetrice, iar una sau alta idee a proiectanților pentru dispunerea acestor mecanisme se datorează numai considerațiilor de compacitate și necesitate de proiectare.

Funcționare diferențială

Lucrarea diferențialului pe axa transversală este caracterizată prin trei moduri:

1. mișcare în linie dreaptă;
2. lucrează în colțuri;
3. pe un drum alunecos.

Când conduceți drept înainte, forțele sunt distribuite în mod egal la fiecare roată, cuplul este transmis prin corp către sateliți. Sateliții nu se rotesc pe axele lor, respectiv semiaxele se rotesc cu viteze unghiulare egale.

La rândul său, diferențialul începe să funcționeze, adică să efectueze lucrarea pentru care a fost creat. Roata interioară începe să ruleze de-a lungul unei raze mai mici, iar roata exterioară începe să ruleze de-a lungul unei viteze unghiulare mari pe angrenajele laterale încep să se schimbe. Sateliții încep să se rotească în jurul axelor lor, care măresc viteza angrenajului exterior al semi-axei ​​care rulează de-a lungul razei exterioare a roții și scade viteza unghiulară a angrenajului interior, a semi-axei ​​și a roții care rulează de-a lungul raza interioară.

Sumele vitezelor de rotație ale angrenajelor laterale corespund întotdeauna vitezei angrenajului acționat al transmisiei finale. Prin urmare, la rotire, tracțiunea pe roți este întotdeauna aceeași și roata interioară nu alunecă niciodată, cu condiția ca roțile să adere la drum.

Dacă mașina intră în condițiile unui drum alunecos, atunci roata cu mai puțină aderență începe să alunece, se învârte mai repede, iar roata cu mai multă aderență pe drum pur și simplu nu se mai rotește și, de fapt, mașina va sta pur și simplu cu una roata rotativa. Acesta este minusul diferențialului, care se datorează designului său.

Este posibil să facem față acestui fenomen, iar designerii au venit cu o blocare diferențială. Dar mai multe despre asta într-un alt articol.

Multumesc pentru atentie! Mergeți la un alt articol, acolo veți găsi cu siguranță o mulțime de informații utile. Și împărtășiți prietenilor dvs. pe rețelele de socializare.

Termenul „blocare diferențială” sau „diferențial autoblocant” (autoblocare) a fost auzit de mulți șoferi, dar doar câțiva știu cum arată acest proces în practică. Și dacă producătorii de automobile anteriori echipau în principal SUV-urile cu o astfel de „opțiune”, acum pot fi găsite pe o mașină complet urbană. În plus, de multe ori proprietarii de mașini care nu sunt echipate cu blocuri proprii, înțelegând ce beneficii aduc, le instalează singuri.

Dar, înainte de a înțelege cum funcționează un diferențial cu alunecare limitată, trebuie să înțelegeți cum funcționează fără blocare.

Ce este diferențial

Diferențialul (diferența) poate fi considerat pe bună dreptate unul dintre principalele elemente structurale ale transmisiei unei mașini. Cu ajutorul acestuia, există un transfer, schimbare, precum și distribuția cuplului produs de motor între o pereche de consumatori: roți situate pe o axă a mașinii sau între punțile acesteia. Mai mult, forța fluxului de energie distribuită, dacă este necesar, poate fi diferită, ceea ce înseamnă că viteza de rotație a roților este diferită.

În transmisia unei mașini, diferența poate fi instalată: în carcasa cutiei de viteze și în cutia de transfer, în funcție de dispozitivul (dispozitivele) de acționare.

Acele diferențe care sunt instalate în punte sau cutie de viteze se numesc roată și care se află între axele mașinii, respectiv centrul.

Alocarea diferențială

După cum știți, o mașină în timp ce conduce conduce diverse manevre: viraje, schimbări de bandă, depășiri etc. În plus, suprafața drumului poate conține nereguli, ceea ce înseamnă că roțile mașinii, în funcție de situație, acoperă distanțe diferite. Prin urmare, de exemplu, la rotire, dacă viteza de rotație a roților pe axă este aceeași, atunci una dintre ele va începe inevitabil să alunece, ceea ce va duce la uzura accelerată a anvelopelor. Dar acesta nu este cel mai rău lucru. Mult mai rău este că manevrabilitatea vehiculului este redusă semnificativ.

Iată o soluție probleme similareși au venit cu un diferențial - un mecanism care va redistribui energia provenită de la motor între axele mașinii în conformitate cu valoarea rezistenței la rulare: cu cât este mai mică, cu atât este mai mare viteza de rotație a roții și viceversa.

Mecanism diferențial

Astăzi există multe tipuri de diferențe, iar structura lor este destul de complexă. Cu toate acestea, principiul de funcționare este în general același, astfel încât va fi mai ușor de înțeles să se ia în considerare cel mai simplu tip - un diferențial deschis, care constă din următoarele elemente:

1. Angrenaje fixate pe arborii osiei.
2. Angrenaj condus (coroană) realizat sub forma unui con trunchiat.
3. Un angrenaj pinion fixat la capătul arborelui de antrenare, care, împreună cu angrenajul inelar, formează angrenajul principal. Deoarece angrenajul condus este mai mare decât angrenajul principal, acesta din urmă va trebui să facă mai multe rotații în jurul axei sale înainte ca coroana să efectueze doar una. În consecință, aceste două elemente diferențiale sunt cele care reduc cantitatea de energie (viteza) care vor ajunge în cele din urmă la roți.
4. Sateliții, care formează un rol cheie în furnizarea diferenței necesare în viteza de rotație a roților.
5. Carcase.

Cum funcționează diferențialul?

În timpul mișcării rectilinii a mașinii, arborii ei și, prin urmare, roțile, se rotesc cu aceeași viteză ca arborele de antrenare cu angrenajul său elicoidal. Dar în timpul virajului, sarcina de acțiune pe roți devine diferită (una dintre ele încearcă să se rotească mai repede) și, datorită acestei diferențe, sateliții sunt eliberați. Acum, energia motorului trece prin ele și, din moment ce perechea de sateliți sunt două trepte de viteză separate, independente, viteze de rotație diferite sunt transmise arborilor axului. Astfel, puterea generată de motor este distribuită între roți, dar inegal, și în funcție de sarcina care acționează asupra lor: ceea ce se mișcă de-a lungul razei exterioare are o rezistență la rulare mai mică, astfel încât diferența îi transferă mai multă energie, rotind mai repede.

Nu există nicio diferență în modul în care funcționează diferențialul central și diferențialul axului transversal: principiul de funcționare este similar, numai în primul caz cuplul distribuit este direcționat către axele mașinii, iar în al doilea - la roțile sale situate pe aceeași osie.

Necesitatea unui diferențial central devine deosebit de vizibilă atunci când mașina se deplasează pe teren accidentat, când greutatea sa apasă pe axa care este mai mică decât cealaltă, de exemplu, pe o urcare sau în jos.

Problemă diferențială

În timp ce diferențialul joacă cu siguranță un rol important în proiectarea vehiculului, funcționarea acestuia creează uneori probleme șoferului. Și anume: când una dintre roți se află pe o porțiune alunecoasă a drumului (noroi, gheață sau zăpadă), atunci cealaltă, situată pe un teren mai dur, începe să experimenteze o sarcină crescută, diferența încearcă să o repare, redirecționează motorul energie către roata glisantă. Astfel, se dovedește că primește o rotație maximă, în timp ce cealaltă, care are o aderență strânsă la sol, rămâne pur și simplu staționară.

Tocmai pentru a rezolva astfel de probleme a fost inventată blocarea diferențială (decuplarea).

Principiul blocării și tipurile sale

Înțelegând principiul diferențialului, putem concluziona că, dacă îl blocați, atunci cuplul de pe roată sau axă care are cea mai bună aderență va crește. Acest lucru se poate face prin conectarea corpului său la unul dintre cei doi arbori de osie sau prin oprirea rotației sateliților.

Blocarea poate fi completă - când părțile diferențialului sunt conectate rigid. Se efectuează, de regulă, cu ajutorul unui ambreiaj cu came și este controlat de către șofer printr-o unitate specială din cabina mașinii. Sau poate fi parțial, în acest caz doar un efort limitat este transmis roților - așa funcționează diferențialul autoblocant, care nu necesită participarea umană.

Cum funcționează diferențialul autoblocant?

Diferențialul cu alunecare limitată este în esență un compromis între bloc completși diferența liberă și vă permite să reduceți alunecarea roții mașinii în cazul unei diferențe între ele în coeficientul de aderență la sol. Astfel, capacitatea de cross-country, manevrabilitatea off-road, precum și dinamica accelerației mașinii sunt semnificativ crescute și indiferent de calitatea drumului.

Autoblocarea elimină blocarea completă a roților, care protejează arborii axelor de sarcinile critice care pot apărea pe diferențiale cu decuplare forțată.

Blocarea de pe arborii axului este eliberată automat dacă viteza de rotație a roții este egalizată în timpul mișcării în linie dreaptă.

Cele mai comune tipuri de auto-blocuri

Discul autoblocant este un set de discuri de frecare (frecare) instalate între carcasa diferită și angrenajul semi-axial.

Nu este dificil să înțelegem cum funcționează un diferențial cu un astfel de bloc: în timp ce mașina circulă în linie dreaptă, carcasa diferită și ambii arbori de osie se rotesc împreună, de îndată ce apare o diferență în vitezele de rotație (roata lovește un zona alunecoasă), frecare apare între discuri, ceea ce o reduce. Adică, o roată lăsată pe un teren solid va continua să se rotească mai degrabă decât să se oprească, ca în cazul unui diferențial liber.

Cuplajul vâscos sau, în caz contrar, cuplajul vâscos, ca diferența anterioară, conține două pachete de discuri, doar de această dată perforate, instalate împreună cu un mic spațiu. O parte a discurilor se cuplează cu carcasa, cealaltă cu arborele de acționare.

Discurile sunt plasate într-un recipient umplut cu un lichid de organosilici, care rămâne neschimbat atunci când se rotesc uniform. De îndată ce există o diferență de viteză între ambalaje, lichidul începe să se îngroașe rapid și puternic. Rezistența apare între suprafețele perforate. Un pachet excesiv derulat este astfel încetinit, iar viteza de rotație este nivelată.

Autoblocare dințată (șurub, vierme). Lucrarea sa se bazează pe capacitatea perechii de viermi de a bloca și, prin urmare, de a bloca arborii axului atunci când apare o diferență de cuplu.

Auto-blocare Cam. Pentru a înțelege cum funcționează un diferențial de acest tip, este suficient să ne imaginăm o diferență deschisă, în care sunt instalate perechi de viteze (came) în locul unui mecanism de angrenaj planetar. Camerele se rotesc (sar) când viteza roților este aproape aceeași și sunt blocate rigid (blocate) de îndată ce una dintre ele începe să alunece.

Nu există nicio diferență în modul în care funcționează diferențialul central și blocarea diferențialului între roți - principiul de funcționare este același, diferențele sunt doar în punctele finale: în primul caz, există două axe, în al doilea, există două roți montate pe aceeași axă.

„Niva” internă și diferențialele sale

În linia internă VAZ "Niva" ocupă un loc special: spre deosebire de "rudele" sale pe transportor, această mașină este echipată cu o tracțiune integrală permanentă.

În transmisia SUV-ului VAZ, sunt instalate trei diferențiale: roată - în fiecare axă și interaxie - în cutia de transfer. În ciuda unui astfel de număr, nu este necesar să înțelegem din nou cum funcționează diferențialele pe „Niva”. Totul este exact la fel ca cel descris mai sus. Adică, în timpul mișcării rectilinii a mașinii, cu condiția să nu existe alunecări pe roți, efort tractiv distribuite uniform între ele și are aceeași valoare. Când una dintre roți începe să alunece, atunci toată energia din motor, care trece prin diferențe, este direcționată către această roată.

Blocarea diferențialelor „Niva”

Înainte de a vorbi despre modul în care funcționează blocarea diferențială pe Niva, trebuie remarcat un lucru și anume clarificarea scopului mânerului carcasei de transfer din față (mic).

Unii șoferi cred că, cu ajutorul său, mașina pornește tracțiunea față - nu este cazul: atât față, cât și tracțiunea pe spate la „Niva” sunt întotdeauna implicați, iar acest mâner controlează diferențialul cazului de transfer. Adică, în timp ce este instalat în poziția „înainte”, diferența funcționează normal, iar când „înapoi” se oprește.

Și acum direct despre blocare: când diferențialul este oprit, arborii carcasei de transfer sunt închise împreună de un ambreiaj, nivelând astfel forțat viteza de rotație a acestora, adică viteza totală a roților punții față este egală cu totalul viteza din spate. Împingerea este distribuită în direcția unei rezistențe mai mari. De exemplu, roata din spate alunecă, dacă porniți încuietoarea, efortul de tractare va merge pe puntea din față, ale cărei roți vor întinde mașina, dar dacă și roata din față alunecă împreună cu cea din spate, atunci Niva nu va ieși singur.

Pentru a preveni acest lucru, șoferii instalează blocuri auto în poduri care vor ajuta la scoaterea unei mașini blocate. Până în prezent, cel mai popular printre proprietarii „Niva” este diferențialul Nesterov.

Samoblok Nesterov

Secretul popularității sale stă în modul în care funcționează diferențialul Nesterov.

Designul diferenței permite nu numai reglarea optimă a roților mașinii atunci când faceți manevre, ci și în cazul alunecării sau agățării roții, dispozitivul îi conferă o cantitate minimă de energie din motor. Mai mult, reacția unității autoblocante la schimbare situația traficului aproape instantanee. În plus, diferențialul Nesterov îmbunătățește semnificativ manevrabilitatea mașinii chiar și pe viraje alunecoase, crește stabilitatea direcțională, mărește dinamica de accelerație (mai ales iarna) și reduce consumul de combustibil. Iar instalarea dispozitivului nu necesită modificări în designul transmisiei și este instalată în același mod ca diferența clasică.

Diferențialul și-a găsit aplicarea nu numai în tehnologia auto, ci s-a dovedit a fi foarte util pe tractoarele care duc în spate, facilitând viața proprietarilor săi.

Diferențial pentru tractor în spate

Un tractor în spate este o unitate destul de grea și este nevoie de mult efort pentru a-l roti pur și simplu, iar cu o viteză unghiulară neregulată de rotație a roților, acest lucru devine și mai dificil. Prin urmare, proprietarii acestor mașini, dacă diferențele nu au fost prevăzute inițial de proiectare, le achiziționează și le instalează singure.

Cum funcționează diferențialul motobloc? De fapt, oferă doar o întoarcere ușoară a mașinii, oprind una dintre roți.

Cealaltă funcție a sa, care nu are nimic de-a face cu redistribuirea puterii, este de a crește ampatamentul. Designul diferențialului prevede utilizarea acestuia ca extensie a osiei, ceea ce face ca tractorul să fie mai manevrabil și mai rezistent la răsturnare, în special în viraje.

Într-un cuvânt, diferențialul este un lucru foarte util și de neînlocuit, iar blocarea acestuia mărește semnificativ capacitatea vehiculului de traversare.

