Предметы:
- Общий
- Корончатая шестерня
- Работа дифференциала
- Недостатки дифференциала
- Регулировка коронной шестерни
- LSD (ограниченный сферический дифференциал)
- Дифференциал Торсена
- Обслуживание и дефекты дифференциала
- Отрегулируйте предварительную нагрузку подшипника дифференциала
в целом:
Дифференциал, также называемый карданом, обеспечивает возможность изменения скорости привода. На этой странице используется только термин «дифференциал».
При повороте одно колесо делает больше оборотов, чем другое. Следовательно, когда автомобиль поворачивает налево (как на изображении ниже), правые колеса сделают больше оборотов, чем левые (r1 > r2). Итак, разница в скорости есть. Дифференциал гарантирует, что это возможно.
В переднеприводных автомобилях дифференциал находится в коробке передач. В заднеприводных автомобилях он расположен на задней оси, между задними колесами. Затем карданный вал проходит от коробки передач назад, к дифференциалу.
На изображении ниже изображен заднеприводный автомобиль. Вал между коробкой передач и дифференциалом (кардан) называется карданным валом или промежуточным валом. Об этом написано отдельно на странице карданный вал. На дифференциале установлены два приводных вала, которые приводят в движение задние колеса.
Корончатая шестерня:
Отдельно упоминается коронная шестерня дифференциала, поскольку после работы эти детали необходимо очень точно регулировать. Шестерня прикреплена к карданному валу. Двигатель и коробка передач приводят в движение карданный вал, а шестерня приводит в движение коронное колесо. Регулировка между заводной головкой и шестерней – это очень специализированная работа. Шестерни должны быть отрегулированы друг относительно друга с использованием заводских данных и измерительно-регулировочного оборудования. Правильная регулировка обеспечивает наименьший уровень шума и максимальный срок службы.
Работа дифференциала:
Корончатое колесо 1 приводится в движение шестерней двигателя/коробки передач. При движении прямо приводные валы 2 и 3 будут вращаться с одинаковой скоростью, а сателлит 4 не будет вращаться вокруг своей оси.
В ситуации на этом изображении левый приводной вал неподвижен. Это может быть связано с тем, что левое колесо находится на асфальте, а правое — на грунтовой дороге. В этом случае колесо на грунтовой дороге будет крутиться.
Сателлитное колесо теперь вращается вокруг своей оси, и вся движущая сила сосредоточена на правом приводном валу. Левый теперь неподвижен. Аналогичная ситуация возникает и при прохождении поворота, давление в шинах ниже с одной стороны, профили шин сильно различаются и дорожное покрытие не совсем ровное.
Недостатки дифференциала:
Тот факт, что дифференциал допускает разницу в скорости между колесами, также является серьезным недостатком при определенных обстоятельствах. Когда одно из ведущих колес теряет сцепление с дорогой, теряется весь привод. Когда автомобиль стоит с 1 колесом на асфальте и 1 колесом в грязи, колесо в грязи будет вестись на 1%, а колесо на асфальте (с наибольшим сцеплением) останется неподвижным. Это связано с тем, что колесо-сателлит будет вращаться быстро, а колесо с наименьшим сопротивлением будет двигаться сильнее всего.
Регулировка коронной шестерни:
Высоту и расстояние между контактными поверхностями венца и шестерни можно регулировать. На изображениях показаны последствия неправильной регулировки.
Смазав коронное колесо на четверть оборота специальной смазкой (которая растворяется в масле), можно определить опорную поверхность между коронным колесом и шестерней. Поворачивая шестерню вперед и назад на несколько оборотов, опорная поверхность становится чистой (см. изображения). Путем регулировки и поворота несколько раз можно отрегулировать все до идеальной опорной поверхности.
Необходимо учитывать, что нагрузка на привод также приводит к смещению опорной поверхности. По мере увеличения нагрузки опорная поверхность больше перемещается наружу от коронного колеса (изображение справа вверху). При небольших нагрузках опорная поверхность смещается больше внутрь. При регулировке опорная поверхность должна находиться посередине. Всегда сверяйтесь с заводскими данными по размерам.
Неправильная регулировка вызывает (иногда очень сильный) сильный шум в приводе, например, свист или визг. Износ также увеличится. Например, дифференциал может выйти из строя уже через несколько тысяч километров из-за неаккуратной (или отсутствия) регулировки. Разумеется, этому предшествовал громкий шум.
