Аўтамабільны дыферэнцыял: прылада, няспраўнасці і методыка выбару
Змест
У тэхнічнай дакументацыі паўнавартасных пазадарожнікаў, некаторых красовер і паўнапрывадных гарадскіх аўтамабіляў маецца фраза "блакіроўка дыферэнцыяла". Разбярэмся, што гэта такое, якое яго прызначэнне ў машыне, як ён працуе, а таксама як падабраць новы наўзамен які выйшаў з ладу.
Што такое дыферэнцыял машыны
Дыферэнцыял у аўтамабілі гэта элемент трансмісіі. Ён забяспечвае незалежнае кручэнне кіроўных колаў, але пры гэтым перадае на кожнае з іх аднолькавы крутоўны момант.
Дадзены элемент асабліва важны для стабільнасці аўтамабіля на віражах. З фізікі нам вядома, што пры павароце кола, якое знаходзіцца на ўнутранай частцы паўкруга праходзіць меншы шлях, чым кола, якое знаходзіцца на вонкавым боку круга. У выпадку з кіраванымі коламі гэта наогул не адчуваецца.
Што ж тычыцца вядучых колаў, то калі б у трансмісіі не было дыферэнцыяла, на віражах любы аўтамабіль значна губляў бы ў стабільнасці. Праблема ў тым, што вонкавае і ўнутранае колы на павароце павінны круціцца з рознай хуткасцю, каб захоўвалася счапленне з дарожным пакрыццём. У адваротным выпадку адно з колаў альбо слізгала б, альбо прабуксоўвала.
Дыферэнцыял устанаўліваецца на вядучую вось. У выпадку з аўтамабілямі з поўным прывадам (клас SUV ці 4х4) гэты механізм маецца на ўсіх восях.
У некаторых аўтамабілях выконваецца заварка дыферэнцыяла спецыяльна для таго, каб аўтамабіль дрыфтаваў. Прыкладам таму служаць панапрывадныя ралійныя машыны, якія маюць завараны дыферэнцыял. Аднак для звычайнай гарадской язды лепш выкарыстоўваць завадскі ці, як яго яшчэ завуць, адчынены дыферэнцыял.
Гісторыя стварэння і прызначэнне дыферэнцыяла
Канструкцыя дыферэнцыяла з'явілася практычна адначасова з пачаткам вытворчасці транспартных сродкаў, абсталяваных рухавіком унутранага згарання. Розніца была толькі ў пару гадоў.
Першыя машыны былі настолькі нестабільнымі на паваротах, што інжынерам прыйшлося ламаць галаву над тым, як бы перадаць аднолькавую цягу на кіроўныя колы, але пры гэтым зрабіць так, каб яны маглі круціцца з рознымі хуткасцямі на віражах.
Хаця нельга сказаць, што сам механізм быў распрацаваны пасля з'яўлення аўтамабіляў з ДВС. Справа ў тым, што для рашэння кіравальнасці першых аўта была запазычаная тэхналогія, якая да таго ўжывалася на паравых возах.
Сам механізм быў распрацаваны інжынерам з Францыі - Анесіфарам Пеккерам у 1825-м годзе. Працу над праслізгваючым колам у машыне працягнуў Фердынанд Паршэ. Пры супрацоўніцтве яго кампаніі разам з ZF AG (Friedrichshafen) быў распрацаваны кулачковы дыферэнцыял (1935).
Масавае ўжыванне LSD-дыферэнцыялаў пачалося, пачынальна з 1956 гады. Тэхналогіяй карысталіся ўсе аўтавытворцы, бо яна адчыняла новыя магчымасці для чатырохколавага транспарта.
Прылада дыферэнцыяла
За аснову дыферэнцыяла быў узяты рэдуктар з планетарнай перадачай. Просты рэдуктар складаецца з двух шасцерняў, якія маюць розную колькасць зуб'яў аднолькавага памеру (для сталага зачаплення).
Калі круціцца вялікая шасцярэнька, меншая выконвае больш абаротаў вакол сваёй восі. Планетарная мадыфікацыя забяспечвае не толькі перадачу крутоўнага моманту на прывадную вось, але і пераўтворыць яго так, каб хуткасці кіроўнага і кіраванага валаў былі рознымі. Апроч звычайна шасцярэнчатай перадачы ў планетарных рэдуктарах ужываецца некалькі дадатковых элементаў, якія ўзаемадзейнічаюць з трыма асноўнымі.
