Дифференциал кулачковый принцип работы: Принцип работы кулачкового дифференциала повышенного трения

Самоблокирующийся кулачковый дифференциал БТР 60 на УАЗ

Назначение

Обеспечивает блокировку дифференциала при возникновении разности крутящих моментов на полуосях, что дает повышение проходимости транспортного средства.

Кулачковый дифференциал обладает повышенным внутренним трением. Это позволяет рациональнее распределять тяговые силы между ведущими колесами, имеющими разные силы сцепления с дорогой, и практически исключить их раздельное буксование. При этом распределение сил тяги на ведущих колесах дифференцируется автоматически, без участия водителя и характеризуется коэффициентом блокировки:

где М_от – момент на отстающем валу; М_обг – момент на обгоняющем валу.

Двухрядный кулачковый дифференциал устанавливается на двух конических подшипниках в картере главой передачи и состоит:

1 — внутренней звездочки;
2 — сепаратора:
3 — наружной звездочки;
4 — чашки дифференциала;
5 — 24-х сухарей.

Один ряд сухарей смещен относительно другого на половину шага кулачков, чтобы исключить пульсацию передаваемого крутящего момента.

Сепаратор имеет два ряда отверстий, в которых размещаются сухари. От выпадения из сепаратора и проворачивания вокруг своих осей сухари удерживаются кольцами. Сепаратор вместе с чашкой крепится к ведомому зубчатому колесу главной передачи и образует корпус дифференциала.

Наружная звездочка имеет на внутренней поверхности шесть равномерно распложенных кулачков. Она устанавливается свободно внутри чашки и соединяется шлицами с полуосью.

Внутренняя звездочка имеет на внешней поверхности два ряда по шесть кулачков, расположенных в шахматном порядке. Эта звездочка находится в отверстии сепаратора и соединяется шлицами со второй полуосью.

В рабочем положении детали дифференциала устанавливаются таким образом, что сухари соприкасаются с кулачками наружной и внутренней звездочек.

Самоблокирующийся кулачковый дифференциал работает следующим образом

При движении автомобиля по ровной дороге все детали дифференциала вращаются вокруг обшей оси как одно целое, при этом угловые скорости колесных валов и корпуса дифференциала равны между собой. Сухари относительно сепаратора не перемещаются.

Крутящий момент передается от ведомого зубчатого колеса главной передачи на сепаратор 2, с него на сухари 5, которые давят на кулачки звездочек 1 и 3, приводя их во вращение. Сила нормального давления сухарей на кулачки наружной и внутренней звездочек одинакова, но окружные силы Р, вращающие звездочки, вследствие разных углов наклона профилей кулачков на звездочках разные.

На внутренней звездочке, имеющей больший угол наклона кулачков, окружная сила больше, чем на наружной. Бóльшая окружная сила, приложенная на меньшем радиусе наружной звездочки, дает такой же крутящий момент, как и меньшая окружная сила, действующая на бóльшем радиусе наружной звездочки.
Таким образом, крутящий момент при движении прямо по твердой дороге распределяется между колесами поровну.

При движении на повороте или по неровной дороге одно из колес начинает вращаться быстрее другого. Звездочка, соединенная с отстающим колесом, вращается медленнее. Своими кулачками она толкает сухари в сторону второй звездочки, ускоряя ее вращение, тем самым дифференциал позволяет колесам вращаться с разными угловыми скоростями.

При скольжении сухарей по кулачкам на их поверхности возникают силы трения Р_тр. На звездочке, имеющей бóльшую скорость, сила трения направлена против вращения, притормаживая ее, а на отстающей звездочке – в сторону вращения, увеличивая тем самым окружную силу, в результате чего передаваемый на колесо крутящий момент возрастает в три-четыре раза.

Применение самоблокирующегося кулачкового дифференциала транспортного средства, установленного в ведущих мостах, позволяет:

— более полно использовать сцепной вес, приходящийся на ведущие колеса; — увеличивает тяговое усилие на колесах;
— повышает проходимость;
— повышает возможность трогания с места на скользких подъемах;
— улучшает устойчивость движения в тяжелых дорожных условиях.

