Колата има нужда от диференциал. Електронно управление

Диференциал - механизъм за разпределяне на въртящия момент на входящия вал между двата изходни полуоси на задвижващите колела или, при автомобили с висока проходимост, за разпределяне на въртящия момент между предния и задния задвижващ мост.
Това е част от трансмисията, която при класически автомобили и автомобили с предно задвижване обикновено е направена като едно цяло с крайното задвижване, а при SUV е вградена в раздатъчната кутия.Свободният диференциал винаги разделя подадения му въртящ момент поравно - независимо дали задвижващите колела (или задвижващите оси) се въртят с равни или различни скорости.

Предназначение на диференциала

Когато автомобилът се движи по извити участъци от пътя - например на завои - колелата на задвижващия мост се търкалят по кръгове с различна дължина. Външното (по отношение на центъра на завиване на автомобила) колело изминава по-дълго разстояние от вътрешното колело. Тази разлика е толкова по-голяма, колкото по-стръмен е завоят. Подобен проблем възниква при движение по права линия, ако се използват задвижващи колела с различни размери и т.н. Ако в тези ситуации колелата са свързани с твърда ос, се оказва, че едното колело се върти по-бързо от необходимото за преминаване по дадена траектория, а другото по-бавно. Това означава, че и двете колела ще се плъзгат, ще изпитват повишени натоварвания, ще се нагряват и ще се износват по-силно. Разходът на гориво също ще се увеличи. Накрая нарушава устойчивостта на движение на автомобила и води до буксуване или занасяне – особено при хлъзгави пътища.
За компенсиране на разликата в пътя, изминат от задвижващите колела, се използва специален механизъм - диференциал. Най-простият свободен диференциал изравнява въртящите моменти (или теглителните сили) на двете задвижващи колела и ако скоростите на тяхното въртене (или линейно движение) са различни, тогава мощността върху тях е пропорционална на тази разлика. Колело, което се върти по-бързо, използва малко повече енергия от колело, което се върти по-бавно.
По този начин диференциалът е проектиран да осигурява въртенето на задвижващите колела с различни ъглови скорости, като същевременно постоянно предава въртящ момент към двете колела на задвижващия мост. Същата логика присъства и в работата на централния диференциал.

Устройство и принцип на действие

Разликата на класическия дизайн е проста. Например, при превозно средство със задно задвижване, въртенето от задвижвания вал на скоростната кутия се предава през карданния вал към задвижващото конусно зъбно колело на крайното задвижване, което е в постоянно зацепване със задвижваното зъбно колело на крайното задвижване. Задвижваното зъбно колело е в същото време диференциален корпус, в който оста на сателитите - малки конусни зъбни колела - е фиксирана перпендикулярно на оста на задвижваното зъбно колело. Последните се въртят заедно с корпуса на диференциала спрямо оста на крайното задвижващо зъбно колело. Сателитите са в постоянно зацепване с конусните зъбни колела на левия и десния полуоски на задвижващите колела.
При праволинейно движение на автомобила сателитите не се въртят около собствената си ос. Но всеки, като лост с равно рамо, разделя въртящия момент на задвижваното зъбно колело на главното зъбно колело поравно между зъбните колела на полуосите.
Когато колата се движи по извита траектория, вътрешното колело по отношение на центъра на описаната от колата окръжност се върти по-бавно, външното колело се върти по-бързо - докато сателитите се въртят около оста си, обикаляйки зъбните колела на полуосите . Но принципът на разделяне на момента между колелата е запазен. Мощността, подадена към колелата, се преразпределя, тъй като е равна на произведението на въртящия момент и ъгловата скорост на колелото. Ако радиусът на завиване е толкова малък, че вътрешното колело спира, тогава външното колело се върти с два пъти по-голяма скорост от тази на кола, движеща се по права линия. Така че диференциалът не променя въртящия момент, а преразпределя мощността между колелата. Последното винаги е по-голямо на колелото, което се върти по-бързо.

Приложение на диференциали

При автомобили с един водещ мост се монтира един диференциал, комбиниран с крайното задвижване. При превозни средства с две или повече задвижващи оси, диференциалите са монтирани на всяка задвижваща ос (например в триосен камион или автобус с две задни задвижващи оси диференциалите са монтирани в средния и задния мост). При автомобили със свързано задвижване на всички колела диференциалите са монтирани във всяка задвижваща ос (двуосен джип със задвижване на всички колела със свързан преден задвижващ мост има два диференциала - по един във всяка задвижваща ос), но работата на тези машини с постоянно свързан преден мост не се препоръчва поради повишено износване на главните предавки и колела поради неравномерно разпределена мощност между осите. От своя страна, в превозни средства с висока проходимост с постоянно свързани задвижващи оси се използват три диференциала - по един във всяка задвижваща ос и един централен диференциал, монтиран в трансферна кутия. Централният диференциал разпределя мощността между задвижващите оси в зависимост от дължината на пътя, изминат от колелата на оста. Например, предните колела могат да се изкачват по хълм, задните колела все още могат да се движат по права линия - предните колела описват по-дълъг път от задните, съответно централния диференциал гарантира, че повече мощност на двигателя се прехвърля към предната ос отколкото отзад. При многоосни превозни средства с няколко задвижващи оси се използва диференциал между талигите.
Диференциалът не важи за превозни средства с едно задвижващо колело - по-специално мотоциклети и триколки с две предни управляеми колела. Ако триколката е изградена по схемата с едно предно управляващо колело и две задни задвижващи колела, тогава върху нея се използва автомобилна задвижваща ос с диференциал. Обикновено такива триколки се изграждат по индивидуални поръчки въз основа на популярни тежки модели (например персонализирани триколки, базирани на Harley-Davidson).
При състезателни автомобили, базирани на производствени модели (например рали или пистови състезания), диференциалът се блокира преди състезания, тъй като такива автомобили вземат завои с висока скорост и с плъзгане. В този случай склонността на автомобила да буксува поради липса на диференциал се счита за предимство.

Липса на диференциал

Основният недостатък на класическия диференциален дизайн е проблемът с приплъзването на колелото, което е загубило контакт с пътната настилка. Когато едно от задвижващите колела се върти във висящо състояние, неговата скорост е два пъти по-висока, отколкото би била при същата скорост на задвижваното зъбно колело на диференциала при нормално движение по права линия. Но второто колело изобщо не се върти. Причината е проста. Моментът на съпротивление на въртенето на окаченото колело е незначителен, а въртящият момент, който му се подава, съответно е малък. Това означава, че въртящият момент на противоположното колело е също толкова малък - стои. Ако едно от колелата се приплъзва - с повишена скорост, но със значително съпротивление (например в кал, пясък и т.н.), тогава същият въртящ момент се прилага към другото, неплъзгащо се колело. В резултат на това колата може да се движи с ниска скорост. В този случай към плъзгащото се колело се подава по-висока мощност - изразходва се за нагряване на гумата, пътя и др. Ефектът на приплъзване намалява проходимостта на автомобил със свободен диференциал. За да се реши този проблем, автомобилите са оборудвани с механизми за заключване на диференциала - ръчни или автоматични - с различни конструкции.

Блокажи на диференциала

• Ръчен блокаж на диференциала

Най-лесният начин за блокиране на диференциала е да използвате ръчен механизъм. Този тип блокиране се използва при превозни средства с висока проходимост. Блокирането се извършва чрез блокиращи съединители, които фиксират сателитите. Диференциалът е деактивиран. Предимствата на този тип заключване включват простотата и надеждността на дизайна, недостатъците са необходимостта от точна оценка на пътната ситуация и изключване на блокировката на диференциала при шофиране по висококачествени пътища, за да се избегнат повреди на основната предавка и задвижващата ос като цяло.

• Електронен блокаж на диференциала

На съвременните леки автомобили с висока проходимост с пълно задвижване с усъвършенствано компютърно управление на работата на възли и механизми е инсталирана система против приплъзване с електронно управление. Възможно най-скоро бордови компютърна превозното средство (или електронният блок на системата за контрол на сцеплението) получава сигнал от сензора за въртене, че едното колело на оста се върти много по-бързо от второто, свободно колелоспира се от работна спирачка - благодарение на свободния диференциал мощността се предава на колелото, което не е загубило контакт с пътната настилка. Тази система изисква отделна спирачна задвижваща система за четирите колела и прецизно отстраняване на грешки на сензорите.
Системите против приплъзване ви позволяват фино да регулирате разпределението на мощността в зависимост от състоянието на пътната настилка и да избегнете загуба на мощност на двигателя, когато диференциалът е активиран. От друга страна, системата за управление на сензорите и спирачните задвижвания (на соленоиди) има инерция, така че работи с известно закъснение, което водачът трябва да вземе предвид.
Състезателните автомобили понякога използват фрикционни диференциали с електронно контролирани спирачни ленти.

• Автоматично заключване с фрикционен съединител

Спортните автомобили, произведени в малки серии или по поръчка, понякога са оборудвани с фрикционни самоблокиращи се диференциали. При производствените машини тези диференциали са рядкост, тъй като изискват специална поддръжка и са подложени на интензивно износване.
Между страничните зъбни колела и корпуса на диференциала са монтирани фрикционни съединители. При праволинейно движение на автомобила полуосите се въртят с една и съща ъглова скорост - силата на триене във фрикционните съединители е нула, диференциалът разпределя равномерно мощността между колелата на задвижващия мост. Веднага щом една от полуосите започне да се върти по-бързо, дисковете на фрикционния съединител се приближават един към друг, поради възникващите сили на триене, съединителят забавя въртенето на свободната полуос. Този тип диференциал се характеризира с ниска ефективност с голяма разлика в ъгловите скорости на задвижващите колела (например при завои с малък радиус на кривина).

Когато автомобилът се движи, въртящият момент се предава от и след това през главната предавка и диференциала към задвижващите колела. ви позволява да увеличите или намалите предавания въртящ момент и в същото време да намалите и съответно да увеличите скоростта на въртене на колелата. Предавателното отношение в основната предавка е избрано по такъв начин, че максималният въртящ момент и скоростта на задвижващите колела да са в най-оптималните стойности за конкретно превозно средство. В допълнение, крайната предавка много често е обект на настройка на автомобила.

Крайно задвижващо устройство

Всъщност основната предавка не е нищо повече от редуктор, при който задвижващата предавка е свързана към изходящия вал на скоростната кутия, а задвижваната предавка е свързана към колелата на автомобила. Тип зъбно колелоглавните предавки са разделени на следните разновидности:

• цилиндричен - в повечето случаи се използва при превозни средства с напречно разположение и скоростни кутии и задвижване на предните колела;
• коничен - се използва много рядко, тъй като има големи размери и високо нивошум;
• хипоиден - най-популярният тип крайно задвижване, който се използва на повечето автомобили с класическо задвижване на задните колела. Хипоидната предавка е малка по размер и ниско ниво на шум;
• червей - практически не се използва на автомобили поради сложността на производството и високата цена.

Също така си струва да се отбележи, че автомобилите с предно задвижване и задвижване на задните колела имат различно разположение на крайното задвижване. При автомобили с предно задвижване с напречна скоростна кутия и силов агрегат, цилиндричната главна предавка е разположена директно в корпуса на скоростната кутия.

При автомобили с класическо задвижване на задните колела, крайно предаване монтиран в корпуса на задвижващия мости свързан към скоростната кутия чрез. Във функционалност хипоидна предавкаколата със задно задвижване също включва въртене на 90 градуса поради конусни зъбни колела. Въпреки различните типове и разположение, предназначението на крайната предавка остава същото.

Диференциал на автомобила

Диференциал на автомобиланай-често се комбинира с основната предавка и се намира съответно в корпуса на скоростната кутия или в корпуса на задния мост. Въпреки това, диференциалът може да се монтира и между водещите оси на автомобил със задвижване на всички колела. Диференциалът е и е разделен на следните разновидности:

• конична - в повечето случаи се монтира заедно с основната предавка между колелата на една задвижваща ос;
• цилиндрични - най-често се използват за разединяване на водещите оси на превозни средства с задвижване на всички колела;
• червей - е универсален и се монтира както между колелата, така и между задвижващите оси.

Основната цел на диференциала е да разпределя въртящия момент между колелата на автомобила и да променя скоростта им на въртене едно спрямо друго. Например завиването на кола без диференциал би било просто невъзможно, тъй като при завъртане външното колело трябва задължително да се върти с по-висока честота от вътрешното.

Диференциалите съществуват симетрични и асиметрични. Симетричният диференциал предава еднакъв въртящ момент към двете колела и най-често се монтира заедно с крайното задвижване. Асиметричният диференциал ви позволява да предавате въртящ момент в различни пропорции и се задава между.

Диференциалът се състои от корпус, сателитни предавки и странични предавки. Корпусът обикновено се комбинира със задвижваното зъбно колело на крайното задвижване. Сателитните зъбни колела играят ролята на планетарна скоростна кутия и свързват страничните зъбни колела с корпуса на диференциала. Полуаксиалните (слънчеви) зъбни колела са свързани към задвижващите колела посредством полуоси на шлицови съединения.

С всички плюсове на най-простия диференциал има и недостатък. Факт е, че скоростта на въртене може да се разпредели на колелата не само в съотношение, например 50/50, 40/60 или 35/65, но и 0/100. Тоест, абсолютно целият въртящ момент може да бъде прехвърлен на едното колело на автомобила, докато второто колело ще бъде абсолютно статично. Това се случва, ако колата е затънала в кал или лед.

Съвременните диференциали обаче са по-съвършени и практически лишени от този недостатък. Много диференциали имат твърдо автоматично или ръчно заключване. В допълнение, модерните пътнически автомобили със задвижване на всички колела са оборудвани със система стабилност на валутния курс, който се основава на оптималното разпределение на въртящия момент между осите и отделните колела, в зависимост от траекторията.

Диференциална математика

Неформално описание на математиката диференциал

Дефиниции

За функции

За дисплеи

Свързани определения

Имоти

диференциалавтомобилен

Проблем с приплъзването на колелото

Начини за решаване на проблема с плъзгащото се колело.

Ръчен блокаж на диференциала

Електронно диференциално управление

самоблокиращ се диференциал

Фрикционен самоблокиращ се диференциал

Вискозен съединител

Самоблокиращ се диференциал на гърбица/скорост

Хидророторен самоблокиращ диференциал

Хипоидни самоблокиращи се диференциали

Система с двойна помпа

Торсен диференциал

Принудителен блокаж на диференциала

Дисков блокаж на диференциала

Блокаж на гърбичния диференциал

Вискозен блокаж на диференциала

Винтов блокаж на диференциала

Свързване на мозъци

самоблокиращ се диференциал

Диференциали с ограничено приплъзване

Коефициент на блокиране

Напълно блокиращи диференциали

Многодискови диференциали

Диференциал "Kwaif"

Диференциал "Торсен"

Героторен диференциал (Gerodisk или Hydra-lock)

Чувствителен към въртящ момент Lsd. Диференциали с блокове за предварително натоварване на триене

Самоблокиращи се диференциали с хипоидно (червячно или винтово) и спирално зацепване

Контрол на работата на диференциалите с помощта на електронни системи за управление на спирачното усилие (Traction Control и др.)

Диференциали, самоблокиращи се от разликата в скоростите.

Механичен, смесен тип

Диференциали, самоблокиращи се от разликата във въртящия момент

Какви ключалки има за осите на Jeep Cherokee и Grand Cherokee?

Как да определите дали има шкафче във вашия мост?

Каква смазка да се използва при мостове с шкафчета?

Електрически диференциал

Диференциална математика

Диференциал- това е (от лат. differentia - разлика - разлика)

Диференциал- това (от лат.fferetia разлика, разлика) в математиката, основната линейна част от нарастването на функция.

Диференциале малка промяна в величината в математически термини, дължаща се на същото малка промянапроменлива.

Теорията на диференциалните уравнения е един от най-големите клонове на съвременната математика. За да се характеризира нейното място в съвременната математическа наука, е необходимо преди всичко да се подчертаят основните характеристики на теорията на диференциалните уравнения, която се състои от две обширни области на математиката: теорията на обикновените диференциални уравнения и теорията на частичните диференциали. уравнения.

Първата характеристика е пряката връзка между теорията на диференциалните уравнения и приложенията. Описвайки математиката като метод за проникване в тайните на природата, можем да кажем, че основният начин за прилагане на този метод е формирането и изучаването на математически модели на реалния свят. Когато изучава всяко физическо явление, изследователят на първо място създава неговата математическа идеализация или, с други думи, математически модел, тоест, пренебрегвайки вторичните характеристики на явлението, той записва основните закони, управляващи това явление в математическа форма. Много често тези законимогат да бъдат изразени като диференциални уравнения. Това са модели на различни явления в механиката на непрекъснатата среда, химични реакции, електрически и магнитни явления и др.

