ماشین نیاز به دیفرانسیل دارد. به صورت الکترونیکی کنترل می شود

دیفرانسیل - مکانیزمی برای توزیع گشتاور شفت ورودی بین دو شفت محور خروجی چرخ های محرک یا در وسایل نقلیه خارج از جاده برای توزیع گشتاور بین محورهای محرک جلو و عقب.
این بخشی از گیربکس است که در اتومبیل های کلاسیک و دیفرانسیل جلو معمولاً به صورت تک واحدی با درایو نهایی ساخته می شود و در SUV ها در جعبه انتقال تعبیه می شود.یک دیفرانسیل آزاد همیشه گشتاور عرضه شده به آن را به طور مساوی تقسیم می کند - صرف نظر از اینکه چرخ های محرک (یا محورهای محرک) با سرعت های برابر یا متفاوت می چرخند.

هدف دیفرانسیل

هنگامی که ماشین در امتداد بخش های منحنی جاده حرکت می کند - به عنوان مثال، در پیچ ها - چرخ های محور محرک در امتداد دایره هایی با طول های مختلف می چرخند. چرخ بیرونی (با توجه به مرکز چرخش خودرو) مسافت بیشتری را نسبت به چرخ داخلی طی می کند. این تفاوت هر چه دور تندتر باشد بیشتر می شود. در صورت استفاده از چرخ های محرک با ابعاد مختلف و غیره مشکل مشابهی در رانندگی در مسیر مستقیم ایجاد می شود. اگر در این شرایط چرخ ها با یک محور صلب وصل شوند، معلوم می شود که یک چرخ سریعتر از آنچه لازم است برای عبور از یک مسیر مشخص می چرخد ​​و دیگری کندتر. این بدان معنی است که هر دو چرخ لغزش می کنند، بارهای بیشتری را تجربه می کنند، گرم می شوند و به شدت فرسوده می شوند. مصرف سوخت نیز افزایش خواهد یافت. در نهایت، ثبات جهت خودرو را می شکند و منجر به لغزش یا رانش آن می شود - به ویژه در جاده های لغزنده.
برای جبران تفاوت در مسیر طی شده توسط چرخ های محرک، از مکانیسم خاصی استفاده می شود - دیفرانسیل. ساده ترین دیفرانسیل آزاد، گشتاور (یا نیروهای کششی) هر دو چرخ محرک را برابر می کند و اگر سرعت چرخش (یا حرکت خطی) آنها متفاوت باشد، قدرت روی آنها متناسب با این تفاوت است. چرخی که سریع‌تر می‌چرخد، کمی بیشتر از چرخی که کندتر می‌چرخد، انرژی مصرف می‌کند.
بنابراین، دیفرانسیل به گونه ای طراحی شده است که چرخش چرخ های محرک را با سرعت های زاویه ای متفاوت تضمین کند در حالی که به طور مداوم گشتاور را به هر دو چرخ محور محرک منتقل می کند. همین منطق در عملکرد دیفرانسیل مرکز وجود دارد.

دستگاه و اصل کار

دیفرانسیل طراحی کلاسیک ساده است. به عنوان مثال، در یک خودروی دیفرانسیل عقب، چرخش از محور محرک گیربکس از طریق شفت پروانه به چرخ دنده مخروطی محرک درایو نهایی منتقل می شود که دائماً با چرخ دنده محرک درایو نهایی درگیر است. چرخ دنده رانده در عین حال یک مورد دیفرانسیل است که در آن محور ماهواره ها - چرخ دنده های مخروطی کوچک - عمود بر محور چرخ دنده محرک ثابت می شود. دومی همراه با محفظه دیفرانسیل نسبت به محور چرخ دنده محرک نهایی می چرخد. ماهواره ها به طور مداوم با چرخ دنده های مخروطی محور چپ و راست چرخ های محرک درگیر هستند.
با حرکت مستقیم خودرو، ماهواره ها حول محور خود نمی چرخند. اما هر کدام مانند یک اهرم بازوی مساوی، گشتاور دنده محرک دنده اصلی را به طور مساوی بین چرخ دنده های محور محور تقسیم می کند.
هنگامی که ماشین در امتداد یک مسیر منحنی حرکت می کند، چرخ داخلی نسبت به مرکز دایره ای که توسط ماشین توصیف شده است، آهسته تر می چرخد، چرخ بیرونی سریعتر می چرخد ​​- در حالی که ماهواره ها حول محور خود می چرخند و در اطراف چرخ دنده های محور می چرخند. . اما اصل تقسیم لحظه به طور مساوی بین چرخ ها حفظ می شود. نیروی عرضه شده به چرخ ها دوباره توزیع می شود، زیرا برابر است با حاصل ضرب گشتاور و سرعت زاویه ای چرخ. اگر شعاع چرخش آنقدر کوچک باشد که چرخ داخلی متوقف شود، چرخ بیرونی با سرعت دو برابر سرعت ماشینی که در یک خط مستقیم حرکت می کند، می چرخد. بنابراین، دیفرانسیل گشتاور را تغییر نمی دهد، اما قدرت را بین چرخ ها توزیع می کند. دومی همیشه روی چرخی که سریعتر می چرخد ​​بزرگتر است.

کاربرد دیفرانسیل ها

در خودروهای با یک محور پیشرو، یک دیفرانسیل همراه با درایو نهایی نصب می شود. در خودروهای با دو یا چند محور محرک، دیفرانسیل در هر محور محرک نصب می شود (مثلاً در کامیون یا اتوبوس سه محوره با دو محور محرک عقب، دیفرانسیل در محورهای میانی و عقب نصب می شود). در خودروهایی که دارای چهار چرخ متحرک متصل هستند، در هر محور محرک دیفرانسیل نصب می شود (جیپ چهار چرخ متحرک دو محوره با محور محرک جلو متصل دارای دو دیفرانسیل است - یکی در هر محور محرک)، اما عملکرد این ماشین ها با یک محور جلو به طور دائم متصل به دلیل افزایش سایش چرخ دنده های اصلی و چرخ ها به دلیل توزیع نابرابر قدرت بین محورها توصیه نمی شود. به نوبه خود، در خودروهای متقاطع با محورهای محرک به طور دائم متصل، از سه دیفرانسیل استفاده می شود - یکی در هر محور محرک و یک دیفرانسیل مرکزی نصب شده در مورد انتقالی. دیفرانسیل مرکزی قدرت را بین محورهای محرک بسته به طول مسیر طی شده توسط چرخ های محور توزیع می کند. به عنوان مثال، چرخ‌های جلو می‌توانند از تپه بالا بروند، چرخ‌های عقب همچنان می‌توانند در یک خط مستقیم حرکت کنند - چرخ‌های جلو مسیر طولانی‌تری را نسبت به چرخ‌های عقب توصیف می‌کنند، دیفرانسیل مرکزی تضمین می‌کند که قدرت موتور بیشتر به محور جلو منتقل می‌شود. نسبت به عقب در خودروهای چند محوره با چندین محور محرکه، از دیفرانسیل بین بوژی استفاده می شود.
این دیفرانسیل برای وسایل نقلیه با یک چرخ محرک اعمال نمی شود - به ویژه موتورسیکلت ها و سه چرخه های با دو چرخ فرمان جلو. اگر سه چرخه طبق طرح با یک چرخ فرمان جلو و دو چرخ محرک عقب ساخته شده باشد، از یک محور محرک خودرو با دیفرانسیل روی آن استفاده می شود. به طور معمول، چنین سه چرخه ها بر اساس سفارشات فردی بر اساس مدل های سنگین محبوب ساخته می شوند (به عنوان مثال، سه چرخه های سفارشی بر اساس هارلی دیویدسون).
در اتومبیل های مسابقه ای بر اساس مدل های تولیدی (مثلاً مسابقات رالی یا مداری)، دیفرانسیل قبل از مسابقات مسدود می شود، زیرا چنین اتومبیل هایی با سرعت بالا و با لغزش به پیچ ها می روند. در این حالت تمایل خودرو به سر خوردن به دلیل نداشتن دیفرانسیل مزیت محسوب می شود.

عدم وجود دیفرانسیل

عیب اصلی طراحی دیفرانسیل کلاسیک مشکل لغزش چرخ است که تماس آن با سطح جاده قطع شده است. هنگامی که یکی از چرخ های محرک در حالت معلق می چرخد، سرعت آن دو برابر بیشتر از سرعت چرخ دنده دیفرانسیل در هنگام حرکت عادی در یک خط مستقیم است. اما چرخ دوم اصلا نمی چرخد. دلیلش هم ساده است. لحظه مقاومت در برابر چرخش چرخ معلق ناچیز است و گشتاور ارائه شده به آن نیز به نسبت کم است. این بدان معنی است که گشتاور در چرخ مقابل به همان اندازه کم است - ایستاده است. اگر یکی از چرخ ها در حال لغزش باشد - با افزایش سرعت، اما با مقاومت قابل توجه (به عنوان مثال، در گل، ماسه و غیره)، پس همان گشتاور به چرخ دیگر اعمال می شود، نه لغزش. در نتیجه خودرو می تواند با سرعت کم حرکت کند. در این حالت ، قدرت بالاتری به چرخ لغزش می رسد - برای گرم کردن لاستیک ، جاده و غیره صرف می شود. اثر لغزش باز بودن خودرو با دیفرانسیل آزاد را کاهش می دهد. برای حل این مشکل، خودروها به مکانیزم قفل دیفرانسیل - دستی یا اتوماتیک - با طرح های مختلف مجهز شده اند.

قفل دیفرانسیل

• قفل دیفرانسیل دستی

ساده ترین راه برای قفل کردن دیفرانسیل استفاده از مکانیزم دستی است. این نوع انسداد در خودروهای خارج از جاده استفاده می شود. مسدود کردن با مسدود کردن کلاچ هایی که ماهواره ها را ثابت می کنند انجام می شود. دیفرانسیل غیرفعال است. از مزایای این نوع قفل می توان به سادگی و قابلیت اطمینان طراحی اشاره کرد، معایب آن نیاز به ارزیابی دقیق وضعیت ترافیک و خاموش کردن قفل دیفرانسیل هنگام رانندگی در جاده های باکیفیت به منظور جلوگیری از خرابی دنده اصلی و غیره است. محور محرک به عنوان یک کل

• قفل دیفرانسیل الکترونیکی

در خودروهای سواری مدرن تمام چرخ متحرک خارج از جاده با کنترل کامپیوتری پیشرفته عملکرد واحدها و مکانیسم ها، یک سیستم ضد لغزش با کنترل الکترونیکی نصب شده است. به محض کامپیوتر روی بردوسیله نقلیه (یا واحد الکترونیکی سیستم کنترل کشش) سیگنالی از سنسور چرخش دریافت می کند که یکی از چرخ های محور بسیار سریعتر از چرخ دوم می چرخد. چرخ آزادترمز توسط ترمز سرویس - به لطف دیفرانسیل آزاد، قدرت به چرخ منتقل می شود که تماس خود را با سطح جاده از دست نداده است. این سیستم به یک سیستم محرک ترمز مجزا برای هر چهار چرخ و اشکال زدایی دقیق سنسورها نیاز دارد.
سیستم‌های ضد لغزش به شما این امکان را می‌دهند که توزیع نیرو را بسته به وضعیت سطح جاده به خوبی تنظیم کنید و هنگام فعال شدن دیفرانسیل از کاهش قدرت موتور جلوگیری کنید. از طرفی سیستم کنترل سنسورها و محرک های ترمز (روی شیر برقی ها) دارای اینرسی است، بنابراین با کمی تاخیر کار می کند که راننده باید آن را در نظر بگیرد.
اتومبیل های مسابقه ای گاهی اوقات از دیفرانسیل های اصطکاکی با نوارهای ترمز کنترل شده الکترونیکی استفاده می کنند.

• قفل اتوماتیک با کلاچ اصطکاکی

خودروهای اسپورت تولید شده در سری های کوچک و یا سفارشی گاهی به دیفرانسیل های خود قفل اصطکاکی مجهز می شوند. در ماشین های تولیدی، این دیفرانسیل ها نادر هستند، زیرا نیاز به نگهداری خاصی دارند و در معرض سایش شدید قرار دارند.
کلاچ های اصطکاکی بین دنده های جانبی و محفظه دیفرانسیل نصب می شوند. با حرکت مستطیلی خودرو، شفت های محور با همان سرعت زاویه ای می چرخند - نیروی اصطکاک در کلاچ های اصطکاکی صفر است، دیفرانسیل قدرت را بین چرخ های محور محرک به طور مساوی توزیع می کند. به محض اینکه یکی از نیم محورها شروع به چرخش سریعتر می کند، دیسک های کلاچ اصطکاکی به یکدیگر نزدیک می شوند، به دلیل نیروهای اصطکاکی که ایجاد می شود، کلاچ چرخش نیم محور آزاد را کند می کند. این نوع دیفرانسیل با راندمان کم با تفاوت زیاد در سرعت های زاویه ای چرخ های محرک (مثلاً در پیچ ها با شعاع انحنای کوچک) مشخص می شود.

هنگامی که خودرو در حال حرکت است، گشتاور از طریق دنده اصلی و دیفرانسیل به چرخ های محرک منتقل می شود. به شما امکان می دهد گشتاور انتقالی را افزایش یا کاهش دهید و در عین حال سرعت چرخش چرخ ها را کاهش داده و افزایش دهید. نسبت دنده در دنده اصلی به گونه ای انتخاب می شود که حداکثر گشتاور و سرعت چرخ های محرک در بهینه ترین مقادیر برای وسیله نقلیه خاص. علاوه بر این، درایو نهایی اغلب موضوع تیونینگ خودرو است.

دستگاه درایو نهایی

در واقع دنده اصلی چیزی نیست جز یک دنده کاهش دنده که در آن دنده محرک به شفت خروجی گیربکس و دنده محرک به چرخ های خودرو متصل می شود. تایپ کنید اتصال دندهچرخ دنده های اصلی به انواع زیر تقسیم می شوند:

• استوانه ای - در بیشتر موارد در وسایل نقلیه با آرایش عرضی و گیربکس و دیفرانسیل جلو استفاده می شود.
• مخروطی - بسیار به ندرت استفاده می شود، زیرا دارای ابعاد بزرگ و سطح بالاسر و صدا؛
• hypoid - محبوب ترین نوع درایو نهایی است که در اکثر خودروهای با دیفرانسیل عقب کلاسیک استفاده می شود. چرخ دنده هیپووئید از نظر اندازه کوچک و کم صدا است.
• کرم - به دلیل پیچیدگی ساخت و هزینه بالا عملاً در اتومبیل ها استفاده نمی شود.

همچنین شایان ذکر است که خودروهای دیفرانسیل جلو و دیفرانسیل عقب دارای چینش محرک نهایی متفاوتی هستند. در خودروهای دیفرانسیل جلو با گیربکس عرضی و واحد قدرت، دنده اصلی استوانه ای مستقیماً در محفظه گیربکس قرار دارد.

در خودروهایی با دیفرانسیل عقب کلاسیک، محرک نهایی در محفظه محور محرک نصب شده استو از طریق به گیربکس متصل می شود. در عملکرد دنده هیپووئیدخودروی دیفرانسیل عقب نیز به دلیل چرخ دنده های مخروطی دارای چرخش 90 درجه است. با وجود انواع و ترتیبات مختلف، هدف درایو نهایی یکسان است.

دیفرانسیل خودرو

دیفرانسیل خودرواغلب با دنده اصلی ترکیب می شود و به ترتیب در محفظه جعبه دنده یا در محفظه محور عقب قرار دارد. با این حال، دیفرانسیل را می توان بین محورهای پیشرو یک وسیله نقلیه تمام چرخ متحرک نیز نصب کرد. دیفرانسیل به انواع زیر تقسیم می شود:

• مخروطی - در بیشتر موارد، همراه با چرخ دنده اصلی بین چرخ های یک محور محرک نصب می شود.
• استوانه ای - اغلب برای جدا کردن محورهای پیشرو وسایل نقلیه تمام چرخ استفاده می شود.
• کرم - جهانی است و هم بین چرخ ها و هم بین محورهای محرک نصب می شود.

هدف اصلی دیفرانسیل توزیع گشتاور بین چرخ های خودرو و تغییر سرعت چرخش آنها نسبت به یکدیگر است. مثلا چرخاندن یک ماشین بدون دیفرانسیل به سادگی غیرممکن است، زیرا هنگام چرخش، چرخ بیرونی لزوماً باید با فرکانس بالاتری نسبت به چرخ داخلی بچرخد.

دیفرانسیل ها به صورت متقارن و نامتقارن وجود دارند. دیفرانسیل متقارن گشتاور مساوی را به هر دو چرخ منتقل می کند و اغلب به همراه درایو نهایی نصب می شود. یک دیفرانسیل نامتقارن به شما امکان می دهد گشتاور را در نسبت های مختلف منتقل کنید و بین آنها تنظیم می شود.

دیفرانسیل از یک محفظه، چرخ دنده های ماهواره ای و چرخ دنده های جانبی تشکیل شده است. محفظه معمولاً با چرخ دنده محرک درایو نهایی ترکیب می شود. چرخ دنده های ماهواره ای نقش گیربکس سیاره ای را بازی می کنند و چرخ دنده های جانبی را به محفظه دیفرانسیل متصل می کنند. چرخ دنده های نیمه محوری (خورشید) با استفاده از نیم محور روی مفاصل اسپلینت به چرخ های محرک متصل می شوند.

با تمام مزایای ساده ترین دیفرانسیل یک نقطه ضعف نیز وجود دارد. واقعیت این است که سرعت چرخش را می توان نه تنها در یک نسبت، به عنوان مثال، 50/50، 40/60 یا 35/65، بلکه 0/100 نیز بر روی چرخ ها توزیع کرد. یعنی کاملاً تمام گشتاور را می توان به یک چرخ خودرو منتقل کرد در حالی که چرخ دوم کاملاً ساکن خواهد بود. اگر خودرو در گل یا یخ گیر کرده باشد این اتفاق می افتد.

با این حال، دیفرانسیل های مدرن کامل تر هستند و عملاً فاقد این اشکال هستند. بسیاری از دیفرانسیل ها دارای قفل سخت اتوماتیک یا دستی هستند. علاوه بر این، خودروهای سواری تمام چرخ متحرک مدرن مجهز به یک سیستم هستند ثبات نرخ ارزکه بر اساس توزیع بهینه گشتاور بین محورها و تک تک چرخ ها، بسته به مسیر است.

دیفرانسیل ریاضی

توصیف غیر رسمی از ریاضی دیفرانسیل

تعاریف

برای توابع

برای نمایشگرها

تعاریف مرتبط

خواص

دیفرانسیلخودرو

مشکل لغزش چرخ

راه های حل مشکل لغزش چرخ.

قفل دیفرانسیل دستی

کنترل دیفرانسیل الکترونیکی

دیفرانسیل خود قفل شونده

دیفرانسیل خود قفل اصطکاکی

جفت چسبناک

دیفرانسیل قفل شونده بادامک/دنده

دیفرانسیل خود قفل هیدروروتور

دیفرانسیل های خود قفل شونده هیپوید

سیستم پمپ دوگانه

دیفرانسیل تورسن

قفل دیفرانسیل اجباری

قفل دیفرانسیل دیسکی

قفل دیفرانسیل بادامک

قفل دیفرانسیل چسبناک

دیفرانسیل قفل پیچ

اتصال مغزها

دیفرانسیل خود قفل شونده

دیفرانسیل لغزش محدود

نسبت مسدود کردن

دیفرانسیل های کاملا قفل شونده

دیفرانسیل چند صفحه ای

دیفرانسیل "کوایف"

دیفرانسیل "تورسن"

دیفرانسیل چرخشی (Gerodisk یا Hydra-lock)

Lsd حساس به گشتاور دیفرانسیل با بلوک های پیش بارگذاری اصطکاکی

دیفرانسیل های خود قفل شونده با چرخ دنده هیپووئید (کرم یا پیچ) و مارپیچ

کنترل عملکرد دیفرانسیل ها با استفاده از سیستم های کنترل الکترونیکی نیروی ترمز (کنترل کشش و غیره)

دیفرانسیل، خود قفل شدن از تفاوت در سرعت.

مکانیکی از نوع مختلط

دیفرانسیل، خود قفل شدن از تفاوت در گشتاور

چه قفل هایی برای محورهای جیپ چروکی و گرند چروکی وجود دارد؟

چگونه تشخیص دهیم که یک قفل در پل شما وجود دارد؟

در پل های دارای کمد از چه روان کننده ای استفاده کنیم؟

دیفرانسیل برقی

دیفرانسیل ریاضی

دیفرانسیل- این است (از لات. differentia - تفاوت - تفاوت)

دیفرانسیل- این (از لات. differetia تفاوت، تفاوت) در ریاضیات، بخش خطی اصلی افزایش یک تابع.

دیفرانسیلیک تغییر کوچک در قدر در شرایط ریاضی به دلیل همین است تغییر کمیمتغیر.

نظریه معادلات دیفرانسیل یکی از بزرگترین شاخه های ریاضیات مدرن است. برای مشخص کردن جایگاه آن در علم ریاضیات مدرن، قبل از هر چیز لازم است بر ویژگی های اصلی نظریه معادلات دیفرانسیل تأکید شود که از دو حوزه وسیع ریاضیات تشکیل شده است: نظریه معادلات دیفرانسیل معمولی و نظریه دیفرانسیل جزئی. معادلات

اولین ویژگی ارتباط مستقیم بین نظریه معادلات دیفرانسیل و کاربردها است. با توصیف ریاضیات به عنوان روشی برای نفوذ به اسرار طبیعت، می توان گفت که راه اصلی به کارگیری این روش، شکل گیری و مطالعه مدل های ریاضی دنیای واقعی است. محقق هنگام مطالعه هر پدیده فیزیکی، ابتدا ایده آل سازی ریاضی آن یا به عبارتی یک مدل ریاضی را ایجاد می کند، یعنی با غفلت از ویژگی های ثانویه پدیده، قوانین اساسی حاکم بر این پدیده را به شکل ریاضی می نویسد. خیلی وقتها اینها قوانینرا می توان به صورت معادلات دیفرانسیل بیان کرد. اینها مدل هایی از پدیده های مختلف در مکانیک پیوسته، واکنش های شیمیایی، پدیده های الکتریکی و مغناطیسی و غیره هستند.