Источники информации  Дифференциалы колесных машин /А.Ф. Андреев, В.В. Ванцевич, А.Х. Лефаров. Под общ. ред. А.Х. Лефарова. — М.: Машиностроение, 1987. — 176 с; ил. с 71-75 — прототип.

На нашем сайте доступны для заказа:

Дифференциал самоблокирующийся БТР 60 на УАЗ мост Спайсер (кулачковый) «Autogur73»

Дифференциал самоблокирующийся БТР 60 на УАЗ мост Тимкен/Гибрид (кулачковый) «Autogur73»

Преимущества кулачкового самоблокирующегося дифференциала:

— простота монтажа;
— не прихотливы к смазочным материалам;
— не требуют специального обслуживания.

Отличия от червячных(винтовых) и Блокка (Локрайт):

— в отличии от червячных (винтовых) самоблокирующихся дифференциалов не нужно делать преднатяг;
— с блокировкой Блокка (Локрайт), если в повороте резко добавить газа, автомобиль будет стремиться двигаться прямолинейно, поэтому манёвр «поворот» требует особой осторожности и аккуратности, особенно на мокрых поверхностях и на льду. При движении на повороте самоблокирующийся кулачковый дифференциал позволяет колесам вращаться с разными угловыми скоростями.

Самоблокирующийся дифференциал: типы и принципы работы

Блокировка дифференциала заднего моста – это одновременно и хорошо и плохо. Если в условиях твердого дорожного покрытия он (дифференциал) увеличивает проходимость, курсовую устойчивость, то на бездорожье он полностью блокирует вращение колес. Во избежание внезапного клина вращения, используется механизм принудительной блокировки дифференциала. О том, что такое самоблокирующийся дифференциал или самоблок,  условия его применения детально рассмотрим на примере отечественных и зарубежных внедорожников.

Принцип работы самоблокирующегося дифференциала

При равных скоростных режимах блокиратор бездействует, но как только одна из полуосей увеличивает частоту вращения, срабатывает ограничитель скорости.

Аналогичный принцип работы действует в момент попадания колеса в болото, грязь, лед. Тяговая мощность ослабляется из-за повышения крутящего момента. Когда показатель соотношения достигает 100 / 1 – колеса перестают вращаться, автомобиль обездвижен. Чтобы частично перераспределить нагрузку необходимо временно отключить блокиратор. В работающем виде это сделать невозможно, только при полной остановке технического средства.

Типы блокировок

• Полная: когда передаваемая нагрузка достигает отметки в 100%, детали жестко соединяются между собой, блокиратор обездвижен;
• Частичная: нагрузка передается частично, временно ограничивая работу сателлитов.

В зависимости от степени участия водителя в процессе блокировки различают:

• принудительное отключение: активируется режим по мере необходимости специальным кулачком;
• автоматическое: в основе управления лежит множество цифровых датчиков, уведомляющих ЭБУ о данных в режиме онлайн. На основании переданных параметров ЭБУ принимает решение об активации режима для снижения скорости,

Виды блокираторов устройств

Кулачковый дифференциал повышенного трения

Активация происходит рычагом, кнопкой на центральной консоли в случае наличия предустановленного электрического привода. «Кулачок» активно устанавливают на межосевых агрегатах.

Что такое самоблокирующийся дифференциал, или самоблок

Изменение силы трения приводит к увеличению нагрузки на ось. Различают блокировщики: дискового, червячного, вискомуфтового, электронного типа.

Принцип работы основан на перераспределении крутящего момента посредством фрикционных накладок – пакетов.

Торможение прямо пропорционально давлению загруженной полуоси. Конструкцию часто используют на межосевых дифференциалах.