Чрез изследване на получените диференциални уравнения, заедно с допълнителни условия, които по правило са дадени под формата на начални и гранични условия, математикът получава информация за протичащо явление, понякога може да разбере неговото минало и бъдеще. Изследването на математически модел чрез математически методи позволява не само да се получат качествени характеристики на физическите явления и да се изчисли хода на реален процес с определена степен на точност, но също така дава възможност да се проникне в същността на физическите явления, а понякога и да се предвидят нови физически ефекти. Случва се самата природа на едно физическо явление да подсказва както подходи, така и методи на математическо изследване. Критерият за правилния избор на математически модел е практиката, сравнението данниматематически изследвания с експериментални данни.

За да се състави математически модел под формата на диференциални уравнения, е необходимо, като правило, да се познават само локални връзки и не е необходимо информацияза физическото явление като цяло. Математическият модел позволява да се изследва явлението като цяло, да се предвиди неговото развитие и да се направят количествени оценки на промените, които настъпват в него във времето. Спомнете си, че въз основа на анализа на диференциалните уравнения електромагнитните вълни бяха открити по този начин и едва след експерименталното потвърждение на Херц за действителното съществуване на електромагнитни трептения, стана възможно да се разглеждат уравненията на Максуел като математически модел на реално физическо явление .

Както е известно, теорията на обикновените диференциални уравнения започва да се развива през 17 век едновременно с появата на диференциалното и интегралното смятане. Може да се каже, че необходимостта от решаване на диференциални уравнения за нуждите на механиката, тоест да се намерят траекториите на движение, от своя страна е тласък за създаването на ново смятане от Нютон. Органичната връзка между физическото и математическото се проявява ясно в метода на потоците на Нютон. ЗакониНютон са математически модел механично движение. Приложенията на новото смятане към проблеми на геометрията и механиката преминаха през обикновени диференциални уравнения; в същото време беше възможно да се решат проблеми, които дълго време не можеха да бъдат решени. В небесната механика се оказа възможно не само да се получат и обяснят вече известни факти, но и да се направят нови открития (например откриването на планетата Нептун от Le Verrier през 1846 г. въз основа на анализ на диференциални уравнения).

Обикновените диференциални уравнения възникват, когато неизвестната функция зависи само от една независима променлива. Връзката между независима променлива, неизвестна функция и нейните производни до определен ред представлява диференциално уравнение. Понастоящем теорията на обикновените диференциални уравнения е богата, широко разклонена теория. Един от основните проблеми на тази теория е съществуването на решения за диференциални уравнения, които отговарят на допълнителни условия (първоначални данни на Коши, когато се изисква да се определи решение, което приема дадени стойности в даден момент и дадени стойности на производни нагоре до определен краен ред, гранични условия и др.), уникалност на решенията, неговата устойчивост. Стабилността на решението се разбира като малки промени в решението с малки промени в допълнителните данни на проблема и функциите, които определят самото уравнение. Важни за приложенията са изследването на природата на решението или, както се казва, качественото поведение на решението, намирането на методи за числено решаване на уравнения. Теорията трябва да даде в ръцете на инженера и физика методите за икономично и бързо решение за физика.

Частичните диференциални уравнения започват да се изучават много по-късно. Трябва да се подчертае, че теорията на частичните диференциални уравнения възниква на базата на специфични физически проблеми, водещи до изучаването на отделни частични диференциални уравнения, които се наричат ​​основни уравнения на математическата физика. Изследването на математически модели на конкретни физически проблеми доведе до създаването в средата на 18 век на нов клон на анализа - уравненията на математическата физика, който може да се разглежда като наука за математическите модели на физическите явления.

Основите на тази наука са положени от трудовете на Д'Аламбер (1717 - 1783), Ойлер (1707 - 1783), Бернули (1700 - 1782), Лагранж (1736 - 1813), Лаплас (1749 - 1827), Поасон ( 1781 - 1840), Фурие (1768 - 1830) и други учени. Интересно е, че много от тях са не само математици, но и астрономи, механици, физици. Идеите и методите, разработени от тях при изследване на специфични проблеми на математиката физиката се оказа приложима за физикашироки класове диференциални уравнения, които в края на 19 век служат като основа за развитието на общата теория на диференциалните уравнения.

Най-важните уравнения на математическата физика са: уравнението на Лаплас, уравненията физикапроводимост, вълново уравнение.

Тук приемаме, че функцията u зависи от t и три променливи x1, x2, x3. Частично диференциално уравнение е връзка между независими променливи, неизвестна функция и нейните частни производни до някакъв ред. Системата от уравнения се определя по подобен начин, когато има няколко неизвестни функции.

Не е ли изненадващо, че едно толкова просто уравнение като уравнението на Лаплас съдържа огромно богатство от забележителни свойства, има голямо разнообразие от приложения, много книги са написани за него, много стотици статии са му посветени, публикувани през миналото векове и въпреки това все още има много трудни нерешени проблеми, свързани с него.

Голямо разнообразие от физически проблеми от напълно различен характер водят до изучаването на уравнението на Лаплас. Това уравнение се намира в проблемите на електростатиката, теорията на потенциала, хидродинамиката, теорията на преноса на топлина и много други клонове на физиката, както и в теорията на функциите на комплексна променлива и в различни области на математическия анализ. Уравнението на Лаплас е най-простият представител на широк клас от така наречените елиптични уравнения.

Тук може би е уместно да си припомним думите на А. Поанкаре: „Математиката е изкуството да даваш едно име на различни неща”. Тези думи са израз на факта, че математиката изучава по един метод, с помощта на математически модел, различни явления от реалния свят.

Точно както уравнението на Лаплас, важно място в теорията на частичните диференциални уравнения и нейните приложения заема топлинното уравнение. Това уравнение се намира в теорията на преноса на топлина, в теорията на дифузията и много други клонове на физиката, а също така играе важна роля в теорията на вероятностите. Това е най-простият представител на класа на така наречените параболични уравнения. Някои свойства на решенията на уравнението на топлината приличат на свойствата на решенията на уравнението на Лаплас, което е в съгласие с техния физически смисъл, тъй като уравнението на Лаплас описва по-специално стационарно разпределение на температурата. Топлинното уравнение е получено и изследвано за първи път през 1822 г. в известния работаЖ. Фурие "Аналитична теория на топлината", която изигра важна роля в развитието на методите на математическата физика и теорията на тригонометричните серии.

Физика Вълновото уравнение описва различни вълнови процеси, по-специално разпространението на звукови вълни. Играе важна роля в акустиката. Това е представител на класа на така наречените хиперболични уравнения.

Изследването на основните уравнения на математическата физика направи възможно класифицирането на уравнения и системи чрез физически производни. И.Г. През 30-те години на миналия век Петровски отделя и първи изучава класовете елиптични, параболични и хиперболични системи, които сега носят неговото име. В момента това са най-добре проучените класове уравнения.

Важно е да се отбележи, че за да се провери коректността на даден математически модел, теоремите за съществуване на решения на съответните диференциални уравнения са много важни, тъй като математическият модел не винаги е адекватен на конкретно явление, а съществуването на решение на съответният математически проблем не следва от съществуването на решение на реален проблем (физичен, химичен, биологичен).

Понастоящем използването на съвременни електронни компютри играе важна роля в развитието на теорията на диференциалните уравнения. Изследването на диференциални уравнения често улеснява провеждането на изчислителен експеримент за идентифициране на определени свойства на техните решения, които след това могат да бъдат теоретично обосновани и да служат като основа за по-нататъшни теоретични изследвания.

Изчислителният експеримент също се превърна в мощен инструмент за теоретични изследвания във физиката. Извършва се върху математически модел на физическо явление, но в същото време от параметрите на един модел се изчисляват други параметри и се правят изводи за свойствата на изследваното физическо явление. Целта на изчислителния експеримент е да се изгради с необходимата точност с помощта на компютър за възможно най-малко компютърно време адекватно количествено описание на изследваното физично явление. Такъв експеримент много често се основава на числено решение на система от частични диференциални уравнения. От тук идва връзката между теорията на диференциалните уравнения и изчислителната математика и по-специално с такива важни раздели от нея като метода на крайните разлики, метода на крайните елементи и др.

И така, първата характеристика на теорията на диференциалните уравнения е нейната тясна връзка с приложенията. С други думи, можем да кажем, че теорията на диференциалните уравнения е родена от приложения. В този раздел - теорията на диференциалните уравнения - математиката действа преди всичко като неразделна част от естествената наука, на която се основава заключението и разбирането на количествените и качествените закони, които съставляват съдържанието на науките за природата.

Именно естествената наука е забележителен източник на нови проблеми за теорията на диференциалните уравнения, тя до голяма степен определя посоката на техните изследвания, дава правилната ориентация на тези изследвания. Освен това диференциалните уравнения не могат да се развиват плодотворно изолирано от физическите проблеми. И не само защото природата е по-богата от човешкото въображение. Теорията, разработена през последните години относно неразрешимостта на някои класове частични диференциални уравнения, показва, че дори много прости линейни частични диференциални уравнения с безкрайно диференцируеми коефициенти може да нямат едно решение не само в обичайния смисъл, но и в класове от обобщени функции , и в класове хиперфункции и, следователно, не може да бъде конструирана смислена теория за тях (теорията на обобщените функции, която обобщава основната концепция на математическия анализ - концепцията за функция, е създадена в средата на нашия век от произведенията на С. Л. Соболев и Л. Шварц).

Изследването на частични диференциални уравнения в общия случай е толкова трудна задача, че ако някой произволно напише дори линейно частично диференциално уравнение, тогава с голяма вероятност нито един математик няма да може да каже нищо за него и по-специално, , разберете дали това уравнение има поне едно решение.

Проблемите на физиката и другите естествени науки снабдяват теорията на диференциалната физика с проблеми, от които израстват богати теории. Но също така се случва математическо изследване, родено в рамките на самата математика, след значително време след провеждането му да намери приложение в конкретни физически проблеми в резултат на тяхното по-задълбочено изследване. Един такъв пример е проблемът на Трикоми за уравнения от смесен тип, който повече от четвърт век след решението си намери важни приложения в проблемите на съвременната газова динамика при изследване на свръхзвукови газови потоци.

Ф. Клайн в книгата си „Лекции за развитието на математиката през 19-ти век“ пише, че „математиката следва физическото мислене и, напротив, получава най-мощните импулси от проблемите, поставени от физиката“.

Втората особеност на теорията на диференциалните уравнения е нейната връзка с други клонове на математиката, като функционален анализ, алгебра и теория на вероятностите. Теорията на диференциалните уравнения и особено теорията на частичните диференциални уравнения широко използват основните понятия, идеи и методи на тези области на математиката и освен това влияят върху техните проблеми и естеството на изследването. Някои големи и важни раздели от математиката са оживени от проблеми в теорията на диференциалните уравнения. Класически пример за подобно взаимодействие с други области на математиката е изследването на вибрациите на струните, проведено в средата на 18 век.

Уравнението за вибрация на струната е получено от D "Alembert през 1747 г. Той също така получава формула, която дава решението на това уравнение: u (t, x) \u003d F1 (x + t) + F2 (x - t), където F1 и F2 са произволни функции. Ойлер получи формула за нея, която дава решение за нея с дадени начални условия (проблемът на Коши). (Тази формула сега се нарича формула на д'Аламбер.) Възникна въпросът кои функции да се разглеждат като решение. Ойлер смята, че това може да бъде произволно начертана крива. D "Аламберт смята, че решението трябва да бъде написано в аналитичен израз. Д. Бернули твърди, че всички решения са представени под формата на тригонометрични серии. D" Аламбер и Ойлер не са съгласни с него. Във връзка с този спор възникнаха проблеми за изясняване на понятието функция, най-важното понятие на математическия анализ, както и въпроса за условията за представяне на функция под формата на тригонометрична серия, която по-късно беше разгледана от Фурие, Дирихле и други големи математици и изучаването на които доведе до създаването на теорията на тригонометричните редове. Както е известно, нуждите на развитието на теорията на тригонометричните редове доведоха до създаването на съвременна теория на мярката, теория на множествата и теория на функциите.

При изучаването на специфични диференциални уравнения, възникващи в процеса на решаване на физически проблеми, често се създават методи, които имат голяма общност и се прилагат без строга математическа обосновка към широк кръг от математически проблеми. Такива методи са например методът на Фурие, методът на Риц, методът на Галеркин, методите на теорията на смущенията и др. Ефективността на прилагането на тези методи беше една от причините за опитите за тяхната строга математическа обосновка. Това доведе до създаването на нови математически теории, нови области на изследване. Така възникват теорията на интеграла на Фурие, теорията на разширението по отношение на собствените функции и освен това спектралната теория на операторите и други теории.

В първото развитие на теорията на обикновените диференциални уравнения една от основните задачи беше да се намери общо решение в квадратури, т.е. чрез интеграли на известни функции (това беше направено от Ойлер, Рикати, Лагранж, D "Alembert и др. .). Проблемите на интегрирането на диференциални уравнения с постоянни коефициенти оказаха голямо влияние върху развитието на линейната алгебра. През 1841 г. Лиувил показа, че уравнението на Рикати y" + a(x)y + b(x)y2 = c(x) не може да се реши като цяло чрез квадратури. Изследването на групите за непрекъснато преобразуване във връзка с проблемите на интегрирането на диференциалните уравнения доведе до създаването на теорията на групите на Ли.

Началото на качествената теория на диференциалните уравнения е положено през върши работаизвестният френски математик Поанкаре. Тези изследвания на Поанкаре върху обикновените диференциални уравнения го карат да създаде основите на съвременната топология.

По този начин диференциалните уравнения са като че ли на кръстопътя на математическите пътища. От една страна, новите важни постижения в топологията, алгебрата, функционалния анализ, теорията на функциите и други области на математиката веднага водят до напредък в теорията на диференциалните уравнения и по този начин намират своя път към приложения. От друга страна, проблемите на физиката, формулирани на езика на диференциалните уравнения, пораждат нови направления в математиката, водят до необходимостта от усъвършенстване на математическия апарат, пораждат нови математически теории, които имат вътрешни закони на развитие, техните собствени проблеми.

В своите Лекции за развитието на математиката през 19-ти век Ф. Клайн пише: "Математиката днес прилича на производството на оръжие в мирно време. Образците радват познавача. Целта на тези неща избледнява на заден план."

Въпреки тези думи може да се каже, че не може да се приеме "разоръжаването" на математиката. Спомнете си например, че древните гърци са изучавали конични сечения много преди да бъде открито, че планетите се движат по тях. Всъщност теорията за коничните сечения, създадена от древните гърци, не намери своето приложение почти две хиляди години, докато Кеплер не я използва, за да създаде теория за движението на небесните тела. Въз основа на теорията на Кеплер Нютон създава механиката, която е в основата на цялата физика и техника.

Друг такъв пример е теорията на групите, която се заражда в края на 18 век (Lagphysics, 1771) в дълбините на самата математика и намира плодотворно приложение едва в края на 19 век, първо в кристалографията, а по-късно в теоретичната физика и други природни науки. Връщайки се към настоящето, отбелязваме, че най-важните научни и технически задачи, като овладяването на атофизичната енергия, космическите полети, бяха успешно решени в Съюза на съветските социалистически републики () и поради високото теоретично ниво на развитие на математиката в нашата държава.

Така в теорията на диференциалните уравнения ясно се проследява основната линия на развитие на математиката: от конкретното и частното през абстракцията към конкретното и частното.

Както вече беше споменато, през 18-ти и 19-ти век се изучават главно специфичните уравнения на математическата физика. От общите резултати от теорията на частичните диференциални уравнения в това Периодтрябва да отбележим изграждането на теорията на уравненията с частни производни от първи ред (Monge, Cauchy, Charpy) и теоремата на Ковалевская.

Теоремите за съществуването на аналитично (т.е. представимо като степенен ред) решение за обикновени диференциални уравнения, както и за линейни системи от частични диференциални уравнения, бяха доказани по-рано от Коши (Cauchy, 1789 - 1857). Тези въпроси са обсъдени в няколко статии. Но работата на Коши не е била известна на Вайерщрас, който предлага S.V. Ковалевская за изследване на въпроса за съществуването на аналитични решения на частични диференциални уравнения като докторска дисертация. (Отбелязвам, че Коши е публикувал 789 статии и голям брой монографии; наследството му е огромно, така че не е изненадващо, че някои от резултатите му могат да останат незабелязани за известно време.) S.V. Ковалевская в работата си разчита на лекции на Вайерщрас, където се разглежда проблем с началните условия за обикновени диференциални уравнения. Изследването на Ковалевская даде на въпроса за разрешимостта на проблема на Коши за уравнения и системи с частни производни в известен смисъл окончателен характер. Поанкаре високо оцени тази работа на Ковалевская. Той пише: "Ковалевская значително опрости доказателството и даде на теоремата окончателния й вид."