با بررسی معادلات دیفرانسیل به دست آمده، همراه با شرایط اضافی، که معمولاً به صورت شرایط اولیه و مرزی ارائه می شود، یک ریاضیدان اطلاعاتی در مورد یک پدیده در حال انجام دریافت می کند، گاهی اوقات می تواند به گذشته و آینده آن پی ببرد. مطالعه یک مدل ریاضی با روش‌های ریاضی نه تنها به دست آوردن ویژگی‌های کیفی پدیده‌های فیزیکی و محاسبه سیر یک فرآیند واقعی با درجه دقت معینی اجازه می‌دهد، بلکه امکان نفوذ به ماهیت پدیده‌های فیزیکی و گاهی اوقات برای پیش بینی اثرات فیزیکی جدید این اتفاق می افتد که ماهیت یک پدیده فیزیکی هم رویکردها و هم روش های تحقیق ریاضی را نشان می دهد. ملاک انتخاب صحیح مدل ریاضی تمرین، مقایسه است داده هاتحقیق ریاضی با داده های تجربی

برای تدوین یک مدل ریاضی در قالب معادلات دیفرانسیل، قاعدتاً باید فقط اتصالات محلی دانست و لازم نیست. اطلاعاتدر مورد پدیده فیزیکی به عنوان یک کل مدل ریاضی امکان مطالعه پدیده را به عنوان یک کل، پیش بینی توسعه آن و تخمین کمی از تغییراتی که در آن در طول زمان رخ می دهد را ممکن می سازد. به یاد بیاورید که بر اساس تجزیه و تحلیل معادلات دیفرانسیل، امواج الکترومغناطیسی به این روش کشف شد و تنها پس از تأیید تجربی هرتز مبنی بر وجود واقعی نوسانات الکترومغناطیسی، امکان در نظر گرفتن معادلات ماکسول به عنوان یک مدل ریاضی از یک پدیده فیزیکی واقعی فراهم شد. .

همانطور که مشخص است، نظریه معادلات دیفرانسیل معمولی در قرن هفدهم همزمان با پیدایش حساب دیفرانسیل و انتگرال شروع به توسعه کرد. می توان گفت که نیاز به حل معادلات دیفرانسیل برای نیازهای مکانیک، یعنی یافتن مسیر حرکت، به نوبه خود، انگیزه ای برای ایجاد حساب جدید توسط نیوتن بود. ارتباط ارگانیک بین امر فیزیکی و ریاضی به وضوح در روش شار نیوتن آشکار شد. قوانیننیوتن یک مدل ریاضی است حرکت مکانیکی. کاربردهای حساب جدید در مسائل هندسه و مکانیک از طریق معادلات دیفرانسیل معمولی گذشت. در عین حال، امکان حل مشکلاتی وجود داشت که برای مدت طولانی قابل حل نبودند. در مکانیک سماوی، معلوم شد که نه تنها می توان حقایق شناخته شده را به دست آورد و توضیح داد، بلکه اکتشافات جدیدی نیز انجام داد (به عنوان مثال، کشف سیاره نپتون توسط لو وریر در سال 1846 بر اساس تجزیه و تحلیل معادلات دیفرانسیل).

معادلات دیفرانسیل معمولی زمانی بوجود می آیند که تابع مجهول فقط به یک متغیر مستقل وابسته باشد. رابطه بین یک متغیر مستقل، یک تابع مجهول و مشتقات آن تا یک مرتبه معین یک معادله دیفرانسیل را تشکیل می دهد. در حال حاضر، نظریه معادلات دیفرانسیل معمولی یک نظریه غنی و گسترده است. یکی از مشکلات اصلی این نظریه وجود راه‌حل‌هایی برای معادلات دیفرانسیل است که شرایط اضافی را برآورده می‌کنند (داده‌های کوشی اولیه، زمانی که نیاز به تعیین راه‌حلی است که در نقطه‌ای مقادیر داده شده را می‌گیرد و مقادیر مشتقات داده شده را بالا می‌برد. به یک نظم محدود خاص، شرایط مرزی، و غیره)، راه حل های منحصر به فرد، پایداری آن. پایداری راه حل به عنوان تغییرات کوچک در راه حل با تغییرات کوچک در داده های اضافی مسئله و توابعی که خود معادله را تعیین می کند درک می شود. برای کاربردهای مهم، مطالعه ماهیت راه حل، یا، همانطور که می گویند، رفتار کیفی راه حل، یافتن روش هایی برای حل عددی معادلات است. این نظریه باید روش های یک راه حل اقتصادی و سریع برای فیزیکدان را در اختیار مهندس و فیزیکدان قرار دهد.

معادلات دیفرانسیل جزئی خیلی بعد شروع به مطالعه کردند. لازم به تاکید است که نظریه معادلات دیفرانسیل جزئی بر اساس مسائل فیزیکی خاص به وجود آمد که منجر به مطالعه معادلات دیفرانسیل جزئی منفرد شد که معادلات اساسی فیزیک ریاضی نامیده می شدند. مطالعه مدل‌های ریاضی مسائل فیزیکی خاص منجر به ایجاد شاخه جدیدی از تجزیه و تحلیل در اواسط قرن هجدهم شد - معادلات فیزیک ریاضی که می‌توان آن را علم مدل‌های ریاضی پدیده‌های فیزیکی در نظر گرفت.

پایه های این علم توسط آثار D "Alembert (1717 - 1783)، اویلر (1707 - 1783)، برنولی (1700 - 1782)، لاگرانژ (1736 - 1813)، لاپلاس (1749 - 1827)، پواسون (1749 - 1827) گذاشته شد. 1781 - 1840)، فوریه (1768 - 1830) و دانشمندان دیگر جالب است که بسیاری از آنها نه تنها ریاضیدانان بلکه منجمان، مکانیک ها، فیزیکدانان نیز بودند. معلوم شد که فیزیک برای آن قابل استفاده است فیزیککلاس های گسترده ای از معادلات دیفرانسیل، که در پایان قرن 19 به عنوان پایه ای برای توسعه نظریه عمومی معادلات دیفرانسیل عمل کرد.

مهمترین معادلات فیزیک ریاضی عبارتند از: معادله لاپلاس، معادلات فیزیکرسانایی، معادله موج

در اینجا فرض می کنیم که تابع u به t و سه متغیر x1, x2, x3 بستگی دارد. معادله دیفرانسیل جزئی رابطه بین متغیرهای مستقل، یک تابع مجهول و مشتقات جزئی آن تا حدی است. هنگامی که چندین تابع مجهول وجود داشته باشد، سیستم معادلات به طور مشابه تعریف می شود.

آیا تعجب آور نیست که معادله ای به سادگی معادله لاپلاس حاوی ثروت عظیمی از ویژگی های قابل توجه است، کاربردهای بسیار متنوعی دارد، کتاب های زیادی در مورد آن نوشته شده است، صدها مقاله به آن اختصاص داده شده است که در گذشته منتشر شده است. قرن ها، و با وجود این، هنوز بسیاری از مشکلات حل نشده دشوار با آن وجود دارد.

طیف گسترده ای از مسائل فیزیکی با ماهیت کاملاً متفاوت منجر به مطالعه معادله لاپلاس می شود. این معادله در مسائل الکترواستاتیک، نظریه پتانسیل، هیدرودینامیک، نظریه انتقال حرارت و بسیاری از شاخه‌های دیگر فیزیک و همچنین در نظریه توابع یک متغیر پیچیده و در حوزه‌های مختلف آنالیز ریاضی یافت می‌شود. معادله لاپلاس ساده ترین نماینده کلاس وسیعی از معادلات به اصطلاح بیضوی است.

در اینجا، شاید مناسب باشد که سخنان A. Poincaré را یادآوری کنیم: «ریاضیات هنر یک نام گذاری برای چیزهای مختلف است». این کلمات بیانگر این واقعیت است که ریاضیات با یک روش و با کمک یک مدل ریاضی، پدیده های مختلف دنیای واقعی را مطالعه می کند.

درست مانند معادله لاپلاس، معادله حرارتی جایگاه مهمی در نظریه معادلات دیفرانسیل جزئی و کاربردهای آن دارد. این معادله در نظریه انتقال حرارت، در نظریه انتشار و بسیاری از شاخه های دیگر فیزیک یافت می شود و همچنین نقش مهمی در نظریه احتمال دارد. این ساده ترین نماینده کلاس معادلات سهموی است. برخی از خواص حل های معادله گرما شبیه خواص راه حل های معادله لاپلاس است که با معنای فیزیکی آنها مطابقت دارد، زیرا معادله لاپلاس، به ویژه، توزیع دمای ثابت را توصیف می کند. معادله گرما استخراج شد و اولین بار در سال 1822 در معروف مورد مطالعه قرار گرفت کار کردن J. Fourier "نظریه تحلیلی گرما" که نقش مهمی در توسعه روش های فیزیک ریاضی و نظریه سری های مثلثاتی ایفا کرد.

فیزیک معادله موج، فرآیندهای موجی مختلف، به ویژه انتشار امواج صوتی را توصیف می کند. نقش مهمی در آکوستیک دارد. این نماینده کلاس معادلات به اصطلاح هذلولی است.

مطالعه معادلات اساسی فیزیک ریاضی، طبقه بندی معادلات و سیستم ها را بر اساس مشتقات فیزیکی ممکن کرد. آی.جی. در دهه 1930، پتروفسکی کلاس‌های سیستم‌های بیضوی، سهموی و هذلولی را که اکنون نام او را یدک می‌کشند، جدا کرد و برای اولین بار مطالعه کرد. در حال حاضر، اینها بهترین کلاس های معادلات هستند که به خوبی مطالعه شده اند.

توجه به این نکته ضروری است که برای بررسی درستی یک مدل ریاضی، قضایای وجود برای حل معادلات دیفرانسیل مربوطه بسیار مهم است، زیرا یک مدل ریاضی همیشه برای یک پدیده خاص کافی نیست و وجود یک راه حل برای مسئله ریاضی مربوطه از وجود راه حل برای یک مسئله واقعی (فیزیکی، شیمیایی، بیولوژیکی) ناشی نمی شود.

در حال حاضر استفاده از کامپیوترهای الکترونیکی مدرن نقش مهمی در توسعه نظریه معادلات دیفرانسیل دارد. مطالعه معادلات دیفرانسیل اغلب انجام یک آزمایش محاسباتی برای شناسایی ویژگی‌های معینی از راه‌حل‌های آنها را آسان‌تر می‌کند، که سپس می‌تواند از نظر نظری اثبات شود و به عنوان پایه‌ای برای تحقیقات نظری بیشتر عمل کند.

آزمایش محاسباتی همچنین به ابزاری قدرتمند برای تحقیقات نظری در فیزیک تبدیل شده است. این بر روی یک مدل ریاضی از یک پدیده فیزیکی انجام می شود، اما در همان زمان، پارامترهای دیگر از پارامترهای یک مدل محاسبه می شود و نتیجه گیری در مورد خواص پدیده فیزیکی مورد مطالعه گرفته می شود. هدف از آزمایش محاسباتی این است که با دقت لازم با کمک یک کامپیوتر برای کمترین زمان ممکن، یک توصیف کمی کافی از پدیده فیزیکی مورد مطالعه ایجاد کند. چنین آزمایشی اغلب بر اساس حل عددی یک سیستم معادلات دیفرانسیل جزئی است. از اینجا ارتباط بین نظریه معادلات دیفرانسیل و ریاضیات محاسباتی و به ویژه با بخشهای مهمی از آن مانند روش تفاوتهای محدود، روش اجزای محدود و موارد دیگر حاصل می شود.

بنابراین اولین ویژگی نظریه معادلات دیفرانسیل ارتباط نزدیک آن با کاربردها است. به عبارت دیگر می توان گفت که نظریه معادلات دیفرانسیل از برنامه های کاربردی زاده شده است. در این بخش - نظریه معادلات دیفرانسیل - ریاضیات در درجه اول به عنوان بخشی جدایی ناپذیر از علوم طبیعی عمل می کند که نتیجه گیری و درک قوانین کمی و کیفی که محتوای علوم طبیعی را تشکیل می دهند بر اساس آن است.

این علم طبیعی است که منبع قابل توجهی از مسائل جدید برای نظریه معادلات دیفرانسیل است، تا حد زیادی جهت تحقیقات آنها را تعیین می کند، جهت گیری صحیح را به این مطالعات می دهد. علاوه بر این، معادلات دیفرانسیل نمی توانند جدا از مسائل فیزیکی به طور مثمر ثمر توسعه یابند. و نه تنها به این دلیل که طبیعت از تصور انسان غنی تر است. نظریه‌ای که در سال‌های اخیر در مورد حل‌ناپذیری کلاس‌های معینی از معادلات دیفرانسیل جزئی ایجاد شده است، نشان می‌دهد که حتی معادلات دیفرانسیل جزئی خطی بسیار ساده با ضرایب بی‌نهایت قابل تفکیک ممکن است نه تنها به معنای معمول، بلکه در کلاس‌های توابع تعمیم‌یافته نیز یک راه‌حل واحد نداشته باشند. و در کلاس های ابرتوابع، و بنابراین، نمی توان یک نظریه معنادار برای آنها ساخت (نظریه توابع تعمیم یافته، که مفهوم اساسی تحلیل ریاضی - مفهوم تابع را تعمیم می دهد، در اواسط قرن ما ایجاد شد. آثار S.L. Sobolev و L. Schwartz).

مطالعه معادلات دیفرانسیل جزئی در حالت کلی آنقدر کار دشواری است که اگر کسی به طور تصادفی حتی یک معادله دیفرانسیل جزئی خطی بنویسد، با احتمال زیاد حتی یک ریاضیدان نمی تواند در مورد آن چیزی بگوید و به طور خاص، دریابید که آیا این معادله حداقل یک راه حل دارد یا خیر.

مسائل فیزیک و سایر علوم طبیعی نظریه فیزیک دیفرانسیل را با مسائلی عرضه می کنند که نظریه های غنی از آنها رشد می کنند. با این حال، همچنین اتفاق می افتد که یک تحقیق ریاضی که در چارچوب خود ریاضیات متولد شده است، پس از مدت زیادی پس از اجرای آن، در نتیجه مطالعه عمیق تر آنها در مسائل فیزیکی خاص کاربرد پیدا می کند. یکی از این نمونه ها مسئله Tricomi برای معادلات از نوع مختلط است که بیش از ربع قرن پس از حل آن، کاربردهای مهمی در مسائل دینامیک گازهای مدرن در مطالعه جریان های گاز مافوق صوت پیدا کرده است.

F. Klein در کتاب خود "سخنرانی در مورد توسعه ریاضیات در قرن 19" نوشت که "ریاضیات از تفکر فیزیکی پیروی کردند و برعکس، قوی ترین انگیزه ها را از مسائل مطرح شده توسط فیزیک دریافت کردند."

دومین ویژگی نظریه معادلات دیفرانسیل ارتباط آن با سایر شاخه های ریاضیات مانند آنالیز تابعی، جبر و نظریه احتمالات است. تئوری معادلات دیفرانسیل و به ویژه نظریه معادلات دیفرانسیل جزئی به طور گسترده ای از مفاهیم، ​​ایده ها و روش های اساسی این حوزه های ریاضیات استفاده می کند و علاوه بر آن، بر مسائل آنها و ماهیت تحقیق تأثیر می گذارد. برخی از بخش های بزرگ و مهم ریاضیات با مسائلی در نظریه معادلات دیفرانسیل زنده شده اند. یک مثال کلاسیک از چنین تعاملی با سایر حوزه های ریاضی، مطالعه ارتعاشات ریسمان است که در اواسط قرن 18 انجام شد.

معادله ارتعاش رشته توسط D "Alembert در سال 1747 استخراج شد. او همچنین فرمولی را به دست آورد که جواب این معادله را می دهد: u (t, x) \u003d F1 (x + t) + F2 (x - t) ، که در آن F1 و F2 توابع دلخواه هستند اویلر فرمولی برای آن به دست آورد که با شرایط اولیه معین راه حلی برای آن می دهد (مسئله کوشی). یک راه حل. اویلر معتقد بود که این می تواند یک منحنی خودسرانه ترسیم شده باشد. D "آلمبر معتقد بود که راه حل باید در یک عبارت تحلیلی نوشته شود. D. Bernoulli استدلال کرد که همه راه حل ها به صورت سری مثلثاتی نشان داده می شوند. D" آلمبر و اویلر با او موافق نبودند. در ارتباط با این اختلاف، مشکلاتی برای روشن شدن مفهوم تابع، مهمترین مفهوم تحلیل ریاضی و همچنین مسئله شرایط نمایش پذیری یک تابع در قالب یک سری مثلثاتی مطرح شد که بعدها مورد توجه قرار گرفت. توسط فوریه، دیریکله و دیگر ریاضیدانان بزرگ و مطالعه آنها منجر به ایجاد نظریه سری های مثلثاتی شد. همانطور که مشخص است، نیازهای توسعه نظریه سری های مثلثاتی منجر به ایجاد نظریه اندازه گیری مدرن، نظریه مجموعه ها و نظریه توابع شد.

در مطالعه معادلات دیفرانسیل خاص که در فرآیند حل مسائل فیزیکی به وجود می آیند، اغلب روش هایی ایجاد می شد که عمومیت زیادی داشتند و بدون توجیه ریاضی دقیق برای طیف گسترده ای از مسائل ریاضی به کار می رفتند. از جمله روش هایی می توان به روش فوریه، روش ریتز، روش گالرکین، روش های تئوری اغتشاشات و غیره اشاره کرد. اثربخشی به کارگیری این روش ها یکی از دلایل تلاش برای توجیه دقیق ریاضی آنها بود. این منجر به ایجاد نظریه های جدید ریاضی، حوزه های جدید تحقیق شد. این گونه بود که نظریه انتگرال فوریه، نظریه بسط بر حسب توابع ویژه، و در ادامه، نظریه طیفی عملگرها و نظریه های دیگر مطرح شد.

در اولین توسعه نظریه معادلات دیفرانسیل معمولی، یکی از وظایف اصلی یافتن یک راه حل کلی در ربع، یعنی از طریق انتگرال های توابع شناخته شده بود (این کار توسط اویلر، ریکاتی، لاگرانژ، دی آلمبر و غیره انجام شد. .) مشکلات ادغام معادلات دیفرانسیل با ضرایب ثابت تأثیر زیادی بر توسعه جبر خطی داشت. در سال 1841، لیوویل نشان داد که معادله Riccati y" + a(x)y + b(x)y2 = c(x) به طور کلی با ربع قابل حل نیست. مطالعه گروه‌های تبدیل پیوسته در ارتباط با مسائل یکپارچه‌سازی معادلات دیفرانسیل منجر به ایجاد نظریه گروه‌های دروغ شد.

آغاز تئوری کیفی معادلات دیفرانسیل آغاز شد آثارپوانکره ریاضیدان مشهور فرانسوی. این مطالعات پوانکار بر روی معادلات دیفرانسیل معمولی او را به ایجاد پایه های توپولوژی مدرن سوق داد.

بنابراین، معادلات دیفرانسیل، همانطور که بود، در تقاطع جاده های ریاضی قرار دارند. از یک سو، دستاوردهای مهم جدید در توپولوژی، جبر، تجزیه و تحلیل تابعی، تئوری توابع و سایر زمینه های ریاضیات بلافاصله منجر به پیشرفت در نظریه معادلات دیفرانسیل شده و در نتیجه راه خود را به کاربردها می یابند. از سوی دیگر، مسائل فیزیک، که به زبان معادلات دیفرانسیل فرموله شده است، منجر به جهت گیری های جدید در ریاضیات می شود، نیاز به بهبود دستگاه ریاضی را به دنبال دارد، نظریه های ریاضی جدیدی را به وجود می آورد که دارای قوانین درونی توسعه هستند. مشکلات خود

F. Klein در سخنرانی های خود در مورد توسعه ریاضیات در قرن 19 نوشت: "ریاضیات امروزی شبیه تولید سلاح در زمان صلح است. نمونه ها خبره را خوشحال می کنند. هدف از این چیزها در پس زمینه محو می شود."

با وجود این سخنان، می توان گفت که نمی توان پای «خلع سلاح» ریاضیات ایستاد. به عنوان مثال، به یاد بیاورید که یونانیان باستان مدتها قبل از اینکه کشف شود که سیارات در امتداد آنها حرکت می کنند، برش های مخروطی را مطالعه کردند. در واقع، نظریه برش های مخروطی ایجاد شده توسط یونانیان باستان تقریباً برای دو هزار سال کاربرد خود را پیدا نکرد، تا اینکه کپلر از آن برای ایجاد نظریه حرکت اجرام آسمانی استفاده کرد. نیوتن بر اساس نظریه کپلر مکانیک را ایجاد کرد که اساس تمام فیزیک و فناوری است.

نمونه دیگری از این دست، نظریه گروهی است که در پایان قرن هجدهم (لاگفیزیک، 1771) در اعماق خود ریاضیات پدید آمد و تنها در پایان قرن نوزدهم کاربرد ثمربخشی پیدا کرد، ابتدا در کریستالوگرافی، و بعداً در فیزیک نظری و سایر علوم طبیعی با بازگشت به حال، متذکر می شویم که مهمترین وظایف علمی و فنی مانند تسلط بر انرژی آتوفیزیک، پروازهای فضایی، در اتحاد جماهیر شوروی سوسیالیستی () نیز به دلیل سطح نظری بالای توسعه ریاضیات در ما، با موفقیت حل شد. کشور.

بنابراین، در نظریه معادلات دیفرانسیل، خط اصلی توسعه ریاضیات به وضوح دنبال می شود: از عینی و جزئی از طریق انتزاع به عینی و خاص.

همانطور که قبلاً ذکر شد، در قرن 18 و 19 عمدتاً معادلات خاص فیزیک ریاضی مورد مطالعه قرار گرفت. از نتایج کلی نظریه معادلات دیفرانسیل جزئی در این دوره زمانیباید به ساخت نظریه معادلات با مشتقات جزئی مرتبه اول (مونژ، کوشی، چارپی) و قضیه کووالفسکایا توجه کنیم.

قضایای وجود یک راه حل تحلیلی (یعنی قابل نمایش به عنوان یک سری توان) برای معادلات دیفرانسیل معمولی، و همچنین برای سیستم های خطی معادلات دیفرانسیل جزئی، قبلاً توسط کوشی اثبات شد (کوشی، 1789 - 1857). این موضوعات در چندین مقاله مورد بحث قرار گرفته است. اما کار کوشی برای وایرشتراس که پیشنهاد S.V. Kovalevskaya برای مطالعه مسئله وجود راه حل های تحلیلی معادلات دیفرانسیل جزئی به عنوان پایان نامه دکترا. (توجه می کنم که کوشی 789 مقاله و تعداد زیادی تک نگاری منتشر کرد؛ میراث او بسیار زیاد است، بنابراین جای تعجب نیست که برخی از نتایج او برای مدتی مورد توجه قرار نگیرد.) S.V. Kovalevskaya در کار خود بر سخنرانی های Weierstrass تکیه کرد، جایی که مشکلی با شرایط اولیه برای معادلات دیفرانسیل معمولی در نظر گرفته شد. مطالعه Kovalevskaya به مسئله حل شدنی بودن مسئله کوشی برای معادلات و سیستم های دارای مشتقات جزئی، به معنای خاصی، یک شخصیت نهایی داد. پوانکاره برای این اثر کووالفسکایا ارزش زیادی قائل بود. او نوشت: "کووالفسکایا اثبات را بسیار ساده کرد و به قضیه شکل نهایی آن را داد."

