Cuplu, generat de motor combustie interna, este transmis la roți folosind diferite mecanisme - arbori, transmisii cu caneluri și angrenaje, diferențiale. Acestea din urmă sunt de cel mai mare interes pentru amatori. condus extrem off-road, deoarece participă la distribuția puterii. Mulți șoferi nu au nicio idee despre funcționarea acestei unități, așa că merită să luați în considerare întrebarea ce este un diferențial într-o mașină, explicându-i structura și principiul de funcționare.
Scopul mecanismului
Pentru a înțelege rolul diferențialului, care este utilizat în toate tipurile de vehicule, este necesar să se ia în considerare proiectarea unui angrenaj planetar convențional, care transmite forța de la arborele cardanic două semiaxe. Algoritmul de funcționare a unității este simplu:
- Cardanul rotește tija cu un angrenaj elicoidal la capăt.
- Din tijă se rotește un angrenaj planetar mare, conectat la doi arbori de osie.
- Cuplul este transmis de la angrenajul planetar către arborii de osie și roțile fixate la capete.
Fără diferențial, cutia de viteze distribuie cuplul în mod egal celor 2 osii, ca urmare, roțile se rotesc cu aceeași viteză. Această diviziune este destul de potrivită pentru mișcare dreaptă, ceea ce în realitate este destul de rar - chiar și atunci când conduceți pe porțiuni plate de drum, mașina se abate de la o linie dreaptă.
Pentru ca mașina să facă un viraj perfect, roțile de pe o osie trebuie să se rotească cu viteze diferite, pe măsură ce exteriorul se rostogolește într-un arc mai larg. O cutie de viteze simplă care asigură aceeași rotație a ambilor arbori de punți va face ca o anvelopă să alunece la viraj, iar cealaltă să alunece, ceea ce afectează semnificativ manevrabilitatea mașinii.
Referinţă. Problema este foarte relevantă pentru SUV-urile cu constantă tracţiune integrală... V în acest caz cuplul este împărțit nu numai între roți, ci și între osiile care rotesc cutiile de viteze din față și puntea spate.
Este necesar un diferențial combinat cu o cutie de viteze planetară pentru a modifica vitezele unghiulare ale roților din dreapta și din stânga, în funcție de abruptul virajului. Mecanismul distribuie automat cuplul pe arborii punților, permițând anvelopelor roților să facă un număr diferit de rotații atunci când mașina se mișcă într-un arc. Fara diferential operatie normala vehiculul este imposibil din următoarele motive:
- lipsa de control;
- uzura rapida a anvelopelor;
- uzura accelerată a pieselor cutiei de viteze, arborilor și arborilor de osie.
Cum funcționează un diferențial gratuit?
Mecanisme de acest tip marea majoritate a utilajelor sunt echipate cu un sistem de antrenare pe puntea din față sau din spate. În primul caz, unitatea este amplasată în interiorul cutiei de viteze, în al doilea face parte din cutia de viteze planetară a osiei spate.
Proiectarea angrenajului planetar presupune utilizarea angrenajelor conice. Există și alte tipuri de cutii de viteze pentru automobile - angrenaje cilindrice, cilindrice conice și angrenaje melcate.
Dispozitivul diferențial de tip liber asigură combinarea cu unitatea principală. Mecanismul punții spate include următoarele părți:
- o tijă cu un angrenaj de antrenare conic conectat la un arbore de elice;
- angrenaj planetar condus;
- carcasa angrenajului antrenat este echipată cu două urechi, unde sunt introduse axele pinionului;
- sateliți conici;
- angrenaje antrenate ale arborilor de osie;
- rulmenti;
- carcasa angrenajului.
V autoturisme de pasageri Sunt instalați 2 sateliți, pe camioane - patru.
Pentru a studia principiul de funcționare a unei diferențiale libere se propune folosind un exemplu:
- Atâta timp cât mașina merge drept, roțile se rotesc cu aceeași viteză. Tija rotește „planetarul” împreună cu sateliții fixați pe acesta, iar aceștia din urmă rămân staționari și transmit un cuplu egal ambelor axe datorită presiunii asupra dinților.
- Mașina intră pe viraj. Sateliții care se rotesc împreună cu angrenajul mare încep să se rotească în jurul propriei axe și în direcții diferite.
- Puterea arborelui nu este împărțită la jumătate, ci în funcție de abruptul arcului. Datorită rotației combinate a sateliților, arborii de osie și roțile fac un număr diferit de rotații, mașina depășește cu succes virajul fără alunecarea și alunecarea cauciucului.