• Вискомуфта:

В основе конструкции лежит несколько перфорированных дисков, которые упакованы в герметичный корпус с силиконом и соединены приводным валом. Как только повышается скорость одной из полуосей, жидкость перемещается, блокируя металлическую чашу, что и приводит к блокировке.

Чаще всего, данный тип используют на полноприводных технических средствах, внедорожниках.

• Электроблокировка:

Процесс автоматизирован, происходит без вмешательства водителя. Увеличение скорости приводит к созданию давления в тормозной магистрали, тяговая мощность снижается, крутящий момент принудительно передается на противоположное колесо.

В современных внедорожниках управление дифференциалом возложено на антипробуксовочную систему.

Широкий выбор блокировок дифференциала для внедорожников на сайте Bezdor4x4. Читайте статью о блокировках на нашем блоге.

Все, что вам нужно знать о работе дифференциала

Знание дифференциала начинается с работы автомобильного двигателя и заканчивая системой трансмиссии. Ну, краткое объяснение заключается в том, что мощность от двигателя передается на колесо с помощью системы трансмиссии. Преимущество дифференциала в том, что он разделяет мощность двигателя, заставляя колеса двигаться с разной скоростью.

Сегодня мы рассмотрим определение, функции, работу, детали, применение, а также преимущества и недостатки дифференциальной системы в автомобиле.

Прочтите: Принцип работы механической и автоматической коробки передач

Содержание

• 1 Что такое дифференциал?
• 2 Функции дифференциала в автомобиле:
• 3 Основные части дифференциальной системы:
• 4 Типы дифференциала:
• 5 Применение дифференциала в автомобиле:
• 6 Принцип работы дифференциала
• 7 Преимущества и недостатки Дифференциал:
  • 7. 1 Преимущества
  • 7.2 Недостатки
  • 7.3 Пожалуйста, поделитесь!

Что такое дифференциал?

Дифференциал — это механизм, который передает крутящий момент двигателя на колеса с целью распределения мощности, позволяя колесам двигаться с различной скоростью. дифференциал не действует, когда автомобиль движется прямо. Эффект возникает, когда автомобиль пытается повернуть, в результате чего колесо движется с другой скоростью.

Полная схема дифференциала и его маркировка

Функции дифференциала в автомобиле:

Дифференциал выполняет следующие три функции на колесах автомобиля:

• Для передачи мощности двигателя на колеса
• Передача мощности на колеса, когда они вращаются с разной скоростью
• Действовать в качестве конечной понижающей передачи в автомобиле, замедляя скорость вращения трансмиссии в последний момент перед тем, как перейти к колесу
• Другая функция дифференциала — поворачивать поток мощности на 90-степень

Основные части дифференциальной системы:

Ниже приведены части дифференциала:

• Ведущая шестерня: часть дифференциала передает мощность от приводного вала (карданный вал) к зубчатому венцу.
• Зубчатый венец: зубчатый венец передает мощность на корпус дифференциала в сборе.
• Шестерни паука: этот компонент лежит в основе дифференциала.
• Корпус дифференциала в сборе: эта часть удерживает шестерню и приводит в движение ось.
• Задний ведущий мост: передает крутящий момент от дифференциала в сборе на ведущие колеса.

Типы дифференциала:

Ниже приведены типы дифференциала:

