Всё для ремонта авто

Меню

Метка: Дифференциал

Что такое дифференциал в автомобиле и как он работает

В конструкции современных автомобилей есть ряд узлов и агрегатов, которые являются обязательными для всех их марок, моделей, видов и типов. К таковым относятся, прежде всего, двигатель, коробка переключения передач, тормозная система. В этот же список входит и дифференциал.

Дифференциал есть в любой машине, причем в некоторых машинах этих узлов установлено несколько. О том, что такое дифференциал в автомобиле, какую роль он играет и каких разновидностей бывает, хорошо известно опытным автомобилистам. Тем же людям, которые являются пока только начинающими автолюбителями, наверняка будет полезно об этом узнать.

Как работает дифференциал на автомобиле

Дифференциал представляет собой механизм, с помощью которого к колесам одной оси, вращающимся с различной скоростью, транслируется одинаковый крутящий момент. Кроме того, дифференциал используется для того, чтобы поровну распределять крутящий момент и между несколькими ведущими осями.

Рис. Конический дифференциал автомобиля: 1 – карданный вал; 2 – полуось ведущего колеса;

В основу конструкции любого автомобильного дифференциала положен принцип работы планетарного редуктора. В зависимости от того, какой именно тип передачи вращательного движения используется, различают такие виды дифференциалов, как:

  • Конический;
  • Цилиндрический;
  • Червячный.

Между колесами, установленными на одной и той же оси, практически всегда устанавливается конический дифференциал. Дифференциал цилиндрический используется обычно в качестве межосевого, а червячный отличается универсальностью своего применения. Наиболее широкое распространение получили дифференциалы конического типа, которые установлены практически на всех автомобилях в качестве межколесных. Все их основные элементы имеются также в цилиндрическом и червячном дифференциалах.

Корпус конического дифференциала (его часто именую чашей) от главной передачи принимает крутящий момент и транслирует его на шестерни полуосей посредством так называемых сателлитов. Они выполняют функции планетарных шестерен, а что касается их количества, то, в зависимости от особенностей конструкции конкретного конического дифференциала их может быть от двух до четырех.

Если автомобиль движется по прямолинейной траектории сопротивление каждого из колес дороге одинаковое. При этом вращения сателлитов не происходит, а вращение полуосевих шестерен осуществляется с равными угловыми скоростями. В момент поворота одно из колес, то, что находится на внутренней стороне поворота, встречает большее сопротивление дороги, вращение ее полуосевой шестерни становится медленнее, сателлиты начинают вращаться. В результате этого скорость вращения внешнего колеса возрастает, но крутящий момент остается таким же, как и на колесе внутреннем.

При движении по скользкой дороге, когда одно колесо пробуксовывает и движется с меньшей скоростью, ситуация аналогична ситуации с поворотом, в результате чего автомобиль зачастую просто не может сдвинуться с места. Чтобы крутящий момент на одном или другом колесе был выше, используется блокировка дифференциала.

Разновидности автомобильных дифференциалов

Помимо конического, цилиндрического и червячного, существуют и успешно используются следующие разновидности дифференциалов: дифференциал с полной блокировкой, дифференциал Торсен, дифференциал Квайф, вискомуфта.

Дифференциал с полной блокировкой

Дифференциалы этого типа чаще всего используются на грузовиках и внедорожниках. Их блокировка включается и отключается непосредственно из салона с помощью специальной клавиши водителем. Они используются для повышения проходимости автомобилей.

Дифференциалы Торсен

Конструкция дифференциалов Торсен была разработана немецкой компанией Siemens. По сути дела, они представляют собой комбинации конических и червячных дифференциалов. Дифференциалы Торсен отличаются высокой эффективностью, однако они достаточно сложны в изготовлении и обслуживании.

Дифференциалы Квайф

Отличительной особенностью дифференциалов этого типа является то, что сателлиты в них располагаются параллельно оси вращения корпуса (чаши), причем в два ряда. Кроме того, при функционировании этих агрегатов образуются силы трения, которые при необходимости автоматически осуществляют блокировку, повышают проходимость и силу тяги автомобиля. Чаще всего дифференциалы Квайф используются для тюнинга легковых автомобилей и внедорожников.

Вискомуфта

Функционирование этот типа дифференциала основано на том же принципе, что и работа гидротрансформатора. Чаще всего вискомуфты используются в автомобилях с полным приводом и используются для того, чтобы обеспечивать связь передних колес с задними по следующему принципу: если одни из них проскальзывают, то крутящий момент транслируется на другие, за счет чего и решается проблема пробуксовки. Конструктивно вискомуфта представляет собой цилиндр, в которой находится погруженный в вязкую жидкость пакет металлических дисков, имеющих перфорацию, и соединенных с валами (как ведущим, так и ведомым). В зависимости от температуры вязкость жидкости меняется, на чем и основывается принцип работы этого агрегата.

Применение дифференциалов, их преимущества и недостатки

В тех автомобилях, которые имеют всего одну ведущую ось, устанавливается один дифференциал. Транспортные средства с двумя и более ведущими осями оснащаются дифференциалами, устанавливаемыми в каждую из них. В автомобилях с повышенной проходимостью, имеющих две ведущих оси, устанавливается три дифференциала: по одному на каждую из осей и один — между ними. В тех же транспортных средствах, которые имеют более двух ведущих осей, используются так называемые межтележечные дифференциалы.

Что касается преимуществ дифференциалов, то главное из них — это то, что они обеспечивают одинаковый крутящий момент для колес, вращающихся с различной скоростью (собственно говоря, для этого они и используются). Если говорить о недостатках этих устройств, то основным из них является проблема пробуксовки колес, которые потеряли контакт с дорожным покрытием. Решается она достаточно просто: с помощью механизма блокировки, который может быть как ручным, так и автоматическим.

Ведущие мосты автомобиля. Назначение и устройство

Ведущие мосты служат для передачи крутящего момента непосредственно к ведущим колесам автомобиля. Обычные автомобили (ГАЗ-51А, ЗИЛ-164А) имеют один или два (автомобиль КрАЗ-219) задних ведущих моста, автомобили повышенной проходимости (ГАЗ-69, ГАЗ-69А, ГАЗ-63) — передний ведущий мост и один или два (автомобили ЗИЛ-157К, ЗИЛ-157, ЗИЛ-151, Урал-375, КрАЗ-214) задних ведущих мостов.

Ведущие мосты состоят из главной передачи, дифференциала и полуосей, заключенных в общий кожух. Передний ведущий мост, имеющий не только ведущие, но и направляющие колеса, по своему устройству отличается от заднего ведущего моста тем, что полуоси у него составные; соединяются они через шарниры равной угловой скорости.

Главная передача предназначена для передачи крутящего момента под прямым углом от карданного вала к полуосям ведущих колес, а также для увеличения передаваемого крутящего момента.

Главные передачи разделяются на одинарные и двойные. Одинарная главная передача состоит из двух конических шестерен — ведущей (малой) 1 (рис. а) и ведомой (большой) 2. Шестерни главной передачи обычно изготовляются со спиральным зубом, что повышает прочность зубьев шестерен и обеспечивает более плавную и бесшумную их работу.

В одинарной передаче ведущая коническая шестерня имеет малое число зубьев, следовательно, нагрузка на ее зубья получается весьма значительной. Одинарная передача поэтому применяется в основном на легковых автомобилях и на грузовых автомобилях малой и средней грузоподъемности.

В двойной главной передаче крутящий момент передается через две пары шестерен: с ведущей, (малой) конической шестерни 1 (рис. б) на ведомую (большую) коническую шестерню 2 и далее с малой цилиндрической шестерни 3 на большую цилиндрическую шестерню 4. Конические шестерни обычно имеют спиральные зубья, цилиндрические — прямые или косые.

В двойной передаче большое передаточное число получается вследствие того, что в зацеплении находятся две пары шестерен. Это дает возможность увеличить число зубьев на малой конической шестерне и тем самым снизить нагрузку на ее зубья.

Кроме обычной конической передачи, у которой оси ведущей и ведомой шестерен взаимно пересекаются, на некоторых легковых автомобилях применяются гипоидные передачи (рис. в). В этих передачах ось ведущей шестерни смещена вниз относительно оси ведомой (на величину «С»). Это дает возможность несколько снизить расположение карданного вала и опустить кузов, т.е. снизить центр тяжести автомобиля, что важно для обеспечения устойчивости автомобиля при движении с большой скоростью. Обе шестерни в такой передаче имеют спиральные зубья. Гипоидные передачи отличаются большой плавностью и бесшумностью в работе.