Diferențialul se numește diferențial liber deoarece transferă mai mult cuplu roții, care se rotește mai ușor. Este clar că la viraj, anvelopa rezistă la rotație în interiorul arcului, așa că diferențial cedează mai multă putere cealaltă axă - roata opusă se învârte mai repede.
Notă. Mașini cu tracțiune integralăși SUV-urile sunt echipate cu trei separatoare de putere diferențiale - de la centru la centru (instalate în caz de transfer) și două interroți.
Mecanismul liber decide problema principala dar creează o latură. Când o anvelopă începe să intre în contact cu o suprafață alunecoasă - gheață, plină de zăpadă, noroi, începe alunecarea. Motivul este mecanismul diferential, care da puterea maxima catre cea mai mica rezistenta. A preveni situatii similare multe vehicule au o blocare temporară a diferenţialului.
Varietăți de mecanisme
Pentru a scăpa de alunecarea pe suprafețe de drum alunecoase sau în condiții de teren, producătorii echipează vehiculele cu dispozitive diferențiale de următoarele modele:
- mecanism de tip liber cu blocare forțată din motor;
- blocarea parțială a diferenţialului cu rezistență limitată;
- autoblocare unelte melcate ca Torsen.
În prima versiune, este utilizat ansamblul angrenajului discutat mai sus, care este echipat suplimentar cu un dispozitiv de blocare. Sistemul funcționează simplu: dacă este necesar, șoferul activează unitatea, care blochează sateliții staționar... Cuplul începe să se împartă exact în jumătate, axele se rotesc cu aceeași viteză și vehicul depășește cu succes zona cu probleme.
Blocare forțată diferenţial central pornit folosind diferite actuatoare:
- mecanic - de la pârghia cutiei de transfer;
- electric;
- pneumatic;
- hidraulic.
Elemente de antrenare similare sunt folosite pentru a opri și ține sateliții axelor din față sau din spate.
Producătorii echipează mașinile scumpe cu un sistem anti-alunecare. „Înșală” dispozitivul diferențial într-un alt mod: printr-un semnal de la senzor, care detectează rotirea rapidă a unei roți, electronica dă comanda să o încetinească. Apoi, angrenajele satelit încep să transfere mai multă putere către cealaltă osie și mașina nu se mai „întorce” pe loc.
Dispozitiv de înaltă rezistență
Pe lângă sateliți, treptele de transmisie și transmise, diferențialul frecare crescută include următoarele elemente:
- o carcasă atașată rigid de angrenajul planetar;
- punga de plastic discuri de frecare instalat pe fiecare arbore de osie;
- discuri de oțel, ale căror proeminențe sunt fixate în corp;
- un arc distanţier introdus între roţi dinţate conice ale arborilor de osie.
Oțel și discuri de frecare(la ambreiaj se folosesc altele similare) se monteaza alternativ, primul se roteste cu caroseria, al doilea cu osiile. Angrenajul în formă de con este pus pe canelurile axei și se poate deplasa la o anumită distanță. Arcul apasă pe 2 roți dințate axiale opuse.
Blocarea diferențialului parțial are loc după cum urmează:
- Pe o porțiune uscată rectilinie a drumului, sateliții sunt staționari, iar discurile se rotesc unul față de celălalt.
- Când o anvelopă lovește zona alunecoasaîncepe alunecarea. Datorită formei conice a dinților, angrenajele de pe partea laterală a roții oprite vor începe să se respingă reciproc.
- Angrenajul axului se va mișca și va comprima pachetul de discuri. Va apărea o forță de frecare, forțând axa să se rotească împreună cu corpul direct din „planetar” ocolind sateliții.
Un astfel de dispozitiv reglează în mod independent gradul de blocare - cu cât o anvelopă cu aderență bună se învârte mai încet, cu atât discurile sunt comprimate mai mult și este furnizat mai mult cuplu.
Angrenaje cu autoblocare Torsen
Principiul de funcționare al acestor mecanisme se bazează pe o caracteristică pereche de viermi: angrenajul este capabil să transmită rotația către satelit, dar acțiunea inversă este imposibilă. Toate angrenajele, inclusiv sateliții, sunt realizate sub formă de cilindri cu dinți oblici arcuați. În total, mecanismul folosește 3 perechi de sateliți melcat instalați în jurul angrenajelor arborilor osiilor.
Diferenţialul cu autoblocare funcționează astfel:
- În timpul mișcării rectilinie, sateliții vierme se comportă similar cu cei conici - nu se rotesc singuri, ci rotesc axele din treapta principală.