Теоремата на Ковалевская заема важно място в съвременната теория на частичните диференциални уравнения. Тя, може би, принадлежи на едно от първите места по отношение на броя на приложенията в различни области на теорията на частичните диференциални уравнения: теоремата на Холмгрен за уникалността на решението на проблема на Коши, теореми за съществуване на решението на Коши проблем за хиперболични уравнения (Шаудер, Петровски), съвременната теория за разрешимостта на линейните уравнения и много други резултати използват теоремата на Ковалевская.

Важно постижение в теорията на частичните диференциални уравнения е създаването в началото на 19 век на теорията на интегралните уравнения на Фредхолм и решаването на основните гранични задачи за уравнението на Лаплас. Може да се счита, че основните резултати от развитието на теорията на уравненията с частни производни от 19 век са обобщени в учебника на Е. Гурс "Курс по математически анализ", публикуван през 20-те години на нашия век. Трябва да се отбележи големият принос към теорията на диференциалните уравнения и математическата физика от трудовете на M.V. Остроградски върху вариационните методи, произведенията на A.M. Ляпунов по теорията на потенциала и по теорията на стабилността на движението, трудовете на V.A. Стеклов по физиката на метода на Фурие и др.

Тридесетте и по-късните години на нашия век бяха Периодбързо развитие на общата теория на частичните диференциални уравнения. В произведенията на I.G. Петровски бяха положени основите на общата теория на системите от уравнения с частни производни, бяха разграничени класове системи от уравнения, които понастоящем се наричат ​​елиптични, хиперболични и параболични в смисъла на системите на Петровски, техните свойства бяха изследвани и тяхната характеристика бяха изследвани проблеми.

Идеите на функционалния анализ започнаха да навлизат все по-дълбоко в теорията на частичните диференциални уравнения. Въведена е концепцията за обобщено решение като елемент на някакво функционално пространство. Идеята за обобщено решение е систематично проведена в произведенията на S.L. Соболев. Във връзка с изучаването на диференциалните уравнения през 30-те години на ХХ век Соболев създава теорията на обобщените функции, която играе изключително важна роля в съвременната математика и физика. S.L. Соболев разработи теория прикачени файловефункционални пространства, които в момента се наричат ​​пространства на Соболев. А.Н. Тихонов развива теорията на неправилно поставените проблеми.

Изключителен приносРуските математици Н.Н. Боголюбов, А.Н. Колмогоров, И.Г. Петровски, Л.С. Понтрягин, С.Л. Соболев, А.Н. Тихонов и др.

Влияние върху развитието на теорията на частните диференциални уравнения в нашата държаваосигури семинар, който през 40-те и 50-те години се ръководи от I.G. Петровски, С.Л. Соболев, А.Н. Тихонов. Проблемна обзорна статия от I.G. Петровски „За някои проблеми в теорията на частичните диференциални уравнения“, публикувана през 1946 г. в списание „Advances in Mathematical Sciences“. Очертава състоянието на тогавашната теория на диференциалните частни уравнения и очертава пътищата за нейното по-нататъчно развитие. Сега, почти 50 години по-късно, можем да кажем, че развитието на теорията на частичните диференциални уравнения следва точно пътя, очертан в тази забележителна статия.

Понастоящем теорията на частичните диференциални уравнения е богата, силно разклонена теория. Изгражда се теория на граничните задачи за елиптични оператори на базата на наскоро създаден нов апарат - теория на псевдодиференциалните оператори, решава се индексната задача и се изучават смесени задачи за хиперболични уравнения. Важна роля в съвременните изследвания на хиперболични уравнения играят интегралните оператори на Фурие, които обобщават оператора за преобразуване на Фурие за случая, когато фазовата функция в експонента, най-общо казано, зависи нелинейно от независими променливи и честоти. С помощта на интегралните оператори на Фурие се изучава въпросът за разпространението на особеностите на решения на диференциални уравнения, който произхожда от класическите трудове на Хюйгенс. През последните десетилетия бяха открити условия за правилна формулировка на гранични задачи и бяха изследвани въпросите за гладкостта на решенията за елиптични и параболични системи. Изучават се нелинейни елиптични и параболични уравнения от втори ред и широки класове нелинейни уравнения от първи ред, за тях се изследва задачата на Коши и се изгражда теория на прекъснатите решения. Системата Навие-Стокс, системата от уравнения на граничния слой, уравненията на теорията на еластичността, уравненията на филтрацията и много други важни уравнения на математическата физика бяха подложени на задълбочено изследване.

Интересен пример за привличане на идеи и инструменти от други области на математиката е решението през последните години на проблема на Коши за уравнението на Korteweg-de Vries с помощта на обратния проблем на теорията на разсейването. Въз основа на възникналия в случая метод се откриват нови класове интегрируеми нелинейни уравнения и системи. В този случай прилагането на методите на алгебричната геометрия изигра значителна роля, което направи възможно по-специално интегрирането на уравненията на Янг-Милс, които играят важна роля в квантовата теория на полето.

През последните десетилетия възникна и интензивно се развива нов клон на теорията на частичните диференциални уравнения - теорията на осредняването на диференциалните оператори. Тази теория възниква под влиянието на проблеми във физиката, механиката на непрекъснатата среда и технологията, по-специално, свързани с изучаването на композити (силно нехомогенни материали, широко използвани в момента в инженерството), порести среди и перфорирани материали. Такива проблеми водят до частични диференциални уравнения с бързо осцилиращи коефициенти или в области със сложни граници. Численото решаване на такива задачи е изключително трудно. Необходим е асимптотичен анализ на проблема, което води до проблеми с осредняването.

Много работи през последните години са посветени на изследването на поведението на решения на еволюционни уравнения (т.е. уравнения, описващи процеси, които се развиват във времето) с неограничено увеличаване на времето и така наречените атрактори, които възникват в този случай. Въпросът за природата на гладкостта на решенията на гранични проблеми в области с негладка граница продължава да привлича вниманието на изследователите; голям брой статии през последните години са посветени на изследването на специфични нелинейни проблеми на математическата физика.

През последните едно и половина до две десетилетия лицето на качествената теория на обикновените диференциални уравнения се промени драматично. Едно от важните постижения е откриването на ограничителни режими, които се наричат ​​атрактори.

Оказа се, че наред със стационарни и периодични ограничителни режими са възможни ограничителни режими от съвсем различен характер, а именно такива, при които всяка отделна траектория е неустойчива, а самото явление на достигане на даден ограничителен режим е структурно устойчиво. Откриването и подробното изследване на такива ограничаващи режими, наречени атрактори, за системи от обикновени диференциални уравнения изисква използването на инструменти на диференциалната геометрия и топология, функционален анализ и теория на вероятностите. Понастоящем тези математически концепции се въвеждат интензивно в приложенията. Така например явленията, възникващи по време на прехода на ламинарен поток към турбулентен с увеличаване на числата на Рейнолдс, се описват с атрактор. Изследването на атракторите също е предприето за частични диференциални уравнения.

Друго важно постижение в теорията на обикновените диференциални уравнения е изследването на структурната стабилност на системите. Когато се използва всеки математически модел, възниква въпросът за правилността на прилагането на математическите резултати към реалността. Ако резултатът е силно чувствителен към най-малката промяна в модела, тогава произволно малки промени в модела ще доведат до модел с напълно различни свойства. Такива резултати не могат да бъдат разширени до реалния, който се изследва, тъй като при изграждането на модел винаги се извършва известна идеализация и параметрите се определят само приблизително.

Това накарало А.А. Андронов и Л.С. Понтрягин към концепцията за грапавост на система от обикновени диференциални уравнения или концепцията за структурна стабилност. Тази концепция се оказа много плодотворна в случай на малък размер на фазовото пространство (1 или 2) и в този случай въпросите за структурната стабилност бяха подробно проучени.

През 1965 г. Смейл показа, че с голямо измерение на фазовото пространство има системи, в някои съседства на които няма нито една структурно стабилна система, тоест такава, че с малка промяна във векторното поле, тя остава в определен смисъл, еквивалентен на първоначалния. Този резултат е от фундаментално значение за качествената теория на обикновените диференциални уравнения, тъй като показва неразрешимостта на проблема за топологичната класификация на системи от обикновени диференциални уравнения и може да бъде сравнен по смисъла си с теоремата на Лиувил за неразрешимостта на диференциалните уравнения в квадратури.

Важни постижения включват изграждането на A.N. Колмогоров на теорията на смущенията на системите на Хамилтон, обосновка на метода на осредняване за системи с много частици, развитие на теорията на бифуркациите, теория на смущенията, теория на релаксационните трептения, по-нататъшно задълбочено изследване на показателите на Ляпунов, създаване на теория за оптимално управление процеси, описани с диференциални уравнения.

По този начин теорията на диференциалните уравнения в момента е изключително богат на съдържание, бързо развиващ се дял от математиката, тясно свързан с други области на математиката и нейните приложения.

Бурбаки, говорейки за архитектурата на математиката, характеризира сегашното й състояние по следния начин:

„Да се ​​даде обща представа за математическата наука в днешно време означава да се занимаваме с такъв бизнес, който, както изглежда, от самото начало среща почти непреодолими трудности поради необятността и разнообразието на разглеждания материал. Статии по чиста математика, публикувани в целия свят средно в рамките на една година, възлизат на много хиляди страници. Не всички от тях, разбира се, имат еднаква стойност, въпреки това, след почистване от неизбежния боклук, се оказва, че всяка година математическите науката се обогатява с маса нови резултати, придобива все по-разнообразно съдържание и непрекъснато дава разклонения под формата на теории, които непрекъснато се модифицират, пренареждат, сравняват и комбинират помежду си. Никой математик не е в състояние да проследи това развитие във всички подробности, дори и да посвещава цялата си дейност на това.Много от математиците се установяват в някое кътче на математическата наука, откъдето идват, не се стремят да излязат и не само почти напълно игнорират всичко, което не засяга предмета на техните изследвания, но не са в състояние дори да разберат езика и терминологията на своите събратя, чиято специалност е далеч от тях. (Н. Бурбаки, "Очерци по история на математиката", Москва: IL, 1963 г.)

Струва ми се обаче, че не може да се отрече значението за математическите изследвания дори на тези, които са „в задната улица“ на математическата наука. Основният канал на математиката, подобно на голяма река, се захранва предимно от малки потоци. Големите открития, пробиви в областта на научните изследвания много често се осигуряват и подготвят от усърдната работа на много изследователи. Всичко по-горе се отнася не само за цялата математика, но и за един от нейните най-обширни раздели - теорията на диференциалните уравнения, която в момента е труден за наблюдение набор от факти, идеи и методи, които са много полезни за приложения и стимулиране на теоретични изследвания във всички останали раздели.математика.

Много клонове на теорията на диференциалните уравнения са нараснали толкова много, че са станали независими науки. Може да се каже, че повечето от пътищата, свързващи абстрактните математически теории и приложения в природните науки, минават през диференциалните уравнения. Всичко това осигурява на теорията на диференциалните уравнения почетно място в съвременната наука.

Обикновено диференциалът на f се обозначава с df, а стойността му при x се обозначава с dxf, а понякога с dfx и df[x]. Някои автори предпочитат да използват латинския шрифт за df, за да подчертаят, че диференциалът е оператор.

Неформално описание на математическия диференциал

Да разгледаме гладка функция f(x). Нека начертаем допирателна към нея в точката x и отделим върху тази допирателна отсечка с такава дължина, че нейната проекция върху оста x да е равна на Δx. Проекцията на този сегмент върху оста y се нарича диференциал на функцията f(x) в точката x от Δx.

По този начин диференциалът може да се разбира като функция на две променливи x и Δx,

df/(x, ∆x)→dxf(∆x)

определя се от съотношението

dxf(Δx) = f "(x)Δx.

Дефиниции.

За функции

Диференциалът на гладка реално стойностна функция f, дефинирана върху M (M е гладко многообразие), е 1-форма, обикновено означавана df и дефинирана от релацията

където Xf означава производната на f по отношение на вектора X в допирателния пакет M.

За дисплеи

Диференциалът на гладко картографиране от гладко многообразие към F/M→N е картографиране между техните допирателни снопове, dF/TM→TN, така че за всяка гладка функция g/N→R имаме

dF(X) g = X(мъгла)

където Xf означава производната на f по отношение на посоката X. (От лявата страна на равенството се взема производната в N на функцията g по отношение на dF(X); от дясната страна, в M ​​на функцията F o g по отношение на X).

Това понятие естествено обобщава диференциала на функция.

Свързани определения

Гладкото картографиране F/M →N се нарича потапяне, ако за всяка точка x Є M диференциалът d x F / T x M → T F(x) N е сюръективен.

Гладка карта F / M → N се нарича гладко потапяне, ако за всяка точка x Є M диференциалът d x F / T x M → T F(x) N е инективен.

Имоти

Композиционният диференциал е равен на състава на диференциалите:

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

Автомобилен диференциал

Диференциал- Това е механично устройство, което предава въртене от един източник към два независими еквайъра по такъв начин, че ъгловите скорости на въртене на източника и двете потребителимогат да бъдат различни един спрямо друг и съотношението им може да не е постоянно.

Диференциал- това (от латински differentia - разлика, разлика), едно от основните понятия на диференциалното смятане. ... (Съвременна енциклопедия)

Диференциал- това е името на диференциалния механизъм в задвижването на задвижващите колела на автомобил, трактор или други колесни превозни средства. Най-често срещаният диференциал с конусни зъбни колела. ... (Голям енциклопедичен речник)

Целта на автомобилния диференциал

При моделите на автомобили и картите задвижващите колела са на една и съща обща ос. Всичко е наред, когато автомобиленвози по права линия. В завой обаче вътрешното колело изминава по-късо разстояние от външното колело, така че този дизайн води до приплъзване на вътрешното колело, което се отразява негативно на управлението на автомобила, особено при шофиране с високи скорости. За да могат задвижващите колела да се въртят извън синхрон, се използва диференциал.

Предназначение на диференциала:

Предава въртящия момент от двигателя към задвижващите колела.

Служи като допълнителна понижаваща предавка.

Позволява на колелата да се въртят с различни ъглови скорости (поради това диференциалът получи името си).

Местоположение на автомобилния диференциал

При превозни средства с една задвижваща ос, диференциалът е разположен на задвижващата ос. Превозните средства с тандемна ос имат два диференциала, по един за всяка ос. При превозни средства с висока проходимост с превключваемо задвижване на всички колела, по един диференциал на всяка ос. На такива машини не се препоръчва шофиране по пътища с включено задвижване на всички колела. При превозните средства със задвижване на всички колела има три диференциала: по един на всяка ос (междуосов), плюс един разпределя въртящия момент между осите (междуос). При три или четири задвижващи оси (колесна формула 6Ch6 или 8Ch8) се добавя и диференциал между талигите.

Автомобилно диференциално устройство

Класическите автомобилни диференциали са базирани на планетарна предавка. карданчрез конусна предавка върти скоростната кутия, скоростната кутия чрез независими една от друга зъбни колела върти осите. Такова зацепване има не една, а две степени на свобода и всяка от полуосите се върти възможно най-бързо. Само общата скорост на въртене на полуосите е постоянна.

Проблем с приплъзването на колелото

В конвенционален диференциал, ако едно от колелата е на лед или във въздуха, това колело ще се върти (докато второто колело, стоящо на твърда земя, е неподвижно; би било по-логично да прехвърлите въртящия момент към него) .

По същия начин, в състезателна кола в завой, вътрешното колело е натоварено по-малко от външното колело, така че няма достатъчно въртящ момент, който се предава на външното колело, докато вътрешното колело е на ръба на приплъзване.

По този начин проблемът с плъзгащото се колело влошава управлението и проходимостта на автомобила.

Начини за решаване на проблема с плъзгащото се колело. Ръчен блокаж на диференциала

По команда от кабината диференциалните предавки се блокират и колелата се въртят синхронно. По този начин диференциалът може да бъде блокиран на вискозна земя и изключен на асфалт. Използва се в превозни средства за всички терени и автомобили с висока проходимост.

Когато шофирате с такива превозни средства, не трябва да включвате ключалката, когато автомобиленсе движи. Също така трябва да знаете, че въртящият момент, генериран от двигателя, е толкова голям, че може да счупи заключващия механизъм или полуоската. Блокираният диференциал може да се кара само при ниски скорости и само по труден терен. Включената ключалка, особено в предната ос, влияе неблагоприятно на управлението.

