Предмети:
- Загальний
- Вінець шестерні
- Робота диференціала
- Недоліки диференціала
- Регулювання коронної шестерні
- LSD (обмежений сферичний диференціал)
- Диференціал Torsen
- Технічне обслуговування та дефекти диференціала
- Відрегулюйте попередній натяг підшипника диференціала
Загальне:
Диференціал, також званий карданом, забезпечує різницю в швидкості приводу. На цій сторінці використовується лише термін диференціал.
На поворотах одне колесо робить більше обертів, ніж інше. Отже, коли автомобіль робить поворот ліворуч (як на зображенні нижче), праві колеса будуть обертатися більше, ніж ліві (r1 > r2). Отже, є різниця у швидкості. Диференціал гарантує, що це можливо.
У передньопривідних автомобілях диференціал знаходиться в коробці передач. У задньопривідних автомобілях він розташований на задній осі, між задніми колесами. Потім карданний вал проходить від коробки передач до задньої частини, до диференціала.
На зображенні нижче показано задньопривідне авто. Вал між коробкою передач і диференціалом (карданом) називається карданним валом або проміжним валом. Це описано окремо на сторінці карданний вал. На диференціалі встановлені два карданних вали, які приводять в рух задні колеса.
Головна шестерня:
Окремо згадується вінець шестерні в диференціалі, тому що після роботи ці деталі потрібно дуже точно відрегулювати. Шестерня кріпиться до карданного валу. Двигун і коробка передач приводять в рух карданний вал, а шестерня приводить в рух коронне колесо. Регулювання між вінцем і шестірнею є дуже фаховою роботою. Шестерні повинні бути відрегульовані одна до одної з використанням заводських даних і вимірювального/регулювального обладнання. Правильне регулювання забезпечує найменше утворення шуму та найдовший термін служби.
Робота диференціала:
Головне колесо 1 приводиться в рух шестернею від двигуна/коробки передач. При русі прямо приводні вали 2 і 3 будуть обертатися з однаковою швидкістю, а сателітне колесо 4 не обертатиметься навколо своєї осі.
У ситуації на цьому зображенні лівий приводний вал нерухомий. Це може бути пов’язано з тим, що ліве колесо стоїть на асфальті, а праве – на грунтовій дорозі. У цьому випадку колесо на ґрунтовій дорозі буде крутитися.
Сателітне колесо тепер обертається навколо своєї осі, а повна рушійна сила покладена на правий приводний вал. Ліва тепер нерухома. Подібна ситуація також виникає під час проїзду повороту, тиск у шинах нижчий з одного боку, профілі шин сильно відрізняються, а поверхня дороги не зовсім рівна.
Недоліки диференціала:
Той факт, що диференціал допускає різницю в швидкостях між колесами, також є серйозним недоліком за певних обставин. Коли одне з ведучих коліс втрачає зчеплення, втрачається весь привід. Коли автомобіль стоїть з одним колесом на асфальті та одним колесом у грязі, колесо в бруді буде працювати на 1%, а колесо на асфальті (з найбільшим зчепленням) залишатиметься нерухомим. Це пояснюється тим, що колесо супутника обертається швидко, а колесо з найменшим опором рухатиметься найбільше.
Регулювання коронної шестерні:
Висота та відстань контактних поверхонь коронної та шестерні регулюються. На зображеннях показано наслідки неправильного налаштування.
Змастивши коронне колесо на чверть оберту спеціальним мастилом (яке розчиняється в олії), можна визначити опорну поверхню між коронним колесом і шестернею. Повертаючи шестерню вперед і назад на кілька обертів, поверхня опори стає чистою (див. зображення). Регулюючи та повертаючи кілька разів, можна налаштувати все на ідеальну опорну поверхню.
Необхідно враховувати, що навантаження на привід також викликає зсув опорної поверхні. У міру збільшення навантаження опорна поверхня зміщується більше назовні від коронного колеса (зображення вгорі справа). При невеликих навантаженнях опорна поверхня більше зміщується всередину. При регулюванні опорна поверхня повинна бути посередині. Завжди звертайтеся до заводських даних щодо розмірів.
Неправильне налаштування викликає (іноді надзвичайно) сильний шум у приводі, наприклад, свист або вереск. Також збільшиться знос. Наприклад, диференціал може вийти з ладу вже через кілька тисяч кілометрів через недбале (або відсутність) регулювання. Звичайно, цьому передував сильний шум.
LSD (диференціал обмеженого тертя)
Щоб запобігти вищевказаній ситуації, корисно в деяких випадках (частково) вимкнути роботу диференціала. Це називається блокуванням. Коли диференціал заблокований, привід на обидві осі однаковий. Сателітне колесо зупинено, або обидва сонячні колеса з’єднані разом. Існують різні розробки з багатодисковими муфтами, віскомуфтами та кулачковими муфтами.