- La viraj, numărul de rotații ale unui arbore de osie va crește și va da rotație perechilor de sateliți - puterea va începe să fie distribuită în moduri diferite.
- Deoarece fiecare pereche de sateliți este interconectată printr-un angrenaj drept, alunecarea unei roți este exclusă. Axa este capabilă să-și rotească propriul satelit, care îl rotește pe cel vecin, care nu mai poate întoarce a doua semiaxă. Mecanismul se blochează automat.
Dispozitivul Torsen este cel mai fiabil și avansat, dar prea scump, de aceea este instalat pe mașini configuratie maxima... În rest, se folosesc mecanisme mai accesibile de frecare crescută.
Printre fanii condusului extrem de off-road, este cunoscut cel mai simplu mod evitați alunecarea - blocarea diferenţialului spate prin sudare. Sateliții sunt strâns sudați pe osii și sunt întotdeauna staționari. Adevăr, mașini similare sunt destinate numai conducerii pe sol și zăpadă - este prea incomod și costisitor să le folosiți pe suprafețe dure.
Când mașina este în mișcare, cuplul este transmis de la și apoi, prin treapta principală și diferențial, către roțile motoare. vă permite să măriți sau să micșorați cuplul transmis și în același timp să reduceți și să creșteți în consecință viteza de rotație a roților. Raportul de transmisie în treapta principală este selectat astfel încât cuplul maxim și viteza de rotație a roților motoare să fie la cele mai optime valori pentru masina specifica... În plus, unitatea finală este foarte adesea obiectul tuningului auto.
Dispozitiv de transmisie finală
Practic, transmisia finală nu este altceva decât un reducător de viteze, la care este conectat angrenajul de antrenare arbore secundar Punctul de control și cel condus - cu roțile mașinii. Tip conexiunea angrenajului angrenajele principale diferă în următoarele tipuri:
- cilindric - în majoritatea cazurilor se folosește la mașini cu aranjament transversalși cutii de viteze și tracțiune față;
- conic - este folosit foarte rar, deoarece are dimensiuni mariși nivel inalt zgomot;
- hipoid - cel mai popular tip de transmisie finală, care este utilizat pe majoritatea mașinilor cu clasic tractiune spate... Angrenajul hipoid este mic și nivel scăzut zgomot;
- vierme - practic nu este utilizat pe mașini din cauza laboriozității producției și a costului ridicat.
De asemenea, este de remarcat faptul că vehiculele cu tracțiune față și cu tracțiune spate au locație diferită treapta principală. La vehiculele cu tracțiune față cu cutie de viteze transversală și unitate de putere, transmisia finală cilindrice este amplasată direct în carcasa cutiei de viteze.
La mașinile cu tracțiune spate clasică, tracțiunea finală instalat în carcasa axei motoare si este conectat la cutia de viteze prin intermediul. În funcțional transmisie hipoidă Vehiculul cu tracțiune spate include și o inversare a rotației de 90 de grade prin roți dințate conice. În ciuda Tipuri variate iar locația și scopul unității finale rămân neschimbate.
Mașină diferențială
Mașină diferențială cel mai adesea combinat cu angrenajul principal și situat, respectiv, în carcasa cutiei de viteze sau în carcasa punții din spate. Cu toate acestea, un diferențial poate fi instalat și între osiile motoare ale unui vehicul cu tracțiune integrală. Diferența este și este împărțită în următoarele tipuri:
- conic - în cele mai multe cazuri este instalat împreună cu angrenajul principal între roțile unei axe motoare;
- cilindric - cel mai adesea folosit pentru a decupla osiile de conducere ale vehiculelor cu tracțiune integrală;
- melcat - este universal si se instaleaza atat intre roti cat si intre osii motoare.
Scopul principal al diferențialului este de a distribui cuplul între roțile mașinii și de a schimba frecvența de rotație a acestora unul față de celălalt. De exemplu întoarcerea mașinii fără diferențial ar fi pur și simplu imposibil, deoarece la întoarcere, roata exterioară trebuie neapărat să se rotească la o frecvență mai mare decât cea interioară.
Diferențialele sunt simetrice și asimetrice. Diferenţialul simetric transmite un cuplu egal ambelor roţi şi este cel mai adesea instalat împreună cu transmisia finală. Un diferențial asimetric permite transmiterea cuplului în diferite proporții și este setat între.
Diferenţialul este format dintr-o carcasă, angrenaje cu pinion şi angrenaje laterale. Corpul este de obicei aliniat cu angrenajul condus al transmisiei finale. Roțile dințate cu pinion joacă rolul unui reducător planetar și conectează angrenajele laterale la carcasa diferențialului. Roțile de viteză cu semi-osie (soare) sunt conectate la roțile motoare prin intermediul semi-arborilor pe îmbinări canelare.
