Короткі теоретичні відомості. Диференціал призначений для розподілу крутного моменту по ведучих колесах (осях) автомобіля

Диференціал призначений для розподілу крутного моменту по ведучих колесах (осях) автомобіля. Одночасно з цим він дає змогу обертатися ведучим колесам однієї осі з різною кутовою швидкістю, що необхідно забезпечити під час руху автомобіля на повороті і по нерівностях дороги.

На більшості автомобілів загального призначення переважно застосовують диференціали з конічними зубчастими колесами. Їх установлюють між колесами ведучих мостів і називають міжколісними.Крім того, диференціали іноді встановлюють між ведучими осями автомобіля. У цьому разі вони розподіляють крутний момент між головними передачами ведучих мостів. Такі диференціали називають міжосьовими.

Конічний диференціал складається з півосьових конічних зубчастих коліс 3 (рисунок 9.1), сателітів 2 та корпусу 1, у якому вони розташовані. Вісь 4, на якій вільно обертаються сателіти, жорстко закріплена в корпусі диференціалу, а сам корпус закріплений на веденому зубчастому колесі головної передачі.

При обертанні ведучого і веденого зубчастих коліс головної передачі крутний момент передається через корпус 1 на вісь 4 сателітів і далі через сателіти 2 на півосьові зубчасті колеса 3, а з них – на півосі.

Під час руху автомобіля по прямій і рівній дорозі ведучі колеса зустрічають однаковий опір і обертаються з однаковою частотою. Сателіти при цьому навколо своєї осі не обертаються і на обидва колеса передаються однакові крутні моменти.

Як тільки умови руху змінюються, наприклад, на повороті уліво ліва піввісь починає обертатись повільніше, оскільки колесо, з яким вона з’єднана, рухається по дузі меншого радіуса і проходить менший шлях, ніж зовнішнє. Сателіти 2 починають обертатись навколо своєї осі, обкочуючись по півосьовому колесу (лівому), що сповільнюється, і збільшуючи на стільки ж частоту обертання правої півосі.

При цьому сума кутових швидкостей правого ω_п і ω_л лівого зубчастих коліс диференціала (ведучих коліс автомобіля) дорівнює подвоєній кутовій швидкості ω_К корпусу диференціала:

. (9.1)

Із цього рівняння виходить, що при повній зупинці одного з коліс ведучої осі інше обертатиметься з подвійною кутовою швидкістю, ніж корпус диференціала. Тобто:

при ω_л=0; . (9.2)

При зупинці корпусу диференціала (наприклад, при гальмуванні трансмісії), ведучі колеса автомобіля почнуть обертатися в різних напрямках (за годинниковою стрілкою і проти неї), тобто:

. (9.3)

Водночас зі зміною кутових швидкостей коліс, диференціал розподіляє крутний момент по ведучих колесах автомобіля. Якщо не враховувати внутрішнього тертя в диференціалі, то при будь-яких співвідношеннях між кутовими швидкостями ведучих коліс крутні моменти, що підводяться до них, однакові:

. (9.4)

Якщо шини ведучих коліс мають хороше зчеплення з поверхнею дороги, конічний диференціал забезпечує найкращу стійкість і керованість автомобіля. Але при низькому зчепленні шин з дорогою (наприклад, при голольоді) однаковість моментів на ведучих колесах негативно позначається на прохідності автомобіля.

Підвищити прохідність автомобіля можна, якщо передбачити блокування диференціала (примусове або автоматичне). При блокуванні весь крутний момент буде підведений до колеса, яке має краще зчеплення з дорогою. Диференціали з пристроями для блокування називають блокованими або самоблокованими.