Кинематические и силовые параметры дифференциалов

Кинематика.Дифференциалы, применяемые в автомобилях, представляют собой четырехзвенные планетарные механизмы с двумя степенями свободы. Звеньями дифференциала являются: водило (корпус дифференциала), сателлиты, полуосевыезубчатые колеса.

Для вывода уравнения кинематикидифференциала пользуются обычным дляпланетарного механизма приемом остановки водила. Тогда внутреннее передаточное число (кинематическийпараметр)

где — числа зубьев полуосевыхзубчатых колес;  — угловые скорости полуосевыхзубчатых колеси корпусадифференциала._|

После простейших преобразовании получим уравнение кинематики дифференциала

Если внутреннее передаточное отношение(кинематическийпараметр)р= — 1, т. е. дифференциал симметричный (знак минусуказывает на вращение выходных звеньев в разные стороны при остановленном водиле). Если кинематический , то дифференциал несимметричный.

Уравнение симметричного дифференциала получим, подставив в уравнен :

Силовые соотношения.

Из условияравновесия внешних моментов, приложенных к дифференциалу, следует:

М₁+М₂ = М_Д,

где М₁ и М₂— моменты на полуосях;М_Д— момент на корпусе дифференциала.

Из условия равенства мощностей на корпусе и ведомых валах дифференциаласледует:

где  — мощности на полуосях; мощность на корпусе дифференциала; — потери мощности на трение.

Для симметричного дифференциала моменты на полуосях:

где  – коэффициент блокировки дифференциала, ;  – момент трения в дифференциале.

В обычных дифференциалах момент трения  мал по сравнению с подводимым моментом  и почти не влияет на распределение вращающего момента.

Симметричный дифференциал распределяет поровну крутящий момент между ведущими колесами. Это свойство симметричного дифференциала обеспечивает хорошую устойчивость и управляемость автомобилю при движении на хороших дорогах с твердым покрытием. Однако, как указывалось ранее, указанное свойство симметричного дифференциала ухудшает проходимость автомобиля.

Так, например, если одно из ведущих колес находится на участке дороги с малым коэффициентом сцепления, а другое — с большим, то к обоим колесам подводится момент, равный моменту на колесе с малым сцеплением. В этом случае при трогании автомобиля с места колесо с большим сцеплением стоит на месте, а с меньшим — буксует. Для устранения такого недостатка применяют принудительную блокировку дифференциала — его выключение.

Принудительная блокировка дифференциала обеспечивает полное использование по сцеплению тяговой силы на ведущих колесах. Однако для этого необходимо своевременное включение и выключение блокировки. При слишком частом пользовании блокировкой дифференциала возникает временная перегрузка полуосей, ухудшается устойчивость автомобиля и затрудняется его управляемость

Постоянное же движение автомобиля с включенной блокировкой дифференциала на повороте или на неровностях дороги может привести к поломке полуосей или других деталей ведущего моста. Следовательно, своевременное включение блокировки дифференциала должно проводиться только при преодолении труднопроходимых участков пути.

Распределение крутящего момента между ведущими колесами автомобиля характеризует коэффициент блокировки дифференциала.

Габаритные размеры дифференциала. В связи с тем, что дифференциал обычно устанавливают внутри главной передачи или раздаточной коробки, его габаритные размеры имеют важное значение. В первую очередь это относится к межколесному дифференциалу, так как от его размеров зависят размеры ведомогоколеса главной передачи, которые строго ограничены. От диаметра ведомогоколеса зависит высота картера ведущего моста и, следовательно, дорожный просвет и проходимость автомобиля. Наименьшие габаритные размеры имеет конический симметричный дифференциал.