Електронно диференциално управление

При джипове, оборудвани със система против приплъзване (TRC и други), ако едно от колелата се плъзга, то се спира с работна спирачка.

Подобно решение е приложено във Формула 1 през 1998 г. от екипа на Макларън: при завой вътрешното колело се спира от работна спирачка. Тази система бързо беше забранена, но дизайнът пусна корени във Формула 1 диференциал на триене, при който съединителят се управлява допълнително от компютър. През 2002 г. техническите разпоредби бяха затегнати; от тази година до днес във Формула 1 са разрешени само диференциали от най-простия тип.

Предимството на електронното управление е, че има повишено сцепление в завоя и степента на заключване може да се регулира в зависимост от предпочитанията на мотоциклетиста. На права линия изобщо няма загуба на мощност на двигателя. Недостатъкът е, че сензорите и изпълнителните механизми имат известна инерция и такъв диференциал е нечувствителен към бързо променящите се пътни условия.

Самоблокиращият се диференциал, както подсказва името му, решава кога да се включи. Това се определя от разликата в скоростта на въртене на задвижващите колела. Ако това Разликае малък (движи се в завой), тогава диференциалът се държи като нормален „отворен“, но веднага щом едно от колелата се приплъзне, разликата в ъгловите скорости на колелата се увеличава рязко и блокировката се активира. Технически това може да се реализира по много начини, но най-често срещаните са дискови (триене, повишено триене, LSD), вискозни (вискозни съединители) и винтови (червячни).

Фрикционен самоблокиращ се диференциал

Този тип диференциал (както всъщност и вискозен съединител) се основава на факта, че на права полуос те се въртят синхронно с ротора, но при завой се появява Разликав ъглови скорости.

Между ротора 2 и полуоската 4 е направен фрикционен съединител (в зависимост от конструкцията съединителят може да бъде на една или на две оси; това не влияе на производителността на движение). Когато колата се движи по права линия, роторът и полуоската се въртят с еднаква скорост и няма триене. Колкото по-голяма е разликата в скоростта на полуосите, толкова по-голяма е силата на триене.

Най-ефективната форма на диференциала, която изисква периодична поддръжкаи следователно никога не се задава производствени автомобили(само за спортни и тунинговани).

Вискозен съединител Получи името си от лат. viscosus - вискозен. Основните му елементи са:

Корпусът и валът са уплътнени с уплътнения.

Дискове, едната половина от които е шлицова към тялото, другата към вала. Дисковете имат канали и отвори за увеличаване на фрикционния вискозитет на течността.

Силиконова (органосиликонова) течност, която има висок вискозитети изпълва тялото на 80-90%.

Опростена версия на диференциала на триене. На една от осите има резервоар, пълен с вискозна течност. В тази течност се потапят два пакета дискове; единият е свързан към ротора, вторият към полуоската. Колкото по-голяма е разликата в скоростите на колелата, толкова по-голяма е разликата в скоростите на въртене на дисковете и толкова по-голямо е вискозното съпротивление.

Предимството на този дизайн е простотата и ниската цена. Недостатъкът е, че виско съединителят е доста инерционен и отказва да работи при пълни офроуд условия. добре шофираневискозният съединител не осигурява и се използва само в "SUV" (SUV, които жертват проходимостта за комфорт) между осите. За монтаж като аксиален диференциал този дизайн е твърде тромав.

Понякога, вместо диференциала, те поставят конична предавка с виско съединител на един от полуоските.

Той е много подходящ за работа в условия на нестабилни пътни настилки (сняг, лед, плитка мръсотия), но в реални офроуд условия неговите способности далеч не са изключителни: вискозният съединител не може да се справи с постоянните промени в състоянието на сцепление на мостове към земята, закъснява при включване, прегрява и излиза извън сградата. Следователно, такова решение най-често се използва на чисто „цивилни“, пътни автомобили, където блокирането е необходимо непълно и за кратко време. Но за разлика от дисковия, той е стандартно оборудване за много автомобили с задвижване на всички колела. Такава схема беше например в трансмисията на Mitsubishi Eclipse GSX, задвижване на всички колела Subaru с ръчна скоростна кутия, както и в BMW325ix и задвижване на всички колела Тойота Селикатурбо.

Вискосъединителят предава въртящия момент, който му се подава поради вътрешното триене в течността, разположена между дисковете. Когато скоростите им са еднакви, съединителят предава малка част от силата (5-7%). Когато задвижваните дискове изостават от водещите, течността се смесва, нейната температура и вискозитет се повишават, тя се разширява и компресира въздуха. Когато е почти напълно компресиран, налягането в съединителя се повишава рязко, което кара дисковете да се движат аксиално по шлиците, докато не осъществят механичен контакт. Това води до рязко увеличаване на предавания въртящ момент ("ефект на гърбица"), което може да повлияе неблагоприятно на управлението на автомобила. В резултат на въртене се предава поради механично триене, температурата и съответно налягането на течността постепенно намаляват, дисковете излизат от механичен контакт. Виско съединителят може да бъде монтиран като самостоятелна единица между задвижващите оси или "вграден" в коничен диференциал.

Самоблокиращ се диференциал на гърбица/скорост

Принципът на работа е подобен, но полуосите са свързани чрез зъбно колело или двойка гърбици. Така при приплъзване на някое от колелата диференциалът рязко блокира. Следователно такава система се използва само във военна и специална техника (например в бронетранспортьори), където са необходими голяма теглителна сила и висока издръжливост в ущърб на управляемостта.

Вместо класическия планетарен зъбен механизъм се използват гърбични или зъбни двойки, които при малка разлика в ъгловите скорости на полуосите имат способността да се въртят взаимно (скачат), а при приплъзване заклинват и блокират полуоси една с друга. Не е трудно да си представим какво се случва с колата, когато такава блокировка се задейства в завой. Някои случаи просто изключват една от полуосите в момента, в който се появи малка разлика в скоростта (поради използването на изпреварващи съединители). Ето защо само диференциалите на военна и специална техника (бронетранспортьори и др.) редовно се оборудват с такива блокировки.

Хидророторен самоблокиращ диференциал

Опит за подобряване на ефективността и издръжливостта на фрикционния диференциал. Когато възникне разлика в ъгловите скорости, помпата изпомпва течност в цилиндъра и буталото компресира фрикционния пакет, блокирайки диференциала.

Хипоидни самоблокиращи се диференциали

Има три вида такива диференциали. Всички те се основават на свойството на хипоидната предавка или червячната предавка да "заклини" при определено съотношение на въртящите моменти. Такива диференциали прехвърлят по-голямата част от въртящия момент (до 80%) към невъртящото се колело.

Има още два вида диференциали, базирани на същото свойство: диференциал от типа Quaife и планетарен диференциал.

Използва се в SUV и състезателни автомобили. Недостатъци: сложност; голяма загубамощност от конвенционален диференциал.

Система с двойна помпа

Dual Pump System - система с две помпи, автоматично свързваща втората ос, когато такава липсва. Използва се в системи задвижване на всички колелаХонда. Предимства: работи автоматично, спестява на добър път. Недостатъци: ограничена проходимост, сложност, ограничения за теглене.

Торсен диференциал

Диференциалът тип Torsen е изобретен през 1958 г. от американеца Върнън Глийсман. Има предимствата на вискосъединителя и няма неговите недостатъци. Име Торсендойде от английски. Чувствителен към въртящ момент ("чувствителен към въртящ момент"). Torsen - JTEKT Torsen North America Inc.

Дизайнът на диференциала на Thorsen се основава на червячни предавки, въртящи се на различни оси. Всяко странично зъбно колело е червячно зъбно колело, шлицово към изходните чаши. Вътре има 2 или 3 комплекта планетарни червячни зъбни колела (наречени елементни зъбни колела), перпендикулярни на оста на страничните зъбни колела. Всеки комплект се състои от 2 червячни зъбни колела, свързани помежду си чрез задвижвани зъбни колела и зацепени със странични зъбни колела. Така двете странични зъбни колела са свързани помежду си посредством елементарни червячни зъбни колела.

Когато съединителят на колелото се промени, налягането между зъбните колела на елемента и страничните зъбни колела се променя, което кара двойката елементи да се върти обратно, измествайки въртящия момент към другата страна. За разлика от други конструкции, сензорите за въртящ момент работят практически във всяка среда. Дори ако колелата се въртят с различни скорости (завиване, преминаване през неравности), те все пак винаги получават въртящ момент въз основа на сцеплението.

Диференциално смятане за офроуд

В автомобил със задвижване на една ос се използва само един диференциал, междуколесни, в автомобил със задвижване на всички колела има до три - два междуколесни и един междуосев. Устройството е необходимо и полезно. Факт е, че колата е проектирана не само да се движи по права линия, но може да се движи и по извита пътека - тоест завой. Всеки, който си е направил труда да се замисли над този въпрос, лесно ще забележи, че при завъртане две колела от една и съща ос изминават различно разстояние, което означава, че и скоростта им на въртене трябва да е различна. Тази разлика се осигурява от Диференциала. Това е важна характеристика, която подобрява управляемостта на автомобила в завоя, увеличава "пробега" на гумите, намалява Вероятностдрифт и така нататък.

Въпреки това има моменти в автомобилния живот, когато диференциалът започва да пречи на движението. Ако едно от двете задвижващи колела се удари в хлъзгава повърхност, съпротивлението му на въртене рязко пада, сцеплението намалява и колелото не може да осигури необходимото сцепление. Такова колело ще започне да се плъзга и да се върти по-бързо, отколкото трябва. Второто колело може да спре напълно. Това е - излезте и бутайте! И тогава би било хубаво по някакъв начин да „изключите“ този диференциал, за да позволите на колата да се оттласне с всички задвижващи колела. И всъщност за това има такъв технически феномен като „заключване на диференциала“. Бравите се използват на автомобили с висока проходимост, както и на спортни автомобили - това е къде различни причинистрахотен Вероятностприплъзване. Има много технически принципи на блокиране, но първо, нека изчистим устройството на конвенционален, тоест „отворен“ диференциал.

Диференциалът е монтиран в корпуса на главната предавка и получава въртящ момент от задвижваната предавка. В кутията на диференциала има конусни зъбни колела-сателити. Те се захващат със зъбни колела, монтирани на полуосите, а те от своя страна въртят задвижващите колела. При движение по равен и прав път ъгловите скорости на колелата са еднакви, а сателитите не се въртят около оста си. При завиване или шофиране през неравности, когато колелата от дясната и лявата страна преминават по различен път, сателитите започват да се въртят и преразпределят въртящия момент. Като цяло устройството не е много сложно. Принципът на блокирането му също изглежда очевиден - да спре въртенето на сателитите и това е всичко. Това обаче може да стане по различни начини.

Принудителен блокаж на диференциала

Най-лесният начин за блокиране на диференциала е принудително. Водачът със специално задвижване (механично, пневматично или дори електрическо) спира въртенето на сателитите за известно време и колелата на автомобила започват да се въртят със същата скорост. Този метод се използва най-често при SUV. Системата е проста, надеждна и много ефективна. Единственият недостатък е куп лостове в кабината, с които водачът трябва да включи и изключи ключалката своевременно, в зависимост от пътните условия. В съвременните автомобили обаче лостовете по-често се заменят с бутони. Въпреки това основната характеристика остава - решението за включване на заключването се взема и изпълнява от водача.

Принудителното блокиране е добро за истински SUV, които щурмуват дълбоката бездна на руските открити пространства. Ефективен и надежден в калта, той е напълно неподходящ за шофиране по пътищата, така че изключването на блокировката навреме е също толкова важно, колкото и включването й, защото при блокиран диференциал колата харчи повече гориво, има интензивно износване на гумите, и при остър завой блокираната ос със сигурност ще се плъзне. Ето защо в ерата на универсалната автоматизация естествено се появи самозаключващ се диференциал.

При този тип блокиране диференциалът всъщност престава да изпълнява функциите си и се превръща в обикновен съединител, който твърдо свързва полуосите (или карданите) един с друг и постоянно им предава въртене с еднаква ъглова скорост. За да блокирате напълно класическия диференциал, е достатъчно или да блокирате възможността за аксиално въртене на сателитите, или да свържете твърдо чашата на диференциала към един от полуосите. при което, планетарна предавкае блокиран и не разпределя въртящия момент по осите. Въртящите моменти, предавани на полуоската, зависят пряко от сцеплението на всяко от колелата с пътя. Картината показва схемата за блокиране на организацията ARB за мостова диференциална връзка, в която са блокирани сателитите. Блокирането се свързва с помощта на задвижване, управлявано от водача от автомобила. Основно се използват следните видове задвижки: пневматични, електрически, хидравлични или механични. Този тип блокиране се използва както за мостови, така и за централни диференциали. Тъй като напълно блокиран диференциал НЕ разпределя получения въртящ момент равномерно между осите, в случай на рязка загуба на сцепление на едно от колелата, предаваният въртящ момент към полуоската на колелото с добро сцепление ще се увеличи драстично. Следователно е необходимо да се използват такива ключалки много внимателно, тъй като силата на двигателя е напълно достатъчна, за да „счупи“ заключващия механизъм или да счупи вала на оста. Препоръчително е да използвате такива ключалки само при ниски скорости за движение по труден терен, тъй като когато се използват в мостове (особено в кормилни), колата губи много контролируемост. Можете да активирате този вид блокиране само когато автомобилът е спрял. Като правило, пълноправен рамкови джиповекато Toyota Land Cruiser, 4Runner (Hilux Surf), Mercedes G-Class и др.

Дисков блокаж на диференциала

Основната част в такова устройство е фрикционен съединител. Поставя се между един от полуоските и диференциалната кутия. Бронзовите дискове са монтирани в шлиците на втулката, свързана с кутията на диференциала, стоманените дискове седят върху шлиците на полуоската. Дисковете се притискат един към друг с пружини. Когато двете колела изпитват еднакво съпротивление, целият диференциал се върти като едно цяло и няма триене в съединителя, но ако въртящият момент на колелата е различен, съединителят започва да забавя въртенето на по-бързото колело.

По-сложен дизайн с двойни фрикционни съединители е широко разпространен в американски коли. При него напречната част е заменена от две отделни оси на сателити, пресичащи се под прав ъгъл. Осите могат да се движат една спрямо друга, за което краищата им имат скосявания. При невъртящи се сателити силата към полуоските се предава по същия начин, както при обикновен диференциал. Когато сателитите се въртят, последните ще изместят крайните скосявания на осите, така че силата върху фрикционния съединител ще се увеличи за изоставащия вал на оста и ще намалее за по-бързо въртящата се ос. В този случай големината на спирачния момент няма да бъде постоянна, както при диференциала с един дисков съединител, а пропорционална на момента, предаван на колелата.

Този диференциал изисква използването на специално трансмисионно масло, за да функционира правилно. Освен това дисковете се износват доста бързо и устройството изисква честа корекция. Заключването на диска е любимо решение на състезателите по крос-кънтри. На първо място, заради възможността за персонализиране на работата за специфични условия на пистата. Въпреки това, за обикновения потребител, не слабите дръпвания, които тази ключалка дава на волана по време на ускорение (при задвижване на предните колела), имат значение. Състезателите са готови за това, но средният шофьор може да не успее да се справи.

Диференциал с блокаж на гърбицата

При цивилни превозни средства този тип заключване се използва рядко. В гърбичните ключалки вместо класическия планетарен зъбен механизъм се използват гърбични двойки, които при малка разлика в ъгловите скорости на полуосите имат способността да се въртят взаимно (скачат), а при приплъзване се заклиняват и блокирайте полуосите една с друга. Някои видове устройства, когато такова заключване се задейства в завой, просто изключват една от полуосите в момента, в който се появи малка разлика в скоростта. Блокировката се освобождава, когато плъзгащото се колело спре да се плъзга. Този тип диференциал е доста издръжлив и не изисква специални масла. Ето защо такива брави редовно се оборудват с диференциали на военна и специална техника (бронетранспортьори и други подобни).

Заключването на гърбицата е надеждно и ефективно, но работи рязко, много силно и се заключва здраво. За лек автомобил такова решение е неприемливо - при висока скорост работата на ключалката почти неизбежно ще доведе до незабавно приплъзване. Затова cam системите се използват предимно от екстремни джипове и военни.

Вискозен блокаж на диференциала

Принципът на действие е много подобен на дисковия, дори самите дискове присъстват тук. Тяхната адхезия обаче не се дължи на триенето на повърхностите, а поради свойствата на специална вискозна течност на базата на силикон, която „знае как“ да се втвърди при нагряване. Хидравличният съединител се състои от голям брой дискове с лепкави работни повърхности, които предават въртящ момент в зависимост от разликата в скоростите на входящия и изходящия вал. Загряването се получава, когато единият полувал започне да се върти по-бързо от другия. В закаления силикон дисковете са здраво захванати и полуоските са блокирани. Вискозните съединители не изискват поддръжка и се считат за доста надеждни, но за тяхната дългосрочна работа е необходимо да се поддържа пълната херметичност на устройството.