• Открытый дифференциал : открытый дифференциал разделяет крутящий момент двигателя на два выхода и позволяет колесам вращаться с разной скоростью. Часто встречается в семейных седанах и автомобилях эконом-класса. При его работе, когда одна шина теряет сцепление с дорогой, противоположная шина также теряет мощность.
• Блокируемый дифференциал : в блокируемом дифференциале соединенные колеса вращаются с одинаковой скоростью, что делает поворот очень трудным для любого транспортного средства, на котором он установлен. Его часто можно увидеть на джип-рэнглерах и большинстве полноразмерных грузовиков.
• Дифференциал повышенного трения : этот тип дифференциала сочетает в себе открытый и блокируемый дифференциалы. Он часто используется в спортивных автомобилях, таких как Nissan 370Z и Mazda MX-5 Miata. Дифференциал обычно действует как открытый дифференциал, но автоматически блокируется при пробуксовке. В самоблокирующемся дифференциале блокировка достигается одним из трех способов: вязкой жидкостью, парком сцепления или сложной зубчатой ​​передачей.
• Дифференциал с вектором крутящего момента : этот тип дифференциала использует дополнительную зубчатую передачу. Он точно настраивает крутящий момент, подаваемый на каждое ведущее колесо. Часто встречается в BMW x5 M или Lexus RC F. Замедлить или ускорить поворот автомобиля на повороте может быть проще. Типы дифференциалов и их функции Транспортным средствам без дифференциала, таким как «карты», трудно выполнить подходящий поворот, поскольку оба ведущих колеса вынуждены вращаться с одинаковой скоростью. в этом случае ось приводится в движение простым механизмом цепного привода. При повороте на таком транспортном средстве внутреннее колесо проходит меньшее расстояние, чем внешнее колесо. Это делает дифференциал бесполезным, потому что либо внутреннее колесо вращается слишком быстро, либо внешнее колесо вращается слишком медленно. Однако это приводит к сложному и непредсказуемому управлению, повреждению шин и дорог, а также появлению пятен на трансмиссии.

  Применение дифференциала в автомобилях с задним приводом, карданный вал помогает в зацеплении. Это достигается с помощью гипоидной передачи (кольцо и шестерня). Зубчатый венец установлен на водиле планетарной цепи, образующей дифференциал. Эта гипоидная передача представляет собой коническую передачу, изменяющую направление вращения привода.

  Принцип работы дифференциала

  Принцип работы дифференциала в автомобиле достаточно сложен для современной версии, но интересен. Позвольте мне привести описательный пример; если автомобиль поворачивает направо, главная передача может сделать 10 полных оборотов. В это время левое колесо совершит больше оборотов, потому что ему нужно больше хода, а правое колесо сделает меньше оборотов, так как ему нужно пройти меньшее расстояние. Солнечные шестерни, приводящие в движение полуоси оси, вращаются с разной скоростью относительно зубчатого венца (одна быстрее, другая медленнее). Это означает по 2 полных оборота каждый (4 полных оборота друг относительно друга), в результате чего левое колесо совершает 12 оборотов, а правое колесо — 8 оборотов.

  Вращение зубчатого венца является средним вращением боковых солнечных шестерен. Это приводит к тому, что включенная передача препятствует вращению зубчатого венца внутри дифференциала, когда автомобиль выключен.

  При работе дифференциала входной крутящий момент передается на зубчатый венец (синий), который вращает все водило (синий). Водило соединено с обеими солнечными шестернями только через планетарную шестерню (зеленая). Крутящий момент передается на солнечные шестерни через планетарную шестерню. Планетарная шестерня вращается вокруг оси водила, приводящего в движение солнечные шестерни. Планетарная передача вращается без вращения собственной оси, если сопротивление на обоих колесах одинаково, что приводит к вращению обоих колес с одинаковой скоростью. Однако, если левая солнечная шестерня (красная) испытывает сопротивление, планетарная шестерня (зеленая) вращается так же, как и вращается. Замедление левой солнечной шестерни с одинаковым ускорением правой солнечной шестерни (желтая).

  На видео ниже показано, как работает дифференциал:

  Преимущества и недостатки дифференциала:

  Преимущества

  Преимущества дифференциала:

  • Он устойчив к электромагнитным помехам передаются по симметричным линиям.
  • помогает свести к минимуму электронные перекрестные помехи.
  • Может использоваться для высокоскоростных линий электропередачи с хорошим качеством благодаря устранению шума и меньшему излучению. Следовательно, может быть достигнуто подавление синфазного сигнала, а также улучшенное подавление источника питания.
  • Могут быть достигнуты более высокие общие колебания сигнала.
  • Обеспечивает подавление гармоник четного порядка. Некоторые методы предварительного искажения используются для уменьшения нечетных гармоник.

  Недостатки

  Несмотря на большие преимущества дифференциала, все же существуют некоторые ограничения. ниже приведены недостатки дифференциала:

  Это все, что касается этой статьи, которая содержит определение, типы, принцип работы, функции, части, применение дифференциала. Я надеюсь, вам понравилось чтение, если вы так любезны, прокомментируйте, поделитесь и порекомендуйте этот сайт другим студентам технических специальностей. Спасибо!

  Как это работает: дифференциал

  Передача мощности двигателя на землю в транспортном средстве или сельскохозяйственной машине обычно означает передачу крутящего момента от маховика двигателя через трансмиссию, а затем поворот ее на 90 градусов для вращения оси, соединенной с колесами. Простые конические зубчатые колеса допускают это изменение направления, но есть еще одна проблема, которую необходимо решить: если машина не всегда движется по идеально прямой линии, бывают случаи, когда ведомое колесо с одной стороны оси должно перемещаться. большее или меньшее расстояние, чем другое.

  Вот почему. Когда машина движется по кривой или делает поворот, внешнее колесо перемещается дальше, потому что оно следует по дуге с большим радиусом, чем его партнер внутри поворота. Чтобы преодолеть дополнительное расстояние за то же время, это колесо должно двигаться быстрее, чем его напарник, даже если общая скорость машины остается постоянной. В то же время колесо внутри должно замедляться на равную величину. Если бы мощность поступала на оба колеса с одинаковой скоростью, каждое из них пришлось бы скользить по поверхности дороги, чтобы машина могла повернуть, что сделало бы управление рулевым управлением трудным или невозможным.

  Задача дифференциала, таким образом, состоит в том, чтобы обеспечить непрерывную подачу мощности двигателя на ведущую ось, поддерживая движение автомобиля с постоянной скоростью, но при этом позволяя двум колесам изменять скорость вращения. И он должен позволять постоянно изменять разницу в фактических скоростях вращения колес по мере продолжения поездки.

  Самый простой способ понять, как работает дифференциал, — сначала рассказать о том, что делает каждый компонент внутри него. Дифференциал расположен в центре картера моста — или шасси машины. Колеса с каждой стороны машины прикреплены к отдельным полуосям, которые входят в деталь, называемую корпусом дифференциала, которая вращается внутри картера оси. Оси приводятся в движение на концах коническими зубчатыми колесами, называемыми боковыми шестернями дифференциала. Эти две шестерни сопрягаются с двумя шестернями, установленными на валу внутри картера дифференциала. Шестерни-шестерни передают вращение корпуса дифференциала на боковые шестерни дифференциала и, следовательно, на полуоси. Корпус дифференциала, в свою очередь, приводится в движение зубчатым венцом, который вращается ведущей шестерней, соединенной с карданным валом от трансмиссии.

  Если все это звучит немного запутанно, прикрепленные ниже изображения помогут вам визуализировать, как все эти части соединяются вместе. На самом деле все гениально просто.

  (щелкните изображение, чтобы увеличить его)

  Две шестерни внутри корпуса дифференциала могут свободно вращаться на своем валу. Поскольку их работа заключается в передаче привода на боковые шестерни дифференциала на полуосях при вращении картера дифференциала, их способность вращаться на своем валу важна, поскольку позволяет каждой полуоси вращаться с разной скоростью, когда это необходимо.

  Читайте также

  Новый или бывший в употреблении?

  В прошлом, когда дело доходило до планирования закупок оборудования, производители зерна обычно планировали в бюджете старый тяжелый грузовик в…

  Во время поворота трение шин о дорожное покрытие приводит к тому, что ось на внутренней стороне кривой оказывает большее сопротивление , она начинает вращаться медленнее, чем ось с внешней стороны. Это заставляет шестерни «ходить» (вращаться) на своем валу и увеличивать скорость привода, подаваемую на внешний полуось (и колесо), на величину, равную уменьшению скорости внутренней оси.