Matematic diferențial

Descrierea informală a matematicii diferenţial

Definiții

Pentru funcții

Pentru mapări

Definiții conexe

Proprietăți

diferenţial mașină

Problema roții de derapare

Modalități de a rezolva problema unei roți de derapaj.

Blocare diferențială manuală

Control diferențial electronic

Diferențial autoblocant

Diferențial cu alunecare limitată de frecare

Ambreiaj vâscos

Diferențial autoblocant cu camă / dinți

Diferențial autoblocant hidraulic

Diferențiale de alunecare limitată hipoidă

Sistem cu pompă dublă

Torsen diferențial

Blocare diferențială forțată

Blocare diferențială a discului

Blocare diferențială camă

Blocare diferențială vâscoasă

Blocarea diferențialului cu șurub

Conectarea creierelor

Diferențial autoblocant

Diferențiale de alunecare limitată

Factor de blocare

Diferențiale complet blocate

Diferențiale multi-disc

„Quife” diferențială

Diferențial „Thorsen”

Diferențial Gerotor (Gerodisk sau Hydra-lock)

Lsd sensibil la cuplu. Diferențiale cu blocuri de frecare preîncărcate

Diferențiale autoblocante cu hipoid (melc sau șurub) și angrenaje elicoidale

Control diferențial utilizând sisteme electronice de control al forței de frânare (controlul tracțiunii etc.)

Diferențiale, auto-blocare față de diferența de viteză.

Tip mecanic, mixt

Diferențiale, blocare automată față de diferența de cuplu

Ce încuietori există pentru axele Jeep Cherokee și Mare cherokee?

Cum să determinați dacă există un dulap în podul dvs.?

Ce fel de lubrifiant să se utilizeze în osii cu dulapuri?

Diferențial electric

Matematic diferențial

Diferenţial- asta (din latină differentia - diferență - diferență)

Diferenţial- aceasta (din lat. Differetia diferență, diferență) în matematică, partea liniară principală a incrementării unei funcții.

Diferenţial Este o mică modificare a unei valori în termeni matematici datorită unei modificări la fel de mici a unei variabile.

Teoria ecuațiilor diferențiale este una dintre cele mai mari ramuri ale matematicii moderne. Pentru a-și caracteriza locul în știința matematică modernă, este în primul rând necesar să subliniem principalele caracteristici ale teoriei ecuațiilor diferențiale, care constă din două arii largi ale matematicii: teoria ecuațiilor diferențiale ordinare și teoria ecuațiilor diferențiale parțiale.

Prima caracteristică este legătura directă a teoriei ecuațiilor diferențiale cu aplicațiile. Caracterizând matematica ca metodă de pătrundere în secretele naturii, putem spune că principala modalitate de aplicare a acestei metode este formarea și studiul modelelor matematice ale lumii reale. Studiind orice fenomen fizic, cercetătorul își creează în primul rând idealizarea matematică sau, cu alte cuvinte, un model matematic, adică neglijând caracteristicile secundare ale fenomenului, el scrie legile de bază care guvernează acest fenomen în formă matematică. Foarte des acestea legile poate fi exprimat sub formă de ecuații diferențiale. Acestea sunt modelele diferitelor fenomene ale mecanicii continuumului, reacții chimice, fenomene electrice și magnetice etc.

Prin examinarea ecuațiilor diferențiale obținute împreună cu condiții suplimentare, care, de regulă, sunt stabilite sub formă de condiții inițiale și de graniță, matematicianul primește informații despre fenomenul care se produce, uneori îi poate afla trecutul și viitorul. Studiul unui model matematic prin metode matematice permite nu numai să se obțină caracteristici calitative ale fenomenelor fizice și să se calculeze cu un anumit grad de acuratețe cursul unui proces real, ci și să permită pătrunderea în esența fenomenelor fizice și uneori prezic noi efecte fizice. Se întâmplă că însăși natura unui fenomen fizic determină atât abordări, cât și metode de cercetare matematică. Criteriul pentru alegerea corectă a unui model matematic este practica, comparația date cercetare matematică cu date experimentale.

Pentru a întocmi un model matematic sub formă de ecuații diferențiale, trebuie, de regulă, să cunoașteți doar conexiunile locale și nu este necesar informație despre întregul fenomen fizic. Modelul matematic face posibilă studierea fenomenului în ansamblu, prezicerea dezvoltării acestuia, efectuarea unor estimări cantitative ale modificărilor care au loc în el în timp. Reamintim că, pe baza analizei ecuațiilor diferențiale, undele electromagnetice au fost descoperite în acest fel și numai după confirmarea experimentală a lui Hertz a existenței efective a oscilațiilor electromagnetice a devenit posibil să se considere ecuațiile lui Maxwell ca un model matematic al unui fenomen fizic real.

După cum știți, teoria ecuațiilor diferențiale obișnuite a început să se dezvolte în secolul al XVII-lea simultan cu apariția calculului diferențial și integral. Putem spune că nevoia de a rezolva ecuații diferențiale pentru nevoile mecanicii, adică de a găsi traiectoriile mișcării, la rândul său, a fost impulsul pentru crearea unui nou calcul de către Newton. Conexiunea organică dintre fizic și matematic s-a manifestat clar în metoda fluxurilor lui Newton. Legile Newton reprezintă un model matematic mișcare mecanică... Noul calcul a fost aplicat problemelor de geometrie și mecanică prin ecuații diferențiale obișnuite; în același timp, a fost posibil să se rezolve probleme care pentru o lungă perioadă de timp nu au cedat soluției. În mecanica cerească, s-a dovedit posibil nu numai să obținem și să explicăm fapte deja cunoscute, ci și să facem noi descoperiri (de exemplu, descoperirea planetei Neptun în 1846 de Le Verrier pe baza analizei ecuațiilor diferențiale).

Ecuațiile diferențiale ordinare apar atunci când funcția necunoscută depinde de o singură variabilă independentă. Relația dintre variabila independentă, funcția necunoscută și derivatele acesteia până la o anumită ordine constituie o ecuație diferențială. În prezent, teoria ecuațiilor diferențiale obișnuite este o teorie bogată, larg ramificată. Unele dintre principalele probleme ale acestei teorii sunt existența unor astfel de soluții pentru ecuații diferențiale care îndeplinesc condiții suplimentare (datele inițiale Cauchy, atunci când este necesar să se determine o soluție care ia valori date într-un anumit punct și valori date de derivate până la o anumită ordine finită, condiții de graniță și altele), soluțiile de unicitate, stabilitatea acesteia. Stabilitatea soluției este înțeleasă ca mici modificări ale soluției, cu mici modificări în datele suplimentare ale problemei și funcțiilor care determină ecuația în sine. Important pentru aplicații sunt studiul naturii soluției sau, după cum se spune, comportamentul calitativ al soluției, găsirea metodelor pentru soluția numerică a ecuațiilor. Teoria ar trebui să pună în mâinile inginerului și fizicianului metodele de calcul economic și rapid al soluției.

Ecuațiile diferențiale parțiale au început să fie studiate mult mai târziu. Trebuie subliniat faptul că teoria ecuațiilor diferențiale parțiale a apărut pe baza unor probleme fizice specifice care au condus la studiul ecuațiilor diferențiale parțiale individuale, care sunt numite ecuațiile de bază ale fizicii matematice. Studiul modelelor matematice ale problemelor fizice specifice a condus la crearea la mijlocul secolului al XVIII-lea a unei noi ramuri de analiză - ecuațiile fizicii matematice, care poate fi privită ca știință a modelelor matematice ale fenomenelor fizice.

Bazele acestei științe au fost puse de lucrările lui D "Alambert (1717 - 1783), Euler (1707 - 1783), Bernoulli (1700 - 1782), Lagrange (1736 - 1813), Laplace (1749 - 1827), Poisson ( 1781 - 1840), Fourier (1768 - 1830) și alți oameni de știință. Este interesant faptul că mulți dintre ei erau nu numai matematicieni, ci și astronomi, mecanici, fizicieni. sarcini specifice ideile și metodele fizicii matematice s-au dovedit a fi aplicabile fizică clase largi de ecuații diferențiale, care au servit la sfârșitul secolului al XIX-lea ca bază pentru dezvoltarea teoriei generale a ecuațiilor diferențiale.

Cele mai importante ecuații ale fizicii matematice sunt: ​​ecuația lui Laplace, ecuații fizică conductivitate, ecuație de undă.

Aici presupunem că funcția u depinde de t și de trei variabile x1, x2, x3. O ecuație diferențială parțială este relația dintre variabilele independente, o funcție necunoscută și derivatele sale parțiale până la o anumită ordine. Sistemul de ecuații este definit în mod similar atunci când există mai multe funcții necunoscute.

Nu este surprinzător faptul că o ecuație la fel de simplă ca ecuația Laplace conține o bogăție imensă de proprietăți remarcabile, are o mare varietate de aplicații, multe cărți au fost scrise despre ea, multe sute de articole publicate în ultimele secole sunt dedicate și, în ciuda acestui fapt, există încă multe probleme dificile nerezolvate asociate cu acesta.

O mare varietate de probleme fizice de o natură complet diferită duc la studiul ecuației Laplace. Această ecuație se găsește în probleme de electrostatică, teoria potențialului, hidrodinamica, teoria transferului de căldură și multe alte ramuri ale fizicii, precum și în teoria funcțiilor unei variabile complexe și în diverse domenii ale analizei matematice. Ecuația lui Laplace este cel mai simplu reprezentant al unei clase largi de așa-numitele ecuații eliptice.

Aici ar putea fi potrivit să ne reamintim cuvintele lui A. Poincaré: „Matematica este arta de a da lucrurilor diferite un singur nume”. Aceste cuvinte sunt o expresie a faptului că matematica studiază cu o singură metodă, cu ajutorul unui model matematic, diverse fenomene ale lumii reale.

La fel ca ecuația Laplace, ecuația căldurii ocupă un loc important în teoria ecuațiilor diferențiale parțiale și a aplicațiilor sale. Această ecuație se găsește în teoria transferului de căldură, în teoria difuziei și în multe alte ramuri ale fizicii și joacă, de asemenea, un rol important în teoria probabilității. Este cel mai simplu reprezentant al clasei așa-numitelor ecuații parabolice. Unele proprietăți ale soluțiilor la ecuația căldurii seamănă cu proprietățile soluțiilor la ecuația Laplace, care este în acord cu semnificația lor fizică, deoarece ecuația Laplace descrie, în special, o distribuție staționară a temperaturii. Ecuația de conducere a căldurii a fost derivată și investigată pentru prima dată în 1822 în faimosul muncă J. Fourier „Teoria analitică a căldurii”, care a jucat un rol important în dezvoltarea metodelor de fizică matematică și teoria seriilor trigonometrice.

Ecuația undelor descrie diverse procese de undă, în special propagarea undelor sonore. Are un rol important în acustică. Acesta este un reprezentant al clasei așa-numitelor ecuații hiperbolice.

Studiul ecuațiilor de bază ale fizicii matematice a făcut posibilă clasificarea ecuațiilor și sistemelor după derivate fizice. IG. În anii 1930, Petrovsky a identificat și a studiat mai întâi clasele sistemelor eliptice, parabolice și hiperbolice, care acum îi poartă numele. Acestea sunt în prezent cele mai bine studiate clase de ecuații.

Este important să rețineți că, pentru a verifica corectitudinea modelului matematic, teoremele existenței soluțiilor ecuațiilor diferențiale corespunzătoare sunt foarte importante, deoarece modelul matematic nu este întotdeauna adecvat unui fenomen specific și existența unei soluții la un problema reală (fizică, chimică, biologică) nu implică existența unei soluții la problema matematică corespunzătoare.

În prezent, un rol important în dezvoltarea teoriei ecuațiilor diferențiale îl are utilizarea electronice moderne mașini de calcul... Studiul ecuațiilor diferențiale facilitează adesea capacitatea de a efectua un experiment de calcul pentru a identifica anumite proprietăți ale soluțiilor lor, care pot fi apoi fundamentate teoretic și servesc drept fundament pentru cercetări teoretice suplimentare.

Experimentul de calcul a devenit, de asemenea, un instrument puternic pentru cercetarea teoretică în fizică. Se efectuează pe baza unui model matematic al unui fenomen fizic, dar în același timp, alți parametri sunt calculați utilizând unul dintre parametrii modelului și se trag concluzii cu privire la proprietățile fenomenului fizic studiat. Scopul experimentului de calcul este de a construi, cu precizia necesară, folosind un computer în cel mai scurt timp posibil, o descriere cantitativă adecvată a fenomenului fizic în studiu. Un astfel de experiment se bazează foarte adesea pe soluția numerică a unui sistem de ecuații diferențiale parțiale. De aici vine conexiunea teoriei ecuațiilor diferențiale cu matematica de calcul și, în special, cu secțiuni atât de importante precum metoda diferențelor finite, metoda elementelor finite și altele.

Deci, prima caracteristică a teoriei ecuațiilor diferențiale este legătura strânsă cu aplicațiile. Cu alte cuvinte, putem spune că teoria ecuațiilor diferențiale s-a născut din aplicații. În această secțiune a acestuia - teoria ecuațiilor diferențiale - matematica, în primul rând, acționează ca o parte integrantă a științelor naturii, pe care se bazează concluzia și înțelegerea legilor cantitative și calitative care alcătuiesc conținutul științelor naturii. .

Știința naturii este o sursă remarcabilă de noi probleme pentru teoria ecuațiilor diferențiale, ea determină în mare măsură direcția cercetării lor, oferă orientarea corectă acestei cercetări. Mai mult, ecuațiile diferențiale nu se pot dezvolta fructuos izolat de problemele fizice. Și nu numai pentru că natura este mai bogată decât imaginația umană. Dezvoltat în anul trecut teoria nedecidabilității unor clase de ecuații diferențiale parțiale arată că chiar și foarte simple sub formă de ecuații liniare diferențiale parțiale cu coeficienți infinit diferențiabili pot să nu aibă o singură soluție, nu numai în simț obișnuit, dar și în clasele funcțiilor generalizate și în clasele hiperfuncțiilor și, prin urmare, nu poate fi construită o teorie semnificativă pentru ele (teoria funcțiilor generalizate, care generalizează conceptul de bază al analizei matematice - conceptul unei funcții , a fost creat la mijlocul secolului nostru de lucrările lui SL. Sobolev și L. Schwartz).

Studiul ecuațiilor diferențiale parțiale în cazul general este o sarcină atât de dificilă încât dacă cineva scrie aleatoriu o ecuație diferențială parțială chiar liniară, atunci cu o probabilitate mare, niciun matematician nu va putea spune nimic despre aceasta și, în special, va afla dacă această ecuație are cel puțin o soluție.

Problemele fizicii și ale altor științe ale naturii furnizează teoria fizicii diferențiale cu probleme din care se dezvoltă teorii bogate în conținut. Cu toate acestea, se întâmplă, de asemenea, că o cercetare matematică, născută în cadrul matematicii în sine, după un timp considerabil de la implementarea sa, își găsește aplicarea în probleme fizice specifice ca urmare a studiului lor mai profund. Un astfel de exemplu este problema Tricomi pentru ecuațiile de tip mixt, care, la mai mult de un sfert de secol după soluționarea sa, a găsit aplicații importante în problemele dinamicii gazelor moderne în studiul fluxurilor de gaze supersonice.