Дифференциал обеспечивает ведущим колесам возможность вращения с различным числом оборотов. Это необходимо потому, что за одно и то же время колеса левой и правой полуосей проходят неодинаковые пути как на поворотах, так и при движении автомобиля по неровной дороге.

Рис. Главные передачи: а — одинарная; б — двойная; в — одинарная гипоидная; 1 — ведущая коническая шестерня; 2 — ведомая коническая шестерня; 3 — малая цилиндрическая шестерня; 4 — большая цилиндрическая шестерня

Работает дифференциал следующим образом. Между шестернями 2 и 5 полуосей размещены конические шестерни (сателлиты) 3, свободно вращающиеся на шипах 8 крестовины 4. При вращении ведомой шестерни 6 вместе с коробкой дифференциала, состоящей из двух половин 1 и 7, и крестовины 4 одновременно будут поворачиваться и сами сателлиты 3, а с ними полуоси колес. Вся система будет вращаться как одно целое. Это происходит до тех пор, пока обе шестерни полуосей оказывают сателлитам одинаковое сопротивление.

Рис. Дифференциал: 1 — левая половина коробки дифференциала; 2 — шестерня левой полуоси; 3 — сателлиты; 4 — крестовина; 5 — шестерня правой полуоси; 6 — ведомая шестерня главной передачи; 7 — правая половика коробки дифференциала; 8 — шипы крестовины

При повороте автомобиля, например, направо правое колесо 1 проходит меньший путь и скорость вращения его относительно левого колеса замедляется; соответственно возрастает и сопротивление прокручиванию правой полуоси. В этом случае сателлиты начинают перекатываться по шестерне правой полуоси и, вращаясь на шипах, увеличивают скорость вращения левого колеса, которое при правом повороте должно пройти больший путь, чем правое колесо. Число оборотов левого колеса при этом увеличивается настолько, насколько, уменьшается число оборотов правого колеса.

Рис. Схема перемещения колес при повороте автомобиля: 1 — правое колесо; 2 — левое колесо

При наличии дифференциала крутящий момент, передаваемый от главной передачи к полуосям, распределяется между полуосями поровну. Эта особенность дифференциала в некоторых случаях затрудняет движение автомобиля на скользкой дороге или по бездорожью. Так, при попадании одного из ведущих колес на скользкий участок дороги (грязь, лед) колесо при недостаточном сцеплении с дорогой начинает буксовать, а колесо при большем сцеплении с дорогой останавливается.

Для повышения проходимости па специальных автомобилях применяют блокировку дифференциала (принудительную или автоматическую), т.е. при помощи специальных устройств жестко соединяют между собой шестерни обеих полуосей. Будучи сблокированы, полуоси вращаются как одно целое, автомобиль движется без пробуксовки колес.

Полуоси служат для передачи крутящего момента от дифференциала к ведущим колесам. Ведущие мосты автомобилей повышенной проходимости и большинства грузовых автомобилей устроены так, что полуоси передают только крутящий момент и полностью разгружены от изгибающих усилий. Такие полуоси называются полностью разгруженными.

На легковых автомобилях, где нагрузка невелика, полуоси не только передают крутящий момент, но и воспринимают часть изгибающих нагрузок от веса автомобиля, тяговых и тормозных усилий, осевого усилия при заносе автомобиля и т.д.

Колеса переднего ведущего моста не только ведущие, но и направляющие, поэтому устройство переднего ведущего моста сложнее заднего, так как в него входят дополнительные механизмы, позволяющие передавать крутящий момент к направляющим колесам при изменении плоскости их вращения в момент поворота автомобиля.

Такими дополнительными механизмами являются шарниры равной угловой скорости, которые в отличие от обычных карданных шарниров обеспечивают равномерное вращение ведомого и ведущего валов с равной угловой скоростью при любом угле между этими валами. Шарниры равной угловой скорости применяются двух типов: шариковые (на автомобилях ГАЗ-69 и ГАЗ-69А, ГАЗ-63, ЗИЛ-157К, ЗИЛ-157 и ЗИЛ-151) и дисковые (на автомобилях Урал-375 и КрАЗ-214).

Шарнир равной угловой скорости шарикового типа состоит из двух вилок 1 и 3, пяти шариков, пальца 7 и стопорной шпильки 6.

Рис. Шарниры равной угловой скорости: а — шарикового типа; б — дискового типа; 1 — вилка полуоси колеса; 2 — отверстие для шпильки; 3 — вилка полуоси; 4 — фигурные канавки; 5 — центральный шарик; 6 — шпилька; 7 — палец; 8 — шарики; 9 — кулаки; 10 — диск

Одна вилка 3 шарнира соединена с полуосью моста, а другая вилка 1 — с полуосью колеса. Вилки центрируются шариком 5, который установлен на пальце 7. Палец крепится в отверстии 2 вилки 1 при помощи стопорной шпильки 6. Вилки имеют фигурные канавки 4, в которых устанавливаются четыре рабочих шарика 8. Через эти шарики и передается вращение от одной вилки шарнира к другой.

Особенностью такого шарнира является то, что при любом угле между валами боковые шарики в канавках вилок шарнира устанавливаются в плоскости, делящей этот угол пополам. Поэтому колесо вращается равномерно, не изменяя скорости вращения при изменении угла его поворота.

Шарнир равной угловой скорости дискового типа состоит из двух вилок 1 и 3, причем вилка 3 соединена с полуосью моста, а вилка 1 — с полуосью колеса. В каждой вилке размещается кулак 9, изготовленный в виде двухстороннего грибка, на круглой ножке которого имеется срез, чтобы заводить кулак в вилку. Со стороны среза в теле кулаков имеются углубления, в которые входит диск 10. Крутящий момент от вилки 3, соединенной с полуосью, через кулак и диск передается второму кулаку, от него — на вилку 1 полуоси колеса. При повороте колёса кулак вилки, соединенной с полуосью, как бы перекатывается по диску, не выходя из соединения с ним, а вилка поворачивается относительно своего кулака; при этом вращение с одной вилки шарнира на другую передается равномерно. Главная передача, дифференциал, полуоси, ступицы колес, а в переднем мосту и шарниры равной угловой скорости составляют единый агрегат, называемый ведущим мостом автомобиля.

Для смазки механизмов заднего моста в его картер заливается трансмиссионное масло до уровня заливного отверстия. Сливается масло через отверстие в нижней части картера. Заливное и сливное отверстия закрываются пробками с конической резьбой.

Чтобы предотвратить повышение давления внутри картера при нагреве масла во время работы шестерен и тем самым устранить возможное выдавливание масла через сальники и уплотнения, на картере или на кожухе полуосей устанавливается сапун — дыхательный клапан, сообщающий полость картера с атмосферой.

Вопросы по теме

[dwqa-list-questions tag=»vedushhij-most»]

Классификация дифференциалов и требования к ним

Дифференциал предназначен для распределения крутящего момента между двумя ведомыми валами, которым он позволяет вращаться с неодинаковыми скоростями, обычно при движении автомобиля на поворотах или по неровностям.

Классификация дифференциалов

Дифференциалы подразделяются по следующим основным классификационным признакам:

по назначению (по месту расположения):

  • межколесные
  • межосевые
  • межтележечные
  • и т.д.

по соотношению моментов на ведомых валах:

  • симметричные (разделяют моменты на ведомые валы поровну)
  • несимметричные (разделяют моменты на ведомые валы не поровну, но в заданном соотношении)

по типу передачи:

  • зубчатые с цилиндрическими или с коническими зубчатыми колесами
  • червячные
  • кулачковые
  • и т.д.

по возможности блокировки:

  • неблокируемые
  • блокируемые с принудительной блокировкой или самоблокируюшиеся (частично или полностью)

Основные требования к дифференциалам

Основные требования к дифференциалам следующие:

  • распределение крутящего момента между ведомыми валами в заданном соотношении;
  • хорошая устойчивость (без заносов) при движении на поворотах и по неровной дороге, а также высокие тяговые свойства при движении вне дорог.

В отличие от других механизмов, входящих в трансмиссию, в требованиях к дифференциалам нет пункта о высоком КПД.

Кроме того, к дифференциалам, как и к остальным механизмам автомобиля, предъявляют также общие требования:

  • обеспечение минимальных размеров и массы
  • высокая надежность
  • минимальное обслуживание
  • технологичность

Рассмотрим, какими конструктивными мероприятиями обеспечивается выполнение требований к дифференциалам.