Cu toate avantajele celui mai simplu diferential exista si un dezavantaj... Faptul este că viteza poate fi distribuită roților nu numai într-un raport, de exemplu, 50/50, 40/60 sau 35/65, ci și 0/100. Adică, absolut tot cuplul poate fi transmis unei singure roți a mașinii, în timp ce a doua roată va fi absolut statică. Acest lucru se întâmplă dacă mașina este blocată în noroi sau gheață.
dar diferențiale moderne mai perfectă și practic lipsită de acest dezavantaj. Multe diferențiale au blocaje automate sau manuale dure. În plus, mașinile moderne de pasageri cu tracțiune integrală sunt echipate cu un sistem stabilitate direcțională, care se bazează pe distribuția optimă a cuplului între osii și roțile individuale, în funcție de traiectoria de mișcare.
Atunci când aleg un SUV, mulți cumpărători probabil au dat peste termenul „blocare electronică a diferențialului” în descrierea unui anumit model. Dar ce este și cum funcționează acest diferențial, nu știu toți potențialii proprietari de mașini din această clasă. În materialul nostru de astăzi, vă vom spune în detaliu pentru ce este un diferențial, care sunt tipurile lui și pe ce mașini este instalat.
În fotografie, diferențiale autoblocante
Istorie și scop diferențiat
La mașinile echipate cu un motor cu ardere internă, diferențialul a apărut la câțiva ani după inventarea lor. Cert este că primele exemplare ale mașinilor conduse de un motor aveau o manevrabilitate foarte slabă. Ambele roți pe aceeași axă la întoarcere se rotesc cu aceeași viteză unghiulară, ceea ce a dus la alunecarea unei roți care rulează de-a lungul diametrului exterior, care este mai mare decât diametrul interior. Soluția problemei a fost găsită simplu: proiectanții primelor mașini cu motoare cu ardere internă au împrumutat o diferență de la vagurile cu abur - un mecanism inventat în 1828 de inginerul francez Oliver Pecke-Rom. Era un dispozitiv format din arbori și roți dințate prin care cuplul de la motor este transmis roților motoare. Dar după instalarea unui diferențial pe mașină, a fost descoperită o altă problemă - alunecarea unei roți care își pierduse tracțiunea.
Acest lucru se manifesta de obicei atunci când mașina circula pe un drum acoperit cu pete de gheață. Apoi roata care lovea gheața a început să se rotească cu mai multa viteza decât cel care se afla pe pământ sau pe beton, ceea ce a dus în cele din urmă la derapajul mașinii. Apoi, designerii s-au gândit să îmbunătățească diferențialul, astfel încât în condiții similare ambele roți să se rotească cu aceeași viteză și mașina să nu derape. Ferdinand Porsche a fost primul care a experimentat cu un diferențial cu alunecare limitată.
I-au luat trei ani să dezvolte, să testeze și să comercializeze așa-numitul diferențial cu came - primul mecanism cu alunecare limitată care a fost instalat pe primele modele. mărci Volkswagen... Ulterior, inginerii s-au dezvoltat tipuri diferite diferențiale, care vor fi discutate mai jos.
Într-o mașină, diferențialul are trei funcții: 1) transferă de la motor la roțile motoare, 2) setează roțile la viteze unghiulare diferite, 3) servește în combinație cu treapta principală.
Dispozitiv diferential
Îmbunătățit designeri de automobile diferenţialul este dispus sub forma unui angrenaj planetar, unde cuplul de la motor este transmis prin arborele cardanicși un angrenaj conic la carcasa diferenţialului. Aceasta, la rândul său, direcționează cuplul către două trepte de viteză, iar acestea distribuie deja momentul între arborii osiilor. Ambreiajul dintre angrenajele satelit și arborii osiilor are două grade de libertate, ceea ce le permite să se rotească la viteze unghiulare diferite.
Astfel, diferenţialul asigură o viteză diferită de rotaţie a roţilor situate pe aceeaşi axă, ceea ce previne alunecarea la viraje. După ce a fost inventat, mașina a avut două, iar mai târziu trei diferențiale (cu centru), care distribuie cuplul între osiile motoare.
Este deja clar că nicio mașină nu se poate lipsi de diferențial. În vehiculele cu tracțiune față și spate, acesta este situat pe puntea motoare. Dacă mașina are o axă dublă, atunci în proiectarea transmisiei sunt utilizate două diferențe - câte unul pentru fiecare axă. V vehicule cu tracțiune integrală există două diferențiale (pentru modelele cu tracțiune integrală plug-in - câte unul pentru fiecare axă) sau trei (pentru modelele cu tracțiune integrală permanentă - câte unul pentru fiecare axă, plus un diferențial central care distribuie cuplul între osii). Pe lângă numărul de mecanisme instalate pe vehiculele cu tipuri diferite driverii, diferențialele se disting după tipul de blocare.
Varietăți de diferențiale
După tipul de blocare, diferențele sunt împărțite în două - blocare manuală și electronică. Manualul, după cum sugerează și numele, se face manual de către șofer folosind un buton sau comutator. În acest caz, angrenajele satelit ale mecanismului sunt blocate, roțile motoare se mișcă cu aceeași viteză. Obișnuit blocare manuală diferențial este furnizat pe SUV-uri.
Electronic sau Blocare automată diferential se realizeaza folosind unitate electronică management, care, prin analiza statului suprafața drumului(informații de la senzori și controlul tracțiunii), blochează ea însăși angrenajele satelitului.
Diferenţial spate cu control electronic Range Rover Sport
În funcție de gradul de blocare, acest dispozitiv este împărțit într-un diferențial cu blocare completă și un diferențial cu blocare parțială a angrenajelor satelit.
Blocarea completă a diferențialului presupune o oprire de 100% a rotației angrenajelor satelit, în care mecanismul în sine începe să îndeplinească funcția unui ambreiaj convențional, transmitând un cuplu egal la ambii arbori ai punții. Ca rezultat, ambele roți se rotesc cu aceeași viteză unghiulară. Dacă una dintre roți își pierde tracțiunea, tot cuplul este transferat roții cu cea mai bună tracțiune, ceea ce vă va permite să depășiți terenul accidentat. Un astfel de dispozitiv diferențial este utilizat pe SUV-uri și altele.
Blocarea diferențialului parțial presupune o oprire incompletă a rotației angrenajelor satelit, adică cu alunecare. Acest efect se realizează datorită așa-numitelor diferențe cu autoblocare. În funcție de modul în care funcționează acest mecanism, ele sunt împărțite în două tipuri: sensibile la viteză (funcție când există o diferență între vitezele unghiulare de rotație ale semiaxelor) și sensibile la cuplu (funcție când cuplul pe unul dintre semiaxele). -axele este redusă). Un astfel de dispozitiv diferențial este utilizat pe SUV-uri Mitsubishi Pajero, Audi cu, BMW cu sistem X-Drive și așa mai departe.
Diferențiale aparținând grupului sensibil la viteză au design diferit... Există un mecanism în care un cuplaj vâscos joacă rolul unui diferențial. Este un rezervor situat între semiax și rotorul arborelui elicei, umplut cu un lichid special vâscos, în care, la rândul lor, sunt scufundate discuri articulate cu semiaxul și rotorul. Când viteza unghiulară de rotație a roților diferă (o roată se rotește mai repede decât cealaltă), discurile din rezervor încep și ele să se rotească cu viteze diferite, dar fluidul vâscos își egalizează treptat viteza și, în consecință, cuplul. De îndată ce vitezele unghiulare ale ambelor roți sunt egale, cuplajul vâscos este oprit. Conform caracteristicilor sale, cuplarea vâscoasă este mai puțin fiabilă decât diferenţial de frecare, prin urmare, este instalat pe vehiculele concepute pentru a depăși off-road sau moderat modificări sportive mașini.
Un alt mecanism diferențial aparținând grupului sensibil la viteză este diferența gerotor. Aici, rolul de blocare, spre deosebire de cuplajul vâscos, este jucat de pompă de uleişi plăci de frecare care sunt montate între carcasa diferenţialului şi angrenajele laterale. Dar principiul de funcționare este în multe privințe similar cu cel al unui cuplaj vâscos: atunci când apare o diferență între vitezele unghiulare ale roților motoare, pompa pompează ulei pe plăcile de frecare, care, sub presiune, blochează carcasa diferenţialului și treapta de viteză pe jumătate de osie până când vitezele roților devin egale. Imediat ce se întâmplă acest lucru, pompa nu mai funcționează și blocajul este oprit.
Diferențialele aparținând grupului sensibil la cuplu au, de asemenea, un design diferit. De exemplu, există un mecanism care utilizează un diferențial de frecare. Caracteristica sa este diferența dintre vitezele unghiulare de rotație a roților atunci când mașina se mișcă pe linie dreaptă și într-o curbă. Când conduceți pe un drum drept, viteza unghiulară a ambelor roți este aceeași, iar la viraj, valoarea acesteia este diferită pentru fiecare roată. Acest lucru se realizează prin instalarea unui ambreiaj între carcasa diferenţialului şi angrenajul satelit, care îmbunătăţeşte transmiterea cuplului la roata care şi-a pierdut tracţiunea.