F. Klein în cartea sa „Lectures on the Development of Mathematics in the 19th Century” a scris că „matematica a urmat după gândirea fizică și, dimpotrivă, a primit cele mai puternice impulsuri din problemele propuse de fizică”.

A doua caracteristică a teoriei ecuațiilor diferențiale este relația sa cu alte ramuri ale matematicii, cum ar fi analiza funcțională, algebra și teoria probabilităților. Teoria ecuațiilor diferențiale și în special teoria ecuațiilor diferențiale parțiale utilizează pe scară largă conceptele de bază, ideile și metodele acestor domenii ale matematicii și, în plus, afectează problemele acestora și natura cercetării. Unele ramuri mari și importante ale matematicii au fost aduse la viață de problemele din teoria ecuațiilor diferențiale. Un exemplu clasic al acestei interacțiuni cu alte domenii ale matematicii este studiul vibrațiilor șirurilor la mijlocul secolului al XVIII-lea.

Ecuația vibrației șirului a fost derivată de D "Alambert în 1747. El a obținut, de asemenea, o formulă care oferă o soluție acestei ecuații: u (t, x) = F1 (x + t) + F2 (x - t), unde F1 și F2 sunt arbitrare Euler a obținut o formulă care oferă o soluție pentru aceasta cu condiții inițiale date (problema Cauchy). (Această formulă se numește acum formula Alambert.) A apărut întrebarea cu privire la funcțiile care ar trebui considerate o soluție. Euler credea că ar putea fi o curbă desenată liber. D "Alambert credea că soluția ar trebui scrisă într-o expresie analitică. D. Bernoulli a susținut că toate soluțiile sunt reprezentate sub forma unor serii trigonometrice. D" Alambert și Euler nu au fost de acord cu el. În legătură cu această dispută, au apărut probleme legate de clarificarea conceptului de funcție, concept esențial analiza matematică, precum și problema condițiilor de reprezentabilitate a unei funcții sub forma unei serii trigonometrice, care a fost considerată ulterior de Fourier, Dirichlet și alți matematicieni majori și studiul cărora a condus la crearea teoriei serie trigonometrică. După cum știți, nevoile pentru dezvoltarea teoriei seriilor trigonometrice au condus la crearea teoriei moderne a măsurilor, a teoriei mulțimilor și a teoriei funcției.

În studiul ecuațiilor diferențiale specifice care apar în procesul de rezolvare a problemelor fizice, au fost adesea create metode care erau foarte generale și erau aplicate fără fundamentare matematică riguroasă la o gamă largă de probleme matematice. Astfel de metode sunt, de exemplu, metoda Fourier, metoda lui Ritz, metoda lui Galerkin, metodele teoriei perturbării și altele. Eficacitatea aplicării acestor metode a fost unul dintre motivele încercărilor de a le fundamenta riguros matematic. Acest lucru a dus la crearea de noi teorii matematice, noi direcții de cercetare. Așa a apărut teoria integralei Fourier, teoria expansiunii în funcțiile proprii și, în continuare, teoria spectrală a operatorilor și a altor teorii.

În prima dezvoltare a teoriei ecuațiilor diferențiale obișnuite, una dintre principalele probleme a fost găsirea unei soluții generale în cvadraturi, adică prin integrale ale funcțiilor cunoscute (Euler, Riccati, Lagrange, D "Alambert etc.) aceasta. Problemele integrării ecuațiilor diferențiale cu coeficienți constanți au avut o influență mare asupra dezvoltării algebrei liniare. În 1841 Liouville a arătat că ecuația Riccati y "+ a (x) y + b (x) y2 = c (x) nu poate să fie rezolvate în general în cvadraturi. " Studiul grupurilor de transformare continuă în legătură cu problemele de integrare a ecuațiilor diferențiale a condus la crearea teoriei grupurilor Lie.

Începutul teoriei calitative a ecuațiilor diferențiale a fost stabilit în lucrări celebrul matematician francez Poincaré. Aceste studii ale lui Poincaré asupra ecuațiilor diferențiale obișnuite l-au condus la crearea bazelor topologiei moderne.

Astfel, ecuațiile diferențiale sunt, ca să spunem așa, la intersecția drumurilor matematice. Pe de o parte, noile progrese importante în topologie, algebră, analiză funcțională, teoria funcției și alte domenii ale matematicii duc imediat la progresul teoriei ecuațiilor diferențiale și astfel găsesc o cale către aplicații. Pe de altă parte, problemele fizicii, formulate în limbajul ecuațiilor diferențiale, dau naștere la noi direcții în matematică, duc la necesitatea îmbunătățirii aparatului matematic, dau naștere la noi teorii matematice care au legi interne de dezvoltare, propriile probleme.

În „Lectures on the Development of Mathematics in the 19th Century”, F. Klein a scris: „Matematica seamănă astăzi cu producția de arme în timp de pace. Probele îl încântă pe expert. Scopul acestor lucruri se estompează în fundal”.

În ciuda acestor cuvinte, se poate spune că nu se poate suporta „dezarmarea” matematicii. Reamintim, de exemplu, că vechii greci au studiat secțiunile conice cu mult înainte de a se descoperi că planetele se mișcau de-a lungul lor. Într-adevăr, teoria secțiunilor conice create de grecii antici nu și-a găsit aplicarea de aproape două mii de ani, până când Kepler a folosit-o pentru a crea o teorie a mișcării corpurilor cerești. Bazat pe teoria lui Kepler, Newton a creat mecanica, care stă la baza întregii fizici și tehnologii.

Un alt astfel de exemplu este teoria grupurilor, care a luat naștere la sfârșitul secolului al XVIII-lea (Lagfizică în 1771) în adâncurile matematicii în sine și a găsit abia la sfârșitul secolului al XIX-lea aplicația sa fructuoasă, mai întâi în cristalografie și mai târziu în fizica teoretică și alte științe ale naturii. Revenind în prezent, observăm că cele mai importante probleme științifice și tehnice, cum ar fi stăpânirea atofizicenergiei, zborurilor spațiale, au fost rezolvate cu succes în Uniunea Republicilor Socialiste Sovietice () și datorită nivelului teoretic ridicat de dezvoltare a matematicii în țara noastră .

Astfel, în teoria ecuațiilor diferențiale, linia principală de dezvoltare a matematicii este clar trasată: de la concret și particular prin abstractizare la concret și particular.

După cum sa menționat deja, în secolele al XVIII-lea și al XIX-lea, au fost studiate în principal ecuații concrete ale fizicii matematice. Din rezultate generale teoria ecuațiilor diferențiale parțiale în aceasta perioadă trebuie remarcat construcția teoriei ecuațiilor diferențiale parțiale de ordinul întâi (Monge, Cauchy, Charpy) și a teoremei Kovalevskaya.

Teoremele privind existența unei soluții analitice (adică reprezentabile ca o serie de puteri) pentru ecuații diferențiale obișnuite, precum și pentru sisteme liniare de ecuații diferențiale parțiale, au fost dovedite mai devreme de Cauchy (Cauchy, 1789 - 1857). Aceste probleme au fost discutate de el în mai multe articole. Dar lucrările lui Cauchy nu erau cunoscute de Weierstrass, care a sugerat S.V. Kovalevskaya a studiat problema existenței soluțiilor analitice ale ecuațiilor diferențiale parțiale ca disertație de doctorat. (Observ că Cauchy a publicat 789 de articole și un număr mare de monografii; moștenirea sa este enormă, deci nu este surprinzător faptul că unele dintre rezultatele sale ar putea trece neobservate de ceva timp.) S.V. Kovalevskaya în munca sa s-a bazat pe prelegerile Weierstrass, unde a fost luată în considerare o problemă cu condițiile inițiale pentru ecuațiile diferențiale obișnuite. Cercetările lui Kovalevskaya au dat întrebarea solvabilității problemei Cauchy pentru ecuații și sisteme diferențiale parțiale, într-un anumit sens, un caracter final. Poincare a apreciat foarte mult această lucrare a lui Kovalevskaya. El a scris: „Kovalevskaya a simplificat foarte mult proba și a dat teoremei forma sa finală”.

Teorema lui Kovalevskaya ocupă un loc important în teoria modernă a ecuațiilor diferențiale parțiale. Ea, probabil, aparține unuia dintre primele locuri în numărul de aplicații din diferite domenii ale teoriei ecuațiilor diferențiale parțiale: teorema lui Holmgren asupra unicității soluției problemei Cauchy, teorema existenței pentru soluția problemei Cauchy pentru ecuațiile hiperbolice (Schauder, Petrovsky), teoria modernă a solvabilității ecuațiilor liniare și multe alte rezultate utilizează teorema lui Kovalevskaya.

O realizare importantă a teoriei ecuațiilor diferențiale parțiale a fost crearea la începutul secolului al XIX-lea a teoriei ecuațiilor integrale Fredholm și soluționarea problemelor de bază ale valorilor la graniță pentru ecuația Laplace. Se poate considera că principalele rezultate ale dezvoltării teoriei ecuațiilor diferențiale parțiale din secolul al XIX-lea au fost rezumate în manual de E. Goursat „Un curs de analiză matematică”, publicat în anii 1920. Trebuie remarcat marea contribuție adusă teoriei ecuațiilor diferențiale și fizicii matematice de lucrările lui M.V. Ostrogradsky asupra metodelor variaționale, lucrările lui A.M. Lyapunov despre teoria potențialului și despre teoria stabilității mișcării, lucrările lui V.A. Steklov despre obofizica metodei Fourier și altele.

Anii treizeci și anii următori ai secolului nostru au fost perioadă dezvoltarea rapidă a teoriei generale a ecuațiilor diferențiale parțiale. În lucrările lui I.G. Petrovsky, au fost puse bazele teoriei generale a sistemelor de ecuații diferențiale parțiale, au fost identificate clase de sisteme de ecuații, care sunt numite în prezent sisteme eliptice, hiperbolice și parabolice Petrovsky, proprietățile lor au fost cercetate și problemele lor caracteristice au fost studiate.

Ideile de analiză funcțională au început să pătrundă tot mai adânc în teoria ecuațiilor diferențiale parțiale. Conceptul de soluție generalizată a fost introdus ca element al unui anumit spațiu funcțional. Ideea unei soluții generalizate a fost realizată sistematic în lucrările S.L. Sobolev. În legătură cu studiul ecuațiilor diferențiale, Sobolev a creat în anii 1930 teoria funcțiilor generalizate, care joacă un rol extrem de important în matematica și fizica modernă. S.L. Sobolev a construit o teorie atașamente spații funcționale, care în prezent se numesc spații Sobolev. UN. Tihonov a construit o teorie a problemelor prost puse.

Remarcabil contribuţie Matematicieni ruși N.N. Bogolyubov, A.N. Kolmogorov, I. G. Petrovsky, L.S. Pontryagin, S.L. Sobolev, A.N. Tihonov și alții.

Influența asupra dezvoltării teoriei ecuațiilor diferențiale parțiale în țară a oferit un seminar, care în anii 40 și 50 a fost condus de I.G. Petrovsky, S.L. Sobolev, A.N. Tihonov. Un rol semnificativ în dezvoltarea teoriei ecuațiilor diferențiale parțiale a fost jucat de articolul de cercetare a problemelor de I.G. Petrovsky „Despre unele probleme ale teoriei ecuațiilor diferențiale parțiale”, publicat în 1946 în revista „Uspekhi Matematicheskikh Nauk”. A subliniat starea teoriei ecuațiilor diferențiale parțiale din acel moment și a subliniat căile sale dezvoltare ulterioară... Acum, aproape 50 de ani mai târziu, putem spune că dezvoltarea teoriei ecuațiilor diferențiale parțiale a urmat exact calea care a fost subliniată în acest minunat articol.

În prezent, teoria ecuațiilor diferențiale parțiale este o teorie bogată, extrem de ramificată. Teoria problemelor valorii limită pentru operatorii eliptici este construită pe baza unui aparat nou creat recent - teoria operatorilor pseudodiferențiali, problema indexului este rezolvată, sunt studiate problemele mixte pentru ecuațiile hiperbolice. Un rol important în studiile moderne ale ecuațiilor hiperbolice îl joacă operatorii integrali Fourier, care generalizează operatorul transformatei Fourier la cazul în care funcția de fază în exponent, în general vorbind, depinde neliniar de variabile și frecvențe independente. Cu ajutorul operatorilor integrali Fourier, se studiază problema extinderii singularităților soluțiilor ecuațiilor diferențiale, care provine din lucrările clasice ale lui Huygens. În ultimele decenii, s-au găsit condiții pentru formularea corectă a problemelor de valoare la graniță și au fost cercetate întrebări cu privire la fluiditatea soluțiilor pentru sistemele eliptice și parabolice. Sunt studiate ecuațiile neliniare eliptice și parabolice de ordinul doi și clase largi de ecuații neliniare de ordinul întâi, se studiază problema lui Cauchy și se construiește o teorie a soluțiilor discontinue. Sistemul Navier-Stokes, sistemul ecuațiilor stratului limită, ecuațiile teoriei elasticității, ecuațiile filtrării și multe alte ecuații importante ale fizicii matematice au fost studiate în profunzime.

Un exemplu interesant de atragere a ideilor și instrumentelor din alte domenii ale matematicii este soluția din ultimii ani a problemei Cauchy pentru ecuația Korteweg-de Vries folosind problema inversă a teoriei dispersării. Pe baza metodei rezultate, se găsesc noi clase de ecuații și sisteme neliniare integrabile. În acest caz, un rol esențial a fost jucat de utilizarea metodelor de geometrie algebrică, care a făcut posibilă, în special, integrarea ecuațiilor Yang-Mills, care joacă un rol important în teoria câmpului cuantic.

În ultimele decenii, a apărut o nouă ramură a teoriei ecuațiilor diferențiale parțiale și se dezvoltă intens - teoria medierii operatorilor diferențiali. Această teorie a apărut sub influența problemelor din fizică, mecanica continuumului și tehnologiei, în special a celor legate de studiul compozitelor (materiale foarte eterogene care sunt utilizate în prezent pe scară largă în tehnologia inginerească), medii poroase și materiale perforate. Astfel de probleme duc la ecuații diferențiale parțiale cu coeficienți oscilanți rapid sau în domenii cu limite complexe. Soluția numerică a acestor probleme este extrem de dificilă. Este necesară o analiză asimptotică a problemei, ceea ce duce la medierea problemelor.

Multe lucrări din ultimii ani au fost dedicate studiului comportamentului soluțiilor de ecuații evolutive (adică ecuații care descriu procesele care se dezvoltă în timp) cu o creștere nelimitată în timp și așa-numiții atractori care apar în acest caz. Întrebarea cu privire la caracterul neted al soluțiilor problemelor valorii limită în domeniile cu o limită netedă continuă să atragă atenția cercetătorilor; un număr mare de lucrări din ultimii ani au fost dedicate studiului problemelor specifice neliniare ale fizicii matematice.