Распределение крутящего момента между ведомыми валами в заданном соотношении обычно обеспечивается применением трехзвенного планетарного механизма с параметром а = 1 (симметричный дифференциал) с коническими, иногда с цилиндрическими шестернями. У автомобилей с колесной формулой 6×6, если дифференциал устанавливают между передним мостом и двумя задними, применяют в качестве дифференциала трехзвенный планетарный механизм с параметром а = 2 (несимметричный дифференциал) с цилиндрическими шестернями. При этом 1/3 момента передается на передний мост и 2/3 — на два задних моста.

Хорошая устойчивость (без заносов) при движении на поворотах и по неровной дороге обеспечивается, так же как и предыдущее требование, применением трехзвенного планетарного механизма, распределяющего крутящие моменты между ведомыми валами в заданном соотношении, независимо от соотношения их угловых скоростей. Более высокие скорости на поворотах обеспечивают управляемые дифференциалы.

Высокие тяговые свойства при движении вне дорог обеспечиваются применением самоблокируюшихся или блокируемых дифференциалов. При этом наиболее высокими тяговыми свойствами обладают автомобили со всеми ведущими колесами и с регулируемым давлением воздуха в шинах.

Видео: Как работает дифференциал?

Ремонт главной передачи и диференциала

Основными дефектами деталей главной передачи и диференциала являются:

  1. поломка зубьев, износ или неправильная регулировка зацепления шестерен главной передачи;
  2. износ подшипников и мест их посадки, а также увеличенный осевой зазор;
  3. износ шеек крестовины и торцевых поверхностей сателлитов и полуосевых шестерен;
  4. износ шлицев и шпоночного соединения полуосей;
  5. разработка сальников и износ мест их посадки.

Разборка главной передачи и диференциала

Для разборки одинарной главной передачи автомобиля ГАЗ-51 необходимо:

  1. отвернуть гайки шпилек крепления фланцев полуосей и вынуть полуоси 11;
  2. отвернуть болты крепления двух половин картера, разъединить их и вынуть диференциал в сборе;
  3. отвернуть болты крепления крышки 28 и гнезда 4 подшипников ведущей шестерни главной передачи и вынуть из картера ведущую шестерню вместе с фланцем 1 и гнездом с подшипниками 5;
  4. расшплинтовать и отвернуть гайку 30 крепления фланца, снять фланец, сальник 3, крышку подшипников 28, упорное кольцо, гнездо с подшипником и регулировочные прокладки 27;
  5. снять роликовый конический подшипник с вала 2 ведущей шестерни, снять стопорное кольцо и роликовый цилиндрический подшипник 7 с конца ведущей шестерни;
  6. расшплинтовать и вывернуть болты, соединяющие две половины чашки диференциала 14, разъединить чашку, вынуть крестовину с опорными шайбами 24 сателлитов 8 и полуосевые шестерни 19 также с опорными бронзовыми шайбами 22.

Для разборки двойной главной передачи автомобиля ЗИС-150 необходимо:

  1. отвернуть болты фланцев полуосей и вынуть полуоси 1;
  2. отвернуть заднюю крышку картера;
  3. отвернуть стопорные пластинки регулировочных гаек 2 и б и вывернуть гайки;

Разборка главной передачи и диференциала

Главная передача и диференциал автомобиля ГАЗ-51

Рис. Главная передача и диференциал автомобиля ГАЗ-51:
1 — фланец ведущей шестерни; 2 — вал ведущей шестерни; 3 — сальник; 4 — гнездо подшипников; 5 — роликовые конические подшипники; 6 — картер заднего моста; 7 — роликовый подшипник; 8 — сателлит; 9 — сапун; 10 — сальник; 11 — полуось; 12 — кожух полуоси; 13 — трубопровод тормозов; 14 — чашка диференциала; 15 — сливная пробка; 16 — прокладка; 17 — ведомая шестерня; 18 — чашка диференциала; 19 — шестерня полуоси; 20 — подшипник диференциала; 21 — маслоотражатель; 22 — опорная бронзовая шайба шестерни полуоси; 23 — крестовина диференциала; 24 — опорная шайба сателлита; 25 — опорная пластина; 26 — прокладки регулировки подшипников ведущей шестерни; 27 — прокладки регулировки зацепления шестерен главной передачи; 28 — крышка подшипников; 29 — грязеотражатель; 30 — гайка фланца.

Для разборки одинарной главной передачи автомобиля ГАЗ-51 необходимо:

  1. отвернуть гайки шпилек крепления фланцев полуосей и вынуть полуоси 11;
  2. отвернуть болты крепления двух половин картера, разъединить их и вынуть диференциал в сборе;
  3. отвернуть болты крепления крышки 28 и гнезда 4 подшипников ведущей шестерни главной передачи и вынуть из картера ведущую шестерню вместе с фланцем 1 и гнездом с подшипниками 5;
  4. расшплинтовать и отвернуть гайку 30 крепления фланца, снять фланец, сальник 3, крышку подшипников 28, упорное кольцо, гнездо с подшипником и регулировочные прокладки 27;
  5. снять роликовый конический подшипник с вала 2 ведущей шестерни, снять стопорное кольцо и роликовый цилиндрический подшипник 7 с конца ведущей шестерни;
  6. расшплинтовать и вывернуть болты, соединяющие две половины чашки диференциала 14, разъединить чашку, вынуть крестовину с опорными шайбами 24 сателлитов 8 и полуосевые шестерни 19 также с опорными бронзовыми шайбами 22.

Главная передача и диференциал автомобиля ЗИС-150

Рис. Главная передача и диференциал автомобиля ЗИС-150:
1 — полуось; 2 и 6 — гайки регулировки подшипников диференциала; 3 — крышка подшипника; 4 — чашка диференциала; 5 — ведомая цилиндрическая шестерня; 7 — крышки подшипников промежуточного вала; 8 — прокладки подшипников промежуточного вала и зацепления конических шестерен; 9 — прокладки регулировки зацепления конических шестерен; 10 — стакан ведущей шестерни; 11 — распорная втулка; 12 — прокладки крышки подшипника; 13 — крышка подшипника; 14 — фланец; 15—сальники; 16 — регулировочные шайбы подшипников ведущей шестерни; 17 — промежуточный вал.

Для разборки двойной главной передачи автомобиля ЗИС-150 необходимо:

  1. отвернуть болты фланцев полуосей и вынуть полуоси 1;
  2. отвернуть заднюю крышку картера;
  3. отвернуть стопорные пластинки регулировочных гаек 2 и 6 и вывернуть гайки;
  4. расшплинтовав и отвернув гайки, снять крышки подшипников 3 чашки диференциала 4 и вынуть диференциал в сборе;
  5. отвернуть стакан 10 и снять его в сборе с ведущей шестерней;
  6. отъединить картер главной передачи, отвернуть крышки 7 подшипников промежуточного вала 17 и вынуть его из картера.

Ремонт чашки диференциала

Дефектами чашки диференциала являются:

  1. износ мест посадки подшипников;
  2. износ отверстий под шейки крестовины сателлитов;
  3. износ отверстий под шейки шестерен полуосей.

Изношенные места посадки подшипников чашки диференциала восстанавливают хромированием с последующим шлифованием под требуемый размер, а также наплавкой металла путем сварки. Наплавку следует вести с подогревом во избежание коробления чашки. Если чашка диференциала изготовлена из стали, то можно применить также холодную раздачу посадочных мест подшипников.

Для этого через отверстие чашки прогоняют под прессом конусную оправку, обильно смазанную маслом. После раздачи шейки протачивают на токарном станке. При износе отверстий, предназначенных для шеек крестовины, эти отверстия развертывают под увеличенный размер шеек, которые предварительно хромируют, чтобы получить тугую посадку при собранной чашке диференциала. Изношенные отверстия под шейки шестерен полуосей растачивают на станке, а для получения нормальной посадки шеек полуосевых шестерен поверхность шеек хромируют. Отверстия восстанавливают также путем растачивания отверстий с последующей запрессовкой втулок из материала, соответствующего материалу чашки. После запрессовки втулки обрабатывают под размер шеек полуосевых шестерен с расчетом получения необходимого зазора.

Ремонт крестовины сателлитов

При работе шейки крестовины сателлитов сильно изнашиваются в местах посадки.

Для восстановления посадочных мест сателлитовых шестерен отверстия последних шлифуют или развертывают до получения правильной геометрической формы, а шейки крестовины наращивают хромированием и шлифуют иод размер отверстий сателлитов.