قضیه Kovalevskaya جایگاه مهمی در نظریه مدرن معادلات دیفرانسیل جزئی دارد. شاید او از نظر تعداد کاربردها در زمینه های مختلف نظریه معادلات دیفرانسیل جزئی یکی از اولین مکان ها باشد: قضیه هولمگرن در مورد منحصر به فرد بودن حل مسئله کوشی، قضایای وجودی برای حل کوشی. مسئله معادلات هذلولی (شودر، پتروفسکی)، نظریه مدرن حل‌پذیری معادلات خطی، و بسیاری از نتایج دیگر از قضیه کووالفسکایا استفاده می‌کنند.

یک دستاورد مهم در نظریه معادلات دیفرانسیل جزئی، ایجاد نظریه معادلات انتگرال فردهولم در اواخر قرن نوزدهم و حل مسائل ارزش مرزی پایه برای معادله لاپلاس بود. می توان در نظر گرفت که نتایج اصلی توسعه نظریه معادلات با مشتقات جزئی قرن 19 در کتاب درسی E. Gours "دوره تحلیل ریاضی" منتشر شده در دهه 20 قرن ما خلاصه شده است. لازم به ذکر است که کمک بزرگی به نظریه معادلات دیفرانسیل و فیزیک ریاضی توسط آثار M.V. Ostrogradsky در مورد روش های تنوع، آثار A.M. لیاپانوف در مورد نظریه پتانسیل و در مورد نظریه ثبات حرکت، آثار V.A. استکلوف در مورد فیزیک روش فوریه و دیگران.

دهه سی و بعد از آن قرن ما بود دوره زمانیتوسعه سریع نظریه عمومی معادلات دیفرانسیل جزئی. در آثار I.G. پتروفسکی، پایه های نظریه کلی سیستم های معادلات با مشتقات جزئی گذاشته شد، طبقاتی از سیستم های معادلات متمایز شدند که در حال حاضر به معنای سیستم های پتروفسکی بیضوی، هذلولی و سهمی نامیده می شوند، خواص آنها مورد مطالعه قرار گرفت و ویژگی آنها مورد بررسی قرار گرفت. مشکلات مورد مطالعه قرار گرفت.

ایده های تحلیل تابعی شروع به نفوذ عمیق تر و عمیق تر به نظریه معادلات دیفرانسیل جزئی کردند. مفهوم یک راه حل تعمیم یافته به عنوان عنصری از برخی از فضای عملکردی معرفی شد. ایده یک راه حل تعمیم یافته به طور سیستماتیک در آثار S.L. سوبولف. در ارتباط با مطالعه معادلات دیفرانسیل، در دهه 1930 سوبولف نظریه توابع تعمیم یافته را ایجاد کرد که نقش بسیار مهمی در ریاضیات و فیزیک مدرن ایفا می کند. S.L. سوبولف نظریه ای را ارائه کرد پیوست هافضاهای کاربردی که در حال حاضر به آنها فضاهای سوبولف می گویند. A.N. تیخونوف تئوری مسائل بد مطرح را توسعه داد.

برجسته مشارکتریاضیدانان روسی N.N. بوگولیوبوف، A.N. کولموگروف، I.G. پتروفسکی، ال.اس. پونتریاگین، اس.ال. سوبولف، A.N. تیخونوف و دیگران.

تأثیر بر توسعه نظریه معادلات دیفرانسیل جزئی در ما کشورسمیناری ارائه کرد که در دهه 40 و 50 توسط I.G. پتروفسکی، اس.ال. سوبولف، A.N. تیخونوف. مقاله بررسی مشکل توسط I.G. پتروفسکی "درباره برخی مشکلات در نظریه معادلات دیفرانسیل جزئی" که در سال 1946 در مجله "پیشرفت در علوم ریاضی" منتشر شد. وضعیت نظریه معادلات دیفرانسیل جزئی آن زمان را ترسیم می کند و راه های آن را بیان می کند پیشرفتهای بعدی. اکنون، تقریباً 50 سال بعد، می‌توان گفت که توسعه نظریه معادلات دیفرانسیل جزئی دقیقاً مسیری را طی کرد که در این مقاله قابل توجه ترسیم شده است.

در حال حاضر، نظریه معادلات دیفرانسیل با مشتقات جزئی، یک نظریه غنی و بسیار منشعب است. تئوری مسائل ارزش مرزی برای عملگرهای بیضوی بر اساس یک دستگاه جدید ایجاد شده است - نظریه عملگرهای شبه دیفرانسیل، مشکل شاخص حل شده است، و مسائل مخلوط برای معادلات هذلولی مورد مطالعه قرار می گیرند. نقش مهمی در مطالعات مدرن معادلات هذلولی توسط عملگرهای انتگرال فوریه ایفا می شود، که عملگر تبدیل فوریه را به حالتی تعمیم می دهند که تابع فاز در توان، به طور کلی، به طور غیرخطی به متغیرها و فرکانس های مستقل بستگی دارد. با کمک عملگرهای انتگرال فوریه، مسئله انتشار تکینگی های حل معادلات دیفرانسیل، که از آثار کلاسیک هویگنس نشات می گیرد، مورد بررسی قرار می گیرد. در دهه‌های اخیر، شرایطی برای فرمول‌بندی صحیح مسائل مقدار مرزی پیدا شده است و پرسش‌های مربوط به هموار بودن راه‌حل‌ها برای سیستم‌های بیضوی و سهموی مورد مطالعه قرار گرفته‌اند. معادلات بیضوی و سهمی غیرخطی مرتبه دوم و کلاس های گسترده معادلات غیرخطی مرتبه اول مورد مطالعه قرار گرفته و مسئله کوشی برای آنها بررسی شده و تئوری راه حل های ناپیوسته ساخته شده است. سیستم ناویر-استوکس، سیستم معادلات لایه مرزی، معادلات نظریه الاستیسیته، معادلات فیلتراسیون و بسیاری دیگر از معادلات مهم فیزیک ریاضی مورد مطالعه عمیق قرار گرفتند.

یک مثال جالب از جذب ایده‌ها و ابزارها از سایر حوزه‌های ریاضی، حل مسئله کوشی در سال‌های اخیر برای معادله Korteweg-de Vries با استفاده از مسئله معکوس نظریه پراکندگی است. بر اساس روشی که در این مورد بوجود آمد، کلاس‌های جدیدی از معادلات و سیستم‌های غیرخطی قابل ادغام یافت می‌شوند. در این مورد، استفاده از روش های هندسه جبری نقش مهمی ایفا کرد که به ویژه امکان ادغام معادلات یانگ میلز را فراهم کرد که نقش مهمی در نظریه میدان کوانتومی ایفا می کنند.

در دهه های اخیر، شاخه جدیدی از نظریه معادلات دیفرانسیل جزئی بوجود آمده و به شدت در حال توسعه است - نظریه میانگین گیری عملگرهای دیفرانسیل. این نظریه تحت تأثیر مشکلاتی در فیزیک، مکانیک پیوسته و فناوری، به‌ویژه مربوط به مطالعه کامپوزیت‌ها (مواد بسیار ناهمگن که در حال حاضر به طور گسترده در مهندسی استفاده می‌شوند)، محیط‌های متخلخل و مواد سوراخ‌دار پدید آمد. چنین مشکلاتی منجر به معادلات دیفرانسیل جزئی با ضرایب نوسانی سریع یا در حوزه هایی با مرزهای پیچیده می شود. حل عددی چنین مسائلی بسیار دشوار است. تجزیه و تحلیل مجانبی از مشکل مورد نیاز است که منجر به میانگین گیری مشکلات می شود.

آثار بسیاری در سال‌های اخیر به مطالعه رفتار راه‌حل‌های معادلات تکاملی (یعنی معادلات توصیف فرآیندهایی که در زمان توسعه می‌یابند) با افزایش نامحدود در زمان و به اصطلاح جاذبه‌هایی که در این مورد به وجود می‌آیند اختصاص یافته است. مسئله ماهیت هموار بودن راه حل های مسائل ارزش مرزی در حوزه هایی با مرز غیر هموار همچنان توجه محققان را به خود جلب می کند؛ تعداد زیادی مقاله در سال های اخیر به مطالعه مسائل غیرخطی خاص فیزیک ریاضی اختصاص یافته است.

در طول یک و نیم تا دو دهه گذشته، چهره نظریه کیفی معادلات دیفرانسیل معمولی به طور چشمگیری تغییر کرده است. یکی از دستاوردهای مهم، کشف رژیم های محدود کننده است که به آنها جذب کننده می گویند.

معلوم شد که همراه با رژیم های محدود کننده ثابت و دوره ای، رژیم های محدود کننده با ماهیت کاملاً متفاوت امکان پذیر است، یعنی رژیم هایی که در آنها هر مسیر منفرد ناپایدار است و خود پدیده رسیدن به یک رژیم محدود کننده معین از نظر ساختاری پایدار است. کشف و مطالعه دقیق چنین حالت های محدود کننده ای که جذب کننده نامیده می شوند برای سیستم های معادلات دیفرانسیل معمولی مستلزم استفاده از ابزارهای هندسه دیفرانسیل و توپولوژی، تحلیل تابعی و نظریه احتمال بود. در حال حاضر، این مفاهیم ریاضی به شدت در برنامه ها معرفی می شوند. بنابراین، برای مثال، پدیده‌هایی که در حین انتقال یک جریان آرام به یک جریان آشفته با افزایش اعداد رینولدز رخ می‌دهند توسط یک جاذبه توصیف می‌شوند. مطالعه جاذبه‌ها نیز برای معادلات دیفرانسیل جزئی انجام شده است.

یکی دیگر از دستاوردهای مهم در تئوری معادلات دیفرانسیل معمولی، مطالعه پایداری ساختاری سیستم ها بود. هنگام استفاده از هر مدل ریاضی، این سوال در مورد صحت اعمال نتایج ریاضی در واقعیت مطرح می شود. اگر نتیجه به کوچکترین تغییر در مدل بسیار حساس باشد، تغییرات کوچک دلخواه در مدل منجر به مدلی با ویژگی های کاملاً متفاوت می شود. چنین نتایجی را نمی توان به واقعی مورد مطالعه تعمیم داد، زیرا هنگام ساخت یک مدل، همیشه ایده آل سازی انجام می شود و پارامترها فقط تقریباً تعیین می شوند.

این امر باعث شد که A.A. آندرونوف و ال.اس. پونتریاژین به مفهوم زبری یک سیستم معادلات دیفرانسیل معمولی یا مفهوم پایداری سازه. این مفهوم در مورد ابعاد کوچک فضای فاز (1 یا 2) بسیار مثمر ثمر بود و در این مورد مسائل پایداری سازه به طور مفصل مورد بررسی قرار گرفت.

در سال 1965، اسمال نشان داد که با ابعاد بزرگ فضای فاز، سیستم هایی در برخی از همسایگی ها وجود دارد که یک سیستم واحد از نظر ساختاری پایدار وجود ندارد، یعنی به گونه ای که با یک تغییر کوچک در میدان برداری، در آن باقی می ماند. یک حس خاص معادل حس اصلی. این نتیجه برای نظریه کیفی معادلات دیفرانسیل معمولی اهمیت اساسی دارد، زیرا حل‌ناپذیری مسئله طبقه‌بندی توپولوژیک سیستم‌های معادلات دیفرانسیل معمولی را نشان می‌دهد و می‌توان آن را از نظر معنایی با قضیه لیوویل در مورد حل‌ناپذیری معادلات دیفرانسیل مقایسه کرد. مربعات

از دستاوردهای مهم می توان به ساخت A.N. کلموگروف نظریه اغتشاش سیستم های همیلتونی، توجیه روش میانگین گیری برای سیستم های چند ذره ای، توسعه نظریه انشعاب ها، نظریه آشفتگی، نظریه نوسانات آرامش، مطالعه عمیق بیشتر توان لیاپانوف، ایجاد نظریه کنترل بهینه فرآیندهای توصیف شده توسط معادلات دیفرانسیل

بنابراین، نظریه معادلات دیفرانسیل در حال حاضر یک شاخه فوق العاده غنی از ریاضیات است که به سرعت در حال توسعه است و ارتباط نزدیکی با سایر حوزه های ریاضیات و کاربردهای آن دارد.

بوربکی، در مورد معماری ریاضیات، وضعیت کنونی آن را چنین توصیف می کند:

"ارائه یک ایده کلی از علوم ریاضی در زمان حاضر به معنای پرداختن به چنین تجارتی است که همانطور که به نظر می رسد از همان ابتدا به دلیل گستردگی و تنوع مطالب مورد بررسی با مشکلات تقریباً غیرقابل حلی روبرو می شود. در ریاضیات محض که به طور متوسط ​​در یک سال در سراسر جهان منتشر می شود، به هزاران صفحه می رسد. البته همه آنها ارزش یکسانی ندارند، با این حال، پس از پاکسازی از زباله های اجتناب ناپذیر، معلوم می شود که هر سال ریاضیات علم با انبوهی از نتایج جدید غنی می شود، محتوای متنوع تری به دست می آورد و دائماً انشعاباتی در قالب نظریه هایی ارائه می دهد که دائماً با یکدیگر اصلاح می شوند، بازآرایی می شوند، مقایسه می شوند و با یکدیگر ترکیب می شوند. بسیاری از ریاضیدانان در گوشه و کناری از علوم ریاضی ساکن می شوند، جایی که از آنجا آمده اند، تلاشی برای بیرون رفتن ندارند و نه تنها تقریباً به طور کامل همه چیزهایی را که به علم ریاضی مربوط نمی شود نادیده می گیرند. موضوع تحقیق آنهاست، اما آنها حتی قادر به درک زبان و اصطلاحات برادرانشان که تخصص آنها از آنها دور است، نیستند. (ن. بورباکی، "مقالاتی در مورد تاریخ ریاضیات"، مسکو: IL، 1963)

با این حال، به نظر من نمی توان اهمیت تحقیقات ریاضی را حتی برای کسانی که «در انتهای خیابان» علوم ریاضی هستند، انکار کرد. کانال اصلی ریاضیات، مانند یک رودخانه بزرگ، عمدتاً توسط نهرهای کوچک تغذیه می شود. اکتشافات عمده، پیشرفت‌ها در جبهه تحقیقات اغلب با کار پر زحمت بسیاری از محققین ارائه و آماده می‌شوند. همه موارد فوق نه تنها در مورد کل ریاضیات، بلکه در مورد یکی از گسترده ترین بخش های آن - نظریه معادلات دیفرانسیل، که در حال حاضر مجموعه ای از واقعیت ها، ایده ها و روش های غیرقابل مشاهده است که بسیار مفید هستند، صدق می کند. برای کاربردها و تحریک تحقیقات نظری در تمام بخش های دیگر.

بسیاری از شاخه های نظریه معادلات دیفرانسیل آنقدر رشد کرده اند که به علوم مستقل تبدیل شده اند. می توان گفت که بیشتر مسیرهای ارتباطی نظریه ها و کاربردهای ریاضی انتزاعی در علوم طبیعی از معادلات دیفرانسیل می گذرد. همه اینها نظریه معادلات دیفرانسیل را در علم مدرن جایگاهی ارجمند به ارمغان می آورد.

معمولاً دیفرانسیل f را df و مقدار آن در x را dxf و گاهی اوقات dfx و df[x] نشان می‌دهند. برخی از نویسندگان ترجیح می دهند از فونت roman برای df استفاده کنند تا تاکید کنند که دیفرانسیل یک عملگر است.

توصیف غیررسمی دیفرانسیل ریاضی

یک تابع صاف f(x) را در نظر بگیرید. بیایید یک مماس بر روی آن در نقطه x رسم کنیم و روی این مماس پاره ای به طول آن را کنار بگذاریم که برآمدگی آن روی محور x برابر با Δx باشد. طرح ریزی این قطعه بر روی محور y دیفرانسیل تابع f(x) در نقطه x از Δx نامیده می شود.

بنابراین، دیفرانسیل را می توان به عنوان تابعی از دو متغیر x و Δx درک کرد.

df/(x، ∆x)→dxf(∆x)

توسط رابطه تعیین می شود

dxf(Δx) = f "(x)Δx.

تعاریف

برای توابع

دیفرانسیل یک تابع با ارزش واقعی صاف که روی M تعریف شده است (M یک منیفولد صاف است) یک شکل است که معمولاً df نشان داده می شود و با رابطه تعریف می شود.

که در آن Xf مشتق f را با توجه به بردار X در بسته مماس M نشان می دهد.

برای نمایشگرها

دیفرانسیل یک نگاشت صاف از یک منیفولد صاف به F/M→N یک نگاشت بین دسته های مماس آنها، dF/TM→TN است، به طوری که برای هر تابع صاف g/N→R ما داریم.

dF(X) g = X(مه)

که در آن Xf مشتق f را نسبت به جهت X نشان می دهد. (در سمت چپ تساوی، مشتق N تابع g نسبت به dF(X) در سمت راست، در M گرفته شده است. تابع F o g نسبت به X).

این مفهوم به طور طبیعی دیفرانسیل یک تابع را تعمیم می دهد.

تعاریف مرتبط

یک نگاشت صاف F/M → N، اگر برای هر نقطه x Є M، دیفرانسیل d x F / T x M → T F(x) N به صورت سطحی باشد، غوطه ور نامیده می شود.

یک نقشه صاف F / M → N یک غوطه وری صاف نامیده می شود اگر برای هر نقطه x Є M دیفرانسیل d x F / T x M → T F(x) N تزریقی باشد.

خواص

دیفرانسیل ترکیب برابر با ترکیب دیفرانسیل است:

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

دیفرانسیل خودرو

دیفرانسیل- این وسیله مکانیکی است که چرخش را از یک منبع به دو گیرنده مستقل منتقل می کند به گونه ای که سرعت های زاویه ای چرخش منبع و هر دو مصرف کنندگانممکن است نسبت به یکدیگر متفاوت باشند و نسبت آنها ثابت نباشد.

دیفرانسیل- این (از دیفرانسیل لاتین - تفاوت، تفاوت)، یکی از مفاهیم اساسی حساب دیفرانسیل است. ... (دایره المعارف مدرن)

دیفرانسیل- این نام مکانیزم دیفرانسیل در حرکت چرخ های محرک ماشین، تراکتور یا سایر وسایل نقلیه چرخ دار است. رایج ترین دیفرانسیل با چرخ دنده های مخروطی ... (فرهنگ دانشنامه بزرگ)

هدف از دیفرانسیل خودرو

در مدل ها و نقشه های خودرو، چرخ های محرک روی یک محور مشترک قرار دارند. اشکالی نداره کی خودرودر یک خط مستقیم سوار می شود با این حال، در یک گوشه، چرخ داخلی مسافت کمتری را نسبت به چرخ بیرونی طی می‌کند، بنابراین این طراحی باعث می‌شود که چرخ داخلی لغزش کند که به‌ویژه هنگام رانندگی با سرعت بالا روی هندلینگ خودرو تأثیر منفی می‌گذارد. برای اینکه چرخ های محرک غیر هماهنگ بچرخند، از دیفرانسیل استفاده می شود.

هدف دیفرانسیل:

گشتاور را از موتور به چرخ های محرک منتقل می کند.

به عنوان یک تغییر دنده اضافی عمل می کند.

به چرخ ها اجازه می دهد تا با سرعت های زاویه ای مختلف بچرخند (به همین دلیل، دیفرانسیل نام خود را گرفت).

موقعیت مکانی دیفرانسیل خودرو

در وسایل نقلیه با یک محور محرک، دیفرانسیل روی محور محرک قرار دارد. خودروهای محور پشت سر هم دارای دو دیفرانسیل هستند، یکی برای هر محور. در وسایل نقلیه تمام زمینی با سیستم چهار چرخ متحرک قابل تغییر، یک دیفرانسیل در هر محور. در چنین ماشین هایی توصیه نمی شود در جاده هایی با سیستم چهار چرخ روشن رانندگی کنید. در خودروهای چهار چرخ متحرک سه دیفرانسیل وجود دارد: یکی در هر محور (بین چرخ)، به علاوه یک دیفرانسیل گشتاور را بین محورها توزیع می کند (بین محور). با سه یا چهار محور محرک (فرمول چرخ 6Ch6 یا 8Ch8)، یک دیفرانسیل بین بوژی نیز اضافه شده است.

دستگاه دیفرانسیل خودرو

دیفرانسیل های کلاسیک خودرو بر اساس یک چرخ دنده سیاره ای هستند. شفت کارداناز طریق یک دنده مخروطی گیربکس را می چرخاند، گیربکس از طریق چرخ دنده های مستقل از یکدیگر شفت های محور را می چرخاند. چنین درگیری نه یک، بلکه دو درجه آزادی دارد و هر یک از نیم محورها با حداکثر سرعتی که می تواند می چرخد. فقط سرعت کل چرخش نیم محورها ثابت است.

مشکل لغزش چرخ

در یک دیفرانسیل معمولی، اگر یکی از چرخ ها روی یخ یا در هوا باشد، این چرخ است که می چرخد ​​(در حالی که چرخ دوم که روی زمین محکم ایستاده است، بی حرکت است؛ انتقال گشتاور به آن منطقی تر است). .

به طور مشابه، در یک ماشین مسابقه در یک گوشه، چرخ داخلی کمتر از چرخ بیرونی بارگذاری می شود، بنابراین در حالی که چرخ داخلی در آستانه لیز خوردن است، گشتاور کافی به چرخ بیرونی منتقل نمی شود.

بنابراین، مشکل لغزش چرخ، هندلینگ و باز بودن خودرو را بدتر می کند.

راه های حل مشکل لغزش چرخ. قفل دیفرانسیل دستی

با دستور کابین، دنده های دیفرانسیل قفل می شوند و چرخ ها به طور همزمان می چرخند. بنابراین، دیفرانسیل را می توان روی زمین چسبناک قفل کرد و روی آسفالت جدا کرد. در وسایل نقلیه تمام زمینی و وسایل نقلیه خارج از جاده استفاده می شود.

هنگام رانندگی در چنین وسایل نقلیه ای، نباید قفل را در هنگام رانندگی درگیر کنید خودرودر حال حرکت است. همچنین باید بدانید که گشتاور تولید شده توسط موتور به قدری زیاد است که می تواند مکانیزم قفل یا محور محور را بشکند. دیفرانسیل قفل شده را فقط می توان در سرعت های کم و فقط در زمین های سخت راند. قفل گنجانده شده، به ویژه در محور جلو، بر روی هندلینگ تأثیر منفی می گذارد.

کنترل دیفرانسیل الکترونیکی

در SUV های مجهز به سیستم ضد لغزش (TRC و سایرین)، اگر یکی از چرخ ها لیز بخورد، توسط ترمز سرویس ترمز می شود.

راه حل مشابهی در فرمول 1 در سال 1998 توسط تیم مک لارن اعمال شد: در یک پیچ، چرخ داخلی توسط یک ترمز سرویس ترمز شد. این سیستم به سرعت ممنوع شد، اما طراحی در فرمول 1 ریشه گرفت دیفرانسیل اصطکاک، که در آن کلاچ علاوه بر این توسط یک کامپیوتر کنترل می شود. در سال 2002، مقررات فنی تشدید شد. از امسال تا به امروز، فقط دیفرانسیل از ساده ترین نوع در فرمول 1 مجاز است.