În ultimul deceniu și jumătate până la două decenii, fața teoriei calitative a ecuațiilor diferențiale obișnuite s-a schimbat dramatic. Una dintre realizările importante este descoperirea regimurilor limitative, care se numesc atractori.

S-a dovedit că, împreună cu regimurile limitative staționare și periodice, sunt posibile regimuri limitative de natură complet diferită, și anume, acelea în care fiecare traiectorie individuală este instabilă, iar fenomenul însuși de atingere a unui regim limitativ dat este stabil din punct de vedere structural. Descoperirea și studierea detaliată a unor astfel de regimuri limitative, numite atractori, pentru sisteme de ecuații diferențiale obișnuite, au necesitat implicarea mijloacelor de geometrie diferențială și topologie, analiză funcțională și teoria probabilității. În prezent, există o implementare intensivă a acestor concepte matematice în aplicații. De exemplu, fenomenele care apar în timpul tranziției unui flux laminar la unul turbulent cu o creștere a numărului Reynolds sunt descrise de un atractiv. Studiul atractorilor a fost întreprins și pentru ecuații diferențiale parțiale.

O altă realizare importantă a teoriei ecuațiilor diferențiale obișnuite a fost studiul stabilității structurale a sistemelor. Atunci când se utilizează orice model matematic, apare întrebarea cu privire la corectitudinea aplicării rezultatelor matematice la realitate. Dacă rezultatul este extrem de sensibil la cea mai mică modificare a modelului, atunci modificările arbitrare mici ale modelului vor duce la un model cu proprietăți complet diferite. Astfel de rezultate nu pot fi extinse la cel real investigat, deoarece la construirea unui model, se realizează întotdeauna o anumită idealizare și parametrii sunt determinați doar aproximativ.

Acest lucru a condus A.A. Andronov și L.S. Pontryagin la conceptul de rugozitate al unui sistem de ecuații diferențiale obișnuite sau la conceptul de stabilitate structurală. Acest concept sa dovedit a fi foarte fructuos în cazul unei dimensiuni reduse a spațiului de fază (1 sau 2), iar în acest caz problemele stabilității structurale au fost studiate în detaliu.

În 1965, Smale a arătat că, cu o dimensiune mare a spațiului de fază, există sisteme în unele vecinătăți, din care nu există un singur sistem structural stabil, adică astfel încât, cu o mică schimbare în câmpul vectorial, să rămână într-un sens cert echivalent cu cel original. Acest rezultat este de o importanță fundamentală pentru teoria calitativă a ecuațiilor diferențiale obișnuite, deoarece arată insolvabilitatea problemei clasificării topologice a sistemelor de ecuații diferențiale ordinare și poate fi comparat ca valoare cu teorema lui Liouville privind indecidibilitatea ecuațiilor diferențiale în cvadraturi. .

Realizările importante includ construcția A.N. Teoria perturbării Kolmogorov a sistemelor hamiltoniene, fundamentarea metodei de mediere pentru sistemele cu mai multe particule, dezvoltarea teoriei bifurcației, teoria perturbației, teoria oscilațiilor de relaxare, studiul aprofundat al exponenților Lyapunov, crearea teoriei control optim procese descrise prin ecuații diferențiale.

Astfel, teoria ecuațiilor diferențiale este în prezent o ramură extrem de bogată în conținut, în dezvoltare rapidă a matematicii, strâns legată de alte domenii ale matematicii și de aplicațiile sale.

Bourbaki, vorbind despre arhitectura matematicii, caracterizează starea sa actuală după cum urmează:

„Scriu acum ideea generala despre științe matematice - înseamnă a te angaja într-o astfel de afacere, care, după câte se pare, întâmpină de la bun început dificultăți aproape insurmontabile datorită vastității și varietății materialului luat în considerare. Lucrările despre matematică pură publicate în întreaga lume pe o perioadă medie de un an sunt multe mii de pagini. Nu toate sunt de aceeași valoare, desigur; cu toate acestea, după eliminarea deșeurilor inevitabile, se dovedește că în fiecare an știința matematică este îmbogățită cu o masă de noi rezultate, dobândește un conținut din ce în ce mai diversificat și se ramifică constant sub formă de teorii, care sunt necontenit modificate, rearanjate, comparate și combinate între ele. Niciun matematician nu este capabil să urmărească această dezvoltare în toate detaliile, chiar dacă își dedică toate activitățile sale. Mulți dintre matematicieni primesc un loc de muncă în unele colțuri ale științei matematice, de unde nu caută să iasă și ignoră aproape complet tot ceea ce nu privește subiectul cercetării lor, dar sunt incapabili chiar să înțeleagă limba și terminologia semenilor lor, a căror specialitate este departe de ei. "(N. Burbaki," Eseuri despre istoria matematicii ", Moscova: IL, 1963)

Totuși, mi se pare că nu se poate nega importanța pentru cercetarea matematică chiar și a celor care se află „pe aleea din spate” a științei matematice. Canalul principal al matematicii, la fel ca marile râuri, este alimentat în principal de cursuri mici. Descoperirile majore, o descoperire în frontul cercetării sunt foarte des furnizate și pregătite de munca minuțioasă a multor cercetători. Toate cele spuse se aplică nu numai matematicii, ci și uneia dintre cele mai extinse secțiuni ale sale - teoria ecuațiilor diferențiale, care în prezent este o colecție greu de văzut de fapte, idei și metode care sunt foarte utile. pentru aplicații și stimularea cercetării teoretice în toate celelalte secțiuni.matematică.

Multe ramuri ale teoriei ecuațiilor diferențiale au crescut atât de mult încât au devenit științe independente. Putem spune că majoritatea căilor care leagă teoriile matematice abstracte și aplicațiile științelor naturale trec prin ecuații diferențiale. Toate acestea oferă teoria ecuațiilor diferențiale cu un loc de cinste în știința modernă.

De obicei diferențialul f este notat df, iar valoarea sa în punctul x este notată dxf și, uneori, dfx și df [x]. Unii autori preferă să noteze df în tip vertical pentru a sublinia că diferențialul este un operator.

Descrierea informală a diferențialului matematic

Luați în considerare o funcție netedă f (x). Să desenăm o tangentă la aceasta în punctul x și să punem pe această tangentă un segment de o astfel de lungime încât proiecția sa pe axa x să fie egală cu Δx. Proiecția acestui segment pe axa y se numește diferențială a funcției f (x) în punctul x de la Δx.

Astfel, diferențialul poate fi înțeles ca o funcție a două variabile x și Δx,

df / (x, ∆x) → dxf (∆x)

definit de raport

dxf (Δx) = f "(x) Δx.

Definiții.

Pentru funcții

Diferențialul unei funcții f cu valoare reală f definită pe M (M este o varietate netedă) este o formă 1, de obicei notată cu df și este definită de relația

unde Xf denotă derivata lui f față de direcția vectorului X în fasciculul tangent M.

Pentru mapări

Diferențialul unei hărți netede de la o varietate netedă la o varietate F / M → N este o hartă între fasciculele lor tangente, dF / TM → TN, astfel încât pentru orice funcție netedă g / N → R avem

dF (X) g = X (ceață)

unde Xf denotă derivata lui f în direcția lui X. (În partea stângă a egalității, luăm derivata în N a funcției g față de dF (X); în dreapta, în M a funcției F og față de X).

Acest concept generalizează în mod natural diferențialul unei funcții.

Definiții conexe

O mapare lină F / M → N se numește submersie dacă, pentru orice punct x Є M, diferențialul d x F / T x M → T F (x) N este surjectiv.

O mapare lină F / M → N se numește imersiune lină dacă pentru orice punct x Є M diferențialul d x F / T x M → T F (x) N este injectiv.

Proprietăți

Diferențialul compoziției este egal cu compoziția diferențialelor:

d (F o G) = d F o d G sau d x (F o G) = d G (x) F o d x G

Automobil diferențial

Diferenţial Este un dispozitiv mecanic care transmite rotația de la o sursă la doi destinatari independenți în așa fel încât viteza unghiulară de rotație a sursei și ambele consumatori pot fi diferite unul în raport cu celălalt și raportul lor poate să nu fie constant.

Diferenţial- acesta (din latinescul differentia - diferență, diferență), unul dintre conceptele de bază ale calculului diferențial. ... (Enciclopedia modernă)

Diferenţial Este numele mecanismului diferențial în tracțiunea roților motoare ale unei mașini, ale unui tractor sau ale altora vehicule cu roți... Cea mai comună diferențială cu angrenaje conice ... (Dicționar enciclopedic mare)

Scopul diferențialului auto

La modelele de mașini și karturile, roțile motoare sunt pe aceeași punte comună. Este ok când auto plimbări în linie dreaptă. Cu toate acestea, la virare, roata interioară parcurge o distanță mai mică decât cea exterioară, astfel încât acest design duce la alunecarea roții interioare, ceea ce afectează negativ manevrabilitatea mașinii, mai ales atunci când circulați la viteze mari. Pentru ca roțile motoare să se rotească asincron, se folosește un diferențial.

Alocarea diferențială:

Transferă cuplul de la motor la roțile motoare.

Servește ca un downshift suplimentar.

Permite roților să se rotească la diferite viteze unghiulare (de aceea diferențialul și-a primit numele).

Amplasarea diferențialului auto

La vehiculele cu o punte de acționare, diferențialul este situat pe axa de acționare. La vehiculele cu o punte tandem, există două diferențiale, câte unul pe fiecare punte. La vehiculele de teren cu tracțiune integrală decuplabilă, câte un diferențial pe fiecare punte. Nu este recomandat să conduceți astfel de mașini pe drumuri cu tracțiune integrală inclusă. La vehiculele cu tracțiune integrală, există trei diferențiale: una pe fiecare axă (interaxie), plus una distribuie cuplul între axe (centru). Cu trei sau patru osii motoare ( formula roții 6CH6 sau 8CH8), se adaugă un alt diferențial interpurtător.

Dispozitiv diferențial auto

Diferențialele mașinilor clasice sunt bazate pe planete. Arborele cardanic rotește cutia de viteze prin angrenajul conic, cutia de viteze rotește semi-arborii prin angrenaje independente. Un astfel de angajament are nu unul, ci două grade de libertate și fiecare dintre semi-axe se rotește cât de repede poate. Doar viteza de rotație totală a semiaxelor este constantă.

Problema roții de derapare

Cu un diferențial convențional, dacă una dintre roți este pe gheață sau în aer, această roată se va roti (în timp ce a doua roată, în picioare pe un teren solid, este staționară; ar fi mai logic să-i transferăm cuplul) .

La fel, într-o mașină de curse, roata interioară este mai slabă decât roata exterioară la virare, astfel încât cuplul insuficient este transmis roții exterioare, în timp ce roata interioară este pe punctul de a aluneca.

Astfel, problema unei roți de derapare degradează manevrabilitatea și plutirea vehiculului.

Modalități de a rezolva problema unei roți de derapaj. Blocare diferențială manuală

La comanda din cabină, vitezele diferențiale sunt blocate și roțile se rotesc sincron. Astfel, diferențialul poate fi blocat pe un teren lipicios, iar blocarea pe asfalt poate fi dezactivată. Se folosește la vehiculele de teren și vehiculele de teren.

Când conduceți astfel de vehicule, încuietoarea nu trebuie activată când auto mișcări. De asemenea, trebuie să știți că cuplul generat de motor este atât de mare încât poate rupe mecanismul de blocare sau arborele osiei. Diferențialul blocat poate fi condus doar la viteze mici și numai pe teren dificil. Blocarea, în special pe puntea față, are un efect negativ asupra manevrabilității.

Control diferențial electronic

La SUV-urile echipate cu control al tracțiunii (TRC și altele), dacă una dintre roți alunecă, este frânată de frâna de serviciu.

O soluție similară a fost aplicată în Formula 1 în 1998 în echipa McLaren: roata interioară a fost frânată de frâna de serviciu la virare. Acest sistem a fost rapid interzis, dar în Formula 1, a prins rădăcină proiectarea unui diferențial de frecare, în care fricțiunea este controlată suplimentar de un computer. În 2002, reglementările tehnice au fost înăsprite; din acest an până în ziua de azi, doar diferențialele de cel mai simplu tip sunt permise în Formula 1.

Avantajul controlului electronic este că crește tracțiunea la virare, iar gradul de blocare poate fi ajustat în funcție de preferința călărețului. Pe o linie dreaptă, puterea motorului nu se pierde deloc. Dezavantajul este că senzorii și dispozitivele de acționare au o anumită inerție și un astfel de diferențial este insensibil la condițiile de drum în schimbare rapidă.

Diferențialul de auto-blocare, așa cum sugerează și numele său, decide când ar trebui să se angajeze. Acest lucru este determinat de diferența de viteză de rotație a roților motoare. Dacă aceasta Diferență este mic (se mișcă într-un colț), atunci diferențialul se comportă ca un „deschis” normal, dar de îndată ce una dintre roți se oprește, diferența de viteză unghiulară a roților crește brusc, iar blocarea este activată. Din punct de vedere tehnic, acest lucru se poate face în diferite moduri, dar cele mai frecvente sunt discul (frecare, frecare crescută, LSD), vâscos (cuplaje vâscoase) și șurub (melc).

Diferențial cu blocare automată prin frecare

Acest tip de diferențial (ca, într-adevăr, cuplajul vâscos) se bazează pe faptul că pe un semiaxe drept se rotesc sincron cu rotorul, dar la rândul său apare Diferențăîn viteze unghiulare.

Un ambreiaj de frecare este realizat între rotorul 2 și arborele osiei 4 (în funcție de proiectare, ambreiajul poate fi pe un ax sau pe două; acest lucru nu afectează performanța de conducere). Când mașina se deplasează în linie dreaptă, rotorul și arborele osiei se rotesc cu aceeași viteză și nu există frecare. Cu cât diferența de viteză a semiaxelor este mai mare, cu atât este mai mare forța de frecare.

Cel mai eficient tip de diferențial, necesită întreținere periodică și, prin urmare, nu este setat niciodată la mașini de serie(doar sport și acordat).

Cuplare vâscoasă Și-a primit numele de la lat. viscoz - vâscos. Principalele sale elemente sunt:

Corpul și arborele etanșate cu etanșări.

Discuri, dintre care o jumătate este conectată la corp, iar cealaltă la arbore. Discurile au canale și găuri pentru a crește vâscozitatea fricțiunii fluidului.

Lichid siliconic (organosilicon), care are o vâscozitate ridicată și umple corpul cu 80-90%.

Versiune simplificată Diferențial de frecare... Pe unul dintre arborii axului există un rezervor umplut cu un lichid vâscos. Două pachete de discuri sunt scufundate în acest lichid; unul este conectat la rotor, al doilea la semi-axă. Cum mai mult Diferență la vitezele roților, cu atât diferența de rotație a discurilor este mai mare și rezistența vâscoasă este mai mare.

Avantajul acestui design este simplitatea și costul redus. Dezavantajul este că ambreiajul vâscos este destul de lent și refuză să funcționeze complet off-road. Bun performanța la volan ambreiajul vâscos nu oferă și este utilizat doar în „SUV-uri” (SUV-uri care sacrifică capacitatea de cross-country de dragul confortului) între axe. Pentru instalare ca Diferențial axial acest design este prea greoi.