Дыферэнцыял выкарыстоўвае ўвесь патэнцыял рэдуктараў планетарнага тыпу. Дзякуючы таму, што такі механізм мае дзве ступені волі і дазваляюць змяняць перадаткавы лік, такія механізмы апынуліся эфектыўнымі для забеспячэння стабільнасці кіроўных колаў, якія круцяцца з рознай хуткасцю.
У прыладу дыферэнцыяла ўваходзяць:
- Корпус або кубак дыферэнцыяла. У ім замацавана ўся планетарная перадача і шасцярні;
- Шасцярні паўвосяў (часцей за ўсё выкарыстоўваецца сонечны тып). Прымаюць крутоўны момант ад сатэлітаў і перадаюць на кіроўныя колы;
- Вядзёная і вядучая шасцярні галоўнай перадачы;
- Сатэліты. Выконваюць функцыю шасцерняў планетарнага механізму. Калі аўтамабіль легкавы, то такіх дэталяў у адным механізме будзе два. У пазадарожнікаў і грузавікоў планетарная перадача мае 4 сатэліты.
Схема працы дыферэнцыяла
Існуе дзве разнавіднасці падобных механізмаў - гэта сіметрычны і несіметрычны дыферэнцыял. Першая мадыфікацыя здольная перадаваць крутоўны момант на паўвосі ў роўнай ступені. На іх працу не ўплываюць кутнія хуткасці кіроўных колаў.
Другая мадыфікацыя забяспечвае рэгуляванне крутоўнага моманту паміж коламі вядучай восі, калі яны пачынаюць круціцца з рознай хуткасцю. Нярэдка такі дыферэнцыял усталёўваецца паміж восямі паўнапрываднага транспарта.
Падрабязней аб рэжымах працы дыферэнцыяла. Механізм па-рознаму спрацоўвае пры такіх сітуацыях:
- Машына прама едзе;
- Аўтамабіль выконвае манеўр;
- Вядучыя колы пачынаюць буксаваць.
Вось як дзейнічае дыферэнцыял:
Пры прамалінейным руху
Калі машына едзе прама, сатэліты проста з'яўляюцца злучным звяном паміж восевымі шасцярнямі. Колы аўтамабіля круцяцца з аднолькавай хуткасцю, таму кубак круціцца, як адзіная труба, якая злучае абедзве паўвосі.
Крутоўны момант размяркоўваецца паміж двума коламі раўнамерна. Абарачэнні колаў адпавядаюць абарачэнням вядучай шасцярні.
Пры павароце
Калі машына выконвае манеўр, кола, змешчанае ў вонкавым радыусе павароту, здзяйсняе больш абарачэнняў, чым тое, што знаходзіцца на ўнутраным радыусе павароту. Унутранае кола сутыкаецца з вялікім супрацівам, бо крутоўны момант для вонкавага кола павялічваецца, а дарога не дазваляе яму круціцца з якая адпавядае хуткасцю.
У гэтым выпадку ўступаюць у гульню сатэліты. Шасцярня ўнутранай паўвосі запавольваецца, з-за чаго планетарная перадача ў кубку пачынае кручэнне ў процілеглы бок. Такі механізм дазваляе захаваць стабільнасць аўта нават на стромкіх і зацяжных паваротах. Таксама ён прадухіляе празмерны знос покрыўкі якое запавольваецца кола.
Пры прабуксоўцы
Трэцяя сітуацыя, у якой аказваецца карысным дыферэнцыял - прабуксоўка аднаго з колаў. Такое, напрыклад, здараецца, калі машына пападае ў бруд або рухаецца па галалёдзе. У гэтым рэжыме дыферэнцыял працуе па зусім іншым прынцыпе, чым падчас павароту.
Справа ў тым, што пры прабуксоўцы вывешанае кола пачынае вольна круціцца, што прыводзіць да страты крутоўнага моманту на тое кола, якое мае дастатковае счапленне з дарожным пакрыццём. Калі б дыферэнцыял працаваў у рэжыме павароту, трапіўшы ў бруд ці на галалёд, аўтамабіль наогул спыніўся б, бо цяга ўвогуле знікла б.
Каб ухіліць падобную праблему, інжынерамі быў распрацаваны блакуемы дыферэнцыял. Аб яго працы пагаворым крыху пазней. Перш за ўсё варта разгледзець існуючыя мадыфікацыі дыферэнцыялаў і іх адрозненні.