Винтов блокаж на диференциала

Принципът на действие е следният: в нормален режим винтовете (или червеите, както се наричат ​​поради характерната им форма) свободно се въртят около централната предавка. В този случай всяка полуоска има свои собствени сателити, които са свързани по двойки със сателитите на противоположната полуоска чрез обичайното цилиндрично зъбно колело. Оста на спътника е перпендикулярна на полуоста.

При нормално движение и равенство на моментите, предавани на полуос, хипоидните двойки, състоящи се от сателита и задвижващото зъбно колело, са спрени или завъртани, осигурявайки разликата в ъгловите скорости в завоя. Веднага щом диференциалът се опита да даде момент на една от полуосите, тогава хипоидната двойка на тази полуос започва да се заклинва и в крайно положение блокира с чашата на диференциала. Това води до частично блокиране на диференциала. Когато моментът се изравни, винтовете се връщат в първоначалното си положение.

Този дизайн работи в най-широк диапазон от съотношения на въртящия момент (от 2,5:1 до 5,0:1). Диапазонът на задействане се регулира от ъгъла на наклона на зъбите на винта. Такива диференциали са слабо засегнати Износвам(експлоатационният живот на устройството е сравним с ресурса на кутия или класически диференциал) и се използва обикновено трансмисионно масло.

Блокирането на винтове (типове Torsen и Quaife) е много подходящо за обикновени автомобили през зимата, както и за летни жители и туристи. Той не е толкова ефективен като другите видове и не е подходящ за сериозен офроуд, но работи гладко и не изисква специални шофьорски умения от водача. Дълго време Torsen е традиционното решение за Audi Quattro, но след това беше заменен от електронни системи.

Свързване на мозъци

Тенденцията да се превежда колкото е възможно повече повече системив колата за управление по проводник, блокажа на диференциала не е преминал. Механичните системи, работещи грубо, сега успешно заместват "умните" устройства, които включват блокиране по команда от компютър. Схемата VTD (Variable Torque Distribution) например се използва при световната рали звезда Subaru Impreza. Блокирането се извършва от хидромеханични съединители с електронно управление. Принципът на тяхната работа донякъде напомня на дисковите, но по команда на компютъра степента на натискане на дисковете се променя с помощта на хидравлика, преминавайки от „свободно“ до пълно блокиране. Това осигурява на машината невероятна свобода на контрол върху всяка повърхност. Известният xDrive от е реализиран по подобен начин - има и пакет от дискове, чието съотношение на компресия се определя от електрониката. Освен това технически тази система е изпълнена учудващо елегантно - електродвигател с ниска мощност, последван от две редуктори, червячна предавка и планетарна, след това ексцентрик, който, завъртайки се, измества дълъг лост. И той от своя страна затяга пакета на съединителя.

Но най-изненадващият и неочевиден начин за прилагане на блокиране е... изобщо да не се блокира Differential! Как е възможно? Да, лесно! Съвременните ABS системи ви позволяват да контролирате спирачните механизми на всяко колело поотделно и това може да се използва доста. В крайна сметка е достатъчно да забавите плъзгащото се колело и обичайният „свободен“ диференциал сам ще прехвърли въртящия момент на друг, без никаква намеса в работата му! Така например работи електронната система за управление на трансмисията 4ETS, която е включена в интелигентния комплект за задвижване на всички колела 4Matic на автомобили Mercedes.

Ако колата не си направи труда да оборудва ключалките във фабриката - не се отчайвайте. За повечето разпространени марки има комплекти за настройка, които заменят стандартния диференциал със самозаключващ се - като правило за това се използват винтови системи Torsen и Quaife. Трябва обаче да се разбере, че всеки техническа промяна, въведен в дизайна на автомобила, има своя недостатък.Така че диференциалите с ограничено приплъзване имат по-кратък експлоатационен живот, увеличават натоварването на трансмисията и променят поведението на автомобила в критични режими. Така че има смисъл да се мисли - струва ли си?

Самоблокиращ се диференциал

Вероятно много хора са чували за такова нещо като LSD. За студентите по медицина обяснявам: това не е лекарство, това е диференциал с ограничено приплъзване, но според нас - диференциал с ограничено приплъзване. Устройство, което ви позволява частично да компенсирате основния недостатък на свободния диференциал, а именно неговата пълна безпомощност, когато едно колело удари хлъзгава повърхност.

Диференциали с ограничено приплъзване

Когато автомобилът се движи по завой, по неравни пътища и др. колела изминават път с различна дължина. Това се дължи на разликата в радиусите при завиване и поради разликата в изминатото разстояние при преминаване на препятствие. Следователно колелата трябва да се въртят с различни скорости, в противен случай това ще доведе до увеличаване Износвамгуми.

При трансмисията на автомобили с един задвижващ мост диференциалът е монтиран между задвижващите колела (полувалове, CV шарнири и др.), поради което се нарича междуколесни. При автомобили със задвижване на всички колела (със задвижване на всички колела) той може да бъде разположен и между задвижващите оси (централен диференциал).

В идеалния случай колата стои върху бетонна повърхност и сцеплението на двете колела е еднакво. Друго нещо е, когато едното колело е на лед, а другото на суха настилка. Това е мястото, където диференциалът се проваля. Едното колело безсрамно се хлъзга, а второто тихичко пуши "настрани" и се смее, гледайки как първото се опитва да дръпне колата. Ситуацията е позната на почти всички шофьори, които някога са напускали заснежен двор.

На леки автомобили, предназначени за движение по асфалтирани пътища, най-разпространениполучи диференциал с конусни зъбни колела.

Това е зъбно колело с подвижни оси на зъбни колела (такива зъбни колела се наричат ​​планетарни). Основните му елементи са:

Корпус, с който е твърдо свързано задвижваното зъбно колело на крайното задвижване (предаващо въртящия момент от карданния вал към корпуса на диференциала). При леките автомобили, като правило, каросерията има конструкция от една част и прозорци за монтаж на зъбни колела

Сателитите са конусни зъбни колела, които могат да се въртят около ос. Диференциалите на леките автомобили обикновено имат два сателита;

Оста на сателитите, твърдо фиксирана в корпуса и въртяща се с него. Има спираловидни канали за подобряване на смазването на сателитите;

Две конусни зъбни колела, захванати със сателити и здраво свързани към изходящите валове на диференциала (полувалове, CV шарнири и др.). Тези зъбни колела се наричат ​​полуаксиални.

Този тип диференциал се нарича още симетричен, тъй като те равномерно разпределят въртящия момент между колелата. Това е така, защото планетарната предавка работи като равно рамо и предава само еднакви сили към зъбните колела и колелата. Както бе споменато по-горе, ако едно от колелата има слабо сцепление, въртящият момент върху него е малък, така че симетричен диференциал прилага същата сила към другото колело. Тоест, ако едно от колелата се плъзга, това означава, че теглителната сила на второто колело е незначителна, което се отразява негативно на проходимостта. За да се подобри при автомобилите, се използва пълно или частично блокиране на диференциалите, чиято степен се оценява чрез коефициента на блокиране.

Коефициент на блокиране

Коефициентът на блокиране (Kb) е съотношението на въртящия момент на задното колело към въртящия момент на водещото. Стойността му за симетричен диференциал е 1 (въртящите моменти на двете колела са равни), за диференциали с ограничено приплъзване Kb - 3-5.

Колкото повече Kb, толкова по-добра е проходимостта на автомобила, но по-лошо е управлението.

При голям коефициент на блокиране се влошава управляемостта и стабилността на автомобила при шофиране по асфалт. Това се дължи на факта, че моментът на изоставащото колело е няколко пъти по-голям и то се опитва сякаш да "избута" колата от завоя. Или на по-разбираем език има недозавиване. В допълнение, износването на гумите се увеличава поради частично приплъзване, натоварването на задвижващите елементи, ефективността намалява, което води до увеличаване на разходите за гориво.

Напълно блокиращи диференциали

Те имат съединител, твърдо свързващ (блокиращ) корпуса на диференциала и предавката на изходящия вал. Задвижването на съединителя може да бъде механично, хидравлично или пневматично, а заключването се контролира от водача (заключване на централния диференциал на VAZ-21213). След преодоляване на трудна зона водачът трябва незабавно да изключи ключалката, което изисква допълнително внимание от него. В противен случай прекомерните натоварвания ще действат върху гумите и трансмисията. Те могат да доведат до счупване на полуоски или диференциала.

За механизми с повишено триене - многодискови диференциали, вискозни съединители, диференциали "Kvayf" и "Torsen" блокирането (частично) се извършва автоматично, без участието на водача.

Многодискови диференциали

Основната му разлика от симетричния диференциал е наличието на пружинен пакет от фрикционни дискове, единият от които е здраво свързан към корпуса, а другият към страничните зъбни колела.

При различни скорости на колелата, страничните зъбни колела на диференциала се въртят по-бързо или по-бавно от корпуса. Поради това между фрикционните дискове възникват сили на триене, които предотвратяват свободното въртене на зъбните колела, тоест те частично блокират. Съответно на изоставащото колело въртящият момент и теглителната сила се увеличават.

Подобен ефект може да се постигне чрез леко затягане на ръчната спирачка при автомобили със задно предаване.

Фрикционните дискове в някои конструкции не са натоварени с пружина, а са компресирани от налягането на течността, генерирано от помпата. Например, един от тези дизайни се нарича "геротор диференциал" (от английски Gear - предавка). Има зъбна помпа, която създава налягане на течността при различни скорости на въртене на страничните зъбни колела на корпуса.

Диференциал "Kwaif"

Дизайнът на механизма, регистриран под Търговска марка (търговска марка)"Quaife" (Quaife). Сателитите му са подредени в два реда, успоредни на оста на въртене на тялото. Освен това те не са монтирани на оси, а са разположени в затворените от двата края отвори на тялото. Десният ред сателити се зацепва с дясната странична предавка, левият ред с лявата. Освен това сателитите от различни редове се захващат един с друг по двойки. Всички зъбни колела са със спирални зъби.

Когато едно от колелата започне да изостава, полуаксиалната предавка, свързана с него, започва да се върти по-бавно от тялото и да завърти сателита, който се зацепва с него. Той предава движението към сателита, свързан с него от друг ред, а това от своя страна към полуаксиалното зъбно колело. Това осигурява различни скорости на колелата при завиване. Поради разликата в въртящите моменти на колелата в винтовото зацепване възникват аксиални и радиални сили, притискащи страничните зъбни колела и сателитите с техните краища към корпуса. Последните също се притискат от върховете на зъбите към повърхността на дупките, в които се намират. Поради това възникват сили, които извършват частично блокиране, което увеличава теглителната сила на изоставащото колело и съответно общата теглителна сила на превозното средство, увеличавайки неговата проходимост.

Стойността на коефициента на блокиране зависи от ъгъла на наклона на зъбите на сателитите и страничните зъбни колела. Чрез инсталиране на комплекти сателити и зъбни колела с различен наклон на зъбите в корпуса, коефициентът на блокиране се променя в зависимост от характеристиките на превозното средство и условията на неговото използване.

Диференциал "Торсен"

Те са получили името си от английски. Въртящ момент - въртящ момент и чувствителен - чувствителен, тоест чувствителен към въртящ момент. Движения, произведени под това Търговска марка (търговска марка)имат два типа структури.

Първият е показан на фиг.8. Сателитите са разположени в корпуса перпендикулярно на неговата ос и са свързани помежду си по двойки с помощта на цилиндрично зъбно колело, а към страничните зъбни колела са свързани с червячно зъбно колело.

При завоя страничното зъбно колело, свързано с изоставащото колело, завърта сателита, който се захваща с него, което от своя страна завърта втория сателит и другото странично зъбно колело. Такава "верига" на колелата на автомобила осигурява възможност за въртене с различни скорости. Силите на триене, възникващи в червячната предавка от разликата в моментите на колелата, извършват частично блокиране на диференциала.

Използването на комплекти сателити и зъбни колела с различни профили на червячни зъбни колела позволява промяна на коефициента на блокиране. Недостатъкът на тази опция е сложността на дизайна и монтажа.

Вторият тип "Torsen" е показан на фигура 9. Сателитите са разположени успоредно на оста на тялото на диференциала в неговите отвори и са свързани по двойки помежду си и към страничните зъбни колела чрез винтово захващане. Работата на механизма по ъглите и частичното блокиране се извършват по същия начин, както при Quaif. Тази версия на дизайна е по-малко сложна, освен това позволява да се намали диаметърът на корпуса на диференциала.

Ето какво пишат за използването на такива конструкции тези, за които са създадени (Откъси от статия на Иван Евдокимов, клуб 4х4, юни 6, 2003):

„Има различни начини за блокиране на диференциали, но основно запушванията се разделят на две големи групи: диференциали, които трудно се блокират, 100% (т.нар. локери, от англ. locker - „заключване“) и диференциали с ограничено приплъзване ( в английската версия - " Limited Slip, или LSD - Limited Slip Differential). Всяка от тези опции има своите предимства и недостатъци. Основният недостатък на "твърдите" ключалки е тяхната невероятна способност да унищожават трансмисията.

Що се отнася до диференциалите с ограничено приплъзване, техният основен недостатък е липсата на 100% блокиране на диференциала и съответно липсата на предаване на въртящ момент към натовареното колело. Плюс повишена амортизация на такива механизми."

„... Бяха ни предадени за тестване два високоплъзгащи се заключващи механизма за редукторни мостове на УАЗ: единият тип Torsen, вторият тип Quief. Механизмите бяха разработени и адаптирани за редукторни мостове Уляновск SUVинж. И. А. Плахотин от отдела за подготовка на автомобили УАЗ на автомобилен завод № 40 заедно с организация SVR преобразувания. Между другото, дори преди редакционния тест, тези устройства са преминали тестове за разработка на автомобили UAZ, които са участвали в тежки трофейни нападения. Е, да видим как работи тази икономика? За сравнение бяха взети две "UAZ": едната с обичайните "отворени" диференциали, а втората - с диференциал тип Quief в предната ос и диференциал тип Torsen отзад.

Първата ми мисъл беше, че самоблокиращите механизми в осите трябва да имат осезаем ефект върху управлението на колата (особено върху радиуса на завой). Сядам зад волана на кола без блокиране, изпълнявам няколко "осмици" на павираната площ и веднага - зад волана на "блокирана" кола. Повтарям упражнението - и, изненадващо, няма разлика. И сега същото, но по-умно. Пак никакъв ефект ... Правя "пренареждането" ту на едната машина, ту на другата - не усещам разликата. И само при завъртане в "екстремния" режим усилието върху волана леко се увеличи, но в същото време самата маневра на "блокираната" кола се оказа по-бърза.

"На сух черен път по пътя към нашата традиционна тренировъчна площадка, блокиращото действие не се прояви по никакъв начин. Въпреки това, когато пресичаше първата канавка по диагонал, "блокираната" кола веднага показа своето предимство (Кола с конвенционални диференциали преодоля канавката, отчаяно подхлъзване). със самоблокиращи се диференциали го преодолях без напрежение, от първия опит, а обичайното - само с ускорение ... Тръгваме за глинена писта. Разбира се, UAZ с предавка оси на такива препятствия и без блокиране върви много добре.Докато започне да се вкопчва в мостове за земята или докато не се опитате да излезете от този коловоз ... Така че, УАЗ със заключващи механизми в междуколесните диференциали не само вози по-добре - движи се спокойно там, където колата без ключалки вече започва да спира и буксува.

"Работата както на Quif, така и на Torsen е много интересна, когато виси диагонално. Ако фиксирате колата в позиция "класически диагонал", тогава в началото нищо не се случва (окачените колела се въртят бавно и безпомощно), но си струва постепенно да се увеличава скоростта на двигателя, как колата започва да потрепва забележимо в началото, а след това, с увеличаване на скоростта, плавно се отдалечава.От диференциалите се чуват звуци с характерен нисък тон от диференциалите.Препятствия от типа "проба" показа пълното превъзходство на "блокираните" мостове над обикновените. Все пак исках да намеря позиция, в която степента на блокиране на диференциалите не е достатъчна. За да направя това, трябваше да опре дясното предно колело в голяма земна могила (наляво предно колелобеше в ямата, а дясната задна част на неравност). Колата е вдигната! Колелата гребят безпомощно по диагонал, диференциалите вият като ранени животни, а всъдеходът не помръдва... „Ще опитам малко по-рязко“, помислих си. Пускам педала на газта, после рязко го натискам надолу и - ето! - шут, машината лети над привидно непревземаем хълм ... "

Най-интересното е, че такива механизми отдавна се използват за пътни автомобили. Първо, такова устройство значително увеличава проходимостта на автомобила при трудни условия. Особено задно задвижване при шофиране по хлъзгави повърхности.