Un alt tip de diferențiale este cu angrenaj hipoid (melcat sau șurub) și angrenaj elicoidal. Ele sunt împărțite în mod convențional în trei grupuri.
Primul este cu angrenaj hipoid, în care fiecare arbore de osie are propriile angrenaje satelit. Acestea se vor uni între ele prin intermediul angrenajului drept, iar axa pinionului este perpendiculară pe arborele axei. Dacă există o diferență între vitezele unghiulare ale roților motoare, angrenajele semiaxelor se înclină, se formează frecare între carcasa diferențialului și roți dințate. Există o blocare parțială a diferențialului și cuplul este transmis la osie, a cărei viteză unghiulară de rotație este mai mică. Imediat ce vitezele unghiulare ale roților sunt egalizate, blocarea este dezactivată.
Al doilea este cu angrenaj elicoidal, în care fiecare arbore de osie are și propriile angrenaje satelit (sunt elicoidale), dar axele lor sunt paralele cu arborii de osie. Și aceste unități sunt combinate între ele folosind angrenaj elicoidal. Sateliții din acest mecanism sunt instalați în nișe speciale pe carcasa diferențialului. Atunci când viteza unghiulară de rotație a roților este diferită, are loc unirea angrenajelor, iar acestea, împerechendu-se cu angrenajele din nișele carcasei diferenţialului, o blochează parţial. În acest caz, cuplul este direcționat către semiaxa, a cărei viteză de rotație este mai mică.
Al treilea - cu roți dințate elicoidale ale semiaxelor și angrenaje elicoidale ale sateliților, care sunt situate paralele între ele. Acest tip este utilizat în proiectarea diferenţialului central. Datorită designului planetar al diferenţialului, este posibilă, prin blocare parţială, deplasarea cuplului la ax, a cărei viteză unghiulară de rotaţie a roţilor este mai mică. Gama unei astfel de deplasări este foarte largă - de la 65/35 la 35/65. La stabilirea unei viteze unghiulare echivalente de rotaţie a roţilor din faţă şi puntea spate diferentialul este deblocat.
Aceste grupuri de diferențiale sunt utilizate pe scară largă în industria auto: sunt instalate atât pe modele „civile”, cât și pe cele sportive.
O zi bună vouă, dragi cititori! În acest articol, vom lua în considerare unul dintre cele mai interesante mecanisme - angrenajul planetar, principiul de funcționare și ce idee frumoasă a constructorului este. Materialul va descrie din ce noduri constă. Vom lua în considerare și unde se utilizează acest tip de transmisie în transportul rutier.
Ce este angrenajul planetar
Înainte de a lua în considerare dispozitivul și principiul de funcționare al mecanismului planetar, este necesar să se desemneze scopul acestuia. Servește la schimbarea vitezei (uneori a direcției) de rotație a arborelui de ieșire.
În funcționarea acestui mecanism, se urmărește o astfel de dependență, cu cât viteza arborelui de ieșire este mai mică, cu atât cuplul este mai mare (cu alte cuvinte, un raport mare dintre arborii de intrare și de ieșire).
Acum să aflăm ce este un angrenaj planetar, al cărui principiu se bazează pe rotația angrenajelor. Angrenajele sunt de următoarele tipuri:
- echipament solar;
- sateliți;
- roată inelară.
Angrenajul planetar își trage numele de la aranjarea angrenajelor din el ca planetele în jurul soarelui.
Și schema este următoarea: în centru există un angrenaj solar, sateliții (cum ar fi planetele) se învârt în jurul lui, conectați printr-un purtător, iar în afara sateliților există un angrenaj inel. Tot felul de angrenaje pot fi asociate cu sau cu arborele de intrare sau weekendul.
Principiul de funcționare al angrenajului planetar este că unul dintre tipurile de angrenaje (soare, purtător sau coroană) este fixat rigid. Atunci acest nod fix este legătura de transmisie.
De exemplu, la atașarea unui angrenaj inel, arborele de intrare furnizează cuplu angrenajului solar. Același transmite rotația mai departe către sateliți, care, trecând de-a lungul angrenajului, încep să rotească purtătorul. Ei bine, purtătorul transmite deja cuplul către arborele de ieșire.