مزیت کنترل الکترونیکی افزایش کشش در گوشه و تنظیم میزان قفل بسته به ترجیح سوارکار است. در یک خط مستقیم، هیچ افت قدرت موتور وجود ندارد. نقطه ضعف این است که سنسورها و محرک‌ها مقداری اینرسی دارند و چنین دیفرانسیل نسبت به شرایط جاده که به سرعت تغییر می‌کند حساس نیست.

دیفرانسیل خود قفل، همانطور که از نامش پیداست، تصمیم می گیرد که چه زمانی باید درگیر شود. این با تفاوت در سرعت چرخش چرخ های محرک تعیین می شود. اگر این تفاوتکوچک است (در یک پیچ حرکت می کند)، سپس دیفرانسیل مانند یک "باز" ​​معمولی رفتار می کند، اما به محض اینکه یکی از چرخ ها بلغزد، تفاوت در سرعت زاویه ای چرخ ها به شدت افزایش می یابد و قفل فعال می شود. از نظر فنی، این را می توان به روش های مختلفی اجرا کرد، اما رایج ترین آنها عبارتند از دیسک (اصطکاک، افزایش اصطکاک، LSD)، ویسکوز (کوپلینگ چسبناک) و پیچ (کرم).

دیفرانسیل خود قفل اصطکاکی

این نوع دیفرانسیل (در واقع یک جفت چسبناک) مبتنی بر این واقعیت است که در یک نیمه محور مستقیم با روتور می چرخند، اما در یک چرخش به نظر می رسد. تفاوتدر سرعت های زاویه ای

یک کلاچ اصطکاکی بین روتور 2 و محور محور 4 ساخته می شود (بسته به طراحی، کلاچ می تواند روی یک محور یا دو محور باشد؛ این بر عملکرد رانندگی تأثیری ندارد). هنگامی که خودرو در یک خط مستقیم حرکت می کند، روتور و محور محور با سرعت یکسانی می چرخند و اصطکاک وجود ندارد. هرچه اختلاف سرعت محورها بیشتر باشد، نیروی اصطکاک بیشتر است.

کارآمدترین شکل دیفرانسیل، نیازمند آن است نگهداری دوره ایو بنابراین هرگز تنظیم نمی شود خودروهای تولیدی(فقط برای ورزش و تنظیم).

کوپلینگ چسبناک نام خود را از lat گرفته است. viscosus - چسبناک. عناصر اصلی آن عبارتند از:

محفظه و شفت با مهر و موم آب بندی شده است.

دیسک هایی که یک نیمی از آن به بدنه و دیگری به شفت کشیده شده است. دیسک ها دارای کانال ها و سوراخ هایی برای افزایش ویسکوزیته اصطکاک سیال هستند.

سیال سیلیکونی (اورگانوسیلیکن) که دارد ویسکوزیته بالاو 80-90 درصد بدن را پر می کند.

نسخه ساده شده دیفرانسیل اصطکاک. در یکی از محورهای محور یک مخزن پر از مایع چسبناک وجود دارد. دو بسته دیسک در این مایع غوطه ور است. یکی به روتور و دومی به شفت محور متصل است. هرچه اختلاف سرعت چرخ ها بیشتر باشد، تفاوت در سرعت چرخش دیسک ها بیشتر و مقاومت ویسکوزیته بیشتر می شود.

مزیت این طراحی سادگی و کم هزینه بودن آن است. نقطه ضعف این است که کوپلینگ چسبناک نسبتاً اینرسی است و از کار کردن در شرایط کامل خارج از جاده امتناع می کند. خوب عملکرد رانندگیکوپلینگ چسبناک فراهم نمی کند و فقط در "SUV ها" (SUV هایی که باز بودن را فدای راحتی می کنند) بین محورها استفاده می شود. برای نصب به عنوان دیفرانسیل محوری، این طراحی بیش از حد دست و پا گیر است.

گاهی اوقات به جای دیفرانسیل یک دنده اریب با یک کوپلینگ چسبناک روی یکی از شفت های محور قرار می دهند.

این به خوبی برای عملکرد در شرایط سطوح جاده ناپایدار (برف، یخ، خاک کم عمق) مناسب است، با این حال، در شرایط خارج از جاده واقعی، توانایی های آن بسیار برجسته نیست: کوپلینگ چسبناک نمی تواند با تغییرات مداوم در حالت چسبندگی مقابله کند. از پل‌ها به زمین، وقتی روشن می‌شود دیر می‌شود، بیش از حد گرم می‌شود و از ساختمان خارج می‌شود. بنابراین، چنین راه حلی اغلب در اتومبیل های جاده ای صرفاً "غیرنظامی" استفاده می شود، جایی که انسداد ناقص و برای مدت کوتاهی مورد نیاز است. اما، بر خلاف دیسک، تجهیزات استاندارد برای بسیاری از وسایل نقلیه تمام چرخ محرک است. چنین طرحی به عنوان مثال در گیربکس میتسوبیشی Eclipse GSX، سوبارو تمام چرخ متحرک با گیربکس دستی و همچنین در BMW325ix و تمام چرخ متحرک بود. تویوتا سلیکاتوربو

کوپلینگ چسبناک گشتاور وارد شده به آن را به دلیل اصطکاک داخلی در سیال واقع بین دیسک ها منتقل می کند. هنگامی که سرعت آنها یکسان است، کلاچ بخش کوچکی از نیرو (5-7٪) را منتقل می کند. هنگامی که دیسک های رانده شده از دیسک های پیشرو عقب می مانند، مایع مخلوط می شود، دما و ویسکوزیته آن افزایش می یابد، منبسط می شود و هوا را فشرده می کند. هنگامی که تقریباً به طور کامل فشرده می شود، فشار در کلاچ به شدت افزایش می یابد، که باعث می شود دیسک ها به صورت محوری در امتداد اسپلاین ها حرکت کنند تا زمانی که تماس مکانیکی برقرار کنند. این منجر به افزایش شدید گشتاور منتقل شده ("اثر قوز") می شود که می تواند بر روی هندلینگ خودرو تأثیر منفی بگذارد. در نتیجه چرخش به دلیل اصطکاک مکانیکی منتقل می شود، دما و بر این اساس، فشار سیال به تدریج کاهش می یابد، دیسک ها از تماس مکانیکی خارج می شوند. کوپلینگ چسبناک می تواند به عنوان یک واحد مستقل بین محورهای محرک نصب شود یا در یک دیفرانسیل مخروطی "جاسازی" شود.

دیفرانسیل قفل شونده بادامک/دنده

اصل کار مشابه است، اما شفت های محور توسط یک چرخ دنده یا جفت بادامک متصل می شوند. بنابراین، هنگامی که یکی از چرخ ها می لغزد، دیفرانسیل به طور ناگهانی مسدود می شود. بنابراین، چنین سیستمی فقط در تجهیزات نظامی و ویژه (مثلاً در نفربرهای زرهی) استفاده می شود که در آن به نیروی کشش زیاد و دوام بالا به ضرر قابلیت کنترل نیاز است.

به جای مکانیزم دنده سیاره ای کلاسیک، از جفت بادامک یا چرخ دنده استفاده می شود که با اختلاف کمی در سرعت های زاویه ای نیم محورها، قابلیت چرخش (پرش) متقابل را دارند و در هنگام لیز خوردن، گیر کرده و جلوی آن را می گیرند. نیمه محورها با یکدیگر تصور اینکه وقتی چنین قفلی در یک پیچ فعال می شود چه اتفاقی برای ماشین می افتد دشوار نیست. برخی از موارد به سادگی یکی از شفت های محور را در لحظه ای که اختلاف سرعت کمی رخ می دهد (به دلیل استفاده از کلاچ های بیش از حد) خاموش می کنند. به همین دلیل است که فقط دیفرانسیل تجهیزات نظامی و ویژه (نفر زرهی و ...) به طور مرتب به چنین قفل هایی مجهز می شوند.

دیفرانسیل خود قفل هیدروروتور

تلاشی برای بهبود کارایی و دوام دیفرانسیل اصطکاک. هنگامی که یک تفاوت در سرعت های زاویه ای رخ می دهد، پمپ سیال را به داخل سیلندر پمپ می کند و پیستون بسته اصطکاک را فشرده می کند و دیفرانسیل را مسدود می کند.

دیفرانسیل های خود قفل شونده هیپوید

سه نوع از این دیفرانسیل ها وجود دارد. همه آنها بر اساس ویژگی یک چرخ دنده هیپووئید یا چرخ دنده حلزونی به "جمع" در نسبت معینی از گشتاور است. چنین دیفرانسیل هایی بیشتر گشتاور (تا 80%) را به چرخ غیرچرخشی منتقل می کنند.

دو نوع دیگر از دیفرانسیل ها بر اساس همین ویژگی وجود دارد: دیفرانسیل نوع Quaife و دیفرانسیل سیاره ای.

در SUV ها و اتومبیل های مسابقه ای استفاده می شود. معایب: پیچیدگی؛ ضرر بزرگقدرت نسبت به دیفرانسیل معمولی

سیستم پمپ دوگانه

سیستم پمپ دوگانه - سیستمی با دو پمپ که به طور خودکار محور دوم را در صورت عدم وجود یکی به هم متصل می کند. در سیستم ها استفاده می شود تمام چرخهوندا مزایا: به طور خودکار کار می کند، در یک جاده خوب صرفه جویی می کند. معایب: توانایی محدود، پیچیدگی، محدودیت های یدک کشی.

دیفرانسیل تورسن

دیفرانسیل نوع Torsen در سال 1958 توسط Vernon Gleeseman آمریکایی اختراع شد. مزایای کوپلینگ چسبناک را دارد و معایب آن را ندارد. نام تورسناز انگلیسی آمده است حساس به گشتاور ("حساس به گشتاور"). Torsen - JTEKT Torsen North America Inc.

طراحی دیفرانسیل تورسن مبتنی بر چرخ دنده های حلزونی در محورهای مختلف است. هر چرخ دنده جانبی یک چرخ دنده حلزونی است که به فنجان های خروجی متصل شده است. در داخل 2 یا 3 مجموعه چرخ دنده های کرم سیاره ای (به نام چرخ دنده های عنصری) عمود بر محور چرخ دنده های جانبی وجود دارد. هر مجموعه شامل 2 چرخ دنده حلزونی است که توسط چرخ دنده های محرک به یکدیگر متصل شده و با چرخ دنده های جانبی مشبک شده اند. بنابراین، دو چرخ دنده جانبی با استفاده از چرخ دنده های کرم عنصری به هم متصل می شوند.

هنگامی که کلاچ چرخ تغییر می کند، فشار بین چرخ دنده های المنت و چرخ دنده های جانبی تغییر می کند و باعث می شود جفت المنت خلاف چرخش را انجام دهد و گشتاور را به سمت دیگر منتقل کند. برخلاف طرح های دیگر، سنسورهای گشتاور تقریباً در هر محیطی کار می کنند. حتی اگر چرخ ها با سرعت های مختلف می چرخند (چرخش، عبور از دست اندازها)، باز هم همیشه بر اساس کشش گشتاور دریافت می کنند.

حساب دیفرانسیل خارج از جاده

در خودرویی با درایو روی یک محور، فقط از یک دیفرانسیل استفاده می شود، بین چرخ، در یک خودروی تمام چرخ محرک به اندازه سه - دو چرخ بین چرخ و یک محور وجود دارد. دستگاه ضروری و مفید است. واقعیت این است که ماشین نه تنها برای حرکت در یک خط مستقیم طراحی شده است، بلکه می تواند در یک مسیر منحنی حرکت کند - یعنی چرخش. هر کسی که زحمت فکر کردن به این سوال را کشیده است به راحتی متوجه می شود که هنگام چرخش، دو چرخ از یک محور مسافت متفاوتی را طی می کنند، به این معنی که سرعت چرخش آنها نیز باید متفاوت باشد. این تفاوت توسط دیفرانسیل ارائه می شود. این یک ویژگی مهم است که کنترل ماشین را در گوشه بهبود می بخشد، "مسافت پیموده شده" لاستیک ها را افزایش می دهد، و کاهش می دهد. احتمالرانش و غیره

با این وجود، لحظاتی در زندگی خودرو وجود دارد که دیفرانسیل شروع به تداخل در حرکت می کند. اگر یکی از دو چرخ محرک به سطحی لغزنده برخورد کند، مقاومت آن در برابر چرخش به شدت کاهش می یابد، کشش کاهش می یابد و چرخ قادر به ایجاد کشش لازم نیست. چنین چرخی سریعتر از آنچه باید شروع به لغزش و چرخش می کند. چرخ دوم ممکن است به طور کلی متوقف شود. همین - برو بیرون و هل بده! و پس از آن خوب است که به نوعی این دیفرانسیل را "خاموش" کنیم تا به ماشین اجازه دهیم با تمام چرخ های محرک خاموش شود. و در واقع برای این، چنین پدیده فنی به عنوان "قفل دیفرانسیل" وجود دارد. قفل ها در وسایل نقلیه خارج از جاده و همچنین در اتومبیل های اسپورت استفاده می شود - یعنی در کجا دلایل مختلفعالی احتماللیز خوردن. اصول فنی زیادی برای مسدود کردن وجود دارد، اما ابتدا اجازه دهید دستگاه یک دیفرانسیل معمولی، یعنی "باز" ​​را بررسی کنیم.

دیفرانسیل در محفظه اصلی دنده نصب می شود و گشتاور را از دنده محرک خود دریافت می کند. در جعبه دیفرانسیل چرخ دنده های مخروطی-ماهواره قرار دارند. آنها با چرخ دنده های نصب شده روی محور محور درگیر می شوند و آن ها نیز به نوبه خود چرخ های محرک را می چرخانند. هنگام رانندگی در جاده صاف و مستقیم، سرعت زاویه ای چرخ ها یکسان است و ماهواره ها حول محور خود نمی چرخند. هنگام چرخش یا رانندگی بر روی دست اندازها، زمانی که چرخ های سمت راست و چپ مسیر متفاوتی را طی می کنند، ماهواره ها شروع به چرخش و توزیع مجدد گشتاور می کنند. به طور کلی، دستگاه خیلی پیچیده نیست. اصل مسدود کردن آن نیز واضح به نظر می رسد - جلوگیری از چرخش ماهواره ها و بس. با این حال، این را می توان به روش های مختلف انجام داد.

قفل دیفرانسیل اجباری

ساده ترین راه برای مسدود کردن دیفرانسیل اجباری است. راننده با یک درایو خاص (مکانیکی، پنوماتیک یا حتی برقی) چرخش ماهواره ها را برای مدتی متوقف می کند و چرخ های خودرو با همان سرعت شروع به چرخش می کنند. این روش بیشتر در SUV ها استفاده می شود. این سیستم ساده، قابل اعتماد و بسیار کارآمد است. تنها ایراد آن دسته ای از اهرم ها در کابین است که راننده باید بسته به شرایط جاده قفل را به موقع روشن و خاموش کند. با این حال، در اتومبیل های مدرن، اهرم ها اغلب با دکمه ها جایگزین می شوند. با این حال، ویژگی اصلی باقی می ماند - تصمیم برای روشن کردن قفل توسط راننده گرفته شده و اجرا می شود.

مسدود کردن اجباری برای SUV های واقعی که به ورطه عمیق فضاهای باز روسیه حمله می کنند خوب است. کارآمد و قابل اعتماد در گل و لای، برای رانندگی در جاده ها کاملا نامناسب است، بنابراین خاموش کردن قفل به موقع به اندازه روشن کردن آن مهم است، زیرا با دیفرانسیل قفل شده، خودرو سوخت بیشتری مصرف می کند، لاستیک های آن سایش شدید است. و در یک پیچ تند، محور قفل شده مطمئناً می لغزد. بنابراین، در عصر اتوماسیون جهانی، به طور طبیعی یک دیفرانسیل خود قفل کننده ظاهر شد.

با این نوع مسدود کردن، دیفرانسیل عملاً عملکرد خود را متوقف می کند و به یک کلاچ ساده تبدیل می شود که شفت های محور (یا کاردان ها) را به طور صلب به یکدیگر متصل می کند و دائماً چرخش را با سرعت زاویه ای برابر به آنها منتقل می کند. برای مسدود کردن کامل دیفرانسیل کلاسیک، کافی است یا امکان چرخش محوری ماهواره ها را مسدود کنید، یا کاپ دیفرانسیل را به طور محکم به یکی از شفت های محور متصل کنید. که در آن، چرخ دنده سیاره ایمسدود شده است و گشتاور را در امتداد محورها توزیع نمی کند. گشتاورهای منتقل شده روی محور محور مستقیماً به چسبندگی هر یک از چرخ ها به جاده بستگی دارد. تصویر طرح مسدودسازی سازمان ARB برای دیفرانسیل پل شده را نشان می دهد که در آن ماهواره ها مسدود شده اند. مسدود کردن با استفاده از یک درایو که توسط راننده از ماشین کنترل می شود متصل می شود. از انواع زیر عمدتاً استفاده می شود: پنوماتیک، الکتریکی، هیدرولیک یا مکانیکی. این نوع مسدود کردن هم برای دیفرانسیل پل و هم برای دیفرانسیل مرکزی استفاده می شود. از آنجایی که دیفرانسیل کاملاً قفل شده گشتاور دریافتی را به طور مساوی بین محورها توزیع نمی کند، در صورت از دست دادن شدید کشش یکی از چرخ ها، گشتاور ارسالی به نیم محور چرخ با چسبندگی خوب به طور چشمگیری افزایش می یابد. بنابراین، استفاده از چنین قفل هایی با دقت بسیار ضروری است، زیرا نیروی موتور برای "شکستن" مکانیسم قفل یا شکستن شفت محور کاملاً کافی است. توصیه می شود از چنین قفل هایی فقط در سرعت های کم برای حرکت در زمین های دشوار استفاده کنید ، زیرا هنگام استفاده از آنها در پل ها (مخصوصاً در فرمان) ، اتومبیل کنترل زیادی را از دست می دهد. این نوع مسدود کردن را فقط زمانی می توانید فعال کنید که خودرو متوقف شده باشد. به عنوان یک قاعده، تمام عیار شاسی بلندهای فریممانند تویوتا لندکروز، 4Runner (Hilux Surf)، مرسدس G کلاس و غیره.

دیفرانسیل قفل دیسک

بخش اصلی در چنین دستگاهی یک کلاچ اصطکاکی است. بین یکی از محورهای محور و جعبه دیفرانسیل قرار می گیرد. دیسک‌های برنزی در خطوط آستین متصل به جعبه دیفرانسیل نصب می‌شوند، دیسک‌های فولادی روی اسپلاین‌های محور محور قرار می‌گیرند. دیسک ها توسط فنرها به یکدیگر فشرده می شوند. هنگامی که هر دو چرخ مقاومت یکسانی را تجربه می کنند، کل دیفرانسیل به صورت یک می چرخد ​​و اصطکاک در کلاچ وجود ندارد، اما اگر گشتاور روی چرخ ها متفاوت باشد، کلاچ شروع به کند کردن چرخش چرخ سریعتر می کند.

طراحی پیچیده‌تر با کلاچ‌های اصطکاکی دوبل در بین مردم رایج شده است ماشین های آمریکایی. در آن، قطعه متقاطع با دو محور جداگانه از ماهواره ها که در زوایای قائم با هم متقاطع می شوند، جایگزین می شود. محورها می توانند نسبت به یکدیگر حرکت کنند، که انتهای آنها دارای مورب است. با ماهواره های غیر چرخشی، نیرو به شفت های محور به همان روشی که در یک دیفرانسیل ساده منتقل می شود. هنگامی که ماهواره ها می چرخند، دومی مورب های انتهایی محورها را جابجا می کند تا نیروی وارد بر کلاچ اصطکاکی برای محور عقب مانده محور افزایش یابد و برای محور چرخش سریعتر کاهش یابد. در این حالت، مقدار گشتاور ترمز مانند دیفرانسیل با یک کلاچ دیسکی ثابت نخواهد بود، بلکه متناسب با لحظه ای است که به چرخ ها منتقل می شود.

این دیفرانسیل برای عملکرد صحیح نیاز به استفاده از روغن دنده مخصوص دارد. علاوه بر این، دیسک ها به سرعت فرسوده می شوند و دستگاه نیاز دارد تنظیم مکرر. قفل دیسک یک راه حل مورد علاقه رانندگان مسابقات کراس کانتری است. اول از همه، به دلیل توانایی سفارشی کردن عملیات برای شرایط خاص در مسیر. با این حال، برای یک کاربر معمولی، تکان های ضعیفی که این قفل در هنگام شتاب گیری (در دیفرانسیل جلو) به فرمان می دهد مهم است. مسابقه‌دهنده‌ها برای این کار آماده هستند، اما یک راننده معمولی ممکن است نتواند با آن کنار بیاید.

دیفرانسیل قفل بادامک

در وسایل نقلیه غیرنظامی، این نوع قفل به ندرت استفاده می شود. در قفل های بادامک به جای مکانیزم دنده سیاره ای کلاسیک از جفت بادامک استفاده می شود که با اختلاف کمی در سرعت های زاویه ای نیم محورها قابلیت چرخش (پرش) متقابل را دارند و هنگام لیز خوردن گیر می کنند و نیمه محورها را با یکدیگر مسدود کنید. برخی از انواع دستگاه ها، هنگامی که چنین قفلی در یک پیچ راه اندازی می شود، به سادگی یکی از نیمه محورها را در لحظه بروز اختلاف سرعت کوچک خاموش می کنند. هنگامی که چرخ لغزش از لغزش متوقف شود، قفل آزاد می شود. این نوع دیفرانسیل کاملا بادوام بوده و نیازی به روغن خاصی ندارد. به همین دلیل است که چنین قفل هایی به طور مرتب با دیفرانسیل تجهیزات نظامی و ویژه (نفر زرهی و مانند آن) مجهز می شوند.

قفل بادامک قابل اعتماد و موثر است، اما به طور ناگهانی کار می کند، بسیار سخت و محکم قفل می شود. برای یک ماشین سواری، چنین راه حلی غیرقابل قبول است - در سرعت بالا، عملکرد قفل تقریباً به ناچار باعث لغزش فوری می شود. بنابراین، سیستم های بادامک عمدتاً توسط جیپرهای افراطی و ارتش استفاده می شود.

قفل دیفرانسیل چسبناک

اصل عملکرد آن بسیار شبیه به دیسک است، حتی خود دیسک ها نیز در اینجا حضور دارند. با این حال، چسبندگی آنها نه به دلیل اصطکاک سطوح، بلکه به دلیل خواص یک مایع چسبناک ویژه بر اساس سیلیکون است که "می داند چگونه" هنگام گرم شدن سخت شود. کلاچ هیدرولیک از تعداد زیادی دیسک با سطوح کاری چسبناک تشکیل شده است که بسته به تفاوت در سرعت شفت های ورودی و خروجی، گشتاور را منتقل می کنند. گرمایش زمانی اتفاق می افتد که یک نیم شفت سریعتر از دیگری شروع به چرخش کند. در سیلیکون سخت شده، دیسک ها محکم درگیر شده و محورهای محور مسدود شده اند. کوپلینگ های ویسکوز نیازی به تعمیر و نگهداری ندارند و کاملاً قابل اعتماد در نظر گرفته می شوند ، اما برای عملکرد طولانی مدت آنها لازم است سفتی کامل دستگاه حفظ شود.