При невозможности применить хромирование шейки крестовины шлифуют или протачивают резцом (предварительно произведя отжиг шеек), а затем на них напрессовывают стальные цементованные втулки и шлифуют их под размер отверстий сателлитов. Более сложным способом восстановления шеек крестовины является наплавка на них металла сваркой с последующей механической обработкой и цементацией.

Ремонт шестерен, валов и полуосей

Изношенные и выкрошенные зубья шестерен ремонтируют способами, указанными в заметке «Ремонт коробки передач». Изношенные торцевые поверхности полуосевых шестерен и сателлитов протачивают или шлифуют с последующей установкой новых шайб, воспринимающих осевую нагрузку. При этом зазор между шлифованной торцевой стороной полуосевых шестерен и внутренней поверхностью чашки должен быть 0,5—0,8 мм.

Зазор проверяют щупом через окна чашки диференциала. Разница в зазорах при измерении во всех окнах не должна превышать 0,1 мм.

Изношенные места посадки подшипников на валу ведущей шестерни и на промежуточном валу главной передачи восстанавливают хромированием или протачиванием с последующей напрессовкой стальных втулок. Смятые шлицы полуосей и вала ведущей шестерни (при отсутствии скручивания) ремонтируют, наплавляя металл сваркой, затем шлицы фрезеруют и термически обрабатывают.

При срыве резьбы на конце вала ведущей шестерни или на конце полуоси (автомобили ГАЗ-MM и М-20 «Победа») резьбу срезают путем протачивания на станке, затем наплавляют металл, протачивают под требуемый размер и нарезают новую резьбу номинального размера.

Сборка и регулировка главной передачи и диференциала

Сборку одинарной главной передачи и диференциала (автомобиль ГАЗ-51) производят в следующем порядке:

  1. В гнездо подшипников запрессовывают наружные кольца подшипников ведущей шестерни главной передачи с натягом до 0,08 мм.
  2. Напрессовывают один роликовый конический подшипник на шейку вала вплотную к ведущей шестерне, надевают распорную втулку, регулировочные прокладки 26, гнездо подшипников, другой роликовый конический подшипник, упорное кольцо, фланец 1 карданного шарнира и завертывают гайку 30 фланца вала до отказа. При затягивании гайки провертывают ведущую шестерню за фланец, что обеспечивает правильное положение роликов в своих кольцах. После затяжки гайки проверяют динамометром момент вращения, который должен быть в пределах 14—18,5 кгм. При отсутствии динамометра затяжку подшипников проверяют повертывая шестерню за фланец. При этом шестерня должна проворачиваться от небольшого усилия руки и иметь осевой зазор (качку) не более 0,04 мм, что проверяют индикатором. Если осевой зазор больше, то удаляют одну-две регулировочные прокладки, если затяжка слишком туга, то добавляют прокладки. После окончательной затяжки подшипников на гайке и торце вала наносят риски.
  3. Отвертывают гайку, снимают фланец, надевают крышку подшипников 28 с сальником 3 и устанавливают фланец; затем затягивают гайку до совмещения нанесенных рисок и зашплинтовывают.
  4. Напрессовывают на конец ведущей шестерни роликовый цилиндрический подшипник 7 и устанавливают стопорное кольцо.
  5. Напрессовывают на шейки чашки диференциала роликовые конические подшипники 20.
  6. В левую половину чашки диференциала устанавливают опорную бронзовую шайбу, полуосевую шестерню, крестовину в сборе с опорными шайбами и сателлитами, вторую полуосевую шестерню с опорной шайбой и правую половину чашки диференциала так, чтобы имеющиеся метки на обеих половинах совпали.
  7. Стягивают болтами обе половины чашки и зашплинтовывают болты общей проволокой.
  8. Устанавливают столько регулировочных прокладок 27, сколько их было снято при разборке с гнезда подшипников ведущей шестерни, вставляют ведущую шестерню в картер заднего моста и завертывают болты.
  9. Устанавливают маслоотражатели 21 и сальники 10 в кожухи полуосей со стороны картера главной передачи и запрессовывают наружные кольца подшипников 20 чашки диференциала.
  10. Устанавливают в картер чашку диференциала 14 в сборе; в разъеме картера ставят прокладку 16 толщиной 0,20—0,25 мм (после затяжки болтов толщина прокладки должна быть 0,15 мм, что обеспечивает нормальный зазор в зацеплении шестерен), и завертывают болты картера.
  11. Проверяют зазор в зацеплении шестерен, который должен соответствовать угловому перемещению фланца ведущей шестерни на 0,3—0,9 мм, при измерении перемещения индикатором на диаметре расположения отверстий фланца. Величину этого зазора регулируют изменением толщины прокладок 27 между картером и гнездом подшипников ведущей шестерни. Для снятия или добавления прокладок отвертывают гайку вала ведущей шестерни, снимают фланец, крышку с сальником, упорное кольцо и гнездо подшипников. После изменения числа прокладок снова собирают и проверяют зазор.
  12. Вставляют полуоси 11 и завертывают гайки крепления их фланцев.

Сборку двойной главной передачи и диференциала (ЗИС-150) выполняют в следующем порядке:

  1. Напрессовывают роликовые конические подшипники на шейки промежуточного вала главной передачи от зазора 0,05 мм до натяга 0,015 мм, запрессовывают наружные кольца подшипников в крышки, устанавливают вал в картер главной передачи и привертывают крышки к картеру с регулировочными стальными прокладками. Добавляя или удаляя прокладки, регулируют затяжку подшипников так, чтобы осевое смещение вала не превышало 0,1 мм (проверяется по индикатору). При этом вал должен легко вращаться от руки.
  2. В стакан ведущей конической шестерни Запрессовывают наружные кольца роликовых конических подшипников.
  3. Напрессовывают на вал ведущей шестерни роликовый конический подшипник до упора, вставляют шестерню в стакан, надевают на вал распорную втулку и две регулировочные стальные шайбы (толщина шайб в мм: 2,0—2,02; 2,05—2,07; 2,15— 2,17; 2,25—2,27; 2,35—2,37; 2,45—2,47; 2,55—2,57; 2,6—2,62). Напрессовывают передний роликовый конический подшипник, надевают упорную шайбу, привертывают к стакану крышку подшипника с сальниками, на шлицы вала надевают фланец карданного шарнира, ставят шайбу и затягивают до отказа гайку.
  4. Проверяют правильность затяжки подшипников вращением вала шестерни за фланец. При этом вал должен легко вращаться (вращающий момент не более 25—35 кгсм) и не иметь осевого зазора более 0,05—0,1 мм. Правильная затяжка подшипников достигается изменением толщины регулировочных шайб или их шлифованием.
  5. Привертывают стакан в сборе с ведущей шестерней и с регулировочными стальными прокладками (толщина прокладок в мм: 0,05; 0,1; 0,2; 0,5; 1,0) к картеру главной передачи.Отпечатки на зубьях при различном зацеплении шестерен

    Рис. Отпечатки на зубьях при различном зацеплении шестерен.

  6. Проверяют.и регулируют зацепление зубьев конических шестерен. Для этого на боковую поверхность двух соседних зубьев ведомой шестерни наносят тонкий слой краски и повертывают ведущую шестерню в обе стороны. В зависимости от расположения отпечатка в виде чистого пятна на боковой поверхности зубьев ведомой шестерни производят регулировку. При расположении отпечатка у широкой части зуба (рис. а) ведомую шестерню придвигают к ведущей, а при отпечатке у узкой части зуба (рис. б), наоборот, отодвигают. При этом зазор между зубьями величиной 0,20—0,40 мм устанавливают, смещая ведущую шестерню. Если отпечаток располагается у вершины зуба (рис. в), то ведущую шестерню придвигают к ведомой, а если у основания зуба (рис. г), то ее отодвигают от ведомой. Для получения нормального зазора смещают ведомую шестерню. Для смещения ведущей шестерни изменяют число прокладок между стаканом и картером, а для смещения ведомой шестерни переставляют прокладки из-под левой крышки подшипника промежуточного вала под правую, и наоборот. Зацепление считается правильным, если пятно располагается посредине боковой поверхности зуба (рис. д).
  7. Напрессовывают на шейки чашки диференциала роликовые конические подшипники.
  8. В правую половину чашки, имеющую выточки для головок болтов, вставляют полуосевую шестерню с бронзовой шайбой, затем устанавливают крестовину в сборе с сателлитами и бронзовыми шайбами, надевают ведомую цилиндрическую шестерню, ставят вторую полуосевую шестерню с шайбой, надевают левую половину чашки, пропускают болты, затягивают гайки и зашплинтовывают их.
  9. Устанавливают диференциал в сборе в гнезда картера, закрепляют крышки подшипников, регулируют затяжку подшипников гайками так, чтобы чашка легко вращалась и не имела заметного осевого зазора, и застопоривают регулировочные гайки.
  10. Привертывают заднюю крышку картера и прикрепляют картер редуктора к картеру заднего моста.