Uneori, în loc de diferențial, este instalată o transmisie a angrenajului conic cu o cuplare vâscoasă pe unul dintre arborii axului.

Este potrivit pentru utilizare în medii instabile. suprafața drumului(zăpadă, gheață, noroi superficial), totuși, în condiții reale de teren, abilitățile sale sunt departe de a fi remarcabile: cuplajul vâscos nu poate face față schimbărilor constante ale stărilor de aderență a podurilor la sol, este întârziat când este pornit , se supraîncălzește și eșuează. Prin urmare, o astfel de soluție este utilizată cel mai adesea pe autoturismele pur "civile", unde blocarea este necesară incompletă și nu pentru mult timp. Dar, spre deosebire de disc, este echipament standard pentru multe vehicule cu tracțiune integrală. O astfel de schemă a fost, de exemplu, în transmisia Mitsubishi Eclipse GSX, tractiune integrala Subaru cu transmisie manuală, precum și în BMW325ix și tracțiune integrală Toyota Celica turbo.

Cuplajul vâscos transmite cuplul furnizat acestuia datorită frecării interne a fluidului dintre discuri. Când viteza lor este aceeași, ambreiajul transferă o mică parte din forță (5-7%). Când discurile acționate rămân în urmă celor din urmă, lichidul este amestecat, temperatura și vâscozitatea acestuia cresc, se extinde și comprimă aerul. Când este aproape complet comprimat, presiunea ambreiajului crește brusc, determinând mișcarea axială a discurilor de-a lungul canelurilor până când acestea intră în contact mecanic. Acest lucru duce la o creștere bruscă a moment transmis(„efect de cocoașă”), care poate afecta negativ manevrarea vehiculului. Ca urmare a rotației, se transmite din cauza fricțiunii mecanice, a temperaturii și, în consecință, a presiunii fluidului scade treptat, discurile ies din contactul mecanic. Cuplajul vâscos poate fi instalat ca o unitate independentă între axele motoare sau „încorporat” în diferențialul conic.

Diferențial cu autoblocare Cam / Gear

Principiul de funcționare este similar, dar arborii osiei sunt conectați printr-o pereche de viteze sau came. Astfel, atunci când una dintre roți alunecă, diferențialul este blocat brusc. Prin urmare, un astfel de sistem este utilizat numai în echipamente militare și speciale (de exemplu, în transportoare blindate de personal), unde sunt necesare eforturi tractive ridicate și durabilitate ridicată în detrimentul controlabilității.

În locul mecanismului planetar clasic al angrenajului, se folosesc perechi de came sau angrenaje, care, cu o mică diferență în viteza unghiulară a arborilor axului, au capacitatea de a se roti reciproc (sări) și, atunci când alunecă, încastrează și blochează axul. arbori între ei. Nu este greu de imaginat ce se întâmplă cu mașina atunci când o astfel de blocare este declanșată într-un colț. Unele cazuri pur și simplu opresc una dintre semi-osii în momentul în care apare o mică diferență de viteză (datorită utilizării ghearele depășitoare). De aceea, în mod normal, doar diferențialele militare și echipament special(Transportori blindați etc.)

Diferențial autoblocant cu rotor hidraulic

O încercare de a îmbunătăți eficiența și durabilitatea diferențialului de frecare. Când apare o diferență de viteză unghiulară, pompa pompează fluid în cilindru, iar pistonul comprimă pachetul de frecare, blocând diferențialul.

Diferențiale autoblocante hipoide

Există trei tipuri de astfel de diferențiale. Toate acestea se bazează pe proprietatea unui angrenaj hipoid sau angrenaj melcat de a „bloca” la un anumit raport de cuplu. Aceste diferențiale transferă cea mai mare parte a cuplului (până la 80%) pe roata antiderapantă.

Există încă două tipuri de diferențiale bazate pe această proprietate: diferențialul Quaife și diferențialul planetar.

Acestea sunt utilizate în vehicule off-road și mașini de curse. Dezavantaje: complexitate; pierderi de putere mai mari decât diferențialul convențional.

Sistem cu pompă dublă

Sistemul de pompare duală este un sistem cu două pompe care conectează automat oa doua axă atunci când lipsește una. Folosit în sistemele de tracțiune integrală Honda. Avantaje: funcționează automat, economisește pe un drum bun. Dezavantaje: manevrabilitate limitată, dificultate, restricții de remorcare.

Torsen diferențial

Diferențialul de tip Torsen a fost inventat în 1958 de americanul Vernon Gleesman. Are avantajele unui ambreiaj vâscos și nu are dezavantajele sale. Nume Torsen provine din engleză. Sensibil la cuplu. Torsen - JTEKT Torsen North America Inc.

Proiectarea diferențialului Thorsen se bazează pe angrenaje melcate care se rotesc pe diferite axe. Fiecare angrenaj lateral este un angrenaj melcat cu conexiune spline cu cupe de weekend. În interior sunt 2 sau 3 seturi de roți dințate planetare (numite roți dințate elemente) perpendiculare pe axa roților dințate laterale. Fiecare set este format din 2 angrenaje melcate interconectate de angrenaje acționate și legate cu angrenaje laterale. Astfel, cele două roți dințate laterale sunt interconectate prin intermediul roților dințate elementare.

Pe măsură ce prinderea roții se schimbă, presiunea dintre angrenajele elementului și angrenajele laterale se schimbă, determinând perechea de elemente să se rotească contrar, deplasând cuplul pe cealaltă parte. Spre deosebire de alte modele, traductoarele de cuplu funcționează practic în orice mediu. Chiar dacă roțile se rotesc la viteze diferite (virare, trecere prin denivelări), totuși primesc întotdeauna cuplu în funcție de tracțiune.

Calcul diferențial pentru vehiculele de teren

Într-o mașină cu tracțiune pe o axă, se utilizează un singur diferențial, între roți, într-o mașină cu tracțiune integrală există până la trei - două roți interioare și o interaxie. Dispozitivul este necesar și util. Faptul este că Mașina este proiectată nu numai pentru a se deplasa în linie dreaptă, ci și pentru a se deplasa de-a lungul unei căi curbate - adică pentru a se întoarce. Oricine și-a luat problema să se gândească la această întrebare va observa cu ușurință că la rotire, două roți ale aceleiași axe parcurg o distanță diferită, ceea ce înseamnă că viteza de rotație a acestora ar trebui să fie, de asemenea, diferită. Această diferență este asigurată de diferențial. Această funcție importantă, care mărește controlabilitatea mașinii într-un viraj, mărește „kilometrajul” anvelopelor, se reduce Probabilitate derapaj și așa mai departe.

Cu toate acestea, există viața auto momente în care diferențialul începe să interfereze cu mișcarea. Dacă una dintre cele două roți motrice lovește o suprafață alunecoasă, rezistența la rotație scade brusc, aderența scade și roata nu poate asigura tracțiunea necesară. O astfel de roată va începe să alunece și să se rotească mai repede decât este necesar. În acest caz, a doua roată se poate opri cu totul. Atât - ieși și împinge! Și aici ar fi bine să „oprim” cumva același diferențial pentru a permite mașinii să se oprească cu toate roțile motoare. Și, de fapt, există așa ceva fenomen tehnic ca „Blocare diferențială”. Încuietorile sunt folosite la vehiculele off-road, precum și la mașinile sport - adică, din diverse motive, există o mare Probabilitate alunecând. Principii tehnice există o mulțime de blocări, dar pentru început, să reîmprospătăm memoria dispozitivului obișnuitului, adică diferențialului „deschis”.

Diferențialul este instalat în carcasa de acționare finală și primește cuplu de la angrenajul său antrenat. În cutia diferențial există roți dințate conice. Acestea se plasează cu roțile dințate fixate pe arborii axelor, care, la rândul lor, rotesc roțile motoare. Când circulați pe un drum plat și drept, viteza unghiulară a roților este aceeași, iar sateliții nu se rotesc în jurul axei lor. Când se virează sau se deplasează peste denivelări, atunci când roțile din dreapta și din stânga parcurg o cale diferită, sateliții încep să se rotească și să redistribuie cuplul. În general, dispozitivul nu este foarte complicat. De asemenea, principiul blocării acestuia pare evident - oprește rotația sateliților și atât. Cu toate acestea, acest lucru se poate face într-o varietate de moduri.

Blocare diferențială forțată

Cel mai simplu mod de a bloca diferențialul este forțat. Șoferul cu o acționare specială (mecanică, pneumatică sau chiar electrică) oprește rotația sateliților pentru o vreme, iar roțile mașinii încep să se rotească cu aceeași viteză. Această metodă este folosită cel mai adesea pe SUV-uri. Sistemul este simplu, fiabil și extrem de eficient. Singurul dezavantaj este o grămadă de pârghii în cabină, cu care șoferul trebuie să activeze și să oprească blocarea în timp util, în funcție de condițiile de drum. Cu toate acestea, în mașini moderne pârghiile sunt adesea înlocuite cu butoane. Cu toate acestea, caracteristica principală rămâne - decizia de a activa blocarea este luată și implementată de șofer.

Blocarea forțată este bună pentru vehiculele off-road reale care asaltă abisul adânc al spațiilor deschise rusești. Eficient și fiabil în noroi, este complet nepotrivit pentru a circula pe drumuri, deci decuplarea blocării în timp este la fel de importantă ca pornirea, deoarece cu un diferențial blocat, mașina consumă mai mult combustibil, are uzură intensă a anvelopelor și o întoarcere bruscă a osiei blocate va aduce cu siguranță ... Prin urmare, în era automatizării universale, a apărut în mod natural un diferențial autoblocant.

Cu acest tip de blocare, diferențialul încetează de fapt să își îndeplinească funcțiile și se transformă într-un simplu ambreiaj care conectează rigid arborii axelor (sau arborii cardanici) între ei și le transferă constant rotația cu o viteză unghiulară egală. Pentru a bloca complet clasic Diferențial, este suficient fie pentru a bloca posibilitatea rotației axiale a sateliților, fie pentru a conecta rigid cupa diferențială cu unul dintre arborii axului. În același timp, mecanismul planetar este blocat și nu distribuie cuplul de-a lungul axelor. Cuplurile transmise arborilor osiei depind direct de aderența fiecărei roți la drum. Imaginea prezintă schema de blocare a organizației ARB pentru Podul diferențial, în care sateliții sunt blocați. Conexiunea de blocare se realizează prin intermediul unei acționări controlate de șofer din habitaclu. Următoarele tipuri de servomotoare sunt utilizate în principal: pneumatic, electric, hidraulic sau mecanic. Acest tip de blocare este utilizat atât pentru diferențialele de punte, cât și pentru cele centrale. Datorită faptului că un diferențial complet blocat NU distribuie cuplul obținut în mod egal între axe, în cazul unei pierderi accentuate a aderenței uneia dintre roți, cuplul transmis la arborele osiei unei roți cu aderență bună va crește brusc. Prin urmare, este necesar să utilizați astfel de blocaje foarte atent, deoarece efortul motorului este suficient pentru a „perturba” mecanismul de blocare sau a rupe arborele osiei. Este recomandabil să utilizați astfel de încuietori numai la viteze mici pentru mișcarea pe teren dificil, deoarece atunci când sunt utilizate în poduri (în special în cele de direcție), mașina pierde foarte mult controlabilitatea. Puteți activa acest tip de blocare numai atunci când mașina este oprită. De regulă, cu drepturi depline SUV-uri cu cadru precum Toyota Land Cruiser, 4Runner (Hilux Surf), Mercedes G-Class etc.

Blocarea diferențială a discului

Principalul detaliu într-un astfel de dispozitiv este ambreiajul de frecare. Este introdus între unul dintre arborii axului și cutia diferențială. Discurile de bronz sunt instalate în canelurile manșonului conectat la cutia diferențială, discurile din oțel stau pe canelurile arborelui axului. Discurile sunt presate una de cealaltă prin arcuri. Când ambele roți se confruntă cu aceeași rezistență, întregul diferențial se rotește în ansamblu și nu există frecare în ambreiaj, dar dacă momentul de pe roți este diferit, ambreiajul începe să încetinească rotația roții mai rapide.

Un design mai sofisticat cu ambreiaje cu dublă frecare a devenit obișnuit în mașinile americane. În ea, crucea este înlocuită de două axe separate ale sateliților care se intersectează în unghi drept. Axele se pot mișca una față de alta, pentru care capetele lor sunt teșite. Cu sateliții care nu se rotesc, forța este transmisă arborilor axului în același mod ca într-un diferențial simplu. Când sateliții se rotesc, aceștia din urmă vor schimba teșiturile finale ale axelor, astfel încât forța să pornească ambreiaj de frecare, va crește pentru jumătatea axei rămase și va scădea pentru axa cu rotație mai rapidă. În acest caz, magnitudinea cuplului de frânare nu va fi constantă, ca în diferențialul cu un ambreiaj pe disc, ci proporțională cu momentul transmis roților.

Pentru funcționarea normală a unui astfel de diferențial, utilizarea unui special Ulei de transmisie... În plus, discurile se uzează destul de repede, iar dispozitivul necesită ajustări frecvente. Blocarea discului este un favorit al cursei crossover. În primul rând, datorită capacității de a personaliza răspunsul pentru condiții specifice de pe pistă. Cu toate acestea, pentru utilizatorul obișnuit, sunt importante loviturile ne-slabe pe care această blocare le dă volanului în timpul accelerației (pe tracțiunea față). Pilotii sunt pregătiți pentru asta, dar un șofer obișnuit ar putea să nu poată face față.

Diferențial de blocare camă

Pe vehiculele civile, acest tip de încuietoare este rar utilizat. În dispozitivele de blocare a camelor, în loc de mecanismul planetar clasic al angrenajului, se utilizează perechi de came care, cu o mică diferență în vitezele unghiulare ale arborilor axului, au capacitatea de a se roti reciproc (să sară), iar atunci când alunecă, încastrează și blochează arborii axului între ei. Unele tipuri de dispozitive, atunci când o astfel de blocare este declanșată la rândul său, opresc pur și simplu una dintre semi-osii în momentul în care apare o mică diferență de viteză. Încuietoarea este eliberată atunci când roata de derapare încetează să alunece. Acest tip de diferențial este destul de durabil și nu necesită uleiuri speciale. De aceea diferențialele de echipament militar și special (transportoare blindate de personal și altele asemenea) sunt echipate cu astfel de blocaje standard.

Blocarea camului este fiabilă și eficientă, dar funcționează brusc, foarte greu și se blochează strâns. Pentru un autoturism, o astfel de soluție este inacceptabilă - dacă de mare viteză mișcarea, acționarea blocării va provoca aproape inevitabil o derapare instantanee. Prin urmare, sistemele cu came sunt utilizate în principal de jeepere extreme și militare.