دیفرانسیل قفل پیچ

اصل عملکرد آن به شرح زیر است: در حالت عادی، پیچ ها (یا کرم ها، همانطور که به دلیل شکل مشخص آنها نامیده می شود) آزادانه در اطراف چرخ دنده مرکزی می چرخند. در این حالت هر محور محور دارای ماهواره های مخصوص به خود است که به صورت جفتی با ماهواره های شافت محور مقابل توسط چرخ دنده های معمولی به هم متصل می شوند. محور ماهواره بر نیم محور عمود است.

در حین حرکت عادی و برابری گشتاورهای ارسال شده بر روی نیم محور، جفت های هیپووئیدی متشکل از ماهواره و چرخ دنده محرک یا متوقف می شوند یا می چرخند و تفاوت سرعت های زاویه ای را در پیچ ایجاد می کنند. به محض اینکه دیفرانسیل سعی می کند یک لحظه به یکی از نیم محورها بدهد، جفت هیپووئید این نیمه محور شروع به گوه شدن می کند و در موقعیت افراطی با کاپ دیفرانسیل بلوک می شود. این منجر به مسدود شدن جزئی دیفرانسیل می شود. هنگامی که لحظه یکسان شد، پیچ ها به موقعیت اولیه خود باز می گردند.

این طراحی در وسیع ترین نسبت گشتاور (از 2.5:1 تا 5.0:1) عمل می کند. محدوده حرکت توسط زاویه شیب دندانه های پیچ تنظیم می شود. چنین دیفرانسیل ها کمی تحت تأثیر قرار می گیرند ساییدگی و پارگی(عمر دستگاه با منبع جعبه یا دیفرانسیل کلاسیک قابل مقایسه است) و از روغن گیربکس معمولی استفاده می شود.

بستن پیچ (انواع Torsen و Quaife) برای خودروهای معمولی در زمستان و همچنین ساکنان تابستانی و گردشگران مناسب است. به اندازه انواع دیگر کارآمد نیست و برای آفرودهای جدی مناسب نیست، اما به نرمی کار می کند و به مهارت های رانندگی خاصی از جانب راننده نیاز ندارد. برای مدت طولانی، Torsen راه حل سنتی بوده است آئودی کواترو، اما پس از آن با سیستم های الکترونیکی جایگزین شد.

اتصال مغزها

تمایل به ترجمه تا حد امکان سیستم های بیشتردر ماشین برای کنترل با سیم، قفل دیفرانسیل عبور نکرد. سیستم‌های مکانیکی تقریباً عملیاتی اکنون با موفقیت جایگزین دستگاه‌های «هوشمند» شده‌اند که شامل مسدود کردن به دستور رایانه می‌شوند. برای مثال، طرح VTD (توزیع گشتاور متغیر) در ستاره رالی جهانی، سوبارو ایمپرزا، استفاده می شود. انسداد در آنجا توسط کلاچ های هیدرومکانیکی با کنترل الکترونیکی انجام می شود. اصل عملکرد آنها تا حدودی یادآور دیسک ها است ، اما به دستور رایانه ، درجه فشار دادن دیسک ها با کمک هیدرولیک تغییر می کند و از "رایگان" به مسدود کردن کامل تغییر می کند. این امر آزادی کنترل شگفت انگیزی را بر روی هر سطحی برای دستگاه فراهم می کند. xDrive معروف از به روشی مشابه پیاده سازی شده است - همچنین بسته ای از دیسک ها وجود دارد که نسبت فشرده سازی آن توسط الکترونیک تعیین می شود. علاوه بر این ، از نظر فنی ، این سیستم به طرز شگفت انگیزی با ظرافت اجرا می شود - یک موتور الکتریکی کم مصرف و به دنبال آن دو چرخ دنده کاهنده ، یک چرخ دنده حلزونی و یک چرخ دنده سیاره ای ، سپس یک غیر عادی که با چرخش ، یک اهرم بلند را جابجا می کند. و او نیز به نوبه خود بسته کلاچ را محکم می کند.

اما غافلگیر کننده ترین و غیر بدیهی ترین راه برای اجرای blocking این است که ... اصلاً دیفرانسیل را مسدود نکنید! چه طور ممکنه؟ بله، به راحتی! سیستم های مدرن ABS به شما امکان می دهد مکانیسم های ترمز هر چرخ را به طور جداگانه کنترل کنید و این می تواند کاملاً مورد استفاده قرار گیرد. از این گذشته ، کافی است چرخ لغزش را کم کنید و دیفرانسیل "رایگان" معمولی بدون هیچ گونه دخالتی در کار خود گشتاور را به دیگری منتقل می کند! بنابراین، به عنوان مثال، سیستم کنترل انتقال الکترونیکی 4ETS، که در کیت هوشمند چهار چرخ متحرک 4Matic در خودروهای مرسدس وجود دارد، کار می کند.

اگر ماشین برای تجهیز قفل ها در کارخانه زحمت نمی کشید - ناامید نشوید. برای اکثر مارک های رایج، کیت های تنظیم وجود دارد که دیفرانسیل استاندارد را با یک قفل خودکار جایگزین می کند - به عنوان یک قاعده، برای این کار از سیستم های پیچ Torsen و Quaife استفاده می شود. با این حال، باید درک کرد که هر تغییر فنیمعرفی شده در طراحی خودرو، جنبه منفی خود را دارد، بنابراین دیفرانسیل های لغزش محدود عمر مفید کمتری دارند، بار روی گیربکس را افزایش می دهند و رفتار خودرو را در حالت های بحرانی تغییر می دهند. بنابراین فکر کردن منطقی است - آیا ارزشش را دارد؟

دیفرانسیل خود قفل شونده

احتمالاً بسیاری از مردم چیزی به نام ال اس دی را شنیده اند. برای دانشجویان پزشکی توضیح می دهم: این یک دارو نیست، این دیفرانسیل لغزش محدود است، اما به نظر ما - دیفرانسیل لغزش محدود. دستگاهی که به شما امکان می دهد تا حدی نقص اصلی یک دیفرانسیل رایگان، یعنی درماندگی کامل آن در هنگام برخورد یک چرخ با سطح لغزنده را جبران کنید.

دیفرانسیل لغزش محدود

هنگامی که وسیله نقلیه در اطراف یک پیچ، در جاده های ناهموار و غیره حرکت می کند. چرخ ها مسیری با طول های مختلف را طی می کنند. این به دلیل تفاوت در شعاع هنگام چرخش و به دلیل تفاوت در مسافت طی شده هنگام عبور از مانع است. بنابراین، چرخ ها باید با سرعت های مختلف بچرخند، در غیر این صورت منجر به افزایش می شود ساییدگی و پارگیلاستیک ماشین.

در گیربکس خودروهای با یک محور محرک، دیفرانسیل بین چرخ درایوها (نیم شفت، مفاصل CV و غیره) نصب می شود، بنابراین به آن بین چرخ می گویند. در خودروهای چهار چرخ متحرک (با چهار چرخ متحرک) می توان آن را بین محورهای محرک (دیفرانسیل مرکزی) نیز قرار داد.

در حالت ایده آل، خودرو روی یک سطح بتنی ایستاده و چسبندگی هر دو چرخ یکسان است. نکته دیگر زمانی است که یک چرخ روی یخ و دیگری روی روسازی خشک است. اینجاست که دیفرانسیل از کار می افتد. یکی از چرخ‌ها بی‌شرمانه می‌لغزد، و چرخ دوم به آرامی سیگار می‌کشد و قهقهه می‌زند و اولین چرخ را می‌بیند که می‌خواهد ماشین را پیاده کند. این وضعیت برای تقریباً همه رانندگانی که تا به حال حیاط برفی را ترک کرده اند آشنا است.

در خودروهای سواری در نظر گرفته شده برای رانندگی در جاده های آسفالته، گسترده تریندیفرانسیل با چرخ دنده های مخروطی دریافت کرد.

چرخ دنده ای است با محورهای متحرک چرخ دنده ها (به این گونه چرخ دنده ها سیاره ای می گویند). عناصر اصلی آن عبارتند از:

محفظه ای که با آن چرخ دنده محرک درایو نهایی (انتقال گشتاور از شفت کاردان به محفظه دیفرانسیل) به طور صلب وصل شده است. در اتومبیل های سواری، به عنوان یک قاعده، بدنه دارای طراحی یک تکه و پنجره هایی برای نصب چرخ دنده ها است

ماهواره ها چرخ دنده های مخروطی هستند که می توانند حول یک محور بچرخند. دیفرانسیل خودروهای مسافری معمولاً دو ماهواره دارند.

محور ماهواره ها به طور صلب در محفظه ثابت شده و با آن می چرخند. دارای شیارهای مارپیچ برای بهبود روانکاری ماهواره ها.

دو چرخ دنده مخروطی که با ماهواره ها درگیر شده اند و به طور صلب به شفت های خروجی دیفرانسیل (نیم شفت، اتصالات CV و غیره) متصل شده اند. به این چرخ دنده ها نیمه محوری می گویند.

به این نوع دیفرانسیل، متقارن نیز گفته می شود، زیرا گشتاور را به طور مساوی بین چرخ ها تقسیم می کنند. این به این دلیل است که چرخ دنده سیاره ای مانند یک بازوی مساوی کار می کند و فقط نیروهای مساوی را به چرخ دنده ها و چرخ ها منتقل می کند. همانطور که در بالا ذکر شد، اگر یکی از چرخ ها چسبندگی کمی داشته باشد، گشتاور روی آن کم است، بنابراین یک دیفرانسیل متقارن همان نیرو را به چرخ دیگر اعمال می کند. یعنی اگر یکی از چرخ ها لیز بخورد به این معنی است که نیروی کشش روی چرخ دوم ناچیز است که بر باز بودن آن تأثیر منفی می گذارد. برای بهبود آن در خودروها از مسدود کردن کامل یا جزئی دیفرانسیل استفاده می شود که درجه آن توسط ضریب مسدود شدن تخمین زده می شود.

نسبت مسدود کردن

ضریب انسداد (Kb) نسبت گشتاور چرخ عقب به گشتاور چرخ جلو است. مقدار آن برای دیفرانسیل متقارن 1 است (گشتاورهای هر دو چرخ برابر است)، برای دیفرانسیل لغزش محدود Kb - 3-5.

هر چه کیلوبایت بیشتر باشد، توانایی خودرو در کراس کانتری بهتر است، اما هندلینگ بدتر است.

با ضریب مسدود شدن زیاد، کنترل پذیری و پایداری وسیله نقلیه هنگام رانندگی روی آسفالت بدتر می شود. این به این دلیل است که لحظه روی چرخ عقب مانده چندین برابر بیشتر است و سعی می کند، به عنوان مثال، ماشین را از پیچ خارج کند. یا به زبانی قابل فهم تر، کم فرمانی وجود دارد. علاوه بر این، سایش لاستیک به دلیل لغزش جزئی افزایش می یابد، بار روی عناصر محرک کاهش می یابد، راندمان کاهش می یابد، که منجر به افزایش هزینه سوخت می شود.

دیفرانسیل های کاملا قفل شونده

آنها یک کلاچ دارند که محفظه دیفرانسیل و چرخ دنده شافت خروجی را محکم وصل می کند (مسدود می کند). درایو کلاچ می تواند مکانیکی، هیدرولیک یا پنوماتیکی باشد و قفل توسط راننده کنترل می شود (قفل کردن دیفرانسیل مرکزی در VAZ-21213). پس از غلبه بر یک منطقه دشوار، راننده باید بلافاصله قفل را خاموش کند، که نیاز به توجه بیشتری از او دارد. در غیر این صورت، بارهای بیش از حد بر روی لاستیک ها و گیربکس اثر می گذارد. آنها می توانند منجر به شکستن شفت محور یا دیفرانسیل شوند.

برای مکانیسم های افزایش اصطکاک - دیفرانسیل های چند دیسکی، کوپلینگ های چسبناک، دیفرانسیل های "کوایف" و "تورسن" مسدود کردن (جزئی) به طور خودکار و بدون مشارکت راننده انجام می شود.

دیفرانسیل های چند دیسکی

تفاوت اصلی آن با دیفرانسیل متقارن وجود یک بسته فنری از دیسک های اصطکاکی است که یکی از آنها به طور محکم به محفظه و دیگری به چرخ دنده های جانبی متصل است.

در سرعت های مختلف چرخ، چرخ دنده های کناری دیفرانسیل سریعتر یا کندتر از محفظه می چرخند. به همین دلیل نیروهای اصطکاک بین دیسک های اصطکاک ایجاد می شود که از چرخش آزاد چرخ دنده ها جلوگیری می کند ، یعنی تا حدی مسدود می شوند. بر این اساس، در چرخ عقب افتاده، گشتاور و نیروی کشش افزایش می یابد.

اثر مشابهی را می توان با کمی سفت کردن ترمز دستی در خودروهای دیفرانسیل عقب به دست آورد.

دیسک های اصطکاک در برخی از طرح ها دارای بار فنری نیستند، بلکه توسط فشار سیال تولید شده توسط پمپ فشرده می شوند. به عنوان مثال یکی از این طرح ها «دیفرانسیل gerotor» (از انگلیسی. Gear - gear) نام دارد. دارای پمپ دنده ای است که فشار سیال را در سرعت های مختلف چرخش چرخ دنده های جانبی محفظه ایجاد می کند.

دیفرانسیل "کوایف"

طراحی مکانیزم، ثبت شده در زیر علامت تجاری (علامت تجاری)"Quaife" (Quaife). ماهواره های او در دو ردیف موازی با محور چرخش بدن قرار گرفته اند. علاوه بر این، آنها بر روی محورها نصب نمی شوند، بلکه در دهانه های بدنه بسته در هر دو انتها قرار دارند. ردیف راست ماهواره ها با چرخ دنده سمت راست و ردیف چپ با چرخ دنده سمت چپ درگیر می شوند. علاوه بر این، ماهواره ها از ردیف های مختلف به صورت جفت با یکدیگر درگیر هستند. همه چرخ دنده ها دارای دندانه های مارپیچ هستند.

هنگامی که یکی از چرخ ها شروع به عقب افتادن می کند، چرخ دنده نیمه محوری مرتبط با آن شروع به چرخش کندتر از بدنه می کند و ماهواره ای را که با آن درگیر می شود می چرخد. این حرکت را از یک ردیف دیگر به ماهواره مرتبط با خود و آن به نوبه خود به چرخ دنده نیمه محوری منتقل می کند. این امر سرعت چرخ های مختلف را هنگام پیچیدن تضمین می کند. به دلیل تفاوت در گشتاور روی چرخ ها در درگیری پیچ، نیروهای محوری و شعاعی ایجاد می شوند و چرخ دنده های جانبی و ماهواره ها را با انتهای آنها به محفظه فشار می دهند. دومی ها نیز توسط بالای دندان ها به سطح سوراخ هایی که در آن قرار دارند فشرده می شوند. به همین دلیل، نیروهایی ایجاد می شوند که مسدود کردن جزئی را انجام می دهند که باعث افزایش نیروی کشش روی چرخ عقب مانده و بر این اساس، کل نیروی کشش وسیله نقلیه می شود و توانایی آن را افزایش می دهد.

مقدار ضریب مسدود کننده بستگی به زاویه شیب دندانه های ماهواره ها و چرخ دنده های جانبی دارد. با نصب مجموعه ای از ماهواره ها و چرخ دنده ها با شیب دندانه های مختلف در محفظه، ضریب مسدود کننده بسته به ویژگی های وسیله نقلیه و شرایط استفاده از آن تغییر می کند.

دیفرانسیل "تورسن"

آنها نام خود را از انگلیسی گرفته اند. گشتاور - گشتاور و حساس - حساس، یعنی حساس به گشتاور. جنبش های تولید شده تحت این علامت تجاری (علامت تجاری)دارای دو نوع ساختار

اولین مورد در شکل 8 نشان داده شده است. ماهواره ها در محفظه عمود بر محور آن قرار دارند و به وسیله چرخ دنده به صورت جفت به یکدیگر متصل می شوند و توسط چرخ دنده حلزونی به چرخ دنده های جانبی متصل می شوند.

در پیچ، چرخ دنده جانبی مرتبط با چرخ عقب افتاده، ماهواره ای را که با آن درگیر می شود، می چرخاند، که به نوبه خود، ماهواره دوم و چرخ دنده جانبی دیگر را می چرخاند. چنین "زنجیره ای" از چرخ های ماشین توانایی چرخش با سرعت های مختلف را فراهم می کند. نیروهای اصطکاک که در دنده حلزونی ناشی از اختلاف ممان روی چرخ ها ایجاد می شود، باعث مسدود شدن جزئی دیفرانسیل می شود.

استفاده از مجموعه ماهواره ها و چرخ دنده ها با پروفیل های چرخ دنده حلزونی مختلف امکان تغییر ضریب مسدود شدن را فراهم می کند. نقطه ضعف این گزینه پیچیدگی طراحی و مونتاژ است.

نوع دوم «تورسن» در شکل 9 نشان داده شده است. ماهواره ها به موازات محور بدنه دیفرانسیل در سوراخ های آن قرار دارند و با درگیری پیچی به صورت جفت به یکدیگر و به چرخ دنده های جانبی متصل می شوند. عملکرد مکانیسم در گوشه ها و مسدود شدن جزئی به همان روشی که در Quaif انجام می شود. این نسخه از طراحی پیچیدگی کمتری دارد، علاوه بر این، امکان کاهش قطر محفظه دیفرانسیل را فراهم می کند.

در اینجا کسانی که برای آنها ساخته شده اند در مورد استفاده از چنین ساختارهایی می نویسند (گزیده ای از مقاله ایوان اودوکیموف، باشگاه 4x4، ژوئن شماره 6، 2003):

راه‌های مختلفی برای مسدود کردن دیفرانسیل‌ها وجود دارد، اما اساساً انسدادها به دو گروه بزرگ تقسیم می‌شوند: دیفرانسیل‌هایی که به سختی مسدود می‌شوند، 100% (به اصطلاح قفل‌ها، از قفل انگلیسی - "قفل")، و دیفرانسیل‌های لغزش محدود ( در نسخه انگلیسی - "Limited Slip, or LSD - Limited Slip Differential). هر کدام از این گزینه ها مزایا و معایب خاص خود را دارند. عیب اصلی قفل های "سخت" توانایی شگفت انگیز آنها در از بین بردن گیربکس است.

در مورد دیفرانسیل های لغزش محدود، اشکال اصلی آنها عدم مسدود شدن 100٪ دیفرانسیل و بر این اساس، عدم انتقال گشتاور به چرخ بارگذاری شده است. به علاوه افزایش استهلاک چنین مکانیزم‌هایی.

"... دو مکانیزم قفل پر لغزش برای محورهای دنده UAZ برای آزمایش به ما تحویل داده شد: یکی از نوع Torsen، دومی از نوع Quief. مکانیزم ها برای محورهای دنده ای توسعه یافته و سازگار شده اند. SUV اولیانوفسکمهندس I. A. Plakhotin از بخش آماده سازی اتومبیل UAZ از کارخانه اتومبیل شماره 40 به همراه سازمانتبدیل SVR به هر حال، حتی قبل از آزمایش سرمقاله، این دستگاه ها تست های توسعه را روی وسایل نقلیه UAZ که در حملات سنگین غنائم شرکت داشتند، گذرانده اند. خوب، بیایید ببینیم این اقتصاد چگونه کار می کند؟ برای مقایسه، دو "UAZ" گرفته شد: یکی با دیفرانسیل های معمولی "باز" ​​و دومی - با یک دیفرانسیل نوع Quief در محور جلو و یک دیفرانسیل نوع Torsen در عقب.

اولین فکر من این بود که مکانیسم های خود قفل در محورها باید تأثیر محسوسی بر روی هندلینگ خودرو (به ویژه در شعاع چرخش) داشته باشد. من پشت فرمان یک ماشین بدون مسدود کردن می نشینم، چندین "هشت" را روی منطقه سنگ فرش شده اجرا می کنم و بلافاصله - پشت فرمان یک ماشین "مسدود شده". تمرین را تکرار می کنم - و با کمال تعجب، تفاوتی وجود ندارد. و حالا همان چیزی است، اما باهوش تر. باز هم، هیچ تاثیری ... من "بازآرایی" را به طور متناوب روی یک دستگاه انجام می دهم، سپس روی دیگری - تفاوتی را احساس نمی کنم. و فقط هنگام چرخش در حالت "افراطی" ، تلاش روی فرمان کمی افزایش یافت ، اما در همان زمان ، خود مانور روی ماشین "مسدود" سریعتر بود.

"در یک جاده خاکی خشک در جاده منتهی به زمین تمرین سنتی ما، عمل انسداد به هیچ وجه خود را نشان نداد. با این حال، هنگام عبور از اولین خندق به صورت مورب، ماشین "انسداد" فوراً مزیت خود را نشان داد (خودروی با دیفرانسیل های معمولی). بر خندق غلبه کردم، ناامیدانه لیز خوردم) با دیفرانسیل قفل شونده، در اولین تلاش بدون فشار بر آن غلبه کردم، و معمولی - فقط با شتاب ... ما راهی یک مسیر خاکی می شویم. البته UAZ با دنده محورها روی چنین موانعی و بدون انسداد خیلی خوب پیش می رود.تا زمانی که شروع به چسبیدن به پل های زمینی کند یا تا زمانی که سعی کنید از این شیار بیرون بیایید... بنابراین UAZ با مکانیزم های قفل کننده در بین چرخ دیفرانسیل نه تنها سوار می شود. بهتر است - با آرامش در جایی حرکت می کند که ماشین بدون قفل از قبل شروع به توقف و لغزش کرده است.

کار هر دو کویف و تورسن هنگام آویزان کردن مورب بسیار جالب است. اگر ماشین را در حالت "مورب کلاسیک" ثابت کنید، در ابتدا هیچ اتفاقی نمی افتد (چرخ های آویزان به آرامی و بی اختیار می چرخند)، اما ارزش دارد که به تدریج افزایش دهید. دور موتور، چگونه ماشین در ابتدا شروع به انقباض محسوس می کند و سپس با افزایش سرعت، به آرامی دور می شود. از دیفرانسیل، صداهایی با صدای کم مشخص از دیفرانسیل شنیده می شود. موانع از نوع "آزمایشی" برتری کامل پل های "مسدود" را نسبت به پل های معمولی نشان داد. من هنوز می خواستم موقعیتی پیدا کنم که در آن میزان مسدود شدن دیفرانسیل ها کافی نباشد. برای انجام این کار، باید چرخ جلوی سمت راست را در برابر یک تپه خاکی بزرگ قرار می دادم. (ترک کرد چرخ جلودر گودال بود، و عقب سمت راست روی یک دست انداز). ماشین بالاست! چرخ ها بی اختیار به صورت مورب پارو می زدند، دیفرانسیل ها مانند حیوانات زخمی زوزه می کشیدند، و SUV حرکت نمی کرد... فکر کردم: «کمی تیزتر تلاش می کنم. پدال گاز را رها می کنم، سپس به طور ناگهانی آن را فشار می دهم، و - ببین! - یک حرکت تند، ماشین بر فراز یک تپه به ظاهر غیرقابل تسخیر پرواز می کند ... "

جالب ترین چیز این است که چنین مکانیسم هایی از مدت ها قبل برای اتومبیل های جاده ای استفاده می شود. اولاً، چنین دستگاهی توانایی خودرو در شرایط سخت را به شدت افزایش می دهد. به خصوص دیفرانسیل عقب هنگام رانندگی روی سطوح لغزنده.