Электронный дифференциал ограниченного скольжения

Обычные ограниченные дифференциалы скольжения (limited slip differtials — LSD) не могут обеспечить оптимальную эксплуатацию транспортного средства из-за эффекта, которое они оказывают на транспортное средство при повороте. Их свойства не могут быть изменены во время движения. Транспортные средства с приводом на передние колеса имеют еще больше проблем из-за неблагоприятного воздействия этого эффекта на руление. Эти проблемы стимулировали развитие электронного контроля для LSD.

 

Конечный привод колес и электрическое управление дифференциалом

Рис. Конечный привод колес и электрическое управление дифференциалом

Ограничение скольжения обеспечивается мультидисковым сцеплением, помешенным между зубчатым колесом и корпусом дифференциала. Система в состоянии при необходимости полностью заблокировать ось вращения. Сжатием пластин сцепления управляют с помощью гидравлики, а давление в системе регулируется соленоидальным клапаном под управлением ECU. Данные к ECU поступают от стандартных датчиков колеса, аналогичных применяемым в ABS. На рисунке показана блок-схема конечного привода и дифференциала с электронным контролем.

Самоблокирующиеся дифференциалы

Для повышения проходимости на некоторых ТС устанавливают самоблокирующиеся дифференциалы, которые обеспечивают передачу большего вращающего момента на колесо, имеющее лучшее сцепление с опорной поверхностью и вращающееся с меньшей угловой скоростью (отстающее колесо), по сравнению с колесом, находящимся на участке с недостаточными высокими сцепными качествами и вращающимся с большей угловой скоростью (забегающее колесо). Таким образом, суммарная сила тяги обоих колес увеличивается. Отношение момента на отстающем колесе Мот к моменту на забегающем колесе Мзаб называется коэффициентом блокировки (Коб = Мот/Мзаб).

Оптимальный коэффициент блокировки определяется отношением максимального и минимального коэффициентов сцепления, которое для наиболее характерных условий движения находится в пределах 3… 5.

Из большого числа разных по принципу действия самоблокирующихся дифференциалов наиболее широко используются дифференциалы повышенного трения — конические и кулачковые, а также механизмы типа муфт свободного хода. Например, на многоосных полноприводных колесных машинах на первом и втором мостах (ведущих, с управляемыми колесами) установлены межколесные конические дифференциалы повышенного трения, а на третьем и четвертом ведущих мостах — механизмы типа муфт свободного хода. Последние могут быть применены в редукторах между первым и вторым мостами, а также между третьим и четвертым.

Межколесный дифференциал передних центральных редукторов

Рис. Межколесный дифференциал передних центральных редукторов:
1 — ведомая коническая шестерня; 2 — опорная шайба; 3 — сателлит; 4 — крестовина; 5 — вкладыш; 6 — полуосевые шестерни; 7 — пружина; 8 — корпус дифференциала

Далее приведено описание устройств и работы указанных механизмов.

Дифференциал передних центральных редукторов автомобиля относится к дифференциалам повышенного трения. Вращающий момент от ведомой конической шестерни 1 передается через корпус 8 дифференциала на крестовину 4. Работает этот дифференциал так же, как и обычный конический, однако он обеспечивает большее перераспределение вращающего момента на полуосях. Это происходит вследствие значительного увеличения среднего диаметра опорных шайб 2, сателлитов 3 и наличия пружин 7, постоянно поджимающих сателлиты к неподвижным относительно корпуса дифференциала вкладышам 5. Осевое усилие на сателлите, возникающее в результате зацепления его с полуосевыми шестернями 6, суммируется с усилием пружины, и на поверхностях опорной шайбы возникает повышенный момент трения. Если одно колесо попадает на скользкую дорогу или лед, а второе находится на хорошей дороге, то на последнем колесе будет возникать вращающий момент, равный сумме вращающего момента колеса, стоящего на скользкой дороге, и момента трения, возникающего внутри дифференциала. Это обстоятельство способствует повышению проходимости автомобиля.

Каждая пружина сателлитов сжата под усилием 1,7 кН (170 кгс), поэтому в целях безопасности разбирать и собирать дифференциал повышенного трения необходимо в специальном приспособлении.

Дифференциал задних центральных редукторов автомобиля относится к самоблокирующимся дифференциалам, работающим по принципу муфты свободного хода.

Вращающий момент от ведомой конической шестерни 1 передается через корпус 4 дифференциала на ведущую муфту 3.

Ведущая муфта имеет прямоугольные зубья, расположенные по наружному диаметру, и трапециевидные зубья, расположенные по внутреннему диаметру торца муфты. Вращающий момент от ведущей муфты передается на две полумуфты 5, на торце которых также имеется по два ряда зубьев — наружный и внутренний. Наружный ряд зубьев полумуфты силовой; зубья этого ряда зацепляются с аналогичными зубьями ведущей муфты. Внутренний ряд зубьев полумуфты имеет специальный профиль: эти зубья служат для отключения полумуфты от ведущей муфты. На наружном диаметре внутреннего ряда зубьев полумуфты установлено разрезное распорное кольцо 9, обеспечивающее бесшумную работу дифференциала. От каждой полумуфты вращающий момент передается через эвольвентные шлицы на полуосевую шестерню 6 и полуось автомобиля. Внутри ведущей муфты установлено центральное кольцо 10, которое удерживается от осевого перемещения стопорным кольцом 11.

Межколесный дифференциал задних центральных редукторов

Рис. Межколесный дифференциал задних центральных редукторов:
1 — ведомая коническая шестерня; 2 — шпонка; 3 — ведущая муфта; 4 — корпус дифференциала; 5 — полумуфта; 6 — полуосевая шестерня; 7 — пружина; 8 — стакан пружины; 9 — разрезное распорное кольцо; 10 — центральное кольцо; 11 — стопорное кольцо; 12 — дистанционная втулка

На обоих торцах центрального кольца имеются расположенные друг против друга зубья специального профиля. Во впадины между этими зубьями входят зубья внутреннего ряда полумуфт, а также зубья разрезных колец. Зубья центрального кольца, взаимодействуя с зубьями полумуфты, в определенных условиях способствуют выведению полумуфты 5 из зацепления с ведущей муфтой 3.

Шпонка 2, установленная в ведущей муфте, препятствует проворачиванию разрезного распорного кольца, которое удерживает полумуфту в отключенном положении.

Полумуфты постоянно поджимаются к ведущей муфте с помощью спиральных пружин 7, опирающихся крайними витками на полуосевые шестерни и на полумуфты через стаканы 8. Между полуосевыми шестернями установлена дистанционная втулка 12, предохраняющая от смещения полуосевые шестерни при установке полуосей.

При движении автомобиля по прямой ровной дороге дифференциал не работает: заблокированы все детали дифференциала и полуоси вращаются как единое целое со скоростью ведомой конической шестерни.

При движении по бездорожью раздельное вращение колес (одного моста) исключено, оба колеса принудительно вращаются с одинаковой частотой, что увеличивает общую тягу и улучшает проходимость автомобиля.

При повороте автомобиля забегающее колесо стремится вращаться быстрее ведомой конической шестерни и ведущей муфты. При этом полумуфта забегающего колеса, опираясь своими профильными зубьями на зубья центрального кольца, отходит от ведущей муфты и выключается. Разрезное распорное кольцо, находящееся на полумуфте, вращается вместе с ней до тех пор, пока не упрется краем выреза в шпонку, сидящую в ведущей муфте. В этот момент торцы зубьев разрезного распорного кольца установятся против торцов зубьев центрального кольца и будут удерживать полумуфту от включения. На протяжении всего поворота забегающая полумуфта выключена и не передает на полуось вращающий момент. Усилие будет передаваться только на полумуфту, соединенную с ведущей муфтой.

При повороте на скользких дорогах полумуфта забегающего колеса может не отключаться. Поворот при этом происходит вследствие проскальзывания отстающего колеса.