Второ, използването на частично заключване може да бъде полезно, когато се състезавате в зимни условия или по чакълени пътища, където е много важно да използвате дори малко сцепление по време на ускорение.

Така стигнахме до основната тема на тази статия, а именно използването на такъв диференциал в Москвич.

Отдавна срещам информация в интернет, че някои от тунинг фирмите предлагат собствени разработкитези Диференциали за предимство V. Едно от любимите ми и уважавани списания "Зад волана" по едно време дори организира тест от две деветки, едната от които беше заредена с LSD.

Изводът беше нещо подобно: за девствен сняг и задвижване на предните колела способността за преминаване през страната практически не се промени. Но на лед деветката с LSD преминаваше през хлъзгави участъци много по-бързо и управлението беше по-приятно.

Ползата от такава модификация се доказва и от факта, че подобни механизми са използвани и в рали автомобили на съюзнически състезания.

Научих за съществуването им в московчани случайно - от механика на нашата линейка в Минск;).

Преди десетина години на политическата партия им бяха дадени мостове, оборудвани с такива диференциали. Те бяха поставени на санитарни токчета IZH. Проходимостта на такива автомобили тогава беше сравнима само с кралете на мръсотията - UAZs.

Колелото, скрито с 2/3 в дълбок сняг, заледена писта, кал и дълбоки локви - всичко това беше само малка неудобство по пътя на IZhakov.

Много ми беше интересно кой прави такива разлики. Отговорът беше намерен в интернет - известният Омски завод за скоростни кутии и редуктори. Не знам как се справят сега, заводът няма уебсайт, но някои продавачи имат такава позиция в ценоразписите си.

Затова започнах интензивно да търся краища, където можете поне да разберете нещо за това къде можете да вземете LSD за Москвич.

След като заобиколих повечето познати железячникови и московски разглобители, намерих това, което търсех. Един от тях просто имаше разликата, която ми трябваше, да лежи наоколо. Скоростната кутия е в почти перфектно състояние.

В автомобилната индустрия диференциалът е една от ключовите части на трансмисията. На първо място, той служи за прехвърляне на въртене от скоростната кутия към колелата на задвижващия мост. Защо е необходим диференциал за това? Във всеки завой пътят на колело на ос, движещ се по късия (вътрешен) радиус, е по-малък от пътя на друго колело на същата ос, което се движи по дългия (външен) радиус. В резултат на това ъгловата скорост на въртене на вътрешното колело трябва да бъде по-малка от ъгловата скорост на въртене на външното колело. В случай на незадвижваща ос, това условие е доста лесно за изпълнение, тъй като двете колела не са свързани едно с друго и се въртят независимо. Но ако оста е водеща, тогава е необходимо да се предава въртенето едновременно на двете колела (ако въртенето се предава само на едно колело, тогава теглителни свойствапревозното средство и управлението му ще бъде неприемливо). Ако колелата на задвижващия мост са здраво свързани и въртенето се прехвърля към една ос на двете колела, колата няма да може да се върти нормално, тъй като колелата, които имат еднаква ъглова скорост, ще се стремят да се движат по същия начин в редът. Диференциалът ви позволява да разрешите този проблем: той предава въртене на отделните оси на двете колела (полуоси) чрез планетарния си механизъм с произволно съотношение на ъгловите скорости на въртене на полуосите. В резултат на това превозното средство може да се движи нормално и да се справя добре както на права пътека, така и на завой. Схема на диференциала и планетарния механизъм на снимката вдясно. Конструкцията на планетарната предавка обаче има много неприятно свойство: планетарната предавка има тенденция да прехвърля въртенето, получено от чашата на диференциала, там, където е по-лесно. Например, ако двете колела на една ос имат еднакво сцепление и силата, необходима за завъртане на всяко колело, е една и съща, диференциалът ще разпредели въртенето равномерно между колелата. Но веднага щом има забележима разлика в сцеплението на колелата с пътя (например едно колело се удари в леда, а другото остана на асфалта), диференциалът веднага ще започне да преразпределя въртенето към колелото, силата, за която е най-малка (т.е. на тази, която е върху лед). В резултат на това колелото на асфалта ще спре да получава въртене и ще спре, а колелото на леда ще получи цялото въртене от диференциала. Защо и как става това?

Факт е, че планетарният механизъм предава въртене към зъбните колела на осите чрез сателити. Сателитът предава еднакъв въртящ момент едновременно на две оси, тъй като представлява лост с равни рамена спрямо собствената си ос на въртене, чрез който сателитът получава тяга. При движение по права линия с добро сцепление на двете колела, сателитите не се въртят около оста си и предават максимален въртящ момент от чашата на диференциала към полуоската. Чашата на диференциала, планетарната предавка и полуоските се въртят с еднаква ъглова скорост като цяло. Когато автомобилът се завърти, сателитите започват да се въртят около оста си, задействайки планетарния механизъм и осигурявайки разликата в ъгловите скорости на полуосите, но те продължават да предават оптималния въртящ момент към двата полуоси, тъй като сцеплението с пътя на двете колела остават високи. Веднага щом някое от колелата започне да губи сцепление, силата, необходима за завъртането му, незабавно намалява и въртящият момент върху полуоската му пада. Тъй като сателитите предават еднакъв въртящ момент към полуоските на двете колела, въртящият момент пада върху полуоската на колелото с добро сцепление с пътя, както и върху чашата на диференциала и върху цялата трансмисия като цяло. В тази ситуация намаленият въртящ момент вече не е достатъчен за завъртане на колело с добро сцепление с пътя, но е напълно достатъчен за завъртане на колело с лошо сцепление с пътя, което продължава да се върти (приплъзва) поради аксиалното въртене на сателитите. В същото време планетарният механизъм действа като скоростна кутия, която увеличава ъгловата скорост на въртене на плъзгащото се колело. В резултат на това колелото с добро сцепление с пътя спира (както и колата), а въртящото се колело се върти с два пъти по-голяма ъглова скорост спрямо ъгловата скорост на чашата на диференциала. Двигателят работи почти без натоварване, тъй като общата сила (въртящ момент) на цялата трансмисия е паднала.

При автомобилите със задвижване на четирите колела диференциалът обикновено е оборудван с две оси и често диференциалът може да се намери и между осите (централен диференциал). Така получаваме трансмисионна схема, в която има до три диференциала: два мостови и един централен. Последното е необходимо за постоянно движение със задвижване на всички колела и предаване на въртене на четирите колела, тъй като при завой колелата на предния мост имат напълно различни ъглови скорости от колелата на задния мост. Централният диференциал е проектиран да предава въртене от скоростната кутия към двете задвижващи оси с различно съотношение на ъгловите скорости. Тази схема с три диференциала е една от най-разпространените схеми за постоянно задвижване на четирите колела (Full time 4WD). Това обаче е тема за друг раздел. В този раздел се интересуваме от диференциала и неговите свойства. Връщайки се към проблематичното свойство на планетарния механизъм, описано по-горе, е интересно да се разгледа ситуацията, когато автомобил със задвижване на всички колела с междуосен диференциал на едно от четирите колела удари същия лед (или хлъзгава яма). Какво ще стане тогава? Диференциалът на моста, чието колело е върху леда, ще даде цялото получено въртене на това колело. Централният диференциал от своя страна също се стреми да прехвърли въртенето там, където е по-лесно. Естествено, за централния диференциал е по-лесно да завърти ос с колело, въртящо се върху лед, отколкото ос, чиито колела имат добро сцепление и могат да движат колата. В резултат на това въртящият момент в цялата трансмисия ще падне и въртенето ще се предаде на единственото колело на леда, тъй като този въртящ момент няма да е достатъчен, за да завърти трите колела с добро сцепление. В резултат на това от четирите задвижващи колела остава само едно, което се плъзга по лед - автомобилът с всички колела е „заседнал“.

Съвсем ясно е, че свойството на диференциала винаги да разпределя равномерно получения въртящ момент между осите (50/50), значително влошава проходимостта и управляемостта на автомобила. Тъй като за да продължите да управлявате автомобила в ситуациите, разгледани по-горе, е необходимо да прехвърлите повече въртящ момент към колелата с най-добро сцепление с пътя. Как да принудите диференциалите да преразпределят въртящия момент в полза на такива колела? За това те са разработили различни начиничастично и пълно, ръчно и автоматично блокиране на диференциали, за които ще стане дума по-долу.

Чувствителен към скорост Lsd. Автоматично заключване с помощта на вискозен съединител като "ограничител на приплъзване".

В този случай една от полуоските с чаша на диференциала е блокирана. Вискосъединителят е монтиран допустимо на полуоската по такъв начин, че едното му задвижване е здраво закрепено към чашата на диференциала, а другото към полуоската. При нормално движение ъгловите скорости на въртене на чашата и вала на оста са еднакви или леко различни (на свой ред). Съответно, работните равнини на вискозния съединител имат същото малко несъответствие в ъгловите скорости и съединителят остава отворен. Веднага щом една от осите започне да получава по-висока ъглова скорост на въртене спрямо другата, във вискозния съединител се появява триене и той започва да блокира. Освен това, колкото по-голяма е разликата в скоростите, толкова по-силно е триенето вътре във вискозния съединител и степента на неговото блокиране, а оттам и степента на блокиране на диференциала. Благодарение на получения момент на триене между чашата на диференциала и полуоската, диференциалът преразпределя въртящия момент в полза на оста с най-добро сцепление с пътя (изоставаща полуоска). Тъй като степента на блокиране на вискозния съединител се увеличава и ъгловите скорости на чашата и полуоска се изравняват, триенето вътре в вискозния съединител започва да пада, което води до плавно отваряне на вискозния съединител и до освобождаване на блокировката. Тази схема се използва за централни диференциали, тъй като дизайнът му е твърде масивен за монтаж на мостова скоростна кутия. Такъв заключващ механизъм е много подходящ за използване при лоши пътни условия, но в реални офроуд условия неговите способности далеч не са изключителни: вискозният съединител не може да се справи с постоянните промени в състоянието на сцепление на мостовете към земята, той закъснява при включване, прегрява и се поврежда. Този тип заключване на централния диференциал може да се намери както като основно и единствено средство за заключване на "паркетни" SUV: Toyota Rav4, Lexus RX300 и др., така и като допълнително заключване (в допълнение към 100% принудително заключване) на пълен размер джипове Toyota Land Cruiser

Героторен диференциал (Gerodisk или Hydra-lock)

американски Организация ASHA Corp. оборудва класическия диференциал със заключващо устройство, състоящо се от маслена помпа с бутало и набор от фрикционни плочи (фрикционен блок), монтирани между чашата на диференциала и зъбното колело на един от полуоските. Принципът на действие на това блокиране практически не се различава от блокирането, обсъдено по-горе, като се използва вискозен съединител. Маслената помпа е монтирана коаксиално на полуоската по такъв начин, че тялото й е закрепено към диференциалната чаша, а инжекционният ротор е закрепен към полуоската. Ако има разлика в ъгловите скорости на полуоската и чашата на диференциала, помпата започва да изпомпва масло върху буталото и стиска фрикционния блок, като по този начин блокира предавката на полуоската с чашата на диференциала. Благодарение на получения момент на триене, диференциалът преразпределя въртящия момент към изоставащата полуоска (осевата ос с най-добро сцепление). Този дизайн се нарича Gerodisk (Hydra-Lock) и е стандартно инсталиран на Chrysler SUV. Подробно оформление на устройството можете да видите, като щракнете върху снимката. За почти всички базирани на триене диференциали е необходимо да се приложи специално масло, който съдържа добавки, които осигуряват нормалната работа на фрикционните блокове.

Чувствителен към въртящ момент Lsd. Диференциали с блокове за предварително натоварване на триене.

Устройството на такива диференциали е доста просто и принципно не се различава по никакъв начин от устройството на конвенционален отворен диференциал. За да се създаде допълнително триене, се добавят комплекти фрикционни пластини (които са маркирани на снимката вдясно с червени точки) между полуоските и чашата на диференциала. Ето защо такива диференциали често се наричат ​​"фрикционно базирани LSD". Доста често фрикционните блокове са с пружинно натоварване. Когато един от полуосите започне да се движи (приплъзване на колелото), диференциалът преразпределя въртящия момент в полза на изоставащия полуос поради триещия момент върху триещите плочи. Този тип блокиране има много голям недостатък - под въздействието на триенето на плочите, диференциалът предотвратява дори малка разлика в ъгловите скорости на полуоските (което е необходимо в завоите), което се отразява негативно на управлението на автомобила, както и на ценагуми и гориво. В тази връзка коефициентът на заключване на тези диференциали обикновено се избира малък (в противен случай превозното средство ще има неадекватно управление на пътя). Въпреки това, за моторните спортове, моделите на такива диференциали се произвеждат с доста високо структурно триене на плочите и съответно висок коефициент на блокиране. В допълнение към горните недостатъци може да се разграничи още един - експлоатационният живот на фрикционните блокове в такива диференциали е малък и с течение на времето фрикционните блокове се износват, като по този начин се намалява коефициентът на блокиране на диференциала. За всички диференциали, базирани на триене, е необходимо да се използва специално масло, което съдържа добавки, които осигуряват нормалната работа на фрикционните блокове. Тези диференциали са стандартно монтирани в задния мост на много SUV автомобили - Toyota 4Runner (Hilux Surf), Toyota Land Cruiser, Nissan Terrano, Киа Спортиджи така нататък.

Самоблокиращи се диференциали с хипоидно (червячно или спирално) и спирално зацепване.

Това е една от най-интересните, ефективни, технологични и практични форми за заключване на диференциала. Принципът на действие се основава на свойството на хипоидна или спирална двойка да се "вклинява". В тази връзка основните (или всички) предавки в такива диференциали са спирални или хипоидни. Разновидностите на дизайна не са толкова много - могат да се разграничат три основни вида.

Първотип произвежда Организация Зексел Торсен. (T-1) Хипоидните двойки са зъбни колела на задвижващата ос и зъбни колела. Освен това, всеки полуос има свои собствени сателити, които са свързани със сателитите на противоположния полуос чрез обичайното цилиндрично зъбно колело. Трябва да се отбележи, че оста на сателита е перпендикулярна на полуоста. При нормално движение и равенство на въртящите моменти, предавани на полуосите, хипоидните двойки "сателит / задвижващо зъбно колело" се спират или завъртат, осигурявайки разликата в ъгловите скорости на полуосите в завоя. Веднага щом една от полуосите започне да се приплъзва и въртящият момент върху нея спада, двойките хипоидни оси/сателити започват да се въртят и заклинват, създавайки триене с чашата на диференциала и помежду си, което води до частично блокиране на диференциала. Благодарение на момента на триене, диференциалът преразпределя въртящия момент в полза на изоставащата полуоска. Този дизайн работи в най-големия диапазон на разпределение на въртящия момент - от 2,5/1 до 5,0/1. Работният диапазон се регулира от ъгъла на наклона на зъбите на червея.

Автор второТипът е англичанин Род Quaife. В този диференциал се използват винтови зъбни колела на полуоси и винтови зъбни колела на сателити. Осите на сателитите са успоредни на полуосите. Сателитите се намират в оригиналните джобове на чашата Диференциал. В същото време сдвоените сателити нямат цилиндрично зъбно колело, но образуват помежду си друга хипоидна двойка, която, когато се вклини, също участва в процесблокиране. Подобно устройство има Differential True Trac Organization Tractech. Дори в нашата Руска федерация производството на подобни диференциали под домашни автомобилиУАЗ и др. И ето я Организацията Зексел Торсенв своя диференциал T-2 предлага малко по-различно оформление за по същество същото устройство (на снимката вдясно). Поради необичайния си дизайн сдвоените сателити са свързани помежду си отвън чрез слънчеви зъбни колела. В сравнение с първия тип, тези диференциали имат по-малък коефициент на блокиране, но са по-чувствителни към разликата във въртящия момент и работят по-рано (започвайки от 1,4/1). Организация Tractechнаскоро пуснат чувствителен на въртящия момент диференциал на осите електрик, оборудван с принудителна ел. брава.