ثانیاً، استفاده از قفل جزئی می تواند هنگام مسابقه در شرایط زمستانی یا در جاده های شنی مفید باشد، جایی که استفاده از حتی یک چنگال کوچک در هنگام شتاب گیری بسیار مهم است.

بنابراین به موضوع اصلی این مقاله یعنی استفاده از چنین دیفرانسیل در Moskvich رسیدیم.

من مدتهاست که اطلاعاتی را در اینترنت که برخی از شرکت های تیونینگ ارائه می دهند ملاقات کرده ام تحولات خوداین دیفرانسیل ها برای مزیت - فایده - سود - منفعت V. یکی از مجلات مورد علاقه و مورد احترام من "Behind the wheel" در یک زمان حتی یک آزمایش از دو نه را ترتیب داد که یکی از آنها با ال اس دی پر شده بود.

نتیجه چیزی شبیه به این بود: برای برف بکر و دیفرانسیل جلو، توانایی عبور از کشور عملاً تغییر نکرد. اما روی یخ، نه با LSD از بخش‌های لغزنده بسیار سریع‌تر عبور کرد و کنترل لذت‌بخش‌تر بود.

مزیت چنین اصلاحی با این واقعیت نیز مشهود است که چنین مکانیسم هایی در اتومبیل های رالی در مسابقات متحدین نیز مورد استفاده قرار گرفت.

من به طور اتفاقی در مورد وجود آنها در مسکووی ها - از مکانیک آمبولانس مینسک ما مطلع شدم؛).

ده سال پیش به آنها به حزب سیاسی پل های مجهز به چنین دیفرانسیل ها داده شد. آنها روی پاشنه های بهداشتی IZH قرار گرفتند. توانایی متقابل کشوری چنین خودروهایی در آن زمان فقط با پادشاهان خاک - UAZ ها قابل مقایسه بود.

چرخی که 2/3 در برف عمیق، مسیر یخی، گل و گودال های عمیق پنهان شده بود - همه اینها فقط یک مزاحمت جزئی در راه ایژاکوف بود.

من بسیار علاقه مند بودم که چه کسی چنین تفاوت هایی را ایجاد کرده است. پاسخ در اینترنت پیدا شد - کارخانه معروف گیربکس و کاهنده Omsk. من نمی دانم آنها در حال حاضر چگونه هستند، کارخانه وب سایت ندارد، اما برخی از فروشندگان چنین موقعیتی را در لیست قیمت خود دارند.

بنابراین، من به شدت شروع به جستجو برای پایان هایی کردم که در آن حداقل می توانید چیزی در مورد جایی که می توانید LSD برای Moskvich تهیه کنید پیدا کنید.

با دور زدن بیشتر جداکننده های آشنای zhelezyachnikov و Muscovite، آنچه را که به دنبالش بودم پیدا کردم. یکی از آن‌ها تفاوتی را داشت که من به آن نیاز داشتم. گیربکس تقریباً سالم است.

در صنعت خودرو، دیفرانسیل یکی از قطعات کلیدی گیربکس است. اول از همه، برای انتقال چرخش از گیربکس به چرخ های محور محرک عمل می کند. چرا یک دیفرانسیل برای این مورد نیاز است؟ در هر پیچ، مسیر چرخی از یک محور که در امتداد شعاع کوتاه (داخلی) حرکت می کند، کمتر از مسیر چرخ دیگری از همان محور است که در امتداد شعاع بلند (خارجی) حرکت می کند. در نتیجه، سرعت زاویه ای چرخش چرخ داخلی باید کمتر از سرعت زاویه ای چرخش چرخ بیرونی باشد. در مورد یک محور غیر محرک، انجام این شرایط بسیار ساده است، زیرا هر دو چرخ به یکدیگر متصل نیستند و به طور مستقل می چرخند. اما اگر محور پیشرو باشد، لازم است چرخش به طور همزمان به هر دو چرخ منتقل شود (اگر چرخش فقط به یک چرخ منتقل شود، پس خواص کششیوسیله نقلیه و جابجایی آن غیرقابل قبول خواهد بود). اگر چرخ‌های محور محرک به‌طور صلب به هم وصل شوند و چرخش به یک محور هر دو چرخ منتقل شود، خودرو نمی‌تواند به‌طور عادی بچرخد، زیرا چرخ‌ها با سرعت زاویه‌ای برابر، تمایل دارند به همان سمت حرکت کنند. نوبت. دیفرانسیل به شما امکان می دهد این مشکل را حل کنید: چرخش را از طریق مکانیسم سیاره ای خود با هر نسبت سرعت زاویه ای چرخش نیمه محورها به محورهای جداگانه هر دو چرخ (نیم شفت) منتقل می کند. در نتیجه، وسیله نقلیه می تواند به طور عادی حرکت کند و به خوبی در مسیر مستقیم و در پیچ حرکت کند. طرح مکانیسم دیفرانسیل و سیاره ای در تصویر سمت راست. با این حال، طراحی چرخ دنده سیاره ای یک ویژگی بسیار ناخوشایند دارد: چرخ دنده سیاره ای تمایل دارد چرخش دریافتی از فنجان دیفرانسیل را به جایی که راحت تر است منتقل کند. برای مثال، اگر هر دو چرخ یک محور کشش یکسانی داشته باشند و نیروی لازم برای چرخش هر چرخ یکسان باشد، دیفرانسیل چرخش را به طور مساوی بین چرخ ها توزیع می کند. اما به محض اینکه تفاوت قابل توجهی در چسبندگی چرخ ها با جاده ایجاد شود (به عنوان مثال، یک چرخ به یخ برخورد کرد و دیگری روی آسفالت باقی ماند)، دیفرانسیل بلافاصله شروع به توزیع مجدد چرخش به چرخ می کند. نیرویی که برای آن کمتر است (یعنی به نیرویی که روی یخ است). در نتیجه چرخ روی آسفالت دیگر چرخش را دریافت نمی کند و متوقف می شود و چرخ روی یخ تمام چرخش را از دیفرانسیل دریافت می کند. چرا و چگونه این اتفاق می افتد؟

واقعیت این است که مکانیسم سیاره ای چرخش را از طریق ماهواره ها به چرخ دنده های محور محور منتقل می کند. ماهواره گشتاور مساوی را به طور همزمان به دو محور محور منتقل می کند، زیرا اهرمی با بازوهای مساوی نسبت به محور چرخش خود است که از طریق آن ماهواره کشش را دریافت می کند. هنگام رانندگی در یک خط مستقیم با چسبندگی خوب جاده بر روی هر دو چرخ، ماهواره ها حول محور خود نمی چرخند و حداکثر گشتاور را از کاپ دیفرانسیل به محور محور منتقل می کنند. کاپ دیفرانسیل، چرخ دنده سیاره ای و شفت های محور به طور کلی با سرعت زاویه ای برابر می چرخند. هنگامی که ماشین می چرخد، ماهواره ها شروع به چرخش به دور محور خود می کنند و مکانیسم سیاره ای را به کار می اندازند و تفاوت در سرعت زاویه ای محورهای محور را ایجاد می کنند، با این حال، آنها همچنان به انتقال گشتاور بهینه به هر دو محور محور ادامه می دهند. هر دو چرخ بالا باقی می ماند. به محض اینکه یکی از چرخ ها شروع به از دست دادن کشش می کند، نیروی لازم برای چرخاندن آن بلافاصله کاهش می یابد و گشتاور روی محور محور آن کاهش می یابد. از آنجایی که ماهواره‌ها گشتاور مساوی را به محورهای هر دو چرخ منتقل می‌کنند، گشتاور بر روی محور چرخ با چسبندگی خوب در جاده، و همچنین در کاپ دیفرانسیل و در کل انتقال کاهش می‌یابد. در این شرایط، گشتاور کاهش یافته دیگر برای چرخاندن یک چرخ با چسبندگی خوب جاده کافی نیست، بلکه برای چرخاندن چرخی با چسبندگی ضعیف جاده کافی است که به دلیل چرخش محوری ماهواره ها به چرخش (لغزش) ادامه می دهد. در عین حال، مکانیسم سیاره ای به عنوان یک جعبه دنده عمل می کند که سرعت زاویه ای چرخش چرخ لغزش را افزایش می دهد. در نتیجه، چرخ با چسبندگی خوب جاده می ایستد (مانند ماشین) و چرخ چرخان با سرعت زاویه ای دو برابر سرعت زاویه ای کاپ دیفرانسیل می چرخد. موتور تقریباً بدون بار کار می کند، زیرا کل نیرو (گشتاور) در کل گیربکس کاهش یافته است.

در خودروهای چهارچرخ محرک، دیفرانسیل معمولاً به دو محور مجهز است و اغلب دیفرانسیل را می توان بین محورها نیز یافت (دیفرانسیل مرکزی). بنابراین، ما یک طرح انتقال دریافت می کنیم که در آن سه دیفرانسیل وجود دارد: دو پل و یک مرکز. مورد دوم برای حرکت ثابت با تمام چرخ محرک و انتقال چرخش به هر چهار چرخ ضروری است، زیرا در یک چرخش، چرخ های محور جلوی فرمان دارای سرعت زاویه ای کاملاً متفاوت با چرخ های محور عقب هستند. دیفرانسیل مرکزی برای انتقال چرخش از جعبه دنده به هر دو محور محرک با نسبت متفاوتی از سرعت های زاویه ای طراحی شده است. این طرح با سه دیفرانسیل یکی از متداول ترین طرح ها برای چهار چرخ متحرک دائمی (تمام وقت 4WD) است. با این حال، این موضوع برای بخش دیگری است. در این بخش به دیفرانسیل و خواص آن علاقه مندیم. با بازگشت به ویژگی مشکل ساز مکانیسم سیاره ای که در بالا توضیح داده شد، جالب است که وضعیتی را در نظر بگیریم که یک خودروی چهار چرخ متحرک با دیفرانسیل بین محوری روی یکی از چهار چرخ به همان یخ (یا گودال لغزنده) برخورد کند. آن وقت چه خواهد شد؟ دیفرانسیل پل که چرخ آن روی یخ است، تمام چرخش دریافتی را به این چرخ خواهد داد. دیفرانسیل مرکز نیز به نوبه خود به دنبال انتقال چرخش به جایی است که آسان تر است. طبیعتاً برای دیفرانسیل مرکزی چرخاندن محوری با چرخی که روی یخ می چرخد ​​آسان تر از محوری است که چرخ های آن چسبندگی خوبی دارند و می توانند خودرو را حرکت دهند. در نتیجه، گشتاور در کل انتقال کاهش می یابد و چرخش به تنها چرخ روی یخ منتقل می شود، زیرا این گشتاور برای چرخاندن سه چرخ با چسبندگی خوب کافی نیست. در نتیجه: از چهار چرخ محرک فقط یک چرخ باقی می ماند که روی یخ می لغزد - ماشین تمام چرخ محرک "گیر کرده است".

کاملاً واضح است که خاصیت دیفرانسیل برای اینکه همیشه گشتاور حاصل را به طور مساوی بین محورها توزیع کند (50/50) به میزان قابل توجهی قابلیت کنترل و باز بودن خودرو را مختل می کند. از آنجایی که برای ادامه رانندگی در شرایطی که در بالا توضیح داده شد، لازم است گشتاور بیشتری به چرخ هایی با بهترین چسبندگی جاده منتقل شود. چگونه می توان دیفرانسیل ها را مجبور به توزیع مجدد گشتاور به نفع چنین چرخ هایی کرد؟ برای این کار توسعه داده اند راه های مختلفمسدود کردن جزئی و کامل، دستی و خودکار دیفرانسیل ها که در ادامه به آن پرداخته خواهد شد.

Speed ​​Sensitive Lsd. قفل خودکار با استفاده از کوپلینگ ویسکوز به عنوان "محدود کننده لغزش".

در این حالت یکی از محورهای محور با کاپ دیفرانسیل قفل می شود. کوپلینگ چسبناک به شکلی قابل تحمل در نیم محور نصب می شود که یکی از محرکه های آن به طور محکم به کاپ دیفرانسیل و دیگری به نیم محور متصل می شود. در حین حرکت عادی، سرعت زاویه ای چرخش فنجان و محور محور یکسان است یا کمی متفاوت است (به نوبه خود). بر این اساس، صفحات کاری جفت چسبناک دارای همان اختلاف اندک در سرعت های زاویه ای هستند و کوپلینگ باز می ماند. به محض اینکه یکی از محورها شروع به دریافت سرعت زاویه ای بالاتر نسبت به دیگری می کند، اصطکاک در جفت چسبناک ظاهر می شود و شروع به مسدود شدن می کند. علاوه بر این، هرچه اختلاف سرعت بیشتر باشد، اصطکاک داخل کوپلینگ چسبناک و میزان مسدود شدن آن و در نتیجه درجه مسدود شدن دیفرانسیل قوی‌تر می‌شود. با توجه به لحظه اصطکاک بدست آمده بین کاپ دیفرانسیل و شفت محور، دیفرانسیل گشتاور را به نفع محوری با بهترین چسبندگی جاده (شفت محور عقب مانده) توزیع می کند. با افزایش درجه انسداد کوپلینگ چسبناک و برابر شدن سرعت های زاویه ای فنجان و نیم شفت، اصطکاک داخل کوپلینگ چسبناک شروع به کاهش می کند که منجر به باز شدن صاف کوپلینگ چسبناک و جدا شدن انسداد می شود. این طرح برای دیفرانسیل های مرکزی استفاده می شود، زیرا طراحی آن برای نصب روی گیربکس پل بسیار عظیم است. چنین مکانیزم قفلی برای استفاده در شرایط نامناسب جاده مناسب است، با این حال، در شرایط خارج از جاده واقعی، توانایی های آن بسیار برجسته نیست: کوپلینگ چسبناک نمی تواند با تغییرات مداوم در حالت چسبندگی پل ها به زمین مقابله کند. هنگام روشن شدن دیر است، بیش از حد گرم می شود و از کار می افتد. این نوع قفل دیفرانسیل مرکزی را می توان هم به عنوان اصلی و تنها وسیله قفل در خودروهای SUV "پارکتی": تویوتا راو4، لکسوس RX300 و غیره و به عنوان یک قفل اضافی (علاوه بر قفل 100٪ اجباری) در تمام خودروها یافت. سایز خودروهای شاسی بلند تویوتا لندکروزر

دیفرانسیل چرخشی (ژرودیسک یا قفل هیدرولیک)

آمریکایی سازمان ASHA Corp. دیفرانسیل کلاسیک را با یک دستگاه قفل متشکل از یک پمپ روغن با یک پیستون و مجموعه ای از صفحات اصطکاک (بلوک اصطکاکی) نصب شده بین کاپ دیفرانسیل و چرخ دنده یکی از محورهای محور مجهز کرد. اصل عملکرد این انسداد عملاً با مسدود کردن مورد بحث در بالا با استفاده از یک جفت چسبناک تفاوتی ندارد. پمپ روغن به صورت هم محور به محور محور نصب می شود به گونه ای که بدنه آن به کاپ دیفرانسیل متصل می شود و روتور تزریق به شفت محور متصل می شود. اگر در سرعت‌های زاویه‌ای محور محور و کاپ دیفرانسیل تفاوت وجود داشته باشد، پمپ شروع به پمپاژ روغن روی پیستون می‌کند و بلوک اصطکاک را فشرده می‌کند و در نتیجه چرخ دنده محور محور را با کاپ دیفرانسیل مسدود می‌کند. با توجه به لحظه اصطکاک دریافتی، دیفرانسیل گشتاور را به محور عقب مانده (شفت محور با بهترین چسبندگی) باز توزیع می کند. این طرح Gerodisk (Hydra-Lock) نام دارد و به طور استاندارد روی خودروهای شاسی بلند کرایسلر نصب می شود. با کلیک بر روی تصویر می توانید طرح دقیق دستگاه را مشاهده کنید. تقریباً برای همه دیفرانسیل های مبتنی بر اصطکاک، اعمال آن ضروری است روغن مخصوص، که حاوی مواد افزودنی است که عملکرد طبیعی بلوک های اصطکاکی را تضمین می کند.

Lsd حساس به گشتاور دیفرانسیل با بلوک های پیش بارگذاری اصطکاکی.

دستگاه چنین دیفرانسیل ها بسیار ساده است و اساساً به هیچ وجه با دستگاه دیفرانسیل باز معمولی تفاوتی ندارد. برای ایجاد اصطکاک اضافی، مجموعه‌ای از بلوک‌های صفحه اصطکاکی (که در تصویر سمت راست با نقاط قرمز مشخص شده‌اند) بین شفت‌های محور و کاپ دیفرانسیل اضافه می‌شوند. به همین دلیل است که از چنین دیفرانسیل هایی اغلب به عنوان "ال اس دی مبتنی بر اصطکاک" یاد می شود. اغلب بلوک های اصطکاکی دارای فنر هستند. هنگامی که یکی از محورهای محور شروع به کار می کند (لغزش چرخ)، دیفرانسیل گشتاور را به نفع محور عقب مانده به دلیل لحظه اصطکاک روی صفحات اصطکاک توزیع می کند. این نوع مسدود کردن یک اشکال بسیار بزرگ دارد - تحت تأثیر اصطکاک صفحه، دیفرانسیل از یک تفاوت کوچک در سرعت های زاویه ای شفت های محور (که در گوشه ها ضروری است) جلوگیری می کند، که تأثیر منفی بر هندلینگ خودرو می گذارد و همچنین هزینهلاستیک و سوخت در این راستا، نسبت قفل این دیفرانسیل ها معمولاً کوچک انتخاب می شود (در غیر این صورت، خودرو در جاده هندلینگ ناکافی خواهد داشت). با این وجود، برای موتورسواری، مدل هایی از چنین دیفرانسیل هایی با اصطکاک ساختاری نسبتاً بالایی صفحات و بر این اساس، ضریب مسدود کننده بالا تولید می شوند. علاوه بر معایب فوق، می توان یک مورد دیگر را نیز متمایز کرد - عمر مفید بلوک های اصطکاکی در چنین دیفرانسیل ها کوتاه است و با گذشت زمان، بلوک های اصطکاکی فرسوده می شوند و در نتیجه ضریب انسداد دیفرانسیل کاهش می یابد. برای همه دیفرانسیل های مبتنی بر اصطکاک، لازم است از روغن مخصوصی استفاده شود که حاوی مواد افزودنی است که عملکرد طبیعی بلوک های اصطکاکی را تضمین می کند. این دیفرانسیل ها به طور استاندارد در محور عقب بسیاری از SUV ها نصب می شوند - تویوتا 4 رانر (هیلوکس سرف)، تویوتا لندکروزر، نیسان ترانو، کیا اسپورتیجو غیره

دیفرانسیل های خود قفل شونده با چرخ دنده هیپووئید (کرمی یا مارپیچ) و مارپیچ.

این یکی از جالب ترین، موثرترین، فن آوری و کاربردی ترین اشکال قفل دیفرانسیل است. اصل کار بر اساس ویژگی یک جفت هیپووئید یا مارپیچ به "گوه" است. در این راستا، چرخ دنده های اصلی (یا همه) در چنین دیفرانسیل ها مارپیچ یا هیپووئید هستند. تنوع طرح ها زیاد نیست - سه نوع اصلی قابل تشخیص است.

اولیننوع تولید سازمان زکسل تورسن. (T-1) جفت های هیپوید چرخ دنده های محور محرک و چرخ دنده های پینیون هستند. علاوه بر این، هر محور محور دارای ماهواره‌های مخصوص به خود است که توسط چرخ دنده‌های معمولی با ماهواره‌های محور مقابل جفت می‌شوند. لازم به ذکر است که محور ماهواره بر نیم محور عمود است. در طول حرکت عادی و برابری گشتاورهای منتقل شده به شفت های محور، جفت های هیپووئید "ماهواره / دنده محرک" یا متوقف می شوند یا می چرخند و تفاوت در سرعت های زاویه ای شفت های محور را در پیچ ایجاد می کنند. به محض اینکه یکی از محورهای محور شروع به لیز خوردن می‌کند و گشتاور روی آن کاهش می‌یابد، جفت‌های محور هیپووئید/ماهواره شروع به چرخش و گوه می‌کنند و با کاپ دیفرانسیل و با یکدیگر اصطکاک ایجاد می‌کنند که منجر به مسدود شدن جزئی دیفرانسیل می‌شود. به دلیل لحظه اصطکاک، دیفرانسیل گشتاور را به نفع محور عقب مانده تقسیم می کند. این طرح در بزرگترین محدوده توزیع گشتاور - از 2.5/1 تا 5.0/1 کار می کند. محدوده عمل توسط زاویه شیب دندان های کرم تنظیم می شود.

نویسنده دومینتایپ راد انگلیسی است کوایف. در این دیفرانسیل از چرخ دنده های مارپیچی نیم محورها و چرخ دنده های حلزونی ماهواره ها استفاده شده است. محورهای ماهواره ها موازی با نیم محورها هستند. ماهواره ها در جیب های اصلی کاپ دیفرانسیل قرار دارند. در عین حال، ماهواره‌های جفتی دارای چرخ دنده‌ای نیستند، اما بین خود یک جفت هیپووئید دیگری تشکیل می‌دهند که وقتی گوه می‌شوند، در آنها نیز شرکت می‌کنند. روندمسدود کردن دستگاه مشابهی دارای Differential True Trac Organization است Tractech. حتی در فدراسیون روسیه ما، تولید دیفرانسیل های مشابه تحت خودروهای داخلی UAZ و غیره و اینجا سازمان است زکسل تورسندر دیفرانسیل خود، T-2 یک طرح بندی کمی متفاوت برای اساساً یک دستگاه ارائه می دهد (تصویر سمت راست). به دلیل طراحی غیرمعمول، ماهواره های جفت شده از بیرون با چرخ دنده های خورشیدی به یکدیگر متصل می شوند. در مقایسه با نوع اول، این دیفرانسیل ها نسبت مسدود شدن کمتری دارند، اما نسبت به اختلاف گشتاور حساس تر هستند و زودتر کار می کنند (شروع از 1.4/1). سازمان Tractechدیفرانسیل حساس به گشتاور محور به تازگی منتشر شده است الکتراک، مجهز به قفل برقی اجباری.

