Загальні положення. Наявність диференціалів в силовій передачі істотно впливає на тягові властивості автомобіля

Наявність диференціалів в силовій передачі істотно впливає на тягові властивості автомобіля. Розрізняють диференціали міжосьові: симетричні i₁₂ = -1 і несиметричні i₁₂ ≠ -1 [2, 3].

Для симетричного диференціала гранична сила тяги автомобіля по зчепленню визначається розподілом навантаження по мостах і коефіцієнтом зчеплення φ під колесами мостів: рівна подвоєній силі тяги по зчепленню того моста, для якого ця сила менша

. (1.3)

Для того, щоб повністю використовувати зчіпну вагу, що доводиться на обидва мости, застосовується несиметричний диференціал.

Щоб такий диференціал розподіляв підведений момент між мостами пропорційно їх зчіпній вазі необхідне дотримання умови

. (1.4)

При цьому гранична сила тяги по зчепленню буде рівна

, (1.5)

де Z₁ і Z₂ – зчіпна вага відповідного моста.

Оскільки передаточне число i₁₂ для обох диференціалів величина постійна, а навантаження на мости міняються залежно від умов руху, то і несиметричний диференціал забезпечує необхідний розподіл моментів по мостах тільки для певних умов.

В тому разі, якщо під обома колесами одного моста коефіцієнт зчеплення φ = φ_min, а іншого φ_max, то за наявності несиметричного диференціала гранична сила тяги автомобіля по зчепленню визначиться по формулі

. (1.6)

Зазвичай . Отже, . Але необхідно відзначити, що несиметричний диференціал дозволяє отримати велику силу тяги по зчепленню в порівнянні з симетричним диференціалом тільки в тому випадку, якщо мінімальний коефіцієнт зчеплення буде під менш навантаженим мостом. В іншому випадку сила тяги по зчепленню Р_φ при симетричному диференціалі може виявитися більше, ніж при несиметричному.

На рис. 1.6 показаний графік зміни сили тяги по зчепленню Р_φ для автомобіля з колісною формулою 4×4 залежно від конструкції міжосьового диференціала і від зчеплення коліс з дорогою.

1 - несиметричний диференціал; 2 - симетричний диференціал (φ₁ = φ_max);

3 - симетричний диференціал (φ₁ = φ_max); 4 - заблокований диференціал

(φ₁ = φ_max); 5 - заблокований диференціал (φ₁ = φ_max)

Рисунок 1.6 - Сила тяги по зчепленню при міжосьових диференціалах різного типу

При побудові графіка прийнято, що зчеплення коліс одного моста характеризується максимальним коефіцієнтом зчеплення φ_max = 0,7, а іншого - мінімальним φ_min, що змінюється від 0 до 0,7.

Якщо на цьому автомобілі встановити несиметричний диференціал відповідно до розподілу навантажень по осях , то зміна сили тяги по зчепленню Р_φ в заданих умовах виразиться прямою 1 незалежно від того, колеса якого моста (більше або менше навантаженого) мають гірше зчеплення з ґрунтом.

Якщо ж взяти симетричний диференціал, то при поганому зчепленні φ_min менше навантаженого (переднього) моста сила тяги по зчепленню Р_φ (пряма 2) у всьому діапазоні зміни φ_min буде менше, ніж при несиметричному диференціалі. А отже, несиметричний диференціал в цьому випадку покращує прохідність автомобіля в порівнянні з симетричним диференціалом.

При поганому зчепленні коліс заднього (більше навантаженого) моста картина змінюється. Симетричний диференціал може забезпечувати більш високу силу тяги Р_φ (пряма 3), ніж несиметричний диференціал, і тільки при невеликій різниці в зчепленні (у нашому прикладі φ_min > 0,5) перевага буде на боці несиметричного диференціала.

Тому, для підвищення прохідності автомобіля з будь-яким міжосьовим диференціалом застосовують блокування. У цьому випадку при будь-яких співвідношеннях φ₁ і φ₂ сила тяги по зчепленню Р_φ дорівнює сумі сил тяги по зчепленню обох мостів

. (1.7)

На рис. 1.6 пряма 4 показує зміну Р_φ при блокованому диференціалі, якщо погане зчеплення мають колеса заднього моста, а пряма 5 при поганому зчепленні коліс переднього моста. І в тому і в іншому випадку блокування диференціала дає суттєвий виграш у силі тяги Р_φ в порівнянні з будь-яким неблокованим диференціалом. Тому міжосьові диференціали, як правило, мають блокувальну муфту.