третотип, произведен от организацията Зексел Торсен(T-3) и се използва главно за централни диференциали. Както във втория тип, този диференциал използва винтови зъбни колела на полуоси и спирални зъбни колела на сателити. Осите на сателитите са успоредни на полуосите. Планетарната структура на дизайна ви позволява да изместите разпределението на номиналния въртящ момент в полза на една от осите. Например диференциалът T-3, използван при 4-то поколение 4Runner, има номинално разпределение на въртящия момент 40/60 в полза на задния мост. Съответно целият обхват на операцията за частично блокиране се измества: от (отпред/отзад) 53/47 на 29/71. Като цяло отместването на разпределението на номиналния въртящ момент между осите е възможно в диапазона от 65/35 до 35/65. Операцията на частично блокиране осигурява 20-30% преразпределение на моментите, предавани на полуоската. Освен това подобната структура на диференциала го прави компактен, което от своя страна опростява дизайна и подобрява оформлението на раздатъчната кутия.

Горните диференциали са много популярни в моторните спортове. Освен това, много производители редовно инсталират такива диференциали на своите модели, както като междуосови, така и междуколесни диференциали. Например Toyota инсталира такива диференциали както на леки автомобили (Supra, Celica, Rav4, Lexus IS300, RX300 и др.), така и на SUV (4Runner (Hilux Surf), Land-Cruiser, Mega-Cruiser, Lexus GX470) и автобуси (Coaster микробус). Тези диференциали не изискват използването на специални добавки в маслото (за разлика от диференциалите, базирани на триене), но е по-добре да използвате качествено масло за натоварени хипоидни предавки.

Управление на диференциалите с помощта на електронни системи за контрол на спирачното усилие (Traction Control и др.)

IN модерна автомобилна индустриявсе повече се използват електронни системи за управление на превозни средства. Вече рядко се срещат автомобили, които не са оборудвани с ABS система (която не позволява на колелата да блокират при спиране). Освен това от края на 80-те години на миналия век водещите производители започнаха да оборудват своите водещи модели със системи за контрол на сцеплението и контрол на сцеплението на колелата - Traction Control. Например Toyota инсталира Traction Control на Lexus LS400 през 1989 г. (90). Принципът на работа на такава система е прост: универсални (те обслужват и ABS) сензори за въртене, инсталирани на управляваните колела, откриват началото на приплъзване на едно колело на оста спрямо другото и системата автоматично спира колелото, което има подхлъзна, като по този начин увеличи натоварването върху него и принуди диференциала да увеличи еквивалентно въртящия момент от колело с добро сцепление с пътя. При силно приплъзване системата може също да ограничи подаването на гориво към цилиндрите. Работата на такава система е много ефективна, особено при автомобили със задно задвижване. По правило такава система може да бъде принудително деактивирана с бутон на таблото. С течение на времето електронната система за контрол на спирачното усилие беше подобрена и към нея бяха добавени все повече и повече нови функции, работещи заедно с ABS и TRAC. (напр. контрол на диференциала за освобождаване на волана за повече успешно завършванезавои). Всички производители назоваха тези функции по различен начин, но значението остана същото. И така, тези системи започнаха да се инсталират на автомобили със задвижване на всички колела и SUV и в някои случаи те са единственото средство за контролиране на сцеплението и преразпределение на въртящия момент между осите и колелата (Mercedes ML, BMW X5). Ако SUV е оборудван с по-сериозни средства за разпределение на въртящия момент (диференциали на приплъзване и твърди ключалки), тогава електронната система за управление на спирачното усилие много успешно допълва тези инструменти. Добър пример за това е отлично управлениеи проходимост на най-новото поколение SUV Toyota 4Runner (Hilux Surf), Prado, Lexus GX470. Като представители на една и съща платформа, те имат централен диференциал Torsen T-3 с възможност за твърдо блокиране, както и електронна система за контрол на спирачното усилие и тракшън с множество функции, помагащи на водача да управлява автомобила.

Диференциали, самоблокиращи се от разликата в скоростите. Сили на триене, базирани на работа:

Английско име: Устройства за добавяне на сцепление, базирани на триене (FBTAD) или диференциал с ограничено приплъзване (LSD).

Диференциал с ограничено приплъзване. Често използван фрикционни дискове, конуси или зъбни колела за намаляване на взаимното приплъзване на колелата. Не блокирайте диференциала на 100%.

Произведени диференциали:

Диференциал с ограничено приплъзване на Eaton

Кестеняво (конусен принцип)

Vari-Lok организации Dana

Traction Equalizer Meritor Organisation (преди Rockwell International)

LSD организации KAAZ

Както и различни автомобилни компании само за техните Автомобили.

Механични, смесени и други:

Английско име: Speed ​​​​Sensing Traction Adding Devices (SSTAD) или Automatic Locking.

Принцип на работа:

а)механичен.

Диференциал с автоматичен блокаж (на английски: Locker). Като заключващ механизъм се използват гърбични съединители. При взаимно приплъзване на колелата диференциала автоматично се блокира на 100%.

Произведени диференциали:

Lock-Right организации PowerTrax, Detroit Locker, Детройтмеко шкафче, Детройт EZ-Locker TracTech Organisations, Gov-Lock Eaton Organisations (всички GM Vehicles) - в дизайна се използват както фрикционни дискове, така и зъбни колела

б)силиконова течност (вискозно съединение);

V)сензори за скорост на колелата и спирачки. Пример за употреба: ML-320 Mercedes Organisation.

Диференциали, самоблокиращи се от разликата във въртящия момент

Английско име: Torque Sensing Traction Adding Devices (TSTAD).

Принцип на действие: червячни предавки. Изобретен от организацията Gleason през 50-те години. Не блокирайте диференциала на 100%.

Произведени диференциали: TorSen, TrueTrac, Quaife, Powr-Trak

Диференциали с ръчно заключване

Английско име: Ръчно управлявани устройства за добавяне на тяга (MOTAD)

Принцип на работа: сгъстен въздух, соленоид, електродвигател.

Диференциал с ръчно, тоест принудително , заключване (на английски: Manual Locking). Като заключващ механизъм се използват гърбични съединители. При включване на бутона диференциала е блокиран на 100%.

Произведени диференциали:

ARB Air Locker (за почти всички марки),

Блокиране на диференциала на моста KAM (за Land Rover и Suzuki). Активира се чрез сгъстен въздух или кабел

Блокиране на вакуумен диференциал Jack McNamara Differential Specialist Pty. ООД (за Land Rover и Toyota). Включва се с вакуум

Ox Locker OX TRAX, INC. Включва се с кабел

Заключващ се диференциал с електрическо задвижванеФирми TracTech

K&S Вакуум шкаф

Точиги Фуджи Сангио Блокиращ диференциал. Монтиран на Jeep Rubicon

А също и автомобилни компании само за техните автомобили (Mercedes, Toyota, Mitsubishi)

Какви ключалки има за осите на Jeep Cherokee и Grand Cherokee?

	предна ос	задна ос
мощностшкафче (LSD)

Забележка:

На Cherokee (някои модели) монтираха задния мост на модела DANA-44 (оборудване - теглич).

На Cherokee от 1995 г. (но понякога се срещат на по-ранни модели) те започнаха да инсталират моста Chrysler 8.25. Две разновидности: с 27 и 29 шлици в краищата на полуоските. За модел с 27 шлици е подходящо всичко, което важи за мостовете DANA-30 и 35. При модел с 29 шлици всичко е по-сложно: мостът AMC-20 (CJ от 80-те) също има 29 шлици и можете използвайте това, използвайки изобретателност.

Grand Cherokee-то по желание идва с DANA-44 (с алуминиев корпус), който не се справя особено добре при голямо натоварване (слаб и "обича" да се пръсне, огъва се при голямо натоварване).

Мнозина, които щяха да купят SUV, при избора на определен модел, разбира се, можеха да се натъкнат на термина „заключване на диференциала“. Но какво е това? Като този? И какъв е принципа на работа и нуждата от точно този диференциал? Както показва практиката, не всички бъдещи потенциални "джипове" знаят.

В тази статия ще говорим за какво е диференциалИ защо е в колата. В какви разновидности се предлага и на какви автомобили е предназначен да се монтира?

История на диференциала

Появата на диференциала в автомобилния свят не закъсня. Само няколко години по-късно, след като първите автомобили с двигател с вътрешно горене (ICE) започнаха да слизат от конвейера. Дълго време нещата не бяха толкова сладки, колкото сега, а първите автомобилни проби, които работеха с помощта на двигател, бяха много слабо контролирани.

Колелата, разположени на една и съща ос, се въртяха с еднаква ъглова скорост по време на завъртане и това вече доведе до факта, че колелото, движещо се по външния диаметър, се плъзгаше силно. Решихме този проблем съвсем просто: като заимствахме диференциала от парни колички.

Този механизъм е изобретен във Франция през 1828 гинженер Оливър Пеке-Ром.Това беше устройство, което се състоеше от валове и зъбни колела. Чрез него въртящият момент от двигателя с вътрешно горене се предавал на задвижващите колела.Но се случи друг лош късмет - колелата започнаха да се плъзгат, което загуби сцепление с пътната настилка. Често това се проявява при шофиране по път със заледени участъци.

Колелото, което беше върху леда, се въртеше с по-висока скорост от колелото, което остана на повърхност, по-подходяща за движение. Това доведе до поднасяне. След като дизайнерите започнаха да мислят как да регулират диференциала, така че колелата да се въртят с еднаква скорост, за да се предотврати появата на дрифтове.

Първият човек, който експериментира с диференциал с минимално приплъзване, беше не кой да е Фердинанд Порше.Отне поне три години. Те бяха оборудвани с първите модели автомобили на марката. През следващите десетилетия инженерите разработиха различни видове диференциали, за които ще ви разкажем по-нататък.

Принцип на действие и устройство

Нека може би започнем с типа диференциал, който е най-лесен за разглеждане, отворения диференциал. Ще започнем с най-простия тип диференциал, наречен отворен диференциал. Така, Дизайнът на диференциала включва следните части:

- Задвижващия вал.Неговата задача е да предава въртящ момент. Валът го води от трансмисията до самото начало на диференциала.

- Задвижваща предавка на задвижващия вал.Зъбно колело под формата на спирален конус, необходимо за свързване на диференциални механизми.

- Зъбно колело.Елемент, който се задвижва. Той също има формата на конус и се върти от задвижващо зъбно колело. Системата от задвижващи и задвижвани зъбни колела заедно се нарича крайна предавка. Той служи като последна стъпка за намаляване на скоростта на въртене, която в крайна сметка достига до колелата. Задвижващото зъбно колело е много по-малко по размер от коронното зъбно колело., следователно, за да извърши едно завъртане на роба, първият трябва да направи повече от едно завъртане около оста си.

- Полуосови зъбни колела.са последна границапредаване на въртенето на задвижващия вал към колелата.

- Сателитие планетарен механизъм, който ключова роляв осигуряването на различни ъглови скорости на колелата при извършване на завой.

Когато се движите по права линия на колата си, целият диференциален механизъм се върти с еднаква скорост: входящият вал се върти със същата скорост като полуосите, съответно самите колела се въртят със същата скорост. Но щом завъртите волана, ситуацията моментално се променя радикално. Основните играчи сега изпъкват сателити, които се отключват под влияние на разликата в натоварванията върху колелатакогато например едно колело започне да буксува и поради това се движи по-бързо.

Цялата мощност на мотора минава директно през тях. И в резултат на факта, че сателитите са две предавки, които са независими, тогава има прехвърляне на различни скорости на въртене към две полуоси. Но властта не е разделена поравно и се предава на колелото, което се движи по външния ръб на завоя на автомобила. Следователно, той започва да се върти много по-бързо поради количественото добавяне на обороти. И разликата в разпределението на мощността между колелата е толкова по-голяма, колкото по-малък е радиусът на завиване на колата, тоест колкото повече въртите волана.

Какво е блокаж на диференциала и как работи?

Блокаж на диференциалае един от най-ефективните начини за подобряване изпълнение извън пътякола. Всеки автомобил, който е предназначен пряко или косвено за офроуд, е оборудван фабрично с механизъм, който блокира централния диференциал. Също така автомобилите са оборудвани с механизми, които блокират предния и задния мост.

блокиране този механизъмКато всяко технологично решение, това има своите предимства и недостатъци. За да разберете кога е необходимо да използвате ключалки на диференциала и кои случаи просто забраняват използването му, трябва да разберете принципите, на които се основава неговата работа.

Опитайте се да направите дълъг скок от място през зимата снежно време. да Но не работи и всичко това, защото единият ви крак беше на хлъзгава ледена повърхност, а другият на суха настилка. Поради това не беше възможно да се направи шампионски скок. Единият крак се измъкна изпод вас, а мозъкът не се ориентира навреме и не даде команда да вложи цялата сила, за да натисне другия крак. Резултатът от този експеримент е доста забавен и комичен: краката ви се разтвориха и почти се сринахте на петата точка.

И така, какво да направите в този случай, така че и двата крака да имат възможност да се оттласкат перфектно от земята? И всичко е много, много просто. Просто трябва да превърнете два бутащи крака в един, като ги завържете здраво един към друг със здрав колан или колан.Сега те ще работят като едно цяло и ще използват максималната сила на избутване от един стабилен терен с добро сцепление. Подобен процес се случва в автомобила в момента на взаимодействие на задвижващите му колела с пътя.

Нека си представим ситуация, в която автомобил със задно предаване спира произволно, така че лявото му колело е на хлъзгава повърхност, а дясното колело е на асфалт. Както знаеш, стандартен централен диференциал с ниско триене, който се намира на задна оспревозно средство, винаги осигурява на колелата еднаква периферна сила. Лявото колело, което е на лед, не може да се движи от хлъзгава повърхност с големи усилия поради липса на сцепление.

И поради това диференциалът не е в състояние да му осигури огромно усилие, тъй като това е просто невъзможно физически. И в този случай подобна сила ще бъде приложена към колелотокойто се намира върху асфалтовата повърхност. Той ще изравни силите, които се разпределят между колелата, като се фокусира върху лявото колело.

В резултат на това колата ще се движи с приплъзване, но бавно. Неговите колела няма да могат да използват достатъчно сила за бутане, която би била необходима за сцеплението на дясното колело, което при дадените условия ще бъде нито повече, нито по-малко, а цели седем пъти по-голямо от това на лявото. Благодарение на това свойство за равномерно разпределение на теглителната сила, дясното колело ще използва само една седма от своя теглителен капацитет. Казано по-просто, натискането можеше да се случи седем пъти по-мощно, но диференциалът не беше доведен до него. достатъчносила за извършване на тази маневра.

Следователно е необходимо да се изпълни такава връзка между колелата, за да се осигури съвместно въртене или приплъзване, като че ли е едно колело. За решаването на този проблем се използва специален механизъм, който блокира въртенето на диференциалните зъбни колела и свързва двете колела едно с друго чрез условна твърда връзка с постоянно въртене и еднаква скорост. Такъв механизъм се нарича "механизъм за заключване (разединяване) на диференциала", или в обикновените хора - ключалка.

Диференциал, който е заключен, не е в състояние да изравни силата между колелата, като по този начин ги прави свързани с една ос. В резултат на това всяко колело получава максималната възможна сила, която е необходима за най-доброто сцепление на колелата. Следователно, където сцеплението на колелата с пътната настилка е по-добро, там ще се прилага повече сила.

Какви са диференциалите

Основата на диференциала е планетарен редуктор. Видът на използваната предавка може условно да раздели диференциала на триТип:

- Червей;

Цилиндрична;

Конична.

Червячният диференциал е най-универсалният и се монтира както между осите, така и между колелата. Цилиндричният тип често се намира в SUV между осите. Коничният тип се използва главно като диференциал между осите.

Разпределете същото симетриченИ асиметричендиференциали. Асиметричният диференциален дизайн е монтиран в превозни средства със задвижване на всички колела между осите, разпределяйки въртящия момент в различни пропорции. Симетричният тип предава еднакъв въртящ момент към оста между двете колела. Диференциалите също се разделят според вида на блокирането:ръчно заключване и електронно заключване.

Ръчен блокаж на диференциала

Въз основа на името, блокировката на диференциала на осите се активира по инициатива на водача чрез натискане на бутон или превключване на определен превключвател. В този случай сателитните зъбни колела са блокирани, в резултат на което задвижващите колела започват да се въртят със същата скорост. Често джиповете са оборудвани с ръчно заключване на диференциала. Препоръчително е да го включите за преодоляване на трудни офроуд условия и да го изключите при навлизане в редовен асфалтов път.

Електронен или автоматичен блокаж на диференциала

Автоматичното заключване на диференциала се осъществява чрез команди на електронния блок за управление, който анализира състоянието, в което се намира пътната настилка, използвайки ABS и ESP. След това ECU блокира сателитните предавки самостоятелно. Според степента на блокиране това устройство може условно да се раздели на диференциал с пълно и частично блокиране.