سومنوع تولید شده توسط سازمان زکسل تورسن(T-3) و عمدتاً برای دیفرانسیل مرکزی استفاده می شود. همانند نوع دوم، این دیفرانسیل از چرخ دنده های مارپیچی نیم محورها و چرخ دنده های مارپیچی ماهواره ها استفاده می کند. محورهای ماهواره ها موازی با نیم محورها هستند. ساختار سیاره ای طراحی به شما امکان می دهد توزیع گشتاور اسمی را به نفع یکی از محورها تغییر دهید. به عنوان مثال، دیفرانسیل T-3 مورد استفاده در نسل چهارم 4Runner دارای توزیع اسمی گشتاور 40/60 به نفع محور عقب است. بر این اساس، کل محدوده عملیات مسدود کردن جزئی تغییر می کند: از (جلو/عقب) 53/47 به 29/71. به طور کلی، افست توزیع اسمی گشتاور بین محورها در محدوده 65/35 تا 35/65 امکان پذیر است. عملیات انسداد جزئی، توزیع مجدد 20-30٪ گشتاورهای منتقل شده روی محور محور را فراهم می کند. همچنین ساختار مشابه دیفرانسیل آن را جمع و جور می کند که به نوبه خود طراحی را ساده کرده و چیدمان جعبه انتقال را بهبود می بخشد.

دیفرانسیل های فوق در ورزش موتوری بسیار محبوب هستند. علاوه بر این، بسیاری از سازندگان به طور منظم چنین دیفرانسیل هایی را بر روی مدل های خود نصب می کنند، چه به عنوان دیفرانسیل بین محوری و چه به عنوان دیفرانسیل بین چرخ. به عنوان مثال، تویوتا چنین دیفرانسیل‌هایی را بر روی خودروهای سواری (سوپرا، سلیکا، راو4، لکسوس IS300، RX300 و غیره) و SUVها (4Runner (Hilux Surf)، لندکروزر، مگا کروزر، لکسوس GX470) و اتوبوس‌ها (Coaster) نصب می‌کند. مینی بوس). این دیفرانسیل ها نیازی به استفاده از افزودنی های روغن خاصی ندارند (برخلاف دیفرانسیل های مبتنی بر اصطکاک)، اما بهتر است از روغن با کیفیت برای دنده های هیپووئید بارگذاری شده استفاده شود.

مدیریت دیفرانسیل ها با کمک سیستم های کنترل الکترونیکی نیروی ترمز (کنترل کشش و غیره)

که در صنعت خودروسازی مدرنبیشتر و بیشتر از سیستم های کنترل الکترونیکی خودرو استفاده می شود. در حال حاضر به ندرت می توان خودروهایی را پیدا کرد که به سیستم ABS مجهز نباشند (که از قفل شدن چرخ ها هنگام ترمزگیری جلوگیری می کند). علاوه بر این ، از اواخر دهه 80 قرن گذشته ، تولید کنندگان پیشرو شروع به تجهیز مدل های شاخص خود به سیستم های کنترل کشش و کنترل چسبندگی چرخ کردند - Traction Control. به عنوان مثال، تویوتا در سال 1989 (90) Traction Control را روی لکسوس LS400 نصب کرد. اصل عملکرد چنین سیستمی ساده است: سنسورهای چرخشی جهانی (آنها همچنین ABS را ارائه می دهند) که روی چرخ های کنترل شده نصب شده اند شروع لغزش یک چرخ محور را نسبت به دیگری تشخیص می دهند و سیستم به طور خودکار چرخی را که دارای آن است ترمز می کند. لیز خورده، در نتیجه بار روی آن افزایش می‌یابد و دیفرانسیل مجبور می‌شود که گشتاور چرخ را با چسبندگی خوب جاده به طور معادل افزایش دهد. با یک لغزش قوی، سیستم همچنین می تواند عرضه سوخت به سیلندرها را محدود کند. عملکرد چنین سیستمی به خصوص در خودروهای دیفرانسیل عقب بسیار موثر است. به عنوان یک قاعده، چنین سیستمی را می توان به زور با یک دکمه روی داشبورد غیرفعال کرد. با گذشت زمان، سیستم کنترل الکترونیکی نیروی ترمز بهبود یافته و ویژگی های جدید بیشتری به آن اضافه شده است که در کنار ABS و TRAC کار می کند. (به عنوان مثال کنترل دیفرانسیل رها کردن فرمان برای بیشتر اتمام موفقیت آمیزچرخش). همه سازندگان این توابع را متفاوت نامیدند، اما معنی یکسان باقی ماند. و به این ترتیب، این سیستم ها شروع به نصب بر روی اتومبیل های چهار چرخ متحرک و SUV کردند و در برخی موارد تنها وسیله کنترل کشش و توزیع مجدد گشتاور بین محورها و چرخ ها هستند (Mercedes ML, بی ام و X5). اگر SUV مجهز به ابزارهای جدی تری برای توزیع گشتاور (دیفرانسیل لغزش و قفل های سخت) باشد، سیستم کنترل الکترونیکی نیروی ترمز با موفقیت این ابزارها را تکمیل می کند. یک مثال خوب از این است هندلینگ عالیو توانایی کراس کانتری آخرین نسل از تویوتا SUVs 4Runner (Hilux Surf)، پرادو، Lexus GX470. به عنوان نمایندگان همان پلت فرم، آنها دارای یک دیفرانسیل مرکزی Torsen T-3 با قابلیت قفل سخت، و همچنین یک نیروی ترمز الکترونیکی و سیستم کنترل کشش با عملکردهای بسیاری برای کمک به راننده در رانندگی ماشین هستند.

دیفرانسیل، خود قفل شدن از تفاوت در سرعت. نیروهای اصطکاک مبتنی بر کار:

نام انگلیسی: دستگاه‌های افزودن کشش مبتنی بر اصطکاک (FBTAD) یا دیفرانسیل لغزش محدود (LSD).

دیفرانسیل لغزش محدود معمولا استفاده می شود دیسک های اصطکاکی، مخروط یا چرخ دنده برای کاهش لغزش چرخ متقابل. دیفرانسیل را 100% مسدود نکنید.

تفاوت های تولید شده:

دیفرانسیل لغزش محدود ایتون

آبرن (اصل مخروط)

سازمان های Vari-Lok دانا

Traction Equalizer Meritor Organization (Rockwell International سابق)

سازمان LSD KAAZ

و همچنین شرکت های مختلف خودرو فقط برای اتومبیل های خود.

مکانیکی، نوع مخلوط و موارد دیگر:

نام انگلیسی: Speed ​​Sensing Traction Adding Devices (SSTAD) یا قفل خودکار.

اصول کارکرد، اصول جراحی، اصول عملکرد:

آ)مکانیکی.

دیفرانسیل با مسدود کردن خودکار (به انگلیسی: Locker). کلاچ بادامک به عنوان مکانیزم قفل استفاده می شود. هنگامی که لغزش متقابل چرخ ها رخ می دهد، دیفرانسیل به طور خودکار در 100٪ مسدود می شود.

تفاوت های تولید شده:

Lock-Right Organizations PowerTrax، Detroit Locker، دیترویتقفسه نرم، دیترویت EZ-Locker TracTech Organizations، Gov-Lock Eaton Organizations (همه وسایل نقلیه GM) - در طراحی از دیسک های اصطکاکی و چرخ دنده استفاده شده است.

ب)مایع سیلیکونی (کوپلینگ چسبناک)؛

V)سنسورهای سرعت چرخ و ترمز. مثال استفاده: سازمان مرسدس ML-320.

دیفرانسیل، خود قفل شدن از تفاوت در گشتاور

نام انگلیسی: Torque Sensing Traction Adding Devices (TSTAD).

اصل عملکرد: چرخ دنده های حلزونی. توسط سازمان گلیسون در دهه 50 اختراع شد. دیفرانسیل را 100% مسدود نکنید.

تفاوت های تولید شده: TorSen، TrueTrac، Quaife، Powr-Trak

دیفرانسیل های قابل قفل دستی

نام انگلیسی: دستگاه‌های افزودن کشش دستی (MOTAD)

اصل عملیات: هوای فشرده، برقی، موتور الکتریکی.

دیفرانسیل با دستی یعنی اجباری , قفل کردن (به انگلیسی: Manual Locking). کلاچ بادامک به عنوان مکانیزم قفل استفاده می شود. هنگامی که دکمه روشن است، دیفرانسیل 100٪ مسدود می شود.

تفاوت های تولید شده:

ARB Air Locker (تقریباً برای همه مارک ها)،

کمد دیفرانسیل محور KAM (برای لندرور و سوزوکی). با هوای فشرده یا کابل فعال می شود

واحد قفل دیفرانسیل خلاء Jack McNamara Differential Specialist Pty. Ltd. (برای لندرور و تویوتا). با جارو برقی روشن شد

Ox Locker OX TRAX, INC. با کابل روشن میشه

دیفرانسیل قفل شونده با درایو الکتریکیشرکت های TracTech

کمد خلاء K&S

دیفرانسیل قفل توچیگی فوجی سانگیو. روی Jeep Rubicon نصب شده است

و همچنین شرکت های خودروسازی فقط برای خودروهای خود (مرسدس، تویوتا، میتسوبیشی)

چه قفل هایی برای محورهای جیپ چروکی و گرند چروکی وجود دارد؟

	محور جلو	محور عقب
قدرتقفسه (LSD)

توجه داشته باشید:

روی Cherokee (برخی مدل ها) محور عقب مدل DANA-44 (تجهیزات - بسته یدک کش) را نصب کردند.

در Cherokee از سال 1995 (اما گاهی اوقات در مدل های قبلی یافت می شود)، آنها شروع به نصب پل کرایسلر 8.25 کردند. دو نوع: با 27 و 29 اسپلاین در انتهای میل های محور. برای یک مدل با 27 اسپلاین، هر چیزی که برای DANA-30 و 35 بریج مناسب است، مناسب است. با مدلی با 29 اسپلاین، همه چیز پیچیده تر است: پل AMC-20 (CJ دهه 80) همچنین دارای 29 اسپلاین است و می توانید از این با استفاده از نبوغ استفاده کنید

گرند چروکی به صورت اختیاری با DANA-44 (با بدنه آلومینیومی) عرضه می شود که در زیر بارهای سنگین عملکرد چندان خوبی ندارد (ضعیف است و "دوست دارد" ترکیدن کند، در زیر بارهای سنگین خم می شود).

البته بسیاری از کسانی که قصد خرید یک SUV را داشتند، هنگام انتخاب یک مدل خاص، می توانند با اصطلاح "قفل دیفرانسیل" روبرو شوند. اما این چی هست؟ مثل این؟ و اصل کارکرد و نیاز به همین دیفرانسیل چیست؟ همانطور که تمرین نشان می دهد، همه "رانندگان جیپ" بالقوه آینده نمی دانند.

در این مقاله در مورد آن صحبت خواهیم کرد دیفرانسیل چیستو چرا او در ماشین است. در چه انواعی وجود دارد و روی چه خودروهایی قرار است نصب شود؟

تاریخچه دیفرانسیل

ظهور دیفرانسیل در دنیای خودرو دیری نپایید. تنها چند سال بعد، پس از اینکه اولین خودروهای دارای موتور احتراق داخلی (ICE) از خط مونتاژ خارج شدند. برای مدت طولانی، همه چیز مثل الان شیرین نبود و اولین نمونه های خودرویی که با کمک موتور کار می کردند بسیار ضعیف کنترل می شدند.

چرخ های واقع در همان محور در طول چرخش با همان سرعت زاویه ای می چرخیدند و این قبلاً منجر به این واقعیت شد که چرخی که در امتداد قطر بیرونی قرار دارد به شدت می لغزد. ما این مشکل را به سادگی حل کردیم: با قرض گرفتن دیفرانسیل از چرخ دستی های بخار.

این مکانیسم در فرانسه اختراع شد 1828مهندس الیور پکه-روم.وسیله ای بود که از شفت و چرخ دنده تشکیل شده بود. از طریق آن، گشتاور موتور احتراق داخلی به چرخ‌های محرک منتقل می‌شد، اما بدشانسی دیگری اتفاق افتاد - چرخ‌ها شروع به لیز خوردن کردند که کشش با سطح جاده را از دست داد. اغلب این خود را هنگام رانندگی در جاده ای با مناطق یخ زده نشان می دهد.

چرخی که روی یخ قرار داشت با سرعتی بیشتر از چرخ می چرخید و روی سطحی که برای حرکت مناسب تر بود باقی می ماند. این منجر به لغزش شد. پس از آن که طراحان شروع به فکر کردن در مورد چگونگی تنظیم دیفرانسیل به گونه ای کردند که چرخ ها با همان سرعت بچرخند تا از ظاهر شدن دریفت ها جلوگیری شود.

اولین کسی که روی دیفرانسیل با حداقل لغزش آزمایش کرد کسی نبود جز فردیناند پورشه.حداقل طول کشید سه سال. آنها به اولین مدل های خودروهای این برند مجهز شدند. در دهه های بعد مهندسان انواع مختلفی از دیفرانسیل ها را توسعه دادند که در ادامه به شما خواهیم گفت.

اصل عملکرد و دستگاه

بیایید شاید با نوع دیفرانسیل شروع کنیم که ساده ترین نوع آن است، یعنی دیفرانسیل باز. ما با ساده ترین نوع دیفرانسیل که دیفرانسیل باز نامیده می شود شروع می کنیم. بنابراین، طراحی دیفرانسیل شامل قسمت های زیر است:

- محور محرکوظیفه آن انتقال گشتاور است. شفت آن را از گیربکس تا همان ابتدای دیفرانسیل هدایت می کند.

- چرخ دنده محرک شفت.چرخ دنده به شکل مخروط مارپیچ که برای اتصال مکانیزم های دیفرانسیل ضروری است.

- چرخ دنده.عنصری که رانده می شود. همچنین شکل مخروطی دارد و توسط یک چرخ دنده محرک می چرخد. سیستم چرخ دنده های محرک و رانده با هم، محرک نهایی نامیده می شود. این به عنوان آخرین مرحله در کاهش سرعت چرخش که در نهایت به چرخ ها می رسد عمل می کند. چرخ دنده محرک از نظر اندازه بسیار کوچکتر از چرخ دنده تاج است.بنابراین، برای انجام یک چرخش برده، اولی نیاز به انجام بیش از یک چرخش حول محور خود دارد.

- چرخ دنده های نیم شفت.هستند آخرین مرزانتقال چرخش محور محرک به چرخ ها.

- ماهواره هامکانیزم سیاره ای است که نقش کلیدیدر ارائه سرعت های مختلف زاویه ای چرخ ها هنگام چرخش.

وقتی در یک خط مستقیم روی ماشین خود حرکت می کنید، کل مکانیسم دیفرانسیل با همان سرعت می چرخد: شفت ورودی به ترتیب با همان سرعت محور محور می چرخد، خود چرخ ها با همان سرعت می چرخند. اما به محض اینکه فرمان را بچرخانید، وضعیت فوراً به شدت تغییر می کند. بازیکنان اصلی الان ماهواره ها بیرون زده اند که تحت تأثیر اختلاف بار روی چرخ ها باز می شوندزمانی که، برای مثال، یک چرخ شروع به لیز خوردن می کند و بنابراین سریعتر حرکت می کند.

تمام نیروی موتور مستقیماً از آنها عبور می کند. و در نتیجه این که ماهواره ها دو دنده مستقل هستند، سرعت های مختلف چرخش به دو نیم محور منتقل می شود. اما قدرت به طور مساوی تقسیم نمی شود و به چرخی که در لبه بیرونی پیچ خودرو در حال حرکت است منتقل می شود. در نتیجه، به دلیل اضافه شدن کمی چرخش ها، شروع به چرخش بسیار سریعتر می کند. و تفاوت در توزیع نیرو بین چرخ ها هر چه بیشتر باشد، شعاع چرخش ماشین کمتر است، یعنی بیشتر فرمان را بچرخانید.

قفل دیفرانسیل چیست و چگونه کار می کند؟

قفل دیفرانسیلیکی از موثرترین راه ها برای بهبود است عملکرد خارج از جادهماشین. هر خودرویی که به طور مستقیم یا غیرمستقیم برای آفرود در نظر گرفته شده باشد، در کارخانه به مکانیزمی مجهز است که دیفرانسیل مرکزی را قفل می کند. همچنین خودروها مجهز به مکانیزم هایی هستند که محورهای جلو و عقب را مسدود می کند.

مسدود کردن این مکانیسممانند هر راه حل تکنولوژیکی، مزایا و معایب خود را دارد. برای درک اینکه چه زمانی استفاده از قفل دیفرانسیل ضروری است و در کدام موارد به سادگی استفاده از آن ممنوع می شود، باید اصولی را که بر اساس آن ها کار می کند، بدانید.

سعی کنید در زمان برفی زمستان از مکانی پرش بلند کنید. آره اما کار نمی کند، و همه اینها به این دلیل است که یکی از پاهای شما روی یک سطح یخی لغزنده بود و دیگری روی پیاده رو خشک. به همین دلیل امکان پرش قهرمانی وجود نداشت. یک پا از زیر شما لیز خورد و مغز به موقع خود را جهت یابی نکرد و دستور نداد که تمام نیرو را وارد پای دیگر کنید. نتیجه این آزمایش کاملاً خنده دار و خنده دار است: پاهای شما از هم باز شد و تقریباً در نقطه پنجم فرو ریختید.

بنابراین در این مورد چه باید کرد تا هر دو پا این فرصت را داشته باشند که کاملاً از زمین فشار بیاورند؟ و همه چیز بسیار بسیار ساده است. فقط باید دو پایه هل دهنده را به یکی تبدیل کنید و آنها را با یک کمربند یا مهار محکم به هم ببندید.اکنون آنها به صورت یک واحد کار خواهند کرد و از حداکثر نیروی فشار از یک زمین ثابت با چسبندگی خوب استفاده خواهند کرد. فرآیند مشابهی در خودرو در لحظه تعامل چرخ های محرک آن با جاده اتفاق می افتد.

بیایید شرایطی را تصور کنیم که در آن یک خودروی دیفرانسیل عقب به طور تصادفی متوقف می شود به طوری که چرخ چپ آن روی سطحی لغزنده و چرخ سمت راست آن روی آسفالت قرار می گیرد. همانطور که می دانید، دیفرانسیل مرکز اصطکاک کم استاندارد، که در محور عقبوسیله نقلیه، همیشه به چرخ ها نیروی محیطی مساوی می دهد. چرخ سمت چپ که روی یخ قرار دارد به دلیل عدم کشش قادر به حرکت از سطح لغزنده با تلاش زیاد نیست.

و به همین دلیل، دیفرانسیل قادر به انجام تلاش زیادی برای او نیست، زیرا این از نظر فیزیکی به سادگی غیرممکن است. و در این مورد نیروی مشابهی به چرخ اعمال خواهد شدکه روی سطح آسفالت قرار دارد. با تمرکز بر روی چرخ سمت چپ، نیروهایی که بین چرخ ها توزیع می شود، یکنواخت می کند.

در نتیجه، خودرو با لیز خوردن، اما به کندی حرکت خواهد کرد. چرخ های او نمی توانند از نیروی کافی برای هل دادن استفاده کنند، که برای چسبندگی چرخ راست لازم است، که در شرایط داده شده نه بیشتر و نه کمتر، بلکه به اندازه هفت برابر بیشتر از چپ خواهد بود. با توجه به این خاصیت توزیع نیروی کششی به طور مساوی، چرخ سمت راست تنها از یک هفتم ظرفیت کشش خود استفاده می کند. به بیان ساده، فشار می توانست هفت برابر قدرتمندتر اتفاق بیفتد، اما دیفرانسیل به آن وارد نشد. کافیقدرت انجام این مانور

بنابراین لازم است چنین اتصالی بین چرخ ها اجرا شود تا از چرخش یا لغزش مفصل اطمینان حاصل شود، گویی یک چرخ است. برای حل این مشکل از مکانیزم خاصی استفاده می شود که جلوی چرخش چرخ دنده های دیفرانسیل را گرفته و با یک اتصال صلب مشروط با چرخش ثابت و سرعت یکسان، دو چرخ را به یکدیگر متصل می کند. چنین مکانیزمی "مکانیسم قفل دیفرانسیل (قطع)" یا در مردم عادی - قفل نامیده می شود.

دیفرانسیل قفل شده قادر به یکسان سازی نیروی بین چرخ نیست و در نتیجه آنها را با یک محور متصل می کند. در نتیجه هر چرخ حداکثر نیروی ممکن را دریافت می کند که برای بهترین چسبندگی چرخ ها لازم است. بنابراین در جایی که چسبندگی چرخ ها با سطح جاده بهتر باشد، نیروی بیشتری در آنجا اعمال می شود.

چه تفاوت هایی دارند

اساس دیفرانسیل است کاهنده سیاره ای. نوع دنده ای که استفاده می شود می تواند به طور مشروط دیفرانسیل را به دو دسته تقسیم کند سهنوع:

- کرم؛

استوانه ای؛

مخروطی.

دیفرانسیل کرم همه کاره ترین است و هم بین محورها و هم بین چرخ ها نصب می شود. نوع استوانه ای اغلب در SUV ها بین محورها قرار دارد. نوع مخروطی عمدتاً به عنوان دیفرانسیل محور متقابل استفاده می شود.

همان را اختصاص دهید متقارنو نامتقارندیفرانسیل ها طراحی دیفرانسیل نامتقارن در وسایل نقلیه تمام چرخ محرک بین محورها نصب می شود و گشتاور را در نسبت های مختلف توزیع می کند. نوع متقارن، گشتاور مساوی را به محور بین دو چرخ منتقل می کند. دیفرانسیل ها نیز بر اساس نوع مسدود کردن تقسیم می شوند:قفل دستی و قفل الکترونیکی.

قفل دیفرانسیل دستی

بر اساس نام، قفل دیفرانسیل محور به ابتکار راننده با فشار دادن یک دکمه یا تغییر سوئیچ ضامن خاص فعال می شود. در این حالت چرخ دنده های ماهواره مسدود می شوند و در نتیجه چرخ های محرک با همان سرعت شروع به چرخش می کنند. اغلب، SUV ها مجهز به قفل دیفرانسیل دستی هستند. توصیه می شود برای غلبه بر شرایط سخت خارج از جاده، آن را روشن کنید و هنگام ورود به یک جاده آسفالته معمولی آن را خاموش کنید.

قفل دیفرانسیل الکترونیکی یا اتوماتیک

قفل دیفرانسیل اتوماتیک با دستورات واحد کنترل الکترونیکی انجام می شود که وضعیتی را که سطح جاده در آن قرار دارد با استفاده از ABS و ESP تجزیه و تحلیل می کند. سپس ECU به تنهایی دنده های ماهواره را مسدود می کند. با توجه به درجه انسداد می توان این دستگاه را به صورت مشروط به دیفرانسیل با مسدود شدن کامل و جزئی تقسیم کرد.