Construiți pe acest principiu cutie planetară angrenaje care includ suplimentar sisteme de frânare și blocare ale unităților de mecanism.
Angrenaj planetar al cărui principiu de funcționare poate fi de două tipuri:
- O singură treaptă (se blochează doar un singur tip de viteză);
- În mai multe etape (poate fi blocat tipuri diferite Angrenaj).
În plus, angrenajul planetar poate fi fie cu un element fix, așa cum am considerat mai devreme, fie cu unul diferențial. În al doilea caz, niciunul dintre nodurile mecanismului nu este fixat rigid, permițând schimbarea independentă a rotației, în funcție de forțele aplicate diferiților arbori ai sistemului.
Mecanismul său este conceput astfel încât să permită arborelui să se rotească mai repede, care este cel mai puțin încărcat.
Unități și ansambluri bazate pe angrenajul planetar
Cea mai comună unitate bazată pe un angrenaj planetar este. Este instalat pe fiecare axă motoare a vehiculului.
Aici se află un angrenaj planetar, al cărui principiu se bazează pe un sistem diferențial. Acesta este momentul în care nici o singură unitate a sistemului nu este fixată rigid.
Arborele de intrare furnizează cuplu unei angrenaje (nu unui angrenaj inelar, deoarece dinții nu sunt așezați în jos, ci în lateral), care transferă forța către sateliți, de care sunt atașate două roți dințate solare.
Mecanica este următoarea: sateliții se rotesc cu aceeași viteză, iar angrenajele solare pot avea viteze de rotație diferite, care sunt diferite unele de altele, dar suma vitezelor lor este întotdeauna aceeași.
Pe locul doi în ceea ce privește distribuția se află o cutie de viteze planetară hidromecanică, principiul de funcționare, care se bazează și pe rotația a trei tipuri de angrenaje.
Dar aici totul este mult mai complicat pentru că în lumea modernă sunt necesare cinci sau mai multe trepte Mișcare înainte... Și este imposibil să realizezi acest lucru pe un singur mecanism planetar.
Pentru implementare transmisie modernă inginerii combină mai multe mecanisme planetare într-o singură cascadă. Care, la rândul său, poate realiza o gamă de rapoarte de la 0,7: 1 la viteze de top până la 4,5: 1 când conduceți mai departe viteze mici Raportul dat poate fi descifrat astfel încât pentru o rotație a arborelui de ieșire, cutia face 0,7 rotații ale arborelui de intrare etc.
Pentru a schimba vitezele, structura include mecanisme care mai întâi încetinesc treptele de viteză necesare, apoi le blochează complet pentru a activa alte noduri.
De asemenea, angrenajul planetar, al cărui principiu se bazează pe blocarea uneia sau mai multor unități, este utilizat în construcția de mașini, echipamente de ridicat și tractoare. La urma urmei, un astfel de mecanism are o mulțime de avantaje, și anume:
- Zgomot redus;
- dimensiuni mici (toate angrenajele sunt pe aceeași axă și una lângă alta);
- sarcină mică asupra dinților (deoarece există un număr mare de ei, există mai puțin efort pentru fiecare);
valori mari rapoarte de transmisie(deoarece dinții pot rezista la sarcini grele, există și un număr mare de angrenaje de diferite dimensiuni).
Ei bine, un astfel de mecanism nu a fost lipsit de dezavantajele sale și sunt după cum urmează:
- complexitatea proiectării și fabricării (există o mulțime de noduri, a căror poziționare trebuie să fie foarte precisă);
- la proiectarea sistemelor cu sarcini grele eficiența scade (deoarece un număr mare de angrenaje au pierderi mari prin frecare).
Rezumând, ar trebui spus că mecanismul planetar este ferm înrădăcinat industria auto modernă... Deși unitățile construite pe baza sa au o structură destul de complexă, mecanismul în sine este simplu în înțelegerea principiilor de funcționare.
Scopul său principal este de a distribui, schimba și transmite cuplul și, dacă este necesar, de a asigura rotația a doi consumatori cu viteze unghiulare diferite.
Diferenţialul transversal este un diferenţial conceput pentru a antrena roţile motoare, dacă este instalat între axele motoare în mașină cu tracțiune integrală- distanta centru.