Blocare diferențială vâscoasă

Principiul funcționării sale este foarte similar cu cel de pe disc, există chiar și discurile în sine. Cu toate acestea, aderența lor nu se datorează fricțiunii suprafețelor, ci datorită proprietăților unui lichid vâscos special pe bază de silicon, care „știe” să se solidifice atunci când este încălzit. Ambreiajul hidraulic constă dintr-un număr mare de discuri cu suprafețe de rulare lipicioase care transmit cuplul în funcție de diferența de viteză între arborii de intrare și de ieșire. Încălzirea are loc atunci când un ax al osiei începe să se rotească mai repede decât celălalt. În siliconul întărit, discurile sunt cuplate ferm și arborii axului sunt blocați. Cuplajele vâscoase nu necesită întreținere și sunt considerate suficient de fiabile, cu toate acestea, pentru funcționarea lor pe termen lung, este necesar să se mențină etanșeitatea completă a dispozitivului.

Blocare cu șurub diferențial

Principiul funcționării sale este după cum urmează: Mod normalșuruburile (sau viermii, așa cum se numesc datorită formei lor caracteristice) se rostogolesc liber în jurul angrenajului central. Mai mult decât atât, fiecare semiax are propriii săi sateliți, care sunt împerecheați cu sateliții semiaxului opus prin angrenajul obișnuit. Axa satelitului este perpendiculară pe semiaxe.

Cu mișcarea normală și egalitatea momentelor transmise pe semi-axe, perechile hipoide formate dintr-un satelit și un pinion sunt fie oprite, fie rotite, oferind o diferență de viteză unghiulară într-o rotație. De îndată ce diferențialul încearcă să dea momentul uneia dintre semi-osii, atunci perechea hipoidă a acestei semi-osii începe să se blocheze și în poziția extremă se blochează cu cupa diferențială. Acest lucru duce la o blocare parțială a diferențialului. Când momentul este egalizat, șuruburile revin la poziția inițială.

Acest design funcționează în cea mai largă gamă de rapoarte de cuplu (2,5: 1 până la 5,0: 1). Domeniul de acționare este reglat de unghiul de înclinare al dinților șurubului. Astfel de diferențiale nu sunt foarte susceptibile la Purta(durata de viață a dispozitivului este comparabilă cu resursa unei cutii sau a unui diferențial clasic) și se folosește ulei de angrenaj convențional.

Blocarea cu șurub (tipurile Torsen și Quaife) este potrivită atât pentru mașinile obișnuite în timpul iernii, cât și pentru locuitorii de vară și turiști. Nu este la fel de eficient ca alte tipuri și nu este potrivit pentru condiții grave de teren, dar funcționează fără probleme și nu necesită abilități speciale de conducere de la șofer. Perioadă lungă de timp Torsen a fost soluția tradițională pentru Audi Quattro, dar apoi a fost înlocuită cu sisteme electronice.

Conectarea creierelor

Tendința de a transfera cât mai multe sisteme în mașină pentru a controla prin cablu nu a scăpat de blocarea diferențialului. Sistemele mecanice care funcționează aproximativ înlocuiesc acum cu succes dispozitivele inteligente care activează blocarea la comanda unui computer. Schema VTD (Variable Torque Distribution), de exemplu, este utilizată pe steaua mondială de raliu - Subaru Impreza. Încuietorile sunt realizate prin cuplaje hidromecanice controlate electronic. Principiul lor de funcționare este oarecum similar cu cele de pe disc, dar la comanda computerului, gradul de apăsare a discurilor se schimbă cu ajutorul sistemului hidraulic, trecând de la „liber” la blocarea completă. Acest lucru oferă mașinii un control extraordinar asupra oricărei suprafețe. Celebrul xDrive de la este implementat într-un mod similar - există și un pachet de discuri, al căror raport de compresie este determinat de electronică. Mai mult, din punct de vedere tehnic, acest sistem este implementat în mod surprinzător de elegant - un motor electric de mică putere, urmat de două roți dințate, un angrenaj melcat și un planetar, apoi un excentric, care, la rotire, deplasează maneta lunga... Și, la rândul său, prinde pachetul de ambreiaj.

Dar cel mai surprinzător și mai evident mod de a implementa blocarea este ... să nu blochezi deloc diferențialul! Cum este posibil acest lucru? Da, ușor! Sistemele moderne ABS vă permit să controlați frânele fiecărei roți separat, iar acest lucru este foarte posibil de profitat. La urma urmei, este suficient să încetiniți roata de alunecare, iar diferențialul „liber” obișnuit în sine va transfera cuplul la altul, fără nicio interferență în munca sa! De exemplu, funcționează sistemul de comandă a transmisiei electronice 4ETS, care este inclus în setul de tracțiune integrală inteligentă 4Matic de pe mașinile Mercedes.

Dacă Mașina nu s-a obosit să echipeze cu blocaje la fabrică - nu disperați. Pentru majoritatea mărcilor obișnuite, există seturi de reglare care înlocuiesc diferențialul standard cu unul autoblocant - de regulă, șurub Torsen sistemeleși Quaife. Cu toate acestea, trebuie să înțelegem că orice schimbare tehnică, introdus în designul mașinii, are dezavantajul său, deci diferențialele cu blocare automată au o durată de viață mai scurtă, cresc sarcina pe transmisie și schimbă comportamentul mașinii în modurile critice. Deci, are sens să ne gândim - merită?

Diferențial autoblocant

O mulțime de oameni au auzit probabil de așa ceva ca LSD. Pentru studenții la medicină, voi explica: acesta nu este un medicament, acesta este un diferențial cu alunecare limitată, dar în opinia noastră - un diferențial de frecare crescută. Un dispozitiv care vă permite să compensați parțial dezavantajul principal al diferențialului liber, și anume, neputința sa completă atunci când o roată lovește o suprafață alunecoasă.

Diferențiale de alunecare limitată

Când conduceți o mașină pe o curbă, pe drumuri denivelate etc. roțile parcurg o cale de diferite lungimi. Acest lucru se datorează diferenței de raze la virare și datorită diferenței de distanță parcursă la traversarea unui obstacol. Prin urmare, roțile trebuie să se rotească la viteze diferite, altfel acest lucru va duce la o creștere Purta anvelope.

În transmisia autovehiculelor cu o singură punte motrice, diferențialul este instalat între tracțiunile pe roți (semi-osii, articulații CV, etc.), prin urmare se numește roată. La vehiculele cu tracțiune integrală (cu toate roțile motoare), acesta poate fi situat și între axele motoare (diferențial central).

În mod ideal, vehiculul este pe o suprafață de beton, iar aderența pe ambele roți este aceeași. Este o altă problemă când o roată este pe gheață și cealaltă pe asfalt uscat. Aici intervine lipsa diferențialului. O roată derapează fără rușine, iar a doua fumează în liniște „deoparte” și chicotește, urmărind cum prima încearcă să tragă mașina de la locul ei. Situația este familiară pentru aproape toți șoferii care au ieșit vreodată dintr-o curte cu zăpadă.

La autoturismele destinate circulației pe drumuri pavate, diferențialul cu angrenaje conice este cel mai răspândit.

Este un tren de transmisie cu osii mobile roți dințate(astfel de transmisii se numesc planetare). Principalele sale elemente sunt:

Carcasa, cu care angrenajul condus al transmisiei principale (cuplul de transmisie de la arborele cardanic pe carcasa diferențială). La autoturisme, de regulă, caroseria are o structură dintr-o singură bucată și geamuri pentru montarea treptelor de viteză

Sateliții sunt angrenaje conice care se pot roti în jurul unei axe. Diferențialele pentru autoturisme au de obicei doi sateliți;

Axa sateliților, fixată rigid în carcasă și rotind cu ea. Are caneluri spiralate pentru a îmbunătăți lubrifierea sateliților;

Două roți dințate conice care se conectează cu sateliții și sunt conectate rigid la arborii de ieșire ai diferențialului (jumătăți de arbori, articulații CV, etc.). Aceste angrenaje sunt de obicei numite semi-axiale.

Acest tip de diferențial este, de asemenea, numit simetric, deoarece distribuie cuplul în mod egal între roți. Acest lucru se datorează faptului că satelitul acționează ca un braț egal și transferă doar forțe egale la angrenaje și roți. După cum s-a menționat mai sus, dacă una dintre roți are aderență redusă, cuplul de pe ea este mic, iar diferențialul simetric corespunzător aplică aceeași forță celeilalte roți. Adică, dacă una dintre roți alunecă, atunci forța de tracțiune a celei de-a doua roți este nesemnificativă, ceea ce afectează negativ capacitatea de cross-country. Pentru a-l îmbunătăți pe mașini, se utilizează blocarea totală sau parțială a diferențialelor, al căror grad este estimat de coeficientul de blocare.

Factor de blocare

Factorul de blocare (Kb) este raportul dintre cuplul de pe roata întârziată și momentul de pe roata principală. Valoarea sa pentru un diferențial simetric este 1 (momentele de pe ambele roți sunt egale), pentru diferențialele cu alunecare limitată Кb - 3-5.

Cu cât este mai mare Кb, cu atât capacitatea vehiculului de traversare este mai bună, dar cu atât este mai slabă manevrabilitatea.

La coeficient mare blocarea deteriorează manevrabilitatea și stabilitatea vehiculului atunci când circulați pe asfalt. Acest lucru se datorează faptului că momentul de pe roata întârziată este de câteva ori mai mare și încearcă să „împingă” mașina din viraj. Sau, într-un limbaj mai ușor de înțeles, apare sub-virajul. În plus, uzura anvelopelor crește datorită alunecării parțiale, sarcinii pe elementele de acționare, eficiența scade, ceea ce duce la o creștere a consumului de combustibil.

Diferențiale complet blocate

Au un cuplaj care conectează rigid (blochează) carcasa diferențială și roata dințată a arborelui de ieșire. Acționarea ambreiajului poate fi mecanică, hidraulică sau pneumatică, iar blocarea este controlată de șofer (blocarea diferențialului central pe VAZ-21213). După depășirea unei zone impracticabile, șoferul trebuie să dezactiveze imediat încuietoarea, ceea ce necesită o atenție suplimentară din partea acestuia. În caz contrar, sarcinile excesive vor acționa asupra anvelopelor și a transmisiei. Acestea pot deteriora arborii osiei sau diferențialul.

Pentru mecanismele de frecare crescută - diferențiale multi-disc, cuplaje vâscoase, diferențiale "Quife" și "Thorsen", blocarea (parțială) se efectuează automat, fără participarea șoferului.

Diferențiale multi-disc

Principala sa diferență față de diferențialul simetric este prezența unui pachet cu discuri de fricțiune cu arc, dintre care unul este conectat rigid la corp, iar celălalt la angrenajele laterale.

La viteze diferite ale roților, angrenajele laterale ale diferențialului se rotesc mai repede sau mai lent decât carcasa. Datorită acestui fapt, între discurile de frecare apar forțe de frecare, care împiedică rotația liberă a angrenajelor, adică efectuează blocarea parțială. În consecință, cuplul și forța de tracțiune cresc pe roata întârziată.

Un efect similar poate fi obținut prin strângerea ușoară a frânei de mână la vehiculele cu tracțiune spate.

Discurile de frecare din unele modele nu sunt cu arc, ci sunt comprimate de presiunea fluidului generată de pompă. De exemplu, unul dintre aceste modele se numește "Gerotor Differential" (din engleza Gear - gear). Are o pompă cu angrenaje care creează presiunea fluidului la diferite viteze de rotație a angrenajelor cu jumătate de ax ale carcasei.

„Quife” diferențială

Proiectarea mecanismului înregistrat sub Marcă de mărfuri (marcă comercială) Quaife. Sateliții săi sunt dispuși în două rânduri paralele cu axa de rotație a corpului. Mai mult, acestea nu sunt atașate la axe, ci sunt situate în deschiderile carcasei închise la ambele capete. Rândul din dreapta al sateliților se plasează cu angrenajul pe jumătate a axului drept, cel stâng - cu stânga. În plus, sateliții din rânduri diferite sunt cuplați între ei. Toate uneltele au dinți elicoidali.

Când una dintre roți începe să rămână în urmă, angrenajul cu jumătate de axă asociat cu aceasta începe să se rotească mai lent decât corpul și să întoarcă satelitul care se angajează cu el. Transferă mișcarea către satelitul asociat cu acesta dintr-un alt rând și, la rândul său, către angrenajul cu jumătate de ax. Acest lucru asigură rotații diferite ale roții la virare. Datorită diferenței de cuplu pe roți în angrenaje elicoidale, apar forțe axiale și radiale, apăsând roțile dințate și sateliții cu capetele lor pe corp. Acestea din urmă sunt, de asemenea, presate de vârfurile dinților pe suprafața găurilor în care sunt situate. Datorită acestui fapt, apar forțe care efectuează blocarea parțială, ceea ce mărește forța de tracțiune pe roata întârziată și, în consecință, forța totală de tracțiune a mașinii, crescând capacitatea sa de traversare.

Valoarea factorului de blocare depinde de unghiul de înclinare a dinților sateliților și a angrenajelor cu jumătate de ax. Instalând seturi de sateliți și unelte cu unghi diferit de înclinare a dinților în carcasă, acestea modifică coeficientul de blocare în funcție de caracteristicile mașinii și de condițiile de utilizare a acesteia.

Diferențial „Thorsen”

Și-au primit numele de la englezi. Cuplu - cuplu și sensibil - sensibil, adică sensibil la cuplu. Mecanisme produse în acest sens Marcă de mărfuri (marcă comercială), au două tipuri de modele.

Primul este prezentat în Fig. 8. Sateliții sunt localizați în corp perpendicular pe axa sa și sunt conectați în perechi între ei utilizând angrenaje cu angrenaj și sunt conectați cu angrenaje semi-axiale prin angrenaje melcate.

La viraj, angrenajul cu jumătate de axă asociat roții întârziate întoarce satelitul care se angajează cu acesta, acesta, la rândul său, rotește al doilea satelit și celălalt angrenaj cu jumătate de axă. Un astfel de „lanț” permite roților mașinii să se rotească la viteze diferite. Forțele de frecare care apar în angrenajul melcului din diferența momentelor de pe roți efectuează o blocare parțială a diferențialului.

Utilizarea seturilor de sateliți și unelte cu un profil diferit de angrenaj melcat face posibilă modificarea coeficientului de blocare. Dezavantajul acestei opțiuni este complexitatea designului și asamblarea acestuia.

Al doilea tip de „Thorsen” este prezentat în Fig. 9. Sateliții sunt localizați paralel cu axa carcasei diferențiale în găurile sale și sunt conectați în perechi între ei și cu angrenaje semi-axiale prin angrenaje elicoidale. Lucrarea mecanismului la viraje și blocarea parțială se efectuează în același mod ca și în Quife. Acest design este mai puțin complex și permite, de asemenea, un diametru diferențial al carcasei.

Iată ce scriu cei pentru care au fost creați despre utilizarea unor astfel de structuri (Extrase dintr-un articol de Ivan Evdokimov, club 4x4, 6 iunie 2003):

„Există diferitele modalități de blocare a diferențialelor, dar practic blocarea este împărțită în două grupuri mari. Fiecare dintre aceste opțiuni are avantaje și dezavantaje. Principalul dezavantaj al încuietorilor „dure” este capacitatea lor uimitoare de a distruge transmisia.