قفل دیفرانسیل کامل

گنجاندن چنین قفلی حاکی از این واقعیت است که چرخ دنده های ماهواره ای به طور کامل متوقف می شوند و مکانیسم عملکردهای یک کلاچ معمولی را به عهده می گیرد و در نتیجه گشتاور برابری را به دو محور محور منتقل می کند. در نتیجه هر دو چرخ با سرعت زاویه ای یکسان می چرخند. اگر اتفاق بیفتد که حداقل یک چرخ چسبندگی خود را از دست بدهد، گشتاور حاصل از آن به طور کامل به چرخ دیگر منتقل می شود، که برای فشار خارج از جاده باقی می ماند. چنین دستگاه دیفرانسیل با موفقیت در اجرا شده است تویوتا لندکروز، مرسدس بنز کلاس Gو دیگران.

قفل دیفرانسیل جزئی

درگیر شدن این قفل چرخ دنده های ماهواره را به طور کامل متوقف نمی کند، بلکه به آنها اجازه می دهد که بلغزند. این افکت به لطف دیفرانسیل های خود قفل شونده در دسترس است. بسته به نوع عملکرد این مکانیسم، به تقسیم بندی می شود دو نوع: حساس به سرعت(هنگامی که تفاوت در سرعت های زاویه ای چرخش نیم محورها مشاهده شود فعال می شود) و حساس به گشتاور(در صورت کاهش گشتاور شفت یک محور فعال می شود) این نوع عملکرد دستگاه دیفرانسیل را می توان در SUV ها یافت. میتسوبیشی پاجرو، سری Q آئودی و سری X BMW.

گروه دیفرانسیل حساس به سرعتدر ساختار متفاوت است یکی از این مکانیسم ها مکانیزمی است که در آن کوپلینگ ویسکوز عملکرد دیفرانسیل را انجام می دهد. کوپلینگ چسبناک با دیفرانسیل اصطکاک در قابلیت اطمینان کمتر متفاوت است. به همین دلیل است که روی خودروهایی که برای غلبه بر طبیعت‌های صعب العبور و فوردهای عمیق طراحی نشده‌اند یا روی خودروهایی با شخصیت اسپرت طراحی نشده‌اند.

مکانیسم دیگری که نشان دهنده گروه حساس به سرعت است، دیفرانسیل چرخاننده نام دارد. نقش عناصر مسدود کننده در اینجا بازی می شود پمپ روغنو صفحات اصطکاک نصب شده بین محفظه دیفرانسیل و چرخ دنده های ماهواره ای شفت محور. اگرچه طبق اصل عملکرد، شبیه به یک جفت چسبناک است.

دیفرانسیل هایی که به گروه تعلق دارند حساس به گشتاوراز نظر طراحی نیز متفاوت هستند. به عنوان مثال، مکانیزمی با استفاده از دیفرانسیل اصطکاک وجود دارد. ویژگی آن در تفاوت در سرعت های زاویه ای چرخ ها در پیچ ها و هنگام حرکت در یک خط مستقیم نهفته است. هنگامی که خودرو در یک خط مستقیم حرکت می کند، سرعت زاویه ای چرخش هر دو چرخ یکسان است و در هنگام پیچیدن، گشتاور برای چرخ ها متفاوت است.

نوع دیگری از دیفرانسیل - با چرخ دنده های هیپووئید و مارپیچ. آنها به زیر تقسیم می شوند سه گروه

اولین – با دنده هیپووئید

در اینجا، هر محور محور چرخ دنده های ماهواره ای خود را دارد. آنها توسط چرخ دنده های خار که عمود بر یکدیگر قرار دارند به یکدیگر متصل می شوند. در صورت تفاوت در سرعت های زاویه ای چرخ های محرک، چرخ دنده های نیم محورها گوه می شوند. در نتیجه دنده ها به محفظه دیفرانسیل ساییده می شوند. دیفرانسیل تا حدی مسدود می شود و گشتاور با سرعت پایین تر چرخش زاویه ای به محور باز توزیع می شود. پس از یکسان سازی سرعت های نیمه محوری، انسداد غیرفعال می شود.

دومین – با چرخ دنده های مارپیچ

مشابه مورد اول، اما محل دنده های ماهواره ای موازی با شفت های محور است. این واحدها توسط چرخ دنده های مارپیچ به یکدیگر متصل می شوند. ماهواره های این مکانیزم در طاقچه های مخصوصی بر روی محفظه دیفرانسیل نصب می شوند، زمانی که در سرعت زاویه ای چرخش چرخ اختلاف وجود داشته باشد، دنده ها با دنده هایی که در طاقچه های محفظه دیفرانسیل قرار دارند، گوه می شوند و جفت می شوند. انسداد جزئی وجود دارد. جهت گشتاور بر روی محور با سرعت دورانی کمتر تعیین می شود.

سوم – با چرخ دنده های مارپیچ نیم محورها و چرخ دنده های مارپیچی ماهواره ها

استفاده شده در دیفرانسیل های مرکزی. اصل یکسان است - انتقال گشتاور به یک محور با چرخش کمتر. دامنه جابجایی این گونه بسیار زیاد است - از 65/35 تا 35/65. هنگامی که سرعت زاویه ای چرخش چرخ هر دو محور تثبیت و یکسان شود، دیفرانسیل باز می شود. این گروه های دیفرانسیل به طور گسترده در صنعت خودرو در هر دو مدل معمولی و اسپرت استفاده می شوند.

مزایا و معایب قفل دیفرانسیل

+ امکان مسدود شدن چرخ تا 70%؛

حداقل نگهداری؛

بدون تکان دادن روی فرمان؛

گیربکس نیازی به ریختن روغن خاصی ندارد.

نصب هیچ مشکلی را به دنبال ندارد.

اطمینان از بهترین عملکرد خودروهای خارج از جاده؛

عمر طولانی تر سازه؛

هندلینگ بهتر خودرو؛

امکان پیچیدن در سرعت های بالاتر

ماشین راحت تر از لغزش خارج می شود.

با گذشت زمان، پیش بارگذاری کاهش می یابد.

برای عملکرد بهتر طراحی هر 40 هزار کیلومتر لازم است عناصر تنظیم کننده تعویض شوند.

نه به موقع و نه دیر کار تنظیمباعث می شود سیستم به درستی کار نکند.

در فیدهای ما مشترک شوید

دیفرانسیل در خودرو سه وظیفه زیر را انجام می دهد:

1. دیفرانسیل قدرت موتور را به چرخ های خودرو منتقل می کند.
2. آخرین گام را در کاهش تعداد دور چرخ‌ها برمی‌دارد (به یاد می‌آوریم که گیربکس اولین قدم را برمی‌دارد) و بنابراین، گشتاور ارسالی به همان چرخ‌های محرک را افزایش می‌دهد.
3. با انتقال نیرو به چرخ‌های محرک (همیشه تعداد چرخ‌های زوج روی یک محور: دو یا هر چهار)، دیفرانسیل به هر یک از آنها اجازه می‌دهد با سرعت‌های متفاوت بچرخند (که دقیقاً نام دیفرانسیل از آن گرفته شده است).

در این مقاله خواهید آموخت که چرا ماشین شما به سرعت چرخ های مختلف نیاز دارد، چگونه ارائه می شود، دیفرانسیل چیست، دیفرانسیل چگونه کار می کند و معایب اصلی آن چیست. همچنین چندین نوع آن را بررسی خواهیم کرد.

دیفرانسیل برای چیست؟

چرخ‌های ماشین با سرعت‌های متفاوتی می‌چرخند، مخصوصاً هنگام چرخش. در انیمیشن زیر مشاهده می کنید که هر چرخ در هنگام چرخش خودرو مسافت بسیار متفاوتی را طی می کند و چرخ های داخلی فاصله بسیار کمتری را نسبت به چرخ های بیرونی طی می کنند. از آنجایی که سرعت برابر است با فاصله تقسیم بر زمان لازم برای پیمودن آن مسافت، به نظر می‌رسد که چرخ‌هایی که مسافت کوتاه‌تری را طی می‌کنند با سرعت کمتری می‌چرخند: بنابراین، هنگام گردش به چپ، چرخ‌های چپ کندتر از چرخش می‌چرخند. درست و بالعکس همچنین لازم به ذکر است که چرخ های جلو مسافت متفاوتی را با چرخ های عقب طی می کنند.

برای مشاهده انیمیشن کلیک کنید

برای خودروهایی که فقط روی یک محور چرخ‌ها حرکت می‌کنند - چه روی چرخ‌های عقب باشد یا در جلو - تفاوت در چرخش چرخ‌های جلو به عقب مشکلی ندارد. هیچ ارتباطی بین آنها وجود ندارد، بنابراین آنها به طور مستقل می چرخند. اما چرخ های محرک به هم متصل هستند به طوری که یک موتور و گیربکس باید هر دو چرخ را به حرکت درآورند، در حالی که سرعت چرخش آنها متفاوت است. اما اگر فقط یک موتور داشته باشیم چه؟ اگر وسیله نقلیه شما مجهز به دیفرانسیل نیست، چرخ ها باید به هم قفل شوند و مجبور شوند با همان سرعت بچرخند. این امر مانورهای پیچیدن را - حتی در زوایای کوچک - دشوار می‌کند: در چنین خودروهایی برای اینکه بتوان بچرخد، یکی از لاستیک‌ها باید بلغزد یا دیگری باید بچرخد. و با لاستیک های مدرن و جاده های آسفالته، این کار به تلاش زیادی نیاز دارد. این نیرو باید از طریق محور از یک چرخ به چرخ دیگر منتقل شود، بنابراین بار بسیار سنگینی بر اجزای محور وارد می شود.

با این مشکل است که دیفرانسیل بی عیب و نقص کنار می آید.

دیفرانسیل چیست؟

دیفرانسیلدستگاهی است که گشتاور موتور را به دو مسیر با خروجی تقسیم می کند و به هر خروجی اجازه می دهد با سرعت متفاوتی بچرخد.

دیفرانسیل در تمام خودروها و کامیون های مدرن و همچنین در بسیاری از خودروها موجود است وسایل نقلیه تمام چرخ متحرک. علاوه بر این، تمام اتومبیل های چهار چرخ متحرک باید بین هر مجموعه از چرخ های محرک در یک محور یک دیفرانسیل داشته باشند، و علاوه بر این، آنها به یک دیفرانسیل بین جفت چرخ های جلو و عقب نیاز دارند (ابتدای مقاله را به خاطر بسپارید - زیرا جلو چرخ‌ها مسافت متفاوتی را طی می‌کنند، بر خلاف چرخ‌های عقب که خودرو در جهتی غیر از خط مستقیم حرکت می‌کند؟).

با این حال، برخی از خودروهای 4WD دیفرانسیل بین چرخ های جلو و عقب ندارند و در عوض، این جفت چرخ ها به طور محکم به هم متصل شده اند تا چرخ های جلو و عقب باید با سرعت یکسان بچرخند. به همین دلیل است که سازندگان رانندگی روی سطوح سخت را در حالت تمام چرخ متحرک در چنین خودروهایی توصیه نمی کنند، بلکه آن را فقط در خارج از جاده روشن می کنند.

حالا بیایید بفهمیم که دیفرانسیل معمولاً در کجا قرار دارد، بسته به نوع درایو ماشین:

دیفرانسیل چگونه کار می کند؟

ما با ساده ترین نوع دیفرانسیل شروع می کنیم که به آن می گویند دیفرانسیل باز. اما ابتدا باید چند اصطلاح را یاد بگیریم - به شکل زیر نگاه کنید، اجزای اصلی عملیات دیفرانسیل را در آنجا خواهید یافت:

بنابراین، دیفرانسیل از بخش های اصلی زیر تشکیل شده است:

1. محور محرک - گشتاور را منتقل می کند و آن را از جعبه دنده به ابتدای دیفرانسیل هدایت می کند
2. چرخ دنده محرک محور محرک یک چرخ دنده کوچک مخروطی شکل است که برای جفت شدن با مکانیزم دیفرانسیل استفاده می شود.
3. چرخ دنده حلقه ای چرخ دنده محرک است، همچنین به شکل مخروط، که توسط چرخ دنده محرک رانده (چرخش) می شود. دنده‌های محرک و رانده، با هم، نامیده می‌شوند درایو نهاییو این آنها هستند که به عنوان آخرین مرحله کاهش سرعت چرخش عمل می کنند که در نهایت به چرخ ها می رسد (دنده حلقه ای همیشه کوچکتر از چرخ دنده محرک است ، به این معنی که چرخ دنده محرک باید چرخش های بیشتری انجام دهد. در حالی که دنده محرک فقط یک دور به دور خود می چرخد).
4. چرخ دنده های محور آخرین چرخ دنده هایی هستند که در مسیر انتقال چرخش از محور محرک به چرخ ها قرار دارند.
5. ماهواره ها یک مکانیسم سیاره ای هستند که فقط نقش کلیدی در اطمینان از تفاوت چرخش چرخ هنگام چرخش دارند.
6. نیم شفت - شفت هایی که از دیفرانسیل مستقیماً به چرخ ها می روند.

و حالا بیایید به درک کلیدی و مهم‌تر از نحوه عملکرد دیفرانسیل برویم و به انیمیشن‌های زیر نگاه کنیم که چگونه اجزای فوق یک دیفرانسیل باز در دو حالت کار می‌کنند:

• وقتی ماشین مستقیم در حال رانندگی است.
• وقتی ماشین در حال چرخش است.

خودتان ببینید - همه چیز بسیار ساده است:

برای مشاهده نحوه عملکرد دیفرانسیل در حین چرخش، روی دکمه "Turn" کلیک کنید و برای مشاهده نحوه حرکت اجزای آن در طول یک خط مستقیم روی "Going Direct" کلیک کنید.

همانطور که می بینیم، وقتی مستقیم در ماشین خود رانندگی می کنیم، در واقع، کل مکانیسم دیفرانسیل با سرعت یکسانی می چرخد: سرعت چرخش شفت ورودی برابر با سرعت چرخش شفت های محور و بر این اساس، سرعت چرخش است. از چرخ ها اما به محض اینکه کمی فرمان را بچرخانیم شرایط تغییر می کند و ماهواره ها اکنون نقش اصلی خود را بر عهده می گیرند که به دلیل اختلاف بار روی چرخ ها قفل باز می شوند (زمانی که یک چرخ می خواهد بچرخد، سریعتر می چرخد) ، و تمام نیروی موتور اکنون از آنها عبور می کند. و با توجه به این واقعیت که دو ماهواره دو چرخ دنده مستقل هستند، معلوم می شود که سرعت های مختلف چرخش را به نیمه محورها منتقل می کنند، گویی آن را دوشاخه می کنند، اما تمام نیرو را به طور مساوی تقسیم نمی کنند، بلکه بیشترین قدرت را به چرخ منتقل می کنند. که در امتداد لبه بیرونی در زمان چرخش خودرو حرکت می کند و بر این اساس آن را بیشتر می چرخاند (تعداد دورهای آن را افزایش می دهد). و تفاوت در قدرت انتقالی این است که هر چه ماشین قوی تر باشد، تندتر بپیچد (به طور دقیق تر، شعاع چرخش این ماشین کمتر است).

عیب اصلی دیفرانسیل چیست؟

یک دیفرانسیل باز چرخش را تقریباً به هر نسبتی به یک یا چرخ دیگر منتقل می کند، از جمله نسبت 100٪ / 0٪ - زمانی که یکی از چرخ های محرک تمام گشتاور را به خود اختصاص دهد. در عین حال، توزیع چنین چرخشی بین چرخ ها زمانی اتفاق می افتد که بار روی این چرخ ها (و همراه با آنها روی محور محور) تغییر می کند - یعنی چرخی با بار کمتر در یک چرخش چرخش بیشتری دریافت می کند. اما اینجا یکی نهفته است ضرر قابل توجهکه تحت شرایط خاصی اتفاق می افتد، یعنی زمانی که هر دو چرخ محرک در گل، برف یا یخ قرار می گیرند و ماشین شروع به لیز خوردن می کند - در این حالت چرخی که چسبندگی کمتری دارد، سهم چرخش را به خود اختصاص می دهد. به بیان ساده، اگر مثلاً در برف گیر کرده اید، روی شکم خود نشسته اید - وقتی یک چرخ با سطح برف درگیر است و چرخ دوم اصلاً در هوا آویزان است، آن چرخ فقط نیرو دریافت می کند. به دلیل توزیع مناسب در امتداد محورهای دیفرانسیل که روی وزن است و این است که بی اختیار در هوا می چرخد. این مشکل به ویژه برای خودروهای شاسی بلند و وسایل نقلیه تمام زمینی حاد است.

چه نوع دیفرانسیل وجود دارد؟

راه حل این مشکلات است دیفرانسیل لغزش محدود(ال اس دی نیز نامیده می شود دیفرانسیل لغزش محدود). دیفرانسیل های لغزش محدود از مکانیسم های مختلفی برای اطمینان از عملکرد دیفرانسیل مناسب در شرایط مختلف سواری استفاده می کنند. هنگامی که چرخ لیز می خورد، این دیفرانسیل باعث می شود گشتاور بیشتری به چرخ غیر لغزنده منتقل شود.

در SUV ها و وسایل نقلیه تمام زمینی نیز از دیفرانسیل هایی با جداسازی دستی استفاده می شود که با این حال اغلب به دلیل ناآگاهی از غیرفعال شدن تصادفی یا غیرفعال شدن در زمان نامناسب محافظت نمی شود - واقعیت این است که توانایی جدا کردن دیفرانسیل در go مستلزم خرابی احتمالی آن و این مشکل رایج است.

کوپلینگ ویسکوز (کوپلینگ چسبناک) چیست؟

کوپلینگ چسبناک اغلب در تمام وسایل نقلیه چهار چرخ متحرک یافت می شود. و اگر مقاله ای در مورد اصل عملکرد مبدل گشتاور می خوانید، باید بدانید که یک کوپلینگ چسبناک طرح عملکرد مشابهی دارد. به طور گسترده ای برای اتصال چرخ های عقب به چرخ های جلو استفاده می شود تا زمانی که یک مجموعه از چرخ ها شروع به لیز خوردن می کند، گشتاور به مجموعه دیگر منتقل می شود، بنابراین مشکل لغزش چرخ که در بالا توضیح داده شد حل می شود.

یک کلاچ چسبناک دارای دو مجموعه صفحه در داخل یک محفظه مهر و موم شده است که با یک مایع چسبناک پر شده است (مثلاً کمی چسبناکتر از روغن دنده). یک مجموعه از صفحات به هر شفت خروجی متصل است. در شرایط عادی، هر دو مجموعه صفحات و قسمت آنها از سیال چسبناک با سرعت یکسان حرکت می کنند. اما وقتی یکی از محورها سعی می‌کند سریع‌تر بچرخد، شاید به این دلیل که در حال لیز خوردن است، بسیاری از صفحات مربوط به چرخ‌های آن محور سریع‌تر از بقیه می‌چرخند. سیال چسبناک بین صفحات سعی می‌کند با دیسک‌های سریع‌تر هماهنگ شود و در نتیجه دیسک‌های کند را به همان سمت هدایت کند. این باعث می شود گشتاور بیشتری به چرخ های در حال چرخش کندتر منتقل شود، چرخ هایی که فقط نمی لغزند.

دستگاه کوپلینگ ویسکوز

وقتی ماشین می چرخد، تفاوت سرعت بین چرخ های یک محور به اندازه زمانی که یکی از چرخ ها به سادگی لیز می خورد، نیست. هرچه صفحات نسبت به یکدیگر سریعتر بچرخند، گشتاور بیشتری به کلاچ اعمال می شود. کلاچ از چرخش سیم پیچ ها جلوگیری نمی کند زیرا مقدار گشتاور منتقل شده در حین چرخش کم است.

یک آزمایش ساده تخم مرغ به توضیح رفتار جفت چسبناک کمک می کند. اگر تخم مرغ را روی میز آشپزخانه بگذارید، پوسته، سفیده و زرده آن تکان نمی خورد. اما وقتی شروع به چرخاندن تخم‌مرغ می‌کنید، پوسته تخم‌مرغ با سرعتی بالاتر از سفیده حرکت می‌کند و سفیده کمی سریع‌تر است و زرده را می‌خورد، اما زرده به سرعت به آن می‌رسد. به هر حال، برای تأیید این کلمات، به محض اینکه یک تخم مرغ دارید، آزمایشی انجام دهید: آن را به اندازه کافی سریع بچرخانید، و سپس آن را متوقف کنید، سپس فقط تخم مرغ را رها کنید، و دوباره شروع به چرخش می کند (خوب، یا حداقل تکان می خورد. در جهت چرخش قبلی). در این آزمایش از اصطکاک بین پوسته، سفید و زرده استفاده کردیم و فقط به پوسته نیرو وارد کردیم. ابتدا پوسته را باز کردیم و با کمی تاخیر در پشت پوسته، به دلیل اصطکاک، پروتئین شروع به باز شدن کرد و سپس زرده. و هنگامی که پوسته را متوقف کردیم، همان اصطکاک - بین زرده، سفید و پوسته که هنوز در حال حرکت است - نیرویی به پوسته وارد کرد و باعث افزایش سرعت آن شد. بنابراین در مورد یک جفت چسبناک، نیرو بین مایع و مجموعه صفحات به همان شیوه بین زرده، پروتئین و پوسته منتقل می شود.

دیفرانسیل تورسن چیست؟

دیفرانسیل تورسن یک وسیله کاملاً مکانیکی است: به هیچ یک از کلاچ ها یا مایعات چسبناک متصل نیست و در هسته آن یک مکانیسم نسبتاً ساده وجود دارد که بسیار شبیه به دیفرانسیل باز است.

تورسن هم به همین صورت عمل می کند دیفرانسیل باززمانی که مقدار گشتاور بین دو چرخ محرک برابر باشد. اما به محض اینکه یکی از چرخ ها شروع به از دست دادن کشش می کند، اختلاف گشتاور باعث قفل شدن دنده ها در دیفرانسیل تورسن می شود.

چنین دیفرانسیل اغلب در خودروهای چهار چرخ محرک قدرتمند و بسیار قدرتمند استفاده می شود. مانند یک کوپلینگ چسبناک، اغلب برای انتقال نیرو بین چرخ های جلو و عقب استفاده می شود. و در این کاربرد، دیفرانسیل تورسن عملکرد بهتری از ویسکوز دارد زیرا قبل از شروع واقعی لغزش، گشتاور را به شکلی پایدار به چرخ ها می رساند. با این حال، اگر یک مجموعه از چرخ ها به طور کامل کشش را از دست بدهد، دیفرانسیل تورسن به دلیل طراحی و نحوه عملکرد چنین دیفرانسیل، قادر به انتقال گشتاور به مجموعه چرخ های دیگر نخواهد بود.

این همان چیزی است که یک دیفرانسیل تورسن مدرن به نظر می رسد

به هر حال، تقریباً همه خودروهای هامر از دیفرانسیل تورسن بین محورهای جلو و عقب استفاده می کنند. همانطور که گفته شد، کتابچه راهنمای کاربر هامر راه حل جدیدی برای مشکل از دست دادن کشش کامل یک چرخ ارائه می دهد: پدال ترمز را فشار دهید. با اعمال ترمز، گشتاور به چرخ هایی که در هوا هستند اعمال می شود و سپس به چرخ ها منتقل می شود که می تواند ماشین را از "فرنی" بیرون بکشد.