На зображенні нижче показано LSD (диференціал обмеженого тертя). Це диференціал з підвищеним внутрішнім тертям. Між зовнішніми прямими поверхнями конічних сонячних коліс півосі і корпусом диференціала розміщені багатодискові муфти.
Натискні кільця в LSD з’єднані з корпусом диференціала з одного боку, а з іншого можуть переміщатися в осьовому напрямку. Натискні кільця з внутрішньої сторони мають клиноподібну форму завдяки опуклій формі коліс-сателітів. Внутрішні ламелі (темного кольору на зображенні вище) з’єднуються з внутрішніми зубцями півосі. Зовнішні зуби зовнішніх планок входять в поздовжні канавки корпусу диференціала. Це означає, що зовнішні ламелі не можуть обертатися.
Під час руху прямо головне колесо та ведучий вал обертаються з однаковою швидкістю, тому немає тертя. Коли одне з коліс має занадто низьке зчеплення і тому обертається швидше, ніж інше колесо, між конічними поверхнями натискного кільця виникає різниця швидкостей. Натискне кільце притискається до ламелей, і між зовнішніми ламелями (які заблоковані корпусом диференціала) і швидко обертовими внутрішніми ламелями, які з’єднані з приводним валом, створюється залежний від навантаження момент тертя.
Більш сучасні системи з електронним керуванням отримали подальший розвиток на основі систем самоблокування. Раніше описані натискні кільця, наявні в системах самозамикання, потім замінюються кільцевими циліндрами з гідравлічним приводом. Багатодискові муфти управляються за допомогою електроніки.
Диференціал Torsen
Диференціал Торсена («торсен» — це скорочення від «чуття крутного моменту», у вільному перекладі означає «відчуття крутного моменту») в принципі є симетричним диференціалом. Коли обидва вихідні вали обертаються з однаковою частотою обертання, приводні моменти на цих валах рівні. Якщо з будь-якої причини виникає диференціальна дія, крутний момент приводу до вихідного вала, що обертається швидше, і до вала, що обертається повільніше. Тут також у принципі створюється момент внутрішнього тертя, який, з одного боку, зменшує вихідний момент, а з іншого боку збільшує його. В основі роботи лежить самоблокування черв'ячної передачі, яке створюється вибором правильного кута нахилу цих шестерень.
Міжосьовий диференціал на зображенні нижче прикріплений болтами до вінця. Вали черв'ячної передачі встановлені в корпусі диференціала. Черв'ячні передачі, з'єднані по дві циліндричними шестернями, можуть вільно обертатися навколо своїх осей.
Встановлено три комплекти по дві черв'ячні передачі в кожному. Одна черв'ячна передача з кожного комплекту входить у зачеплення з черв'яком, який шліцьовий на валу приводу колеса до правого колеса; інша черв'ячна передача входить в зачеплення з черв'яком на валу приводу колеса до лівого колеса.
Під час прямолінійного руху (вперед або назад), коли немає диференціальної дії, обидві осі обертаються з однаковою швидкістю. Корпус диференціала несе черв’ячні передачі, які, у свою чергу, приводять у рух черв’яки з приводними валами коліс. Обидві черв'ячні шестерні хочуть обертатися в одному напрямку через їх крок, що неможливо через зчеплення з циліндричними шестернями. Тепер диференціал обертається як один блок і забезпечує симетричний розподіл крутного моменту (50% – 50%).
Якщо виникає диференціальний ефект, наприклад, під час руху в повороті, або якщо одне колесо пробуксовує, один черв’як обертатиметься швидше, а інший — повільніше, ніж корпус диференціала. Більший крутний момент тепер подається на колесо, що обертається повільніше, ніж на колесо, що обертається швидше. Черв'як, що обертається швидше, приводить у рух відповідну черв'ячну передачу і, отже, черв'ячну передачу, яка приводить черв'як до колеса, що обертається повільніше. Крутний момент колеса, що обертається повільніше, додатково збільшується завдяки ефекту часткового самоблокування приводу через черв'ячну передачу в напрямку черв'яка. Вибравши правильний кут нахилу на черв’яку, можна отримати потрібний розподіл крутного моменту, тут значення блокування.
Диференціал Torsen не впливає на будь-яку функцію ABS, оскільки ефект блокування виникає лише під навантаженням, тобто коли акселератор прискорюється.
Особливо в гонках, при дрифті диференціал блокується. Якщо на деяких автомобілях це технічно неможливо, колесо-сателіт приварюють до сонячних коліс. Таким дешевим способом диференціал завжди блокується. Недоліком є те, що на ньому вже майже не можна їздити по дорогах загального користування, тому що колесо, яке має найменшу швидкість у поворотах, почне буксувати. Більша ймовірність дефектів на карданних валах і ШРУСах.