În ceea ce privește diferențialele de alunecare limitată, principalul lor dezavantaj este absența blocării diferențiale de 100% și, în consecință, lipsa cuplului transferat roții încărcate. În plus, uzura crescută a acestor mecanisme. "

„... Două mecanisme pentru blocarea frecării crescute pentru osiile de transmisie UAZ ne-au fost predate pentru testare: unul este de tip Thorsen, al doilea este de tip Quayf. Mecanismele au fost dezvoltate și adaptate pentru axele de transmisie de la Ulyanovsk vehicul de teren de către inginerul IA Plakhotin din secțiunea pentru pregătirea automobilelor UAZ ale uzinei nr. 40 împreună cu Organizatia Conversii SVR. Apropo, chiar înainte de testul editorial, aceste dispozitive au fost supuse testelor de rafinament pe vehiculele UAZ care au participat la raiduri cu trofee grele. Ei bine, să vedem cum funcționează această fermă? Pentru comparație, au fost luate două „UAZ”: unul cu diferențiale convenționale „deschise” și al doilea cu un diferențial Quife în puntea față și un diferențial Thorsen în spate.

Primul meu gând a fost următorul: mecanismele de autoblocare în axe ar trebui să aibă un efect vizibil asupra manevrabilității mașinii (în special asupra razei de virare). Mă așez la volanul unei mașini fără încuietori, execut mai multe „opturi” pe locul asfaltului și imediat - la volanul unei mașini „încuiate”. Repet exercițiul - și, în mod surprinzător, nu există nicio diferență. Și acum este același lucru, dar mai rapid. Din nou, niciun efect ... Fac „rearanjarea” alternativ pe o mașină, apoi pe alta - nu simt diferența. Și numai atunci când se întoarce în modul „extrem”, efortul pe volan a crescut ușor, dar în același timp manevra de pe mașina „blocată” părea a fi mai jovială ”.

"Pe o bandă uscată pe drumul către poligonul nostru tradițional, efectul blocării nu s-a manifestat în niciun fel. Cu toate acestea, la traversarea primului șanț de-a lungul diagonalei, mașina" blocată "și-a arătat imediat avantajul (O mașină cu diferențiale convenționale a depășit șanțul, derapând cu disperare). cu diferențiale autoblocante au depășit, fără a se tensiona, la prima încercare și pe cea obișnuită - numai cu accelerație ... Plecăm pe o pistă de lut. osii reductoare merge foarte bine pe astfel de obstacole și fără blocaje. Până când începe să se agațe de pământ cu poduri sau până când încercați să ieșiți din această pistă ... Deci, „UAZ” cu mecanisme de blocare în diferențiale între roți nu conduce doar mai bine - se mișcă calm acolo unde mașina fără blocare deja începe să se oprească și să alunece. "

„Lucrarea atât a„ Quife ”, cât și„ Torsen ”atunci când atârnă în diagonală pare foarte interesantă. Cum mașina începe să se zvârcolească sensibil la început și apoi, cu o creștere a rotațiilor, începe ușor dintr-un loc. Sunete de un ton caracteristic scăzut. sunt auzite din diferențiale. Obstacolele de tip „încercare” au arătat superioritatea completă a podurilor „blocate” față de cele obișnuite. Încă am vrut să găsesc o poziție în care gradul de blocare a diferențialelor să nu fie suficient. Pentru aceasta a trebuit să-mi sprijin roata din față dreaptă de o movilă mare de pământ (roata din față stângă era într-o gaură, iar roata din spate dreaptă era pe o denivelare). Urla ca niște animale rănite, iar SUV-ul nu se mișca ... mie. Am dat drumul la pedala de accelerație, apoi l-am înecat brusc și - iată! - un smucit, mașina zboară peste un deal care părea de nepătruns ... "

Cel mai interesant lucru este că pentru astfel de mecanisme s-au folosit mult timp autoturisme... În primul rând, un astfel de dispozitiv mărește foarte mult capacitatea vehiculului în condiții dificile. În special cu tracțiunea spate atunci când conduceți pe suprafețe alunecoase.

În al doilea rând, utilizarea blocării parțiale poate fi utilă atunci când cursezi în condiții de iarnă sau pe drumuri cu pietriș, unde este foarte important să folosești chiar și o aderență redusă atunci când accelerezi.

Așa că am ajuns la subiectul principal al acestui articol, și anume, utilizarea unui astfel de diferențial pe un Moskvich.

De mult timp am întâlnit pe internet informații pe care le oferă unele dintre birourile de tuning dezvoltări proprii aceste Diferențiale pentru avantaj v. Una dintre revistele mele preferate și respectate „Za Rulem” a organizat la un moment dat chiar și un test de două nouă, dintre care unul era echipat cu LSD.

Concluzia a fost cam așa: pentru terenurile virgine înzăpezite și tracțiunea față, permeabilitatea practic nu s-a schimbat. Dar pe suprafața de gheață, cei nouă cu LSD au trecut zonele alunecoase mult mai repede, iar manevrabilitatea a fost mai plăcută.

Utilitatea unei astfel de prelucrări este dovedită și de faptul că astfel de mecanisme au fost utilizate și în mașinile de raliu la competițiile aliate.

Am aflat despre existența lor pe Moskvich din întâmplare - de la mecanicul ambulanței noastre din Minsk;).

Acum zece ani li s-a dat Partidului Politic de poduri dotate cu astfel de diferențiale. Au fost așezate pe tocuri sanitare IL. Abilitatea de cross-country a acestor mașini era atunci comparabilă doar cu regii noroiului - UAZ.

O roată ascunsă 2/3 în zăpadă adâncă, o pistă înghețată, noroi și bălți adânci - toate acestea au fost doar o mică neplăcere pe calea IZhakov.

M-a interesat foarte mult cine a făcut astfel de diferențe. Răspunsul a fost găsit pe internet - faimosul Planta Omsk transmisii și cutii de viteze. Nu știu cum se descurcă acum, fabrica nu are un site web, dar unii vânzători au o astfel de poziție în listele lor de prețuri.

Prin urmare, am început o căutare intensivă a scopurilor, unde măcar puteți afla ceva despre unde puteți obține LSD pe Moskvich.

După ce am ocolit majoritatea componentelor hardware și dezmembratorilor familiari de moscoviți, am găsit ceea ce căutam. Unul dintre ei tocmai avea diferențele de care aveam nevoie. Starea cutiei de viteze este aproape perfectă.

În industria auto, diferențialul este una dintre piesele cheie ale transmisiei. În primul rând, servește pentru a transfera rotația de la cutia de viteze la roțile axului motor. De ce există un diferențial pentru asta? În orice rând, traseul unei roți de osie care se deplasează de-a lungul unei raze scurte (interioare) este mai mic decât traseul unei alte roți de aceeași axă care se deplasează de-a lungul unei raze lungi (exterioare). Ca urmare, viteza unghiulară de rotație a roții interioare trebuie să fie mai mică decât viteza unghiulară de rotație a roții exterioare. În cazul unei osii fără motor, această condiție este destul de simplă de îndeplinit, deoarece ambele roți nu sunt conectate între ele și se rotesc independent. Dar dacă axa este în mișcare, atunci este necesar să transferați rotația simultan pe ambele roți (dacă transferați rotația pe o singură roată, atunci proprietăți de tracțiune vehiculul și manevrarea acestuia vor fi inacceptabile). Cu o conexiune rigidă a roților axului motor și transmiterea rotației către o singură axă a ambelor roți, Mașina nu va putea să se întoarcă normal, deoarece roțile, având aceeași viteză unghiulară, vor tinde să circule la fel cale la rândul său. Diferențialul vă permite să rezolvați această problemă: transferă rotația pe axele separate ale ambelor roți (semi-osii) prin angrenajul său planetar cu orice raport al vitezelor unghiulare de rotație a semi-axelor. Ca urmare, Vehiculul se poate deplasa normal și se descurcă bine atât pe o cale dreaptă, cât și într-un colț. Diagrama uneltelor diferențiale și planetare Lucrați în imaginea din dreapta. Cu toate acestea, proiectarea mecanismului planetar are o proprietate foarte neplăcută: mecanismul planetar tinde să transfere rotația primită de la cupa diferențială până acolo unde este mult mai ușoară. De exemplu, dacă ambele roți ale unei osii au aceeași aderență și forța necesară rotirii fiecărei roți este aceeași, diferențialul va distribui rotația uniform între roți. Dar de îndată ce există o diferență tangibilă în aderența roților cu șoseaua (de exemplu, o roată a căzut pe gheață, iar cealaltă a rămas pe asfalt), diferențialul va începe imediat să redistribuie rotația la roată , a cărei forță de rotație este cea mai mică (adică a celei care se află pe gheață). Ca urmare, roata de pe asfalt se va opri din rotire și se va opri, iar roata de pe gheață va primi toată rotația de la diferențial. De ce și cum se întâmplă acest lucru?

Faptul este că mecanismul planetar transferă rotația către angrenajele arborilor axiali prin sateliți. Satelitul transmite un cuplu egal simultan către doi arbori de osie, deoarece este o pârghie cu brațe egale față de propria axă de rotație, prin care satelitul primește efort de tracțiune. Când conduceți în linie dreaptă, cu o bună aderență rutieră a ambelor roți, sateliții nu se rotesc în jurul axei lor și transmit cuplul maxim de la cupa diferențială la arborele osiei. Cupa diferențială, angrenajul planetar și arborii axelor se rotesc cu o viteză unghiulară egală în ansamblu. Când mașina se rotește, sateliții încep să se întoarcă în jurul axei lor, activând angrenajul planetar și oferind diferența de viteză unghiulară a arborilor axului, totuși, ei continuă să transmită cuplul optim la ambii arbori ai axelor, deoarece aderența la drum a ambele roți rămân înalte. De îndată ce una dintre roți începe să piardă tracțiunea, forța necesară rotirii acesteia scade imediat și cuplul de pe arborele axului său scade. Deoarece sateliții transmit un cuplu egal arborilor axiali ai ambelor roți, cuplul scade atât pe arborii axului cu o bună aderență la drum, cât și pe cupa diferențială și pe întreaga transmisie în ansamblu. În această situație, cuplul scăzut nu mai este suficient pentru a roti o roată cu aderență bună la drum, dar este destul de suficientă pentru a roti o roată cu aderență slabă pe drum, care continuă să se rotească (alunecare) datorită rotației axiale a sateliților. În același timp, mecanismul planetar acționează ca un reductor care mărește viteza unghiulară de rotație a roții de derapare. Ca rezultat, o roată cu o bună aderență la drum se oprește (ca o mașină), iar roata de derapare se rotește la viteza unghiulară de două ori față de viteza unghiulară a cupei diferențiale. Motorul funcționează practic fără sarcină, deoarece forța totală (cuplul) pe întreaga transmisie a scăzut.

La vehiculele cu tracțiune integrală, două axe sunt de obicei echipate cu un diferențial și adesea diferențialul poate fi găsit și între axe (diferențial central). Astfel, obținem o schemă de transmisie în care există până la trei diferențiale: două punte și un centru. Acesta din urmă este necesar pentru o mișcare constantă cu tracțiune integrală și transmiterea rotației la toate cele patru roți, deoarece la virare, roțile punții față de direcție au viteze unghiulare complet diferite de cele ale roții punții spate. Diferențialul central este conceput pentru a transfera rotația de la cutia de viteze la ambele axe motoare cu raport diferit viteze unghiulare. Această schemă cu trei diferențiale este una dintre cele mai comune scheme pentru 4WD cu normă întreagă. Cu toate acestea, acesta este deja un subiect pentru o altă secțiune. În această secțiune, suntem interesați de diferențial și de proprietățile sale. Revenind la proprietatea problematică a mecanismului planetar descrisă mai sus, este interesant să luăm în considerare situația în care o mașină cu tracțiune integrală cu diferențial interaxial este una dintre patru roți lovește aceeași gheață (sau într-o groapă alunecoasă). Ce se întâmplă atunci? Diferențialul osiei a cărui roată este pe gheață va da toată rotația rezultată acelei roți. Diferențialul central, la rândul său, tinde, de asemenea, să transfere rotația acolo unde este mult mai ușor. Bineînțeles, este mai ușor ca diferențialul central să rotească o axă cu o roată care se rostogolește pe gheață decât o axă, ale cărei roți au o aderență bună și pot deplasa mașina. Ca urmare, cuplul din întreaga transmisie va scădea, iar rotația va fi transferată pe singura roată de pe gheață, deoarece acest cuplu nu va fi suficient pentru a roti trei roți cu o bună aderență. Drept urmare: din cele patru roți motrice rămâne doar una, care derapează pe gheață - mașina cu tracțiune integrală este „blocată”.

Este destul de clar că proprietatea diferențialului de a distribui întotdeauna cuplul obținut în mod egal între axe (50/50), afectează în mare măsură capacitatea și controlabilitatea autovehiculului în țară. Deoarece pentru a menține vehiculul în mișcare în situațiile discutate mai sus, este necesar să transferați mai mult cuplu pe roțile cu cea mai bună aderență la drum. Cum obțineți diferențialele pentru a redistribui cuplul în favoarea acestor roți? Pentru aceasta, căi diferite blocarea parțială și completă, manuală și automată a diferențialelor, care va fi discutată mai jos.

Sensibilitate la viteză Lsd. Blocare automată folosind cuplaj vâscos ca „Limitator de alunecare”.

În acest caz, se utilizează blocarea unuia dintre arborii axului cu cupa diferențială. Cuplajul vâscos este montat tolerabil pe semi-axă în așa fel încât una dintre acțiunile sale să fie fixată rigid de cupa diferențială, iar cealaltă de semi-axă. În timpul mișcării normale, vitezele de rotație unghiulare ale cupei și ale semi-osiei sunt aceleași sau diferă ușor (la rândul lor). În consecință, planurile de lucru ale cuplajului vâscos au aceeași mică discrepanță în vitezele unghiulare și cuplajul rămâne deschis. De îndată ce una dintre axe începe să primească o viteză unghiulară de rotație mai mare față de cealaltă, apare fricțiunea în cuplajul vâscos și începe să se blocheze. Mai mult, cu cât diferența de viteză este mai mare, cu atât este mai puternică fricțiunea în interiorul cuplajului vâscos și gradul de blocare a acestuia și, prin urmare, gradul de blocare al diferențialului. Datorită momentului de frecare obținut între cupa diferențialului și arborele osiei, diferențialul redistribuiește cuplul în favoarea axei cu cea mai bună aderență la drum (arborele axului întârziat). Pe măsură ce gradul de blocare al cuplajului vâscos crește și viteza unghiulară a cupei și a axului axului devine egală, fricțiunea din interiorul cuplajului vâscos începe să scadă, ceea ce duce la o deschidere lină a cuplajului vâscos și la decuplarea blocajului . Această schemă este utilizată pentru diferențiale interaxle, deoarece designul său este prea masiv pentru instalare pe o cutie de viteze aeriană. Un astfel de mecanism de blocare este potrivit pentru funcționarea în condiții de drum proaste, cu toate acestea, în condiții reale de teren, capacitățile sale sunt departe de a fi remarcabile: cuplajul vâscos nu poate face față schimbărilor constante ale stărilor de aderență a podurilor la sol, este întârziat la pornire, se supraîncălzește și eșuează. Acest tip de blocare a diferențialului central poate fi găsit atât ca principal și unic mijloc de blocare pe SUV-urile „parchet”: Toyota Rav4, Lexus RX300 etc., cât și ca blocare suplimentară (în plus față de blocarea forțată 100%) pe SUV-uri de dimensiuni complete Toyota Land Cruiser

Diferențial Gerotor (Gerodisk sau Hydra-lock)

american Organizare ASHA Corp. a echipat diferențialul clasic cu un dispozitiv de blocare format dintr-o pompă de ulei cu piston și un set de plăci de frecare (bloc de frecare) instalate între cupa diferențială și angrenajul unuia dintre arborii axului. Principiul de funcționare al acestei blocări nu este practic diferit de blocajul descris mai sus cu ajutorul unui cuplaj vâscos. Pompa de ulei este montată coaxial pe semiaxe în așa fel încât carcasa sa este atașată la cupa diferențială, iar rotorul de livrare este atașat la semiaxe. Când apare o diferență între viteza unghiulară a arborelui osiei și a cupei diferențiale, pompa începe să pompeze ulei pe piston și să strângă blocul de frecare, blocând astfel angrenajul osiei cu cupa diferențială. Datorită momentului de frecare obținut, diferențialul redistribuiește cuplul pe arborele axului întârziat (arborele osiei cu cea mai bună aderență). Acest design se numește Gerodisk (Hydra-Lock) și este instalat standard pe SUV-urile Chrysler. Aspectul detaliat al dispozitivului poate fi văzut făcând clic pe imagine. Pentru aproape toate diferențialele pe bază de frecare, este necesar să se utilizeze un ulei special care conține aditivi care să asigure funcționarea normală a blocurilor de frecare.