Пълен блокаж на диференциала

Включването на такава ключалка предполага факта, че сателитните зъбни колела спират напълно и механизмът поема функциите на конвенционален съединител, като по този начин предава еднакъв въртящ момент към двата полуоска. В резултат на това и двете колела се въртят с еднаква ъглова скорост. Ако се случи поне едно колело да загуби сцепление, тогава въртящият момент от него се прехвърля изцяло към другото колело, което остава да форсира извън пътя. Такова диференциално устройство е успешно внедрено на Toyota Land Cruiser, Mercedes-Benz G-класаи други.

Частичен блокаж на диференциала

Включването на тази ключалка не спира напълно сателитните зъбни колела, но им позволява да се плъзгат. Този ефект е наличен благодарение на самоблокиращите се диференциали. В зависимост от начина на работа на този механизъм, той се разделя на два вида: Чувствителен към скоростта(активира се при забелязване на разлика в ъгловите скорости на въртене на полуосите) и Чувствителен към въртящ момент(активира се в случай на намаляване на въртящия момент на един полуос).Този тип работа на диференциалното устройство може да се намери на SUV Mitsubishi Pajero, Audi Q-series и BMW X-series.

Диференциална група Чувствителен към скоросттасе различава по структура. Един от тези механизми е този, при който вискозното съединение изпълнява диференциалната функция. Вискосъединителят се различава от диференциала на триене с по-ниската си надеждност. Именно поради това има място да се монтира на автомобили, които не са предназначени за преодоляване на непроходими дебри и дълбоки бродове или на автомобили със спортен характер.

Друг механизъм, представляващ групата, чувствителна към скоростта, се нарича диференциал на геротора. Тук се играе ролята на блокиращи елементи маслена помпаи фрикционни плочи, монтирани между корпуса на диференциала и сателитните зъбни колела на полуоските. Въпреки че според принципа на работа той е подобен на вискозен съединител.

Диференциали, които принадлежат към групата Чувствителен към въртящ моментсъщо са различни по своя дизайн. Например, има механизъм, използващ диференциал на триене. Неговата особеност се състои в разликата в ъгловите скорости на колелата при завои и при движение по права линия. При праволинейно движение на автомобила ъгловата скорост на въртене на двете колела е еднаква, а при завиване въртящият момент за колелата е различен.

Друг вид диференциали - с хипоидно и спирално зацепване. Те се подразделят на три групи.

Първо – с хипоидна предавка

Тук всяка полуоска има свои собствени сателитни зъбни колела. Те са закрепени един към друг чрез цилиндрични зъбни колела, разположени перпендикулярно един на друг. При разлика в ъгловите скорости на задвижващите колела зъбните колела на полуосите се заклинват. В резултат на това зъбните колела се търкат в корпуса на диференциала. Диференциалът е частично блокиран и въртящият момент се преразпределя към оста, с по-ниска скорост на ъглово въртене. След изравняване на полуаксиалните скорости блокировката се деактивира.

Второ – с винтова предавка

Подобно на първото, но местоположението на сателитните зъбни колела е успоредно на полуосите. Тези единици са прикрепени един към друг чрез винтови зъбни колела. Сателитите на този механизъм са монтирани в специални ниши на корпуса на диференциала.Когато има разлика в ъгловата скорост на въртене на колелото, зъбните колела се заклинват и се свързват със зъбните колела, които се намират в нишите на корпуса на диференциала. Има частично запушване. Посоката на въртящия момент се определя по оста с по-ниска скорост на въртене.

трето – с винтови зъбни колела на полуоси и винтови зъбни колела на сателити

Използвано в централни диференциали. Принципът е същият - прехвърляне на въртящия момент към ос с по-малко въртене. Водоизместимостта на този вид е доста голяма - от 65/35 до 35/65. При стабилизиране и изравняване на ъгловата скорост на въртене на колелата на двете оси диференциалът се отпушва. Тези диференциални групи се използват широко в автомобилната индустрия както при конвенционалните, така и при спортните модели.

Предимства и недостатъци на блокировките на диференциала

+ възможност за блокиране на колелото до 70%;

Минимална поддръжка;

Без дръпвания на волана;

Скоростната кутия не изисква наливане на специално масло;

Инсталирането не води до никакви затруднения;

Осигуряване на най-доброто представяне на автомобила извън пътя;

По-дълъг живот на конструкцията;

По-добро управление на автомобила;

Възможност за завиване при по-високи скорости;

Колата е по-лесна за излизане от плъзгане.

С течение на времето предварителното натоварване пада;

Изисква се подмяна на регулиращите елементи на всеки 40 хиляди километра за по-добро изпълнение на дизайна;

Нито навреме, нито късно настройка работапричиняват неправилна работа на системата.

Абонирайте се за нашите канали

Диференциалът в автомобила работи за изпълнение на следните три задачи:

1. Диференциалът предава мощността на двигателя към колелата на автомобила.
2. Прави последната стъпка за намаляване на броя на оборотите на колелата (помним, че скоростната кутия прави първата такава стъпка) и следователно увеличава въртящия момент, предаван на същите задвижващи колела.
3. Чрез прехвърляне на мощността към задвижващите колела (винаги четен брой колела на една и съща ос: две или четирите), диференциалът позволява на всяко от тях да се върти с различни скорости (точно от това диференциалът получава името си).

В тази статия ще научите защо вашият автомобил се нуждае от различни скорости на колелата, как се осигурява, какво е диференциал, как работи диференциалът и какви са основните му недостатъци. Ще разгледаме и няколко негови вида.

За какво е диференциал?

Колелата на автомобила се въртят с различни скорости, особено при завиване. Можете да видите в анимацията по-долу, че всяко колело изминава много различно разстояние, когато колата завива, и че вътрешните колела изминават много по-късо разстояние от външните колела. Тъй като скоростта е равна на разстоянието, разделено на времето, необходимо за изминаване на това разстояние, се оказва, че колелата, които изминават по-късото разстояние, се въртят с по-ниска скорост: по този начин, когато завивате наляво, левите колела ще се въртят по-бавно от правилните и обратното. Трябва също да се отбележи, че предните колела изминават различно разстояние от задните колела.

Кликнете, за да видите анимацията

За автомобили със задвижване само на едната ос на колелата - независимо дали е на задните колела или на предните - разликата в въртенето на предните колела към задните не е проблем. Между тях няма връзка, така че те се въртят независимо. Но задвижващите колела са свързани помежду си, така че един двигател и трансмисия трябва да задвижват и двете колела, докато при различни скорости на въртене. Но какво ще стане, ако имаме само един двигател?! Ако вашето превозно средство не е оборудвано с диференциал, колелата трябва да бъдат блокирани заедно, принудени да се въртят с еднаква скорост. Това би затруднило маневрите в завой - дори и при малки ъгли: при такива автомобили, за да могат да завият, едната гума задължително трябва да се плъзне или другата да се завърти. И с модерни гуми и асфалтови пътища това ще изисква много усилия. Тази сила ще трябва да се предаде през оста от едното колело на другото, като по този начин натовари много тежко компонентите на оста.

Именно с този проблем диференциалът се справя безупречно.

Какво е диференциал?

Диференциале устройство, което разделя въртящия момент на двигателя на два пътя с изходи, което позволява на всеки изход да се върти с различна скорост.

Диференциалът се предлага на всички съвременни автомобили и камиони, както и на много автомобили със задвижване на всички колела. Освен това всички автомобили със задвижване на четирите колела трябва да имат диференциал между всеки комплект задвижващи колела на една и съща ос и освен това се нуждаят от диференциал между двойки предни и задни колела (помнете началото на статията - защото предните колелата изминават различно разстояние, за разлика от задните колела, когато превозното средство се движи в посока, различна от права?).

Някои превозни средства с 4WD обаче нямат диференциал между предните и задните колела и вместо това тези двойки колела са плътно свързани, така че предните и задните колела трябва да се въртят с еднаква скорост. Ето защо производителите не препоръчват шофиране на твърди повърхности в режим на задвижване на всички колела на такива автомобили, но го включват само извън пътя.

Сега нека разберем къде обикновено се намира диференциалът в колата, в зависимост от вида на задвижването на автомобила:

Как работи диференциалът?

Ще започнем с най-простия тип диференциал, наречен отворен диференциал. Но първо трябва да научим някои термини - погледнете фигурата по-долу, там ще намерите основните компоненти на диференциалната операция:

По този начин диференциалът се състои от следните основни части:

1. Задвижващ вал - предава въртящия момент, отвеждайки го от скоростната кутия към началото на диференциала
2. Задвижващото зъбно колело на задвижващия вал е малко спирално зъбно колело с форма на конус, което се използва за свързване с диференциалния механизъм
3. Зъбният венец е задвижваното зъбно колело, също във формата на конус, което се задвижва (върти) от задвижващото зъбно колело. Задвижващите и задвижваните зъбни колела, взети заедно, се наричат последно каранеи именно те служат като последният етап от намаляването на скоростта на въртене, което в крайна сметка ще достигне до колелата (зъбният венец винаги е по-малък от задвижващото зъбно колело, което означава, че задвижващото зъбно колело ще трябва да направи много повече обороти докато задвижваното зъбно колело прави само един оборот около себе си).
4. Зъбните колела на оста са последните зъбни колела по пътя за прехвърляне на въртенето от задвижващия вал към колелата.
5. Сателитите са планетарен механизъм, който просто играе ключова роля в осигуряването на разликата във въртенето на колелата при завъртане.
6. Полуоси - валове, отиващи от диференциала директно към колелата.

А сега нека преминем към ключовото и най-важно разбиране за това как работи диференциалът и да разгледаме анимациите по-долу, как горните компоненти на отворен диференциал работят в два случая:

• Когато колата се движи направо.
• Когато колата завива.

Вижте сами - всичко е съвсем просто:

Щракнете върху бутона „Завой“, за да видите как работи диференциалът по време на завой, и „Направо“, за да видите как се движат неговите компоненти по време на права линия

Както виждаме, когато караме направо в колата си, всъщност целият диференциален механизъм се върти с еднаква скорост: скоростта на въртене на входящия вал е равна на скоростта на въртене на полуосите и съответно скоростта на въртене на колелата. Но веднага щом завъртим леко волана, ситуацията се променя и сателитите вече поемат основната си роля, които се отключват поради разликата в натоварването на колелата (когато едно колело се опитва да се върти, върти се по-бързо) , и цялата мощност от двигателя вече минава през тях. И поради факта, че два сателита са две независими зъбни колела, се оказва, че те предават различни скорости на въртене към полуосите, сякаш го разделят, но не разделят цялата мощност по равно, а прехвърлят най-голямата мощност на колелото който се движи по външния ръб при завъртане на автомобила и съответно го завърта повече (увеличава броя на оборотите му). И разликата в предаваната мощност е толкова по-силна, колкото по-стръмно завива колата (по-точно, толкова по-малък е радиусът на завиване на тази кола).

Какъв е основният недостатък на диференциала?

Отвореният диференциал прехвърля въртенето на едно или друго колело в почти всяко съотношение, включително съотношението 100% / 0% - когато едно от задвижващите колела поема целия въртящ момент. В същото време разпределението на такова въртене между колелата се получава, когато натоварването върху тези колела (и заедно с тях върху вала на оста) се промени - тоест колело с по-ниско натоварване в завой получава повече въртене. Но тук се крие едно значителен недостатък, което се случва при определени условия, а именно, когато и двете задвижващи колела са в кал, сняг или лед и колата започне да се плъзга - в този случай колелото, което има по-малко сцепление, ще получи лъвския пай от въртене. Просто казано, ако вие например сте заседнали в снега, седейки "по корем" - когато едното колело е зацепено със снежната повърхност, а второто изобщо виси във въздуха, тогава точно това колело ще получи мощност поради правилното разпределение по полуоските на диференциала, който е върху тежестта и именно той ще се върти безпомощно във въздуха. Този проблем е особено остър за SUV и превозни средства за всички терени.

Какви видове диференциали има?

Решението на тези проблеми е диференциал с ограничено приплъзване(LSD, наричан още диференциал с ограничено приплъзване). Диференциалите с ограничено приплъзване използват различни механизми, за да осигурят правилно действие на диференциала при различни условия на каране. Когато колелото се приплъзва, този диференциал позволява да се прехвърли повече въртящ момент към неплъзгащото се колело.

При SUV и високопроходими автомобили се използват и диференциали с ръчно изключване, които обаче много често не са защитени от случайно изключване или изключване в неподходящ момент поради незнание - факт е, че възможността за изключване на диференциала на go води до неговата възможна повреда и този често срещан проблем.

Какво е виско съединител (виско съединител)?

Виско съединителят най-често се среща във всички превозни средства със задвижване на четирите колела. И ако прочетете статия за принципа на работа на преобразувателя на въртящия момент, тогава трябва да знаете, че вискозният съединител има подобна схема на работа. Той се използва широко за свързване на задните колела с предните колела, така че когато един комплект колела започне да се плъзга, въртящият момент ще се прехвърли към другия комплект, като по този начин се решава проблемът с плъзгащото се колело, описан по-горе.

Вискозният съединител има два комплекта плочи вътре в запечатан корпус, който е пълен с вискозна течност (малко по-вискозна от трансмисионното масло, например). Един комплект плочи е свързан към всеки изходящ вал. При нормални условия двата комплекта плочи и тяхната част от вискозната течност се движат с еднаква скорост. Но когато една ос се опита да се върти по-бързо, може би защото се плъзга, многото плочи, съответстващи на колелата на тази ос, се въртят по-бързо от останалите. Вискозната течност между плочите се опитва да настигне по-бързите дискове, като по този начин води бавните дискове към същото. Това прехвърля повече въртящ момент към по-бавно въртящите се колела, които просто не се плъзгат.

Вискосъединително устройство

Когато колата завива, разликата в скоростта между колелата на една и съща ос не е толкова голяма, колкото когато едно от колелата просто се приплъзне. Колкото по-бързо се въртят плочите една спрямо друга, толкова повече въртящ момент се прилага към съединителя. Съединителят не пречи на намотките да се въртят, тъй като количеството на въртящия момент, предаван по време на завъртане, е малко.

Един прост експеримент с яйца ще помогне да се обясни поведението на вискозното свързване. Ако поставите яйце на кухненската маса, черупката, белтъкът и жълтъкът няма да мръднат. Но когато започнете да въртите яйцето, черупката на яйцето ще се движи с по-висока скорост от белтъка, а белтъкът е малко по-бърз, изяждайки жълтъка, но след това жълтъкът бързо ще го настигне. Между другото, за да проверите тези думи, направете експеримент веднага щом имате яйце: завъртете го достатъчно бързо и след това го спрете, след това просто пуснете яйцето и то ще започне да се върти отново (добре, или поне да потрепва в посоката на предишното въртене). В този експеримент използвахме триене между черупката, белтъка и жълтъка, прилагайки сила само върху черупката. Първо, всъщност развихме черупката и с известно забавяне зад черупката, поради триене, протеинът започна да се развива, а след това и жълтъкът. И когато спряхме черупката, същото триене - между все още движещия се жълтък, белтъка и черупката - приложи сила към черупката, карайки я да се ускори. Така че в случай на вискозно свързване, силата се прехвърля между течността и комплектите плочи по същия начин, както между жълтъка, протеина и черупката.

Какво е диференциал на Torsen?

Диференциалът на Torsen е чисто механично устройство: не е свързан с никакви, както и със съединители или вискозни течности, а в основата си е доста прост механизъм, много подобен на отворен диференциал.

Torsen работи по същия начин като отворен диференциалкогато въртящият момент между двете задвижващи колела е равен. Но веднага щом едно от колелата започне да губи сцепление, разликата във въртящия момент кара зъбните колела в диференциала на Torsen да блокират заедно.

Такъв диференциал често се използва в мощни и много мощни автомобили със задвижване на всички колела. Подобно на виско съединителя, той често се използва за прехвърляне на мощността между предните и задните колела. И в това приложение диференциалът на Torsen превъзхожда вискозитета, защото доставя въртящ момент към колелата по стабилен начин, преди действително да започне приплъзване. Въпреки това, ако един комплект колела загуби сцепление напълно, тогава диференциалът Torsen няма да може да прехвърли въртящия момент към другия комплект колела поради дизайна си и начина, по който работи такъв диференциал.

Ето как изглежда модерен диференциал Torsen

Между другото, почти всички автомобили Hummer използват диференциал Torsen между предния и задния мост. Като се има предвид това, ръководството за потребителя на Hummer предлага ново решение на проблема с едно колело, което напълно губи сцепление: натиснете педала на спирачката. Чрез прилагане на спирачката въртящият момент се прилага към колелата, които са във въздуха, и след това се прехвърля към колелата, които могат да извадят колата от "кашата".