При выходе автомобиля из поворота угловые скорости забегающей и отстающей полумуфт выравниваются. Разрезное распорное кольцо при этом несколько отходит назад, зубья его сходят с зубьев центрального кольца, и полумуфта под действием сжатой пружины входит в зацепление с ведущей муфтой. При движении автомобиля по инерции с поворотом отключается не забегающая муфта, а отстающая, так как в этом случае ведущим элементом является не корпус дифференциала, а забегающее колесо.

При движении автомобиля назад по прямой дифференциал работает так же, как и при движении вперед, но в этом случае прижаты противоположные боковые стороны ведущих зубьев ведущей муфты и полумуфты.

Работа дифференциала на поворотах при движении автомобиля назад не отличается от работы дифференциала на поворотах при движении вперед.

Для изготовления шестерен главных передач, шестерен и крестовин дифференциалов применяются хромистые и хромоникелевые стали. Корпуса дифференциалов, картеры главных передач, балки ведущих мостов изготавливают из ковкого чугуна и углеродистой стали, полуоси — из хромистой, хромокремнемарганцевой и хромоникелевольфрамовой сталей.

В настоящее время для распределения моментов в требуемом соотношении между выходными валами (в ведущих мостах и раздаточных коробках) находят применение различные механизмы, в частности вязкостные муфты, героторные механизмы, дифференциалы повышенного трения, «Квайф», «Торсен» (трех типов) и др.

Конический симметричный неблокируемый дифференциал

Вал привода ведущих колес разрезан на две части, представляющие собой полуоси б, на внутренних концах которых установлены на шлицах одинаковые конические полуосевые шестерни расположенные внутри корпуса 10 дифференциала. Эти шестерни постоянно соединены друг с другом посредством нескольких (обычно четырех) конических шестерен 9 — сателлитов. Сателлиты могут вращаться на осях крестовины, закрепленной в корпусе 10 дифференциала, который получает вращение от ведомой шестерни 11 главной передачи и установлен в чартере главной передачи на роликовых конических подшипниках. Корпус дифференциала обычно состоит из двух половин, скрепленных болтами. В плоскости разъема корпуса зажата крестовина. Все шестерни дифференциала имеют прямые зубья. Торцевые поверхности сателлитов, как правило, выполнены сферическими, что обеспечивает центрирование сателлитов и их правильное зацепление с полуосевыми шестернями. Для уменьшения трения между корпусом дифференциала и торцевыми поверхностями всех его шестерен устанавливает упорные шайбы, толщина которых подбирается при сборке дифференциала на заводе. Смазка к трущимся поверхностям дифференциала поступает из картера главной передачи через окна в корпусе дифференциала.

Схема механизма привода управляемого ведущего моста

Рис. Схема механизма привода управляемого ведущего моста

Вращающий момент передается от корпуса дифференциала на крестовину и сателлиты. Сателлиты 9 могут рассматриваться как равноплечие рычаги. Они передают вращающий момент на полуосевые шестерни и далее через полуоси на ведущие колеса.

Дифференциалы относятся к планетарным механизмам и имеют две степени свободы, поэтому их свойства определяются соотношением между угловыми скоростями и вращающими моментами отдельных звеньев. У рассматриваемого дифференциала число зубьев обеих полуосевых шестерен одинаково. Поэтому сумма угловых скоростей левой (w1) и правой (w2) полуосевых шестерен равна удвоенной угловой скорости (w0) корпуса дифференциала (w1 + w2 = 2w0), а вращающие моменты обеих полуосевых шестерен (как и моменты ведущих колес) равны при любых соотношениях их угловых скоростей.

При прямолинейном движении по ровной поверхности левое и правое ведущие колеса вращаются с одинаковой угловой скоростью. Усилия на зубьях полуосевых шестерен одинаковы, сателлиты неподвижны на своих осях, и весь дифференциал вращается как единое целое.

При повороте наружное колесо проходит больший путь, чем внутреннее, поэтому его угловая скорость (как и соответствующей полуосевой шестерни) увеличивается по сравнению с угловой скоростью внутреннего колеса. Сателлиты вращаются относительно своих осей и вместе с корпусом дифференциала, а сумма угловых скоростей полуосевых шестерен остается равной удвоенной угловой скорости корпуса дифференциала, т. е. насколько увеличивается угловая скорость одной полуосевой шестерни, настолько же уменьшается угловая скорость другой.

Если одно из колес остановлено, то другое вращается в 2 раза быстрее корпуса дифференциала. Это наблюдается в случае буксования одного из ведущих колес при неподвижном ТС. Если при движении ТС резко остановить корпус дифференциала, например, стояночным трансмиссионным тормозом, то ведущие колеса способны вращаться в разных направлениях, что может вызвать занос ТС и потерю устойчивости. Поэтому запрещается использование стояночного трансмиссионного тормоза для остановки движущегося ТС.

Свойство конического симметричного дифференциала распределять вращающий момент поровну между ведущими колесами является благоприятным при движении ТС по опорной поверхности с высоким коэффициентом сцепления и относительно малым сопротивлением движению, так как оно обеспечивает хорошую управляемость и устойчивость ТС. Однако если одно из ведущих колес находится на скользкой поверхности, например, при трогании ТС с места, вращающий момент на нем будет мал, так как он зависит от коэффициента сцепления, который в этом случае минимален. По свойству симметричного дифференциала такой момент будет и на другом колесе, хотя оно находится на поверхности с высоким коэффициентом сцепления. Если суммарного момента будет недостаточно для движения ТС, оно не тронется с места — одно колесо будет буксовать, а другое будет неподвижным.

Для устранения этого недостатка иногда применяют принудительную блокировку дифференциала, жестко соединяя одну из полуосей с его корпусом. В этом случае момент на каждом ведущем колесе зависит от его сцепления с опорной поверхностью. Момент, подводимый к колесу с лучшим сцеплением, увеличивается, и этим создается увеличенная суммарная сила тяги на обоих ведущих колесах, обеспечивающая трогание ТС с места и его движение в различных условиях.

Дифференциал. Назначение и основные типы

Видео: Как работает дифференциал? Как работает дифференциал с повышенным внутренним сопротивлением (ДПВС)? Типы дифференциалов. Как устроен дифференциал? Дифференциал автоматический Нестерова (ДАН)

Назначение дифференциала

Дифференциал служит для распределения подводимого к нему вращающего момента между выходными валами и обеспечивает возможность их вращения с неодинаковыми угловыми скоростями.

При движении колесного ТС на повороте внутреннее колесо каждой оси проходит меньшее расстояние, чем ее наружное колесо, а колеса одной оси проходят разные пути по сравнению с колесами других осей.

Неодинаковые пути проходят колеса ТС при движении по неровностям на прямолинейных участках и на повороте, а также в случае прямолинейного движения по ровной дороге при разных радиусах качения колес, например при неодинаковом давлении воздуха в шинах и износе шин или неравномерном распределении груза на ТС.

Дифференциал

Если бы все колеса вращались с одинаковой скоростью, это неизбежно приводило бы к их проскальзыванию и пробуксовыванию относительно опорной поверхности, следствием чего явились бы повышенный износ шин, увеличение нагрузок в механизмах трансмиссии, затраты мощности двигателя на работу скольжения и буксования, повышение расхода топлива, а также трудность поворота транспортной машины. Таким образом, колеса ТС должны иметь возможность вращаться с неодинаковыми угловыми скоростями относительно друг друга. У неведущих колес это обеспечивается тем, что они установлены свободно на своих осях и каждое из них вращается независимо друг от друга. У ведущих колес это обеспечивается установкой в их приводе дифференциалов.

Основные типы дифференциалов

По месту расположения дифференциалы подразделяют на:

  • межколесные (распределяющие вращающий момент между ведущими колесами одной оси)
  • межосевые (распределяющие момент между главными передачами двух ведущих мостов)
  • центральные (распределяющие момент между группой ведущих мостов)

По соотношению вращающих моментов на ведомых валах дифференциалы могут быть:

  • симметричными (моменты на ведомых валах всегда равны между собой)
  • несимметричные (отношение моментов на ведомых валах не равно единице)

Различают также дифференциалы:

  • неблокируемые
  • блокируемые принудительно
  • самоблокирующиеся

По конструкции дифференциалы подразделяют на:

  • конические
  • цилиндрические
  • кулачковые
  • червячные

В некоторых случаях вместо дифференциалов устанавливают механизмы типа муфт свободного хода.

В настоящее время на колесных ТС наиболее широкое распространение получили конические симметричные неблокируемые дифференциалы.

Видео: Как работает дифференциал?