Lsd sensibil la cuplu. Diferențiale cu blocuri de frecare preîncărcate.

Dispozitivul acestor diferențiale este destul de simplu și fundamental nu diferă în niciun fel de dispozitivul unui diferențial deschis obișnuit. Pentru a crea o frecare suplimentară, s-au adăugat seturi de blocuri de plăci de frecare (care sunt marcate în imaginea din dreapta cu puncte roșii) între arborii axului și cupa diferențială. De aceea, astfel de diferențiale sunt adesea denumite „LSD bazat pe frecare”. Destul de des, blocurile de frecare sunt încărcate cu arc. Atunci când unul dintre arborii axului începe să alerge (alunecarea roții), diferențialul redistribuiește cuplul în favoarea arborelui axului întârziat datorită momentului de frecare de pe plăcile de frecare. Acest tip de blocare are o foarte mare dezavantaj- sub acțiunea fricțiunii plăcilor, diferențialul previne apariția chiar și a unei mici diferențe în vitezele unghiulare ale arborilor osiei (care este necesară la virare), care afectează negativ manevrabilitatea vehiculului, precum și Cost anvelope și combustibil. În acest sens, coeficientul de blocare a diferențelor de date este de obicei ales mic (în caz contrar, mașina va avea o manipulare inadecvată pe drum). Cu toate acestea, pentru sportul cu motor, modelele de astfel de diferențiale sunt produse cu o frecare destul de mare încorporată structural a plăcilor și, în consecință, un coeficient ridicat de blocare. În plus față de dezavantajele de mai sus, poate fi evidențiat încă unul - durata de viață a blocurilor de frecare în astfel de diferențiale este mică și în timp, blocurile de frecare se uzează, reducând astfel coeficientul de blocare al diferențialului. Pentru toate diferențialele pe bază de frecare, este necesar să se utilizeze un ulei special care conține aditivi care să asigure funcționarea normală a blocurilor de frecare. Aceste diferențiale sunt instalate standard în puntea spate multe SUV-uri - Toyota 4Runner (Hilux Surf), Toyota Land Cruiser, Nissan Terrano, Kia Sportage etc.

Diferențiale autoblocante cu hipoid (melc sau șurub) și angrenaje elicoidale.

Aceasta este una dintre cele mai interesante, eficiente, avansate tehnologic și practic aplicate forme de blocare diferențială. Principiul de funcționare se bazează pe proprietatea „pană” a unei perechi hipoide sau elicoidale. În acest sens, principalele (sau toate) angrenaje în astfel de diferențiale sunt elicoidale sau hipoide. Nu există atât de multe tipuri de modele - există trei tipuri principale.

Primul tip fabrică Organizație Zexel se strânge... (T-1) Perechile hipoide sunt roți dințate și sateliți. Mai mult decât atât, fiecare semiax are propriii săi sateliți, care sunt împerecheați cu sateliții semiaxului opus prin angrenajul obișnuit. Trebuie remarcat faptul că axa satelitului este perpendiculară pe semiaxe. Cu mișcarea normală și egalitatea cuplului transmis arborilor axului, perechile hipoide „angrenaj satelit / pinion” sunt fie oprite, fie rotite, oferind diferența de viteză unghiulară a arborilor axului în viraj. De îndată ce unul dintre arborii axului începe să alunece și cuplul de pe acesta scade, perechile hipoide ax / satelit încep să se rotească și să se încadreze, creând frecare cu cupa diferențială și între ele, ceea ce duce la blocarea parțială a diferențialului. Datorită momentului de frecare, diferențialul redistribuiește cuplul în favoarea arborelui osiei rămase. Acest design funcționează în cea mai mare gamă de distribuție a cuplului - de la 2,5 / 1 la 5,0 / 1. Domeniul de funcționare este reglat de unghiul de înclinare a dinților viermi.

De către autor al doilea tipul este englezul Rod Quaife... Acest diferențial utilizează angrenaje laterale elicoidale și angrenaje elicoidale prin satelit. Axele sateliților sunt paralele cu semiaxele. Sateliții sunt localizați în buzunarele distinctive ale cupei diferențiale. În acest caz, sateliții împerecheați nu au angrenaje, dar formează o altă pereche hipoidă între ele, care, încastrând, participă și la Proces blocare. Un dispozitiv similar are și diferențialul True Trac al organizației Tractech... Chiar și în Federația Rusă a apărut producția de diferențiale similare pentru mașinile UAZ interne etc. Și iată organizația Zexel se strângeîn diferențial, T-2 a propus un aspect ușor diferit, în esență, al aceluiași dispozitiv (în imaginea din dreapta). Datorită designului lor neobișnuit, sateliții gemeni sunt interconectați în exteriorul uneltelor solare. Comparativ cu primul tip, aceste diferențiale au un raport de blocare mai mic, cu toate acestea, ele sunt mai sensibile la diferența cuplului transmis și sunt declanșate mai devreme (începând de la 1.4 / 1). Organizare Tractech recent lansat diferențial sensibil la cuplu Electrac echipat cu un blocaj electric forțat.

Al treilea tip produs de organizație Zexel se strânge(T-3) și este utilizat în principal pentru diferențiale de centru. Ca și în cel de-al doilea tip, acest diferențial folosește roți dințate elicoidale ale arborilor axiali și roți dințate elicoidale ale sateliților. Axele sateliților sunt paralele cu semiaxele. Structura planetară a structurii permite schimbarea distribuției nominale a cuplului în favoarea uneia dintre axe. De exemplu, diferențialul T-3 utilizat pe a 4-a generație Runner are o distribuție nominală a cuplului de 40/60 în favoarea puntea spate... În consecință, întreaga gamă a operației de blocare parțială este schimbată: de la (față / spate) 53/47 la 29/71. În general, deplasarea distribuției nominale a cuplului între axe este posibilă în intervalul 65/35 până la 35/65. Funcționarea blocării parțiale asigură o redistribuire de 20-30% a momentelor transmise arborilor osiei. De asemenea, această structură a diferențialului îl face compact, ceea ce la rândul său simplifică designul și îmbunătățește aspectul carcasei de transfer.

Diferențialele de mai sus sunt foarte populare în motorsport. Mai mult, mulți producători instalează astfel de diferențiale pe modelele lor ca standard, atât ca diferențiale de ax central, cât și de ax transversal. De exemplu, Toyota instalează astfel de diferențiale atât pe autoturisme (Supra, Celica, Rav4, Lexus IS300, RX300 etc.), cât și pe SUV-uri (4Runner (Hilux Surf), Land-Cruiser, Mega-Cruiser, Lexus GX470) și autobuze (Coaster Mini-autobuz). Aceste diferențiale nu necesită utilizarea unor aditivi speciali pentru ulei (spre deosebire de diferențialele pe bază de frecare), cu toate acestea, este mai bine să folosiți ulei de înaltă calitate pentru angrenaje hipoide încărcate.

Control diferențial al funcționării cu sisteme electronice de control al forței de frânare (control al tracțiunii etc.)

În industria automobilelor moderne, sunt utilizate tot mai multe sisteme electronice de control al vehiculelor. Este deja rar să găsești mașini care nu sunt echipate cu un sistem ABS (care împiedică blocarea roților la frânare). Mai mult, de la sfârșitul anilor 80 ai secolului trecut, producătorii de vârf au început să-și echipeze modelele emblematice cu sisteme de control al tracțiunii pentru tracțiunea și aderența roților. De exemplu, Toyota a instalat Traction Control pe Lexus LS400 în 1989 (90). Principiul de funcționare al unui astfel de sistem este simplu: senzorii de rotație universali (servesc și ABS) instalați pe roțile controlate înregistrează începutul alunecării unei roți a axei față de cealaltă și sistemul frânează automat roata derapată, crescând astfel încărcați-l și forțați diferențialul să mărească echivalent cuplul cu roata cu o bună aderență la drum. Cu alunecări severe, sistemul poate limita, de asemenea, alimentarea cu combustibil a buteliilor. Funcționarea unui astfel de sistem este foarte eficientă, în special pe vehiculele cu tracțiune spate. De regulă, un astfel de sistem poate fi dezactivat forțat cu un buton de pe tabloul de bord. De-a lungul timpului, sistemul electronic de control al forței de frânare a fost îmbunătățit și au fost adăugate noi funcții, care funcționează alături de ABS și TRAC. (de exemplu, controlul diferențialului de deblocare a volanului pentru viraje mai reușite). Toți producătorii au numit aceste funcții în mod diferit, dar sensul a rămas același. Astfel, aceste sisteme au început să fie instalate pe autoturisme și SUV-uri cu tracțiune integrală și, în unele cazuri, ele sunt singurul mijloc de a controla tracțiunea și de a redistribui cuplul între osii și roți (Mercedes ML, BMW X5). În cazul în care SUV-ul este echipat cu altele prin mijloace serioase distribuția cuplului (diferențiale autoblocante și blocări rigide), sistemul electronic de control al forței de frânare completează cu succes aceste mijloace. Un bun exemplu în acest sens este manevrabilitate excelentăși capacitatea de cross-country a ultimei generații de SUV-uri Toyota 4Runner (Hilux Surf), Prado, Lexus GX470. Fiind reprezentanți ai aceleiași platforme, au un diferențial central Torsen T-3 cu posibilitatea de blocare dură, precum și sistem electronic forța de frânare și controlul tracțiunii cu o varietate de funcții pentru a ajuta șoferul să controleze vehiculul.

Diferențiale, auto-blocare față de diferența de viteză. Forțe de frecare bazate pe muncă:

Denumire în engleză: Dispozitive de adăugare a tracțiunii bazate pe frecare (FBTAD) sau Diferențial de alunecare limitată (LSD).

Diferențial cu alunecare limitată. Discurile de fricțiune, conurile sau roțile dințate sunt utilizate în mod obișnuit pentru a reduce alunecarea reciprocă a roților. Nu blocați diferențialul cu 100%.

Diferențiale produse:

Diferențial de alunecare limitată Eaton

Auburn (principiul conului)

Vari-Lok al Organizației Dana

Meritor Organization Traction Equalizer (fost Rockwell International)

Organizația LSD KAAZ

Precum și diverse Companii de automobile numai pentru propriile lor Mașini.

Mecanice, mixte și altele:

Denumire în engleză: Dispozitive de adăugare a tracțiunii de detectare a vitezei (SSTAD) sau Blocare automată.

Principiul de funcționare:

A) mecanic.

Diferențial cu blocare automată (engleză: Locker). Ambreiajele cu came sunt utilizate ca mecanism de blocare. Când apare alunecarea reciprocă a roții, diferențialul este blocat automat la 100%.

Diferențiale produse:

PowerTrax Lock-Right, Locker Detroit, Detroit Soft Locker, Detroit Organizații EZ-Locker TracTech, organizații Gov-Lock Eaton (toate vehiculele GM) - proiectarea utilizează atât discuri de fricțiune, cât și angrenaje

b) fluid siliconic (cuplaj vâscos);

v) senzori de viteză a roților și frâne. Exemplu de aplicare: ML-320 Mercedes.

Diferențiale, blocare automată față de diferența de cuplu

Denumire în engleză: Dispozitive de adăugare a tracțiunii de detectare a cuplului (TSTAD).

Principiu de funcționare: roți dințate. Inventat de Organizația Gleason în anii '50. Nu blocați diferențialul cu 100%.

Diferențiale produse: TorSen, TrueTrac, Quaife, Powr-Trak

Diferențiale manuale

Denumire în engleză: Dispozitive de adăugare manuală a tracțiunii (MOTAD)

Principiul de funcționare: aer comprimat, solenoid, motor electric.

Diferențial cu manual, adică forțat , blocare (engleză: blocare manuală). Ambreiajele cu came sunt utilizate ca mecanism de blocare. Când butonul este pornit, diferențialul este blocat la 100%.

Diferențiale produse:

ARB Air Locker (pentru aproape toate mărcile),

KAM Axial Differential Locker (pentru Land Rover și Suzuki). Se aprinde aer comprimat sau cablu

Unitate de blocare a diferențialului de vid de Jack McNamara Specialist Specialty Pty. Ltd. (pentru Land Rover și Toyota). Pornit prin vid

Ox Locker OX TRAX, INC. Inclus cu un cablu

TracTech Diferențial de blocare acționat electric

K&S Vacuum Locker

Tochigi Fuji Sangyo Diferențial blocat. Se potrivește pe Jeep Rubicon

Și, de asemenea, companiile de automobile doar pentru mașinile lor (Mercedes, Toyota, Mitsubishi)

Care sunt încuietorile pentru axele Jeep Cherokee și Grand Cherokee?

Notă:

Pe Cherokee (unele modele) au instalat puntea spate a modelului DANA-44 (pachet de remorcare).

Pe Cherokee din 1995 (dar ocazional pe mai multe modele timpurii) a început să pună podul Chrysler 8.25. Două varietăți: cu 27 și 29 de caneluri la capetele arborilor axiali. Pentru modelul cu 27 de spline, tot ceea ce merge pentru podurile DANA-30 și 35 este potrivit. Cu modelul cu 29 de spline, totul este mai complicat: podul AMC-20 (CJ 80s) are și 29 de spline și puteți utiliza asta cu ingeniozitatea ta.

DANA-44 (cu corp din aluminiu) este opțional pe Grand Cherokee, care nu se arată foarte bine sub sarcini grele (slab și „îi place” să explodeze, se îndoaie sub sarcini grele).