LSD (дифференциал повышенного трения)
Чтобы предотвратить описанную выше ситуацию, полезно в некоторых случаях (частично) отключить работу дифференциала. Это называется блокировка. При блокировке дифференциала привод на обеих осях одинаков. Сателлитное колесо остановлено или оба солнечных колеса соединены вместе. Имеются различные разработки с многодисковыми муфтами, вискомуфтами и кулачковыми муфтами.
На изображении ниже показан LSD (дифференциал повышенного трения). Это дифференциал с повышенным внутренним трением. Многодисковые муфты размещены между наружными прямыми поверхностями конических солнечных колес полуосей и корпусом дифференциала.
Прижимные кольца в LSD с одной стороны соединены с корпусом дифференциала, а с другой могут перемещаться в осевом направлении. Прижимные кольца имеют внутри клиновидную форму из-за выпуклой формы сателлитов. Внутренние планки (темные на изображении выше) входят в зацепление с внутренними зубьями полуосей. Наружные зубья наружных планок входят в продольные канавки корпуса дифференциала. Это означает, что внешние планки не могут вращаться.
При движении прямо коронное колесо и приводной вал вращаются с одинаковой скоростью, поэтому трение отсутствует. Когда одно из колес имеет слишком слабое сцепление и поэтому вращается быстрее другого, между коническими поверхностями прижимного кольца возникает разница в скорости. Прижимное кольцо прижимается к рейкам и между наружными рейками (блокируемыми корпусом дифференциала) и быстро вращающимися внутренними рейками, соединенными с приводным валом, создается зависящий от нагрузки момент трения.
Более современные системы с электронным управлением получили дальнейшее развитие на основе самоблокирующихся систем. Описанные ранее прижимные кольца, присутствующие в самоблокирующихся системах, затем заменяются кольцевыми цилиндрами с гидравлическим приводом. Многодисковые сцепления управляются электроникой.
Дифференциал Торсена
Дифференциал Торсена («торсен» — сокращение от слова «чувство крутящего момента», что в широком переводе означает «ощущение крутящего момента») в принципе является симметричным дифференциалом. Когда оба выходных вала вращаются с одинаковой частотой вращения, приводные моменты на этих валах равны. Если по какой-либо причине возникает дифференциальное действие, крутящий момент на более быстро вращающемся выходном валу уменьшается, а на более медленно вращающемся валу. Здесь также в принципе создается момент внутреннего трения, который, с одной стороны, снижает выходной крутящий момент, а с другой стороны, увеличивает выходной крутящий момент. В основе работы лежит самоблокирующееся поведение червячной передачи, которое создается за счет выбора правильного угла наклона этих шестерен.
Дифференциал оси на рисунке ниже прикреплен болтами к коронной шестерне. Валы червячной передачи установлены в корпусе дифференциала. Червячные передачи, соединенные попарно цилиндрическими шестернями, могут свободно вращаться вокруг своих осей.
Установлены три комплекта по две червячных передачи в каждом. Одна червячная передача из каждого комплекта входит в зацепление с червяком, шлицеванным на валу привода правого колеса; другая червячная передача входит в зацепление с червяком на приводном валу левого колеса.
При прямолинейном движении (вперед или назад), когда нет дифференциального действия, обе оси вращаются с одинаковой скоростью. Корпус дифференциала несет червячные передачи, которые, в свою очередь, приводят червяки в движение с помощью валов привода колес. Обе червячные передачи из-за своего шага хотят вращаться в одном направлении, что невозможно из-за сцепления с цилиндрическими шестернями. Дифференциал теперь вращается как один блок и обеспечивает симметричное распределение крутящего момента (50–50%).
Если возникает эффект дифференциала, например, при прохождении поворота, или если одно колесо пробуксовывает, один червяк будет вращаться быстрее, а другой — медленнее, чем корпус дифференциала. На более медленно вращающееся колесо теперь подается больший крутящий момент, чем на более быстро вращающееся колесо. Более быстро вращающийся червяк приводит в движение соответствующую червячную передачу и, следовательно, червячную передачу, которая приводит червяк к более медленно вращающемуся колесу. Крутящий момент на более медленно вращающемся колесе дополнительно увеличивается за счет эффекта частичной самоблокировки привода через червячную передачу в направлении червяка. Выбрав правильный угол наклона червяка, можно получить желаемое распределение крутящего момента, в данном случае значение блокировки.
Дифференциал Torsen не влияет ни на одну из функций ABS, поскольку эффект блокировки возникает только под нагрузкой, т. е. при ускорении акселератора.