În mod obișnuit, diferențialul vehiculului este situat în următoarele locații:
- Axe motoare într-un vehicul cu tracțiune integrală - în cutia de transfer
- Tracțiunea roților motoare într-un vehicul cu tracțiune integrală - în carcasa punții din spate și față
- Tracțiunea roților motrice înăuntru mașină cu tracțiune față- in cutia de viteze
- Tracțiunea roților motrice înăuntru mașină cu tracțiune spate- carcasa axei spate
Diferenţialul se bazează pe reductor planetar... Folosit în vizualizarea cutiei de viteze transmisie cu trepteîmparte în mod convențional diferența în următoarele trei tipuri:
- Vierme
- Cilindric
- Conic
Diferenţialul melcat este cel mai versatil diferenţial şi poate fi instalat atât între axe, cât şi între roţi. Tipul cilindric este de obicei situat în mașini între axe. Tipul conic este folosit în principal ca unul interroți.
Se face, de asemenea, o distincție între diferențele asimetrice și simetrice ale vehiculelor. Tipul asimetric este instalat între două osii motoare și permite transmiterea cuplului în proporții diferite. Tipul simetric, de regulă, este instalat pe transmisiile finale și permite transmiterea unui cuplu egal la două roți.
Dispozitiv diferential auto
Principalele elemente ale diferenţialului sunt:
- Angrenaje pe jumătate de axă
- Roțile de viteză ale sateliților
- Cadru
Diagrama diferenţialului maşinii cu tracţiune faţă:
1 - roata dințată antrenată a transferului principal; 2 - un fragment al angrenajului principal de antrenare a angrenajului; 3 - axa sateliților; 4 - satelit; 5 - caz diferential; 6 - arbore cu flanșă dreapta; 7 - cutie de presa; 8 - conic cuzinet; 9 - angrenaj semiax; 10 - arbore cu flanșă stânga; 11 - un fragment din carcasa cutiei de viteze.
Roțile dințate ale sateliților, în principiul lor de funcționare, seamănă cu o cutie de viteze planetară și sunt folosite pentru a conecta carcasa și angrenajul pe jumătate de osie. Acestea din urmă, la rândul lor, sunt conectate prin intermediul unor caneluri cu roți motrice. V diverse modele se folosesc patru sau doi sateliți, în autoturisme de pasageri a doua opțiune este folosită mai des.
Cupă sau carcasă diferențială - scopul său principal este de a transmite cuplul de la angrenajul principal către angrenajele laterale prin sateliți. În interiorul acestuia se află axele de rotație a sateliților.
Roți dințate solare sau semi-ax - concepute pentru a transmite cuplul folosind semi-arbori către roțile motoare. Roțile de viteză din stânga și dreapta pot avea fie același număr de dinți, fie un număr diferit de dinți. La rândul lor, angrenajele cu număr diferit dinții sunt folosiți pentru a forma un diferențial asimetric și cu același număr - pentru unul simetric.
Cum funcționează diferențialul mașinii
Diferențialul funcționează astfel: prin rotirea uneia dintre roțile motoare ale mașinii, a doua va începe să se rotească în sens opus, dar trebuie îndeplinită condiția de imobilitate a arborelui de transmisie. În acest caz, stelliții se rotesc în axele lor, jucând rolul unui angrenaj.
Dacă porniți motorul și porniți ambreiajul și oricare dintre trepte, arborele elicei începe să se rotească, transmitându-și cuplul prin roți dințate cilindrice și conice către cutia de diferențial.
Astfel, în timp ce mașina se mișcă pe o cale curbă, o roată încetinește, a doua, dimpotrivă, o crește. Ca rezultat, patinarea și alunecarea roților sunt eliminate și fiecare roată se rotește la viteza necesară pentru o mișcare în siguranță.
Când mașina se mișcă în linie dreaptă, nu se întâmplă nimic special, iar diferențialul transmite cuplul ambelor roți în același raport. Angrenajele cu semiax se rotesc cu aceeași viteză unghiulară, deoarece sateliții în acest caz sunt staționari.
Când conduceți pe suprafețe alunecoase, diferențialul are unul dezavantaj semnificativ- poate provoca o derapare laterală a mașinii, deoarece forța de tracțiune pe roata antiderapante este scăzută și aceasta începe să se rotească la ralanti.
Cele mai simple diferențiale auto au un alt dezavantaj. Dacă murdăria sau alte elemente străine intră între caneluri, cuplul poate fi transmis într-un raport diferit, chiar de la 0 la 100. Astfel, o roată va rămâne într-o poziție complet statică.
Modelele moderne sunt practic lipsite de acest dezavantaj. Dispozitivul lor este manual sau mai rigid automat. Mai mult, în multe mașini mașini moderne sunt instalate sisteme de stabilizare și stabilitate direcțională, permițând optimizarea distribuției cuplului în funcție de traiectoria vehiculului.
Cum funcționează diferența - videoclip:
Asta e tot, acum cunoști dispozitivul diferențialului.