Іншим способом є втручання ESP (Electronic Stability Program). Ця система гальмує колесо, що проковзує, короткочасно вмикаючи гальмівний супорт. При гальмуванні колеса, що проковзує, більше зусилля автоматично передається на інше колесо через роботу диференціала. Таким чином, цей недолік також було усунено. Це іноді також називають електронним диференціалом обмеженого ковзання.
Технічне обслуговування та дефекти диференціала:
Зараз диференціал часто містить «довічне масло». Виробник вказує, що масло періодично міняти не потрібно. Деякі виробники вказують інтервал заміни в певну кількість кілометрів. Цей термін не може бути перевищений. Також добре час від часу міняти оливу для диференціалів із довічною оливою. Кожне масло контактує з киснем і проходить процес окислення. Ефект мастила зменшується. Тому цю оливу добре міняти при певному пробігу (наприклад, 150.000 XNUMX км).
Несправні диференціали, де пошкоджені підшипники або простір на коронній шестерні не в порядку, будуть створювати багато шуму в приводі. Диференціали зазвичай можна капітально відремонтувати. Під час капітального ремонту вимірюють поверхонь зубів вінця і шестерні і замінюють підшипники. Якщо поверхні зубів сильно зношені, деталі доведеться замінити. Заміна коронного колеса часто дуже дорога.
Регулювання попереднього натягу підшипника диференціала:
Підшипники в диференціалі повинні бути встановлені під певним попереднім натягом. Це значення визначається виробником диференціала. Якщо попереднє натяг занадто низьке або занадто високе, підшипник може з часом вийти з ладу. Враховуйте занадто високе осьове навантаження, яке може спричинити надто нагрівання підшипника. При капітальному ремонті диференціала або заміні підшипників попереднє натяг необхідно завжди перевіряти та при необхідності регулювати. За допомогою вимірювань можна визначити, якої товщини має бути заливне кільце (між підшипником і тримачем ущільнення).
Нижче наведено приклади вимірювань, які необхідно виконати.
Відстань між зовнішньою стороною корпуса коробки передач і підшипником необхідно виміряти глибиноміром. Значення, виміряне на фото, становить 12 мм.
За допомогою цього глибиноміра також можна виміряти висоту плеча тримача сальника. Значення, виміряне на фото, становить 10,0 мм.
При установці плече тримача сальника монтується в корпус диференціала. Шляхом віднімання двох щойно виміряних значень визначається відстань між підшипником диференціала та плечем тримача сальника: Глибина – висота = 12,0 0 мм – 10,00 мм = 2 мм.
Якщо між підшипником диференціала та тримачем ущільнення було встановлено прокладку товщиною 2 мм, підшипник був би встановлений без натягу.
Звичайно, це не є наміром; для кріплення підшипника під напругою потрібно буде встановити більш товсту прокладку. Попереднє натяг призначається виробником. Це може бути, наприклад, 0,25 мм.
Прокладка, яка повинна бути розміщена в цьому випадку, - це виміряна відстань + попереднє натяг, отже; 2 мм + 0,25 мм = 2,25 мм. Коли встановлена прокладка товщиною 2,25 мм, попереднє натяг встановлено правильно. Відповідне прокладочне кільце потрібно знайти в контейнері з прокладочними кільцями різних розмірів. Правильну шайбу можна знайти за допомогою гвинтового калібру.
На зображенні нижче ви бачите, що прокладка має товщину 2,25 мм. Отже, це правильна прокладка. Детальніше про вимірювання мікрометром можна дізнатися на сторінці «Механічні вимірювальні інструменти».
Вимірювання глибини підшипника та висоти плеча тримача пломби на зображеннях вище було зроблено за допомогою глибиноміра. Однак ці вимірювання також можна виконувати за допомогою циферблатного індикатора. Пояснення щодо вимірювання стрілочним індикатором також наведено на сторінці «Механічні вимірювальні інструменти».
Показання на зображеннях нижче не відповідають вимірюванням вище. Фотографії також дуже розмиті. Невдовзі їх замінять нові зображення, які правильно відображатимуть вимірювання.
Значення циферблатного і глибиноміра повинні збігатися. В принципі, не має значення, який інструмент використовується для проведення вимірювання, за умови наявності обох вимірювальних інструментів. Наприклад, під час практичного іспиту цілком може статися, що доступний тільки один тип вимірювального інструменту. Тому важливо вміти використовувати всі вимірювальні інструменти; штангенциркуль, мікрометр і циферблатний індикатор.