Особенно в гонках, при дрифте, дифференциал блокируется. Если на некоторых автомобилях это технически невозможно, сателлит приваривают к солнечным колесам. Таким дешевым способом дифференциал всегда заблокирован. Недостаток – на нем уже практически невозможно ездить по дорогам общего пользования, поскольку в поворотах начнет буксовать колесо, имеющее наименьшую скорость. Вероятность появления дефектов на приводных валах и ШРУСах также больше.
Другой способ — вмешаться ESP (Программа электронной стабилизации). Эта система тормозит пробуксовывающее колесо путем кратковременного включения тормозного суппорта. При торможении буксующего колеса большая сила автоматически передается на другое колесо за счет работы дифференциала. Таким образом, этот недостаток также был устранен. Иногда это также называют работой электронного дифференциала повышенного трения.
Техническое обслуживание и дефекты дифференциала:
Сегодня в дифференциалах часто содержится «пожизненное масло». Производитель указывает, что масло не нужно периодически менять. Некоторые производители указывают интервал замены в определенное количество километров. Этот срок не может быть превышен. Также полезно время от времени менять масло в дифференциалах с маслом на весь срок службы. Каждое масло вступает в контакт с кислородом и подвергается процессу окисления. Смазывающий эффект снижается. Именно поэтому это масло хорошо менять при определенном пробеге (например, 150.000 XNUMX км).
Неисправные дифференциалы, в которых неисправны подшипники или не в порядке пространство на шестерне-шестерне, будут сильно шуметь в приводе. Дифференциалы обычно подлежат капитальному ремонту. При капитальном ремонте измеряют поверхности зубьев венца и ведущей шестерни и заменяют подшипники. Если поверхности зубьев слишком сильно изношены, детали придется заменить. Замена коронного колеса зачастую обходится очень дорого.
Регулировка преднатяга подшипника дифференциала:
Подшипники в дифференциале должны быть установлены с определенным предварительным натягом. Это значение определяется производителем дифференциала. Если предварительная нагрузка слишком мала или слишком велика, подшипник со временем может выйти из строя. Учитывайте слишком большую осевую нагрузку, которая может привести к перегреву подшипника. При капитальном ремонте дифференциала или замене подшипников всегда необходимо проверять преднатяг и при необходимости регулировать его. С помощью замеров можно определить, какой толщины должно быть заливное кольцо (между подшипником и держателем уплотнения).
Ниже приведены примеры измерений, которые необходимо выполнить.
Расстояние между внешней частью корпуса редуктора и подшипником необходимо измерить глубиномером. Измеренное на фото значение составляет 12 мм.
С помощью этого глубиномера можно также измерить высоту буртика держателя сальника. Измеренное на фото значение составляет 10,0 мм.
При установке буртик держателя сальника монтируется в корпус дифференциала. Путем вычитания двух только что измеренных значений определяется расстояние между подшипником дифференциала и буртиком держателя сальника: Глубина – высота = 12,0 0 мм – 10,00 мм = 2 мм.
Если между подшипником дифференциала и держателем уплотнения установить прокладку толщиной 2 мм, подшипник будет установлен без напряжения.
Это, конечно, не намерение; для установки подшипника под напряжением потребуется установить более толстую прокладку. Предварительная нагрузка предусмотрена производителем. Это может быть, например, 0,25 мм.
В этом случае необходимо установить прокладку — это измеренное расстояние + предварительный натяг, т. е.; 2 мм + 0,25 мм = 2,25 мм. Если установлена прокладка толщиной 2,25 мм, предварительный натяг установлен правильно. Подходящее регулировочное кольцо необходимо найти в контейнере с регулировочными кольцами разных размеров. Подходящую шайбу можно найти с помощью калибра.
На изображении ниже вы можете видеть, что толщина прокладки составляет 2,25 мм. Значит это правильная шайба. Более подробную информацию об измерениях микрометром можно найти на странице «Механические измерительные инструменты».
Замеры глубины подшипника и высоты буртика держателя уплотнения на изображениях выше были выполнены с помощью глубиномера. Однако эти измерения можно выполнить и с помощью циферблатного индикатора. Пояснения по измерению с помощью циферблатного индикатора также приведены на странице «Механические измерительные инструменты».
Показания на изображениях ниже не соответствуют измерениям выше. Фотографии также очень размыты. Вскоре они будут заменены новыми изображениями, которые правильно отображают измерения.
Значения стрелочного индикатора и глубиномера должны совпадать. В принципе не имеет значения, какой инструмент используется для проведения измерения, при условии наличия обоих измерительных инструментов. Например, во время практического экзамена вполне может оказаться, что в наличии имеется только один тип измерительного инструмента. Поэтому важно уметь пользоваться всеми измерительными инструментами; штангенциркуль, микрометр и циферблатный индикатор.