Тыпы дыферэнцыялаў
Калі аўтамабіль мае адну вядучую вось, то ён будзе абсталяваны міжколавым дыферэнцыялам. У паўнапрывадным МС выкарыстоўваецца міжвосевы дыферэнцыял. На переднеприводных машынах такі механізм таксама завецца пярэдні дыферэнцыял, а мадэлі ў заднепрывадных аўта завуцца заднім дыферэнцыялам.
Дадзеныя механізмы размяркоўваюцца на тры катэгорыі па тыпе зубчастых перадач:
- Канічны дыферэнцыял;
- Чарвячны дыферэнцыял;
- Цыліндрычны дыферэнцыял.
Адрозніваюцца яны паміж сабой формай галоўнай і восевых шасцерняў. Канічныя мадыфікацыі ўсталёўваюцца ў пярэдняе-і заднепрывадных машынах. Цыліндрычныя прымяняюцца ў паўнапрывадных мадэлях, а чарвячныя падыходзяць для любых тыпаў трансмісій.
У залежнасці ад мадэлі аўтамабіля і дарожнага становішча, у якім эксплуатуецца транспартны сродак, карыснымі апынуцца наступныя тыпы дыферэнцыялаў:
- Механічная блакіроўка;
- Самаблакавальны дыферэнцыял;
- Электраблакіроўка.
Механічна блакіруемыя дыферэнцыялы
У гэтай мадыфікацыі сатэліты блакуюцца самім кіроўцам пры дапамозе адмысловых перамыкачоў на колах. Калі машына здзяйсняе прамалінейны рух або паварочвае, дыферэнцыял працуе ў звычайным рэжыме.
Як толькі аўто пападае на дарогу з нестабільным пакрыццём, напрыклад, заязджае ў лес з брудам або на заснежаную дарогу, кіроўца перакладае рычагі ў патрэбнае становішча, дзякуючы чаму праца сатэлітаў блакуецца.
У такім рэжыме планетарная перадача не працуе, і аўтамабіль у прынцыпе аказваецца без дыферэнцыяла. Усе кіроўныя колы круцяцца з аднолькавай хуткасцю, што прадухіляе прабуксоўку, а цяга захоўваецца на ўсіх колах.
Падобныя механізмы маюць прасцейшую прыладу і ўсталёўваюцца на некаторых бюджэтных пазадарожніках, як напрыклад, у айчынных УАЗах. Бо пры павольным руху па брудзе покрыўкі не зношваюцца празмеру, падобная канструкцыя не шкодзіць шынам аўта.
Самаблакавальны дыферэнцыял
У гэтай катэгорыі некалькі разнавіднасцяў механізмаў. Прыкладам падобных прылад з'яўляюцца:
- LSD. У такіх рэдуктарах пры празмеру высокім кручэнні адной з паўвосяў адбываецца аўтаматычнае блакаванне сатэлітаў. Гэта прадухіляе страту цягі ў стабільнага кола;
- Вязкасная муфта. У такіх дыферэнцыялах выкарыстоўваецца глейкае рэчыва на аснове сілікону. У прахалодным стане яна захоўваецца ў вадкім стане. Як толькі яна пачынае награвацца і змешвацца, уласцівасці рэчыва мяняюцца, і яно набывае клейкую структуру, што павялічвае яго глейкасць. Гэтая характарыстыка павялічваецца з падвышэннем розніцы ў кручэнні паўвосяў. Вискомуфты маюць некалькі істотных недахопаў. Па-першае, яны не рамантуюцца. Калі рэчыва губляе свае ўласцівасці, увесь блок мае патрэбу ў замене. Па-другое, блакіроўка адбываецца пры моцнай прабуксоўцы кола, таму машына не заўсёды эфектыўна спраўляецца з бездаражом. Нягледзячы на гэтыя недахопы, механізм адрозніваецца бюджэтнай цаной. Большасць недарагіх красовераў абсталёўваюцца менавіта такімі дыферэнцыяламі.
- Torsen. У тарсенах выкарыстоўваецца чарвячная блакіроўка. Калі каэфіцыент крутоўнага моманту на адной паўвосі павялічваецца ці паніжаецца ў суадносінах з другой паўвоссю, спрацоўвае блакаванне. Такая тэхналогія прымяняецца, напрыклад, на аўтамабілях Audi. Прылада таксама можна аднесці да катэгорыі механічна блакуемых механізмаў. Яно лічыцца самым надзейным сярод усіх разнавіднасцяў дыферэнцыялаў і адрозніваецца сваёй прастатой. Па гэтай прычыне яны маюць высокі кошт.
Электраблакіроўка
Такія дыферэнцыялы злучаны з электронікай аўтамабіля. Яны лічацца самымі дарагімі, бо маюць складаны будынак і прывад блакавання. Дадзены механізм звязаны з ЭБУ аўтамабіля, які атрымлівае дадзеныя ад сістэм, якія сочаць за кручэннем колаў, напрыклад, ABS. У некаторых аўтамабілях можна адключыць аўтаматычнае блакіроўку. Для гэтага на панэлі кіравання маецца спецыяльная кнопка.
Перавага электронных варыянтаў у тым, што яны дазваляюць усталяваць некалькі ступеняў блакавання. Яшчэ адзін плюс такіх механізмаў у тым, што яны выдатна дапамагаюць зладзіцца з залішняй паварочвальнасцю. У такіх мадэлях крутоўны момант падаецца на шасцярню паўвосі, якая круціцца з меншай хуткасцю.
Больш падрабязна аб блакіроўцы дыферэнцыяла
Любы міжколавы дыферэнцыял мае істотны недахоп крутоўны момант аўтаматычна падаецца на кола, якое круціцца мацней. З-за гэтага другое кола, якое мае дастатковае счапленне з дарогай, губляе цягу. Па гэтым чынніку такі рэдуктар не дасць магчымасці самастойна абрацца з бруду ці гурбы.
Як ужо было сказана раней, праблема вырашаецца блакіроўкай сатэлітаў. Існуе два рэжыму блакавання:
- Поўнае блакаванне ажыццяўляецца дзякуючы таму, што ўсе элементы рэдуктара маюць цвёрдае счэпку. Дзякуючы гэтаму кола з найлепшым счапленнем з дарогай атрымлівае дастатковы крутоўны момант;
- Частковае блакаванне магчыма дзякуючы змене каэфіцыента блакавання. Калі аўтамабіль едзе па прамой, гэты каэфіцыент ураўноўваецца 1. Як толькі ў сіметрычным дыферэнцыяле адбываецца блакіроўка сатэлітаў, гэты каэфіцыент змяняецца на значэнне ад 3 да 5. У гэтым выпадку пробуксовывающее кола працягвае круціцца, але на яго паступае ўжо малодшы крутоўны момант.
Вось відэа пра тое, навошта блакуюць дыферэнцыял:
Няспраўнасці дыферэнцыялаў
Улічваючы, што ў канструкцыі любога дыферэнцыяла выкарыстоўваецца ўзаемадзеянне шасцерняў і восяў, такі механізм схільны хуткаму зносу і паломкам. На элементы планетарнага механізму аказваецца сур'ёзная нагрузка, таму без належнага абслугоўвання яны хутка выйдуць са строю.
Хоць шасцярні вырабляюцца з трывалых матэрыялаў, на механізм варта звярнуць увагу, калі пры яздзе павялічыўся шум, стук і вібрацыі, якіх раней не было. Таксама трывожны момант - цечу змазкі. Горш за ўсё, калі механізм закліноўвае. Аднак пры належным абслугоўванні такое адбываецца вельмі рэдка.
У аўтасэрвіс трэба звярнуцца, як толькі з'яўляецца цечу алею з корпуса рэдуктара. Вырабляць праверку вузла можна і самастойна. Апроч візуальнага агляду пасля паездкі можна праверыць тэмпературу алею ў картэры рэдуктара. Пры нармальнай рабоце механізма гэты паказчык будзе складаць каля 60 градусаў. Калі дыферэнцыял награваецца нашмат мацней, значыць варта звярнуцца па кансультацыю да адмыслоўца.
У рамках планавага абслугоўвання трэба правяраць узровень змазкі і яе якасць. Кожны вытворца алею для трансмісіі устанаўлівае свой рэгламент па яго замене. Не варта ігнараваць гэтую рэкамендацыю, бо ў алеі могуць знаходзіцца дробныя абразіўныя часціцы, якія будуць псаваць зуб'і шасцерняў, а таксама разбураць алейную плёнку, якая прадухіляе трэнне металічных дэталяў.
Калі ў выніку візуальнага агляду было заўважана подтекание цэнтральнага дыферэнцыяла або назіраецца падобная праблема ў аналагаў переднеприводного аўта, варта замяніць сальнік. Зніжэнне ўзроўню змазкі прыводзіць да падвышанага трэння дэталяў, што значна скарачае працоўны рэсурс прылады. Праца рэдуктара на сухую прыводзіць у непрыдатнасць сатэліты, падшыпнік і восевыя шасцярні.
Самастойную дыягностыку дыферэнцыяла праводзяць наступным чынам. Спачатку паддомкрачваюць вядучую вось аўто. Каробка перадач пераводзіцца ў нейтральнае становішча. Адно кола круціцца спачатку ў адзін, а затым у іншы бок. Тая ж працэдура робіцца з другім колам.
Пры спраўным дыферэнцыяле кручэнне колаў будзе адбывацца без люфту і шуму. Таксама некаторыя няспраўнасці можна ўхіліць самастойна. Для гэтага рэдуктар здымаюць, разбіраюць і промывают усе яго элементы ў бензіне (каб выявіць дэфектныя месцы). Падчас выканання гэтай працэдуры можна выявіць люфт сатэлітаў і выпрацоўку на шасцярнях.
Зношаныя элементы выдаляюць, а замест іх робіцца ўстаноўка новых дэталей. У асноўным замене падлягаюць сатэліты, падшыпнікі і сальнікі, бо яны хутчэй выходзяць са строю. Рэгуляванне сатэлітаў праводзіцца шляхам падбору шасцерняў з мінімальным зазорам паміж зуб'ямі.
Вось яшчэ адно відэа аб тым, як рэгуляваць преднатяг падшыпніка дыферэнцыяла:
Пошук новага дыферэнцыяла
Нягледзячы на тое, што міжколавы ці цэнтральны дыферэнцыял лёгка знайсці на рынку аўтазапчастак, яго кошт досыць высокая (новая дэталь можа каштаваць ад сотні да тфсячы даляраў). Па гэтым чынніку большасць аўтамабілістаў рэдка згаджаюцца на поўную замену механізму.
Новы механізм ці яго асобныя элементы можна знайсці гэтак жа, як і звычайныя аўтазапчасткі. Лягчэй за ўсё прыйсці ў краму і папрасіць пэўную дэталь для дадзенага аўтамабіля. Аднак гэта дзейнічае ў выпадку, калі аўтамабіль не мадэрнізаваўся. У адваротным выпадку дэталь падбіраецца па кодзе вузла ці па мадэлі аўта, з якога была знятая запчастка.
Лепш за ўсё шукаць дэталь па дадзеных аўтамабіля, а не па кодзе выраба, бо гэтыя знакі можна знайсці толькі пасля дэмантажу механізму. Дадзены вузел мае вельмі шмат мадыфікацый. Нават для адной і той жа маркі машыны могуць выкарыстоўвацца розныя дыферэнцыялы.
Улічваючы гэты момант, вельмі складана знайсці ідэальны аналаг з іншага аўтамабіля. Што ж тычыцца пакупкі дыферэнцыяла на другасным рынку, то гэта пакінута на страх і рызыку самога аўтаўладальніка, так як разабраць і праверыць стан дэталі ніхто не дасць. Гэта павялічвае рызыку купіць моцна зношаны механізм.
Падводзячы вынік, варта сказаць, што без дыферэнцыяла немагчыма стварыць бяспечны і эфектыўны аўтамабіль, хоць аматары пакруціць пятакі на сухім асфальце з гэтым паспрачаюцца.
Пытанні і адказы:
Што такое дыферэнцыял у машыне простымі словамі? Гэта механічны элемент, які ўсталёўваецца паміж паўвосямі кіроўных колаў. Круцячы момант перадаецца на корпус дыферэнцыяла праз кардан, а далей ён праз незалежныя шасцярні паступае на колы.
Навошта патрэбен дыферэнцыял у аўтамабілі? Гэты механізм забяспечвае перадачу крутоўнага моманту на кіроўныя колы, але пры выкананні манеўраў ці падчас язды па няроўнасцях дазваляе колам круціцца з рознай хуткасцю.
Дзе знаходзіцца дыферэнцыял у аўтамабілі? Гэты механізм усталёўваецца на вядучай восі паміж паўвосямі. У паўнапрывадных машынах і мадэлях з які падключаецца поўным прывадам ён усталёўваецца на кожнай восі.
Які аўтамабіль мае міжвосевы дыферэнцыял? Ва ўсіх аўтамабілях маецца міжколавы дыферэнцыял (стаіць паміж паўвосямі). Міжвосевы дыферэнцыял выкарыстоўваецца толькі ў паўнапрывадных мадэлях аўта (ён усталёўваецца паміж восямі).
