Automobilski diferencijal: uređaj, kvarovi i metoda odabira
sadržaj
Tehnička dokumentacija punopravnih SUV-ova, nekih crossovera i gradskih automobila s pogonom na sva četiri kotača sadrži izraz "blokada diferencijala". Hajde da shvatimo što je to, koja je njegova svrha u automobilu, kako to radi, a također i kako odabrati novi koji će zamijeniti propali.
Što je strojni diferencijal
Diferencijal u automobilu je prijenosni element. Osigurava neovisno okretanje pogonskih kotača, ali istodobno prenosi isti okretni moment na svaki od njih.
Ovaj je element posebno važan za stabilnost automobila u zavojima. Iz fizike znamo da prilikom okretanja kotač s unutarnje strane polukruga prolazi kraći put od kotača s vanjske strane kruga. U slučaju pogonskih kotača, to se uopće ne osjeća.
Što se tiče pogonskih kotača, da nema diferencijala u mjenjaču, bilo koji automobil značajno bi izgubio stabilnost tijekom okreta. Problem je u tome što se vanjski i unutarnji kotači moraju okretati različitim brzinama u zavojima kako bi se održala vuča. Inače bi se jedan od kotača ili skliznuo ili skliznuo.
Diferencijal je postavljen na pogonsku osovinu. U slučaju vozila s pogonom na sva četiri kotača (SUV ili 4x4 klasa), ovaj je mehanizam dostupan na svim osovinama.
U nekim automobilima diferencijal je zavaren posebno da bi automobil zanosio. Primjer za to su rally automobili s pogonom na dva kotača sa zavarenim diferencijalom. Međutim, za normalnu gradsku vožnju bolje je koristiti tvornički diferencijal ili, kako se još naziva, otvoreni diferencijal.
Povijest diferencijacije i svrha
Dizajn diferencijala pojavio se gotovo istodobno s početkom proizvodnje vozila opremljenih motorom s unutarnjim izgaranjem. Razlika je bila samo nekoliko godina.
Prvi su automobili bili toliko nestabilni u zavojima da su inženjeri morali slagati zagonetke kako prenijeti isti potisak na pogonske kotače, ali istovremeno ih napraviti tako da se mogu okretati različitim brzinama na zavojima.
Iako se ne može reći da je sam mehanizam razvijen nakon pojave automobila s motorima s unutarnjim izgaranjem. Činjenica je da je za rješavanje rukovanja prvim automobilima posuđen razvoj koji se prije koristio na parnim vagonima.
Sam mehanizam razvio je inženjer iz Francuske - Onesifor Pekker 1825. godine. Ferdinand Porsche nastavio je rad na kliznom kotaču u automobilu. U suradnji njegove tvrtke i ZF AG (Friedrichshafen), razvijen je diferencijal s bregastim osovinama (1935).
Masovna upotreba LSD diferencijala započela je 1956. Tehnologiju su koristili svi proizvođači automobila jer je otvorila nove mogućnosti za vozila na četiri kotača.
Diferencijalni uređaj
Diferencijal se temeljio na planetarnom prijenosniku. Jednostavni prijenosnik sastoji se od dva stupnja prijenosa koji imaju različit broj zubaca iste veličine (za stalni zahvat).
Kada se okreće veći zupčanik, manji radi više okretaja oko svoje osi. Planetarna modifikacija omogućuje ne samo prijenos okretnog momenta na pogonsku osovinu, već ga i pretvara tako da se brzine pogonskog i pogonskog vratila razlikuju. Pored uobičajenog prijenosnika u planetarnim prijenosnicima, koristi se nekoliko dodatnih elemenata koji su u interakciji s tri glavna.
Diferencijal koristi puni potencijal planetarnih prijenosnika. Zbog činjenice da takav mehanizam ima dva stupnja slobode i omogućuje vam promjenu omjera prijenosa, takvi su se mehanizmi pokazali učinkovitima u osiguranju stabilnosti pogonskih kotača koji se okreću različitim brzinama.
Diferencijalni uređaj uključuje:
- Kućište ili šalica diferencijala. Čitav planetarni zupčanik i zupčanici su učvršćeni u njemu;
- Poluosovinski zupčanici (najčešće se koristi solarni tip). Primanje okretnog momenta sa satelita i prijenos na pogonske kotače;
- Pogonski i pogonski zupčanici glavnog prijenosa;
- Sateliti. Oni funkcioniraju kao planetarni zupčanici. Ako je automobil osobni automobil, tada će biti dva takva dijela u jednom mehanizmu. U SUV-ima i kamionima planetarni prijenosnik ima 4 satelita.
Dijagram diferencijalnog rada
Postoje dvije vrste takvih mehanizama - simetrični i asimetrični diferencijal. Prva preinaka može jednako prenositi moment na osovinsko vratilo. Na njihov rad ne utječu kutne brzine pogonskih kotača.
Druga preinaka omogućuje podešavanje okretnog momenta između kotača pogonske osovine, ako se počnu okretati različitim brzinama. Često se takav diferencijal postavlja između osovina vozila s pogonom na sve kotače.
Više detalja o načinima rada diferencijala. Mehanizam djeluje drugačije u takvim situacijama:
- Auto ide ravno;
- Automobil pravi manevar;
- Pogonski kotači počinju klizati.
Evo kako funkcionira diferencijal:
Ravnim pokretom
Kada automobil ide ravno, sateliti su jednostavno veza između osovinskih zupčanika. Kotači automobila rotiraju se istom brzinom, pa se čaša okreće poput jedne cijevi koja spaja obje osovinske osovine.
Zakretni moment je ravnomjerno raspoređen između dva kotača. Broj okretaja kotača odgovara okretajima zupčanika.
Pri okretanju
Kada stroj manevrira, kotač u vanjskom radijusu okretanja napravi više okretaja od onog u unutarnjem radijusu okretanja. Unutarnji kotač nailazi na velik otpor jer se obrtni moment vanjskog kotača povećava, a cesta ga sprječava da se okreće odgovarajućom brzinom.
U ovom slučaju, sateliti stupaju u igru. Zupčanik osovine unutarnje osovine usporava, zbog čega se planetarni zupčanik u čaši počinje okretati u suprotnom smjeru. Ovaj mehanizam omogućuje vam održavanje stabilnosti automobila čak i pri uskim i uskim zavojima. Također sprječava prekomjerno trošenje guma na kotaču za usporavanje.
Pri klizanju
Treća situacija u kojoj je diferencijal koristan je klizanje kotača. To se, na primjer, događa kada automobil upadne u blato ili se kreće po ledu. U ovom načinu rada diferencijal radi na potpuno drugom principu nego u zavojima.
Činjenica je da se pri klizanju ovješeni kotač počinje slobodno okretati, što dovodi do gubitka obrtnog momenta na kotaču koji ima dovoljno prianjanja za površinu ceste. Da je diferencijal radio u načinu zavoja, ulazeći u blato ili led, automobil bi se potpuno zaustavio, jer bi vuča potpuno nestala.
Da bi eliminirali ovaj problem, inženjeri su razvili diferencijal s ograničenim proklizavanjem. O njegovom radu razgovarat ćemo malo kasnije. Prvo, vrijedi razmotriti postojeće modifikacije diferencijala i njihove razlike.
Diferencijalni tipovi
Ako automobil ima jednu pogonsku osovinu, tada će biti opremljen diferencijalom s poosovinom. Vozilo s pogonom na sve kotače koristi središnji diferencijal. Na automobilima s prednjim pogonom to se naziva i prednjim diferencijalom, a modeli u automobilima sa stražnjim pogonom nazivaju se stražnjim diferencijalom.
Ovi su mehanizmi podijeljeni u tri kategorije prema vrsti zupčanika:
- Konični diferencijal;
- Pužni diferencijal;
- Cilindrični diferencijal.
Međusobno se razlikuju u obliku glavnog i aksijalnog zupčanika. Konusne preinake ugrađuju se u vozila s prednjim i stražnjim pogonom. Cilindrični se koriste u modelima s pogonom na sve kotače, a pužni prijenosnici prikladni su za sve vrste mjenjača.
Ovisno o modelu automobila i uvjetima na cesti u kojima se vozilom, bit će korisne sljedeće vrste diferencijala:
- Mehanička blokada;
- Samoblokirajući diferencijal;
- Električno spajanje.
Mehanički zaključani diferencijali
U ovoj modifikaciji, satelite blokira sam vozač pomoću posebnih prekidača na kotačima. Kad je stroj u ravnoj liniji ili se okreće, diferencijal će raditi normalno.
Čim automobil naiđe na cestu s nestabilnom površinom, na primjer, zađe u šumu s blatom ili snježnom cestom, vozač pomiče ručice u željeni položaj, tako da su sateliti blokirani.
U ovom načinu rada planetarni prijenosnik ne radi, a automobil je u principu bez diferencijala. Svi pogonski kotači rotiraju se istom brzinom, što sprječava klizanje, a vuča se održava na svim kotačima.
Takvi mehanizmi imaju jednostavniji uređaj i ugrađuju se na neke jeftine SUV-ove, primjerice u domaća vozila UAZ-a. Budući da se gume ne troše pretjerano u polaganoj vožnji kroz blato, ovaj dizajn ne šteti gumama automobila.
Samoblokirajući diferencijal
U ovoj kategoriji postoji nekoliko vrsta mehanizama. Primjeri takvih uređaja su:
- LSD. U takvim mjenjačima, s pretjerano velikom rotacijom jednog od osovinskih vratila, sateliti se automatski zaključavaju. To sprečava stabilni kotač da izgubi vuču;
- Viskozna spojka. Ove razlike koriste viskoznu supstancu na bazi silikona. U hladnom stanju ostaje u tekućem stanju. Čim se počne zagrijavati i miješati, svojstva tvari se mijenjaju i ona dobiva ljepljivu strukturu, što povećava njezinu viskoznost. Ova karakteristika raste s porastom razlike u rotaciji osovinskih osovina. Viskozne spojnice imaju nekoliko značajnih nedostataka. Prvo, oni se ne popravljaju. Kada tvar izgubi svojstva, cijeli blok treba zamijeniti. Kao drugo, blokiranje se događa kada kotač snažno klizi, pa se automobil uvijek ne nosi učinkovito s terenskim uvjetima. Unatoč tim nedostacima, mehanizam se razlikuje u proračunskoj cijeni. Većina jeftinih crossovera opremljena je upravo takvim diferencijalima.
- Torsen. Torzo koristi pužnu bravu. Kada se koeficijent zakretnog momenta na jednoj osovinskoj osovini poveća ili smanji u odnosu na drugu osovinu, aktivira se blokada. Ova se tehnologija koristi, na primjer, u Audi vozilima. Uređaj se također može klasificirati kao mehanički međusobno povezani mehanizmi. Smatra se najpouzdanijim od svih vrsta diferencijala i odlikuje se jednostavnošću. Iz tog razloga su skupi.
Električno spajanje
Takvi su diferencijali povezani s elektronikom vozila. Smatraju se najskupljima jer imaju složenu strukturu i blokadni pogon. Ovaj je mehanizam povezan s ECU-om vozila koji prima podatke iz sustava koji nadziru rotaciju kotača, poput ABS-a. U nekim se vozilima automatsko zaključavanje može onemogućiti. Za to postoji poseban gumb na upravljačkoj ploči.
Prednost elektroničkih opcija je u tome što vam omogućuju postavljanje nekoliko stupnjeva blokiranja. Još jedan plus takvih mehanizama je što savršeno pomažu u suočavanju s pretjeranim upravljanjem. U takvim se modelima zakretni moment primjenjuje na osovinski prijenosnik koji se okreće manjom brzinom.
Više o blokadi diferencijala
Bilo koji diferencijal s poosovinom ima značajan nedostatak - okretni moment se automatski dovodi na kotač koji se jače okreće. Zbog toga drugi kotač, koji ima dovoljno vuče, gubi vuču. Iz tog razloga takav mjenjač neće pružiti mogućnost samostalnog izlaska iz blata ili snježnog nanosa.
Kao što je ranije spomenuto, problem se rješava blokiranjem satelita. Postoje dva načina blokiranja:
- Potpuno blokiranje provodi se zbog činjenice da su svi elementi prijenosnika čvrsto povezani. To osigurava da kotač s najboljim prianjanjem dobije dovoljan okretni moment;
- Djelomično blokiranje moguće je promjenom faktora blokiranja. Kada se automobil vozi pravocrtno, taj je faktor 1. Čim se sateliti zaključaju u simetričnom diferencijalu, taj se faktor mijenja s 3 na 5. U tom se slučaju kotač i dalje okreće, ali prima manje okretnog momenta.
Evo videozapisa zašto je diferencijal blokiran:
Diferencijalni kvarovi
S obzirom da dizajn bilo kojeg diferencijala koristi interakciju zupčanika i osovina, takav je mehanizam podložan brzom trošenju i kvaru. Elementi planetarnog mehanizma pod ozbiljnim su opterećenjem, stoga će bez pravilnog održavanja brzo propasti.
Iako su zupčanici izrađeni od trajnih materijala, na mehanizam vrijedi obratiti pažnju ako u vožnji ima pojačane buke, kucanja i vibracija, kojih prije nije bilo. Alarmantan trenutak je i curenje maziva. Najgore od svega, ako je mehanizam zaglavljen. Međutim, uz pravilno održavanje to se rijetko događa.
Morate se obratiti servisu automobila čim se pojavi curenje ulja iz kućišta mjenjača. Čvor možete sami provjeriti. Osim vizualnog pregleda nakon putovanja, možete provjeriti temperaturu ulja u kućištu mjenjača. Tijekom normalnog rada mehanizma, ova će brojka biti oko 60 stupnjeva. Ako se diferencijal zagrije mnogo više, trebate potražiti savjet stručnjaka.
Kao dio rutinskog održavanja treba provjeriti razinu i kvalitetu maziva. Svaki proizvođač ulja za prijenos uspostavlja vlastite propise za njegovu zamjenu. Nemojte zanemariti ovu preporuku, jer ulje može sadržavati male abrazivne čestice koje će oštetiti zube zupčanika, kao i uništiti uljni film koji sprečava trenje metalnih dijelova.
Ako je, kao rezultat vizualnog pregleda, primijećeno propuštanje središnjeg diferencijala ili je sličan problem primijećen kod analoga automobila s prednjim pogonom, brtvu treba zamijeniti. Smanjenje razine maziva dovodi do povećanog trenja dijelova, što značajno smanjuje radni vijek uređaja. Suho pokretanje mjenjača čini satelite, ležajeve i aksijalne zupčanike neupotrebljivima.
Samodijagnostika diferencijala provodi se na sljedeći način. Prvo podignite pogonsku osovinu automobila. Mjenjač je prebačen u neutralni položaj. Jedan kotač rotira se prvo u jednom, a zatim u drugom smjeru. Isti postupak se radi i s drugim kotačićem.
S radnim diferencijalom, kotači će se okretati bez zazora i buke. Također, neke greške možete sami ukloniti. Zbog toga se prijenosnik uklanja, rastavlja i svi se njegovi elementi operu u benzinu (kako bi se utvrdila oštećena mjesta). Tijekom ovog postupka možete pronaći reakciju satelita i razvoj na zupčanicima.
Utrošeni elementi uklanjaju se, a umjesto njih ugrađuju se novi dijelovi. U osnovi, sateliti, ležajevi i uljne brtve podložni su zamjeni jer brže otkazuju. Sateliti se podešavaju odabirom stupnjeva prijenosa s minimalnim razmakom između zuba.
Evo još jednog videozapisa o podešavanju predopterećenja ležajeva diferencijala:
Pronalaženje novog diferencijala
Unatoč činjenici da je međucilindar ili središnji diferencijal lako pronaći na tržištu autodijelova, njegova je cijena prilično visoka (novi dio može koštati od stotina do tisuća dolara). Iz tog razloga većina automobilista rijetko pristaje na potpunu zamjenu mehanizma.
Novi mehanizam ili njegovi pojedinačni elementi mogu se naći na isti način kao i uobičajeni autodijelovi. Najlakši način je otići u trgovinu i zatražiti određeni dio za određeno vozilo. Međutim, ovo vrijedi ako vozilo nije nadograđeno. Inače, dio se odabire prema montažnom kodu ili prema modelu automobila iz kojeg je uklonjen rezervni dio.
Najbolje je dio pretraživati prema podacima automobila, a ne prema kodu proizvoda, jer se ovi simboli mogu naći tek nakon demontaže mehanizma. Ovaj čvor ima puno modifikacija. Čak i za istu marku automobila mogu se koristiti različiti diferencijali.
S obzirom na ovaj trenutak, izuzetno je teško pronaći savršeni analog iz drugog automobila. Što se tiče kupnje diferencijala na sekundarnom tržištu, to je prepušteno riziku i riziku samog vlasnika automobila, jer nitko neće rastaviti i provjeriti stanje dijela. To povećava rizik od kupnje jako istrošenog mehanizma.
Rezimirajući, treba reći da je bez diferencijala nemoguće stvoriti siguran i učinkovit automobil, iako će se s tim raspravljati ljubitelji uvijanja groša na suhom asfaltu.
Pitanja i odgovori:
Što je diferencijal u automobilu jednostavnim riječima? To je mehanički element koji se ugrađuje između osovina pogonskih kotača. Zakretni moment se prenosi na kućište diferencijala preko kardana, a zatim se napaja na kotače kroz neovisne zupčanike.
Čemu služi diferencijal u autu? Ovaj mehanizam osigurava prijenos zakretnog momenta na pogonske kotače, ali pri izvođenju manevara ili tijekom vožnje preko neravnina omogućuje okretanje kotača različitim brzinama.
Gdje je diferencijal u autu? Ovaj mehanizam je ugrađen na pogonsku osovinu između osovina. U XNUMXWD i plug-in XNUMXWD modelima, ugrađen je na svaku osovinu.
Koji auto ima središnji diferencijal? Svi automobili imaju međuosovinski diferencijal (stoji između osovina). Središnji diferencijal koristi se samo u modelima automobila s pogonom na sve kotače (instaliran je između osovina).