Схемы дифференциалов

Рис. Схемы простых дифференциалов с постоянным соотношением моментов на ведомых валах: а — симметричного конического; б — симметричного цилиндрического; в — несимметричного цилиндрического; г — несимметричного конического; 1, 8 — левая и правая полуоси дифференциала; 2, 6 — левая и правая полуосевые шестерни; 3 — сателлит; 4 — корпус дифференциала; 5 — ведомое колесо главной передачи; 7 — ось вращения сателлитов; 9 — солнечная шестерня; 10 — эпициклическая шестерня

Рис. Межколесный симметричный конический дифференциал: 1, 8 — чашки дифференциала; 2, 7 — опорные шайбы полу осевых зубчатых колес; 3, 6 — полу осевые зубчатые колеса; 4 — опорная шайба сателлита; 5 — сателлиты; 9 — крестовина

Рис. Схемы несимметричных дифференциалов: а — конический; б — цилиндрический

Рис. Кулачковый дифференциал автомобиля ГАЗ-66-11 (а) и схема его работы (б): 1 — внутренняя звездочка; 2 — сепаратор; 3 — наружная звездочка; 4 — чашка дифференциала; 5 — сухарь

Рис. Блокируемый межколесный дифференциал: 1 — муфта; 2 — зубчатый венец

Рис. Межосевой дифференциал автомобиля КамАЗ-5320: 1 — ведущий вал; 2 — уплотнительная манжета; 3 — картер дифференциала; 4, 7 — опорные шайбы; 5, 17 — чашки дифференциала; 6 — сателлит: 8 — датчик блокировки; 9 — пробка заливного отверстия; 10 — пневматическая камера блокировки; 11 — вилка; 12 — стопорное кольцо; 13 — зубчатая муфта; 14 — муфта блокировки; 15 — сливная пробка; 16 — зубчатое колесо привода среднего моста; 18 — крестовина; 19 — зубчатое колесо привода заднего моста; 20 — болт крепления чашек; 21 — подшипник; 22 — крышка подшипника

Рис. Работа межколесного дифференциала: а — общая схема; б — при движении прямо; в — при повороте; 1 — корпус дифференциала; 2, 5 — полуосевые зубчатые колеса; 3 — крестовина: 4, 6 — сателлиты; 7 — ведущее зубчатое колесо главной передачи; 8, 9 — полуоси; 10 — ведомое зубчатое колесо главной передачи

Рис. Межосевой дифференциал Torsen: 1, 3 — правая и левая полуосевые шестерни; 2 — корпус дифференциала; 4 — сателлит, связанный с правой полуосевой шестерней; 5, 7 — выходные валы дифференциала; 6 — сателлит, связанный с левой полуосевой шестерней

Гидравлическая система автоматической блокировки дифференциала заднего моста трактора МТЗ-80 (МТЗ-82)

Устройство гидравлической системы автоматической блокировки дифференциала МТЗ-80 (МТЗ-82)

Гидравлическая система автоблокировки дифференциала (АБД) служит для блокировки и разблокировки дифференциала заднего моста трактора МТЗ-80 (МТЗ-82) в зависимости от положения направляющих колес. Она состоит из гидравлического датчика, расположенного в упоре рейки 30, гидроусилителя руля, и фрикционной муфты, смонтированной на блокировочном валу заднего моста трактора. Датчик, рабочая полость давления фрикционной муфты и сливная магистраль связаны между собой трубопроводами 28 и 6.

Datchik-blokirovki-differentsiala-traktora-MTZ-80

Рис. Датчик блокировки дифференциала трактора МТЗ-80 (МТЗ-82): 1 — упор рейки (корпус датчика); 2 — толкатель; 3 — золотник; 4 — кран управления; 5 стопорное кольцо; 6 — пружина фиксатора; 7 — шариковый фиксатор; 8 — маховичок крана управления; 9 — крышка датчика; 10 — уплотнительные кольца; 11 — пружина золотника; 12 — метка; 13 — щуп.

Датчик блокировки дифференциала состоит из следующих деталей:

  • корпуса 1, роль которого выполняет упор рейки гидроусилителя рулевого управления;
  • золотника 3, удерживаемого в определенном положении пружиной 11 и толкателем 2 крана управления 4 с маховичком 8;
  • крышки 9, в которой вмонтировано фиксаторное устройство (шарик 7, пружина 6 и пробка) для установки крана 4 в положение «Включено» и «Выключено» и щуп 13 для правильной установки направляющих колес при регулировке сходимости.

Золотник 3 имеет полую конструкцию и два сверления, перпендикулярных к его оси. С наружной стороны золотника имеется две кольцевые выточки. На конце толкателя 2 запрессован шарик, который входит в специальное углубление рейки 31. При повороте трактора рейка сдвигается и шарик выходит из углубления и сдвигает золотник в осевом направлении.

Кран управления 4 внутри имеет цилиндрическую полость, закрытую с торца пробкой. В полой части крана имеется три сверления в диаметральном направлении. В той части крана 4, которая находится в крышке, выфрезерованы два углубления по диаметру для шарика фиксатора 7. Крышка 9 и кран 4 уплотнены в корпусе резиновыми кольцами. На наружной поверхности маховичка 8 имеется метка (вырез) 12, служащая для установки крана в нужное положение.

Mehanizm-avtomaticheskoj-blokirovki-differentsiala-zadnego-mosta

Рис. Механизм автоматической блокировки дифференциала заднего моста: 1 — шестерня ведомая конечной передачи; 2 — левая полуось; 3 и 4 — уплотнительные кольца; 5 — муфта трубопровода; 6 — крышка диафрагмы; 7 — диафрагма; 8 — диск соединительный в сборе; 9 — диск промежуточный; 10 — корпус муфты блокировки; 11 — вал блокировочный; 12 — левая ведущая шестерня конечной передачи; 13 — крестовина дифференциала; 14 — ведомая шестерня головной передачи; 15 — полость подвода рабочей жидкости к муфте блокировки дифференциала.

Принцип работы системы автоматической блокировки дифференциала (АБД)

Система автоматической блокировки дифференциала (АБД) работает следующим образом. Рабочая жидкость от сливного трубопровода 6 гидроусилителя, в котором редукционный клапан 11 поддерживает давление 0,8 МПа (8 кгс/см2), поступает к крану датчика блокировки. Дальнейшее движение жидкости зависит от положения крана. При установке крана 4 в положение «Включено» рабочая жидкость под давлением 0,8МПа поступает в полость А фрикционной муфты, которая блокирует крестовину 13 дифференциала с левой ведущей шестерней 12 конечной передачи. При повороте направляющих колес трактора на угол более 8° рейка гидроусилителя смещает золотник 3, благодаря этому рабочая полость А муфты сообщается с баком гидроусилителя. Поэтому давление падает в полости А муфты и дифференциал разблокируется. При установке крана в положение «Выключено» полость А фрикционной муфты постоянно, независимо от положения золотника, сообщена с баком гидроусилителя и поэтому дифференциал заднего моста трактора разблокирован. Включение и выключение автоблокировки осуществляется поворотом маховика 8 крана управления. В положениях «Выключено» и «Включено» кран фиксируется шариком 7, при этом метка 12 на маховичке устанавливается против соответствующей метки на крышке 9 датчика. Блокировку включают только при значительном буксовании задних колес трактора на полевых работах и для преодоления труднопроходимых участков при транспортировке грузов. Работа трактора с постоянно включенной блокировкой дифференциала на твердых почвах и дорогах запрещается. С включенной блокировкой скорость движения трактора при транспортировке грузов не должна превышать
10 км/час.

Основные неисправности системы автоматической блокировки дифференциала (АБД)

Основными неисправностями, при которых не работает автоматическая блокировка дифференциала, являются:

  1. Заедание золотника 3 датчика угла поворота направляющих колес. Необходимо снять датчик и промыть в чистом дизельном топливе или заменить датчик.
  2. Низкое давление рабочей жидкости в трубопроводе к муфте блокировки. Оно может быть вызвано нарушением регулировки редукционного клапана, повышенными утечками рабочей жидкости в датчике. В первом случае необходимо отрегулировать редукционный клапан и обчеканить гнездо клапана, а во втором случае — заменить датчик.
  3. Неудовлетворительная работа фрикционной муфты блокировки дифференциала. Муфта работает плохо по двум причинам: замаслены диски муфты или изношены фрикционные накладки дисков муфты. В первом случае необходимо устранить подтекание рабочей жидкости и промыть диски муфты в бензине, а во втором случае — заменить фрикционные накладки новыми.

Главная передача, дифференциал, конечные передачи

Главная передача

Главная передача служит для увеличения общего передаточного числа и передачи вращающего момента через дифференциал (или механизм поворота) и конечные передачи к ведущим колесам трактора (автомобиля).

По числу пар зубчатых колес различают одинарные и двойные главные передачи, а по конструкции — конические со спиральными зубьями, гипоидные и цилиндрические.

Главная передача трактора представляет собой одинарную передачу, состоящую из пары конических или цилиндрических шестерен. Главные передачи автомобиля могут быть одинарными и двойными. Одинарные представляют собой конические шестерни с гипоидным зацеплением, позволяющим снизить шум при работе шестерен, габаритные размеры и массу ведущего моста уменьшить. Их применяют на легковых автомобилях малой и средней грузоподъемности.

Типы главных передач тракторов и автомобилей

Рисунок. Типы главных передач тракторов и автомобилей:
а — коническая с прямозубым зацеплением; б — коническая с косозубым зацеплением; в — коническая с гипоидным зацеплением.

Двойные главные передачи состоят из пары конических и пары цилиндрических шестерен. Конические шестерни выполняют со спиральным зубом, а цилиндрические — с прямым, косым или шевронным.

Дифференциал

Дифференциал представляет собой планетарный механизм, предназначенный для распределения вращающего момента между ведущими полуосями трактора или автомобиля и обеспечения вращения ведущих колес с различной частотой при движении по кривой или неровностям пути. На повороте, неровном пути ведущие колеса совершают движение по дугам разной длины. Если бы оба колеса были расположены на общем валу, то их движение сопровождалось бы скольжением, износом шин и поломками. Поэтому ведущие колеса устанавливают на отдельных валах — полуосях, соединенных дифференциалом.

Принцип действия дифференциала рассмотрим по схеме, изображенной на рисунке а. Шестерни — сателлит 7 (рисунок а) находится в зацеплении с рейками 6 и 8 (в реальной конструкции это шестерни 6 и 8). К оси 10 шестерни 7 приложена сила Р, стремящаяся переместить эту шестерню вверх.

Если сопротивление реек 6 и 8 перемещению силой Р одинаково, то на их зубья действуют равные силы Р/2 и рейки движутся вверх как единое целое с шестерней 7. Однако когда сопротивление движению одной из реек, например рейки 6, будет большим, чем рейки 8, шестерня 7 начинает вращаться вокруг своей оси и, перекатываясь по рейке 6, двигать рейку 8 вверх быстрее. При этом скорость движения рейки 8 увеличивается настолько, насколько уменьшается скорость движения рейки 6. Если сопротивление движению рейки 6 повысить так, что она остановился, то шестерня 7, перекатываясь по ней, увлечет за собой рейку 8 вверх, причем скорость движения рейки 8 будет в 2 раза больше скорости движения оси 10.

Схема дифференциала и механизма его блокировки

Рисунок. Схема дифференциала и механизма его блокировки: а — схема работы дифференциала; б — схема дифференциала с механизмом блокировки; 1 — корпус; 2 — кулачок на корпусе дифференциала; 3 — вилка включения механизма блокировки дифференциала; 4 — подвижная кулачковая муфта; 5, 9 — полуоси; 6, 8 — шестерни полуосей; 7 — сателлит; 10 — ось сателлита; 11 — ведомая коническая шестерня главной передачи.

Теперь рассмотрим реальную схему дифференциала (рисунок б). В приливах корпуса 1 на оси 10 свободно установлена шестерня сателлит 7. Отверстия боковых приливов корпуса служат опорами полуосей 5 и 9 с укрепленными на них коническими полуосевыми шестернями 6 и 8, находящимися в зацеплении с сателлитом 7. Вращение к корпусу 1 дифференциала передается от ведомой шестерни 11 главной передачи. Если у полуосей 9 и 5 сопротивление вращению одинаково, то сателлит 7, заклиненный шестернями 6 и 8, неподвижен на оси 10 и вся система вращается как единое целое.

Если сопротивление вращению одной полуоси, например полуоси 9, будет больше, чем сопротивление полуоси 5, то сателлит 7, проворачиваясь на своей оси, замедлит вращение шестерни 8 я ускорит вращение шестерни 6, подобно тому как это было в примере с движением шестерни 7 и реек 6 и 8 (см. рисунок а).

Изменение дифференциалом частот вращения полуосей при колебаниях сопротивлений на колесах понижает проходимость трактора на увлажненной или рыхлой почве. В тяжелых почвенных условиях для повышения сцепных качеств колес дифференциал лучше выключить. Для этой цели на тракторах предусмотрены механизмы блокировки дифференциала, весьма разнообразные по конструкции.

Механизмы блокировки дифференциала

Механизмы блокировки дифференциала по способу включения делят на:

  • принудительные
  • автоматические
  • самоблокирующиеся

А по типу привода на:

  • механические
  • гидравлические

Принудительная (механическая) блокировка дифференциала возникает при сцеплении подвижной кулачковой муфты 4 (см. рисунок б), установленной на шлицах полуоси 5 трактора, с кулачками 2 на корпусе 1 дифференциала. В этом случае частоты вращения корпуса 7 дифференциала и полуоси 5 будут одинаковые, т.е. дифференциал будет заблокирован.

Механизм блокировки включают педалью (или рукояткой), а выключается он оттяжной пружиной, когда действие усилия, приложенного водителем, прекращается.

Автоматическая блокировка дифференциала позволяет водителю не затрачивать каких-либо усилий — процесс включения и выключения механизма происходит автоматически. Автоматическая блокировка дифференциала применяется на тракторах МТЗ-80, МТЗ-82, Т-150К и др.

Конечные передачи

Конечные передачи представляют собой одно- или двухступенчатый редуктор с большим передаточным числом зубчатых передач. Шестерни конечных передач располагаются в корпусе заднего моста трактора (см. рисунок б и в).

Дифференциал Torsen. Устройство и принцип действия

Дифференциал Torsen ⭐ (TORque SENsing — чувствующий крутящий момент) представляет собой механический самоблокирующийся дифференциал, в котором используется сложный набор червячных шестерен.

На полый приводной вал 2 корпуса дифференциала передается крутящий момент от коленчатого вала через элементы трансмиссии. На общей оси сателлитов расположены прямозубые шестерни 5 и червячные сателлиты 6.
Межосевой дифференциал Torsen

Рис. Межосевой дифференциал Torsen:
1 – корпус дифференциала; 2 – полый приводной вал корпуса дифференциала; 3 – вал привода передней оси; 4 – вал привода задней оси; 5 – прямозубые шестерни; 6 – червячные сателлиты;  7 – червячная шестерня привода передней оси; 8 – червячная шестерня привода задней оси

Набор шестерен внутри дифференциала состоит из ведомых червячных шестерен привода передней  оси 7, задней 8 и ведущих (сателлитов) червячных шестерен 6. Основной особенностью такой конструкции является то, что червячные шестерни могут приводить во вращение другие шестерни, но са­ми не могут приводиться во вращение. Такая особенность приводит к появлению некоторой степени блокирования дифференциала.

При вращении приводного вала вращается и корпус дифференциала, толкая оси сателлитов. При движении по асфальту дифференциал Torsen распределяет крутящий момент между осями поровну. При низких значениях входного крутящего момента, передаваемого от коленчатого вала (движение по асфальту), шестерни дифференциала вращаются свободно и его действие напоминает работу обычного симметричного дифференциала. Когда входной крутящий момент увеличи­вается (колеса одной оси начинают проскальзывать), набор червячных шестерен нагружается и в определенный момент два выходных вала привода передней и задней оси блокируются. Но стоит только колесам одной оси начать проскальзывать, крутящий момент перебрасывается на ту ось, колеса которой имеют лучшее сцепление с покрытием.

В зависимости от величины передаточного числа и конструкции дифференциала, крутящий момент может распределяться по осям автомобиля в соотношении от 2,5:1 (60 % : 40 %) до 6:1 (84 % : 16 %) или даже до 7:1 (86 % : 14 %), а также распределяться в любых промежуточных значениях.

Дифференциал Torsen имеет линейную характеристику, перераспределение крутящего момента происходит практически мгновенно и он не оказывает влияния на процесс торможения,  в отличие от вязкостной муфты, где на разогрев силиконового вещества и его застывание требуется некоторое время. Эти свойства механизма обусловили его широкое использование в качестве межко­лесных и межосевых дифференциалов автомобилей. Основным недостатком является сложность его изготовления и сборки и, как следствие, высокая стоимость.

Видео: Принцип работы дифференциала Torsen