הפרש מוגבל: איך זה עובד?

2024 מְחַבֵּר: Erin Ralphs | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-02-19 16:07

המונח "נעילת דיפרנציאל", או "דיפרנציאל מוגבל" (חסימה עצמית), נשמע על ידי נהגים רבים, אך רק מעטים יודעים כיצד התהליך הזה נראה בפועל. ואם יצרניות רכב קודם לכן ציידו "אופציה" כזו בעיקר ברכבי שטח, כעת ניתן למצוא אותה גם על מכונית עירונית למדי. בנוסף, לעתים קרובות הבעלים של מכוניות שאינן מצוידות בבלוקים עצמיים, לאחר שהבינו אילו יתרונות הם מביאים, מתקינים אותם בעצמם.

אבל לפני שתבינו איך פועל דיפרנציאל נעילה עצמית, עליכם להבין איך הוא פועל ללא נעילה.

מהו דיפרנציאל

הדיפרנציאל (ההפרש) יכול להיחשב בצדק לאחד המרכיבים העיקריים של עיצוב תיבת ההילוכים של המכונית. בעזרתו מתבצעת העברה, שינוי וחלוקת המומנט שמייצר המנוע בין זוג צרכנים: גלגלים הממוקמים על אותו ציר של המכונה או בין ציריה. יתרה מכך, עוצמת זרימת האנרגיה המופצת, במידת הצורך, יכולה להיות שונה, מה שאומר שמהירות הסיבוב של הגלגלים שונה.

Bניתן להתקין הבדל הילוכים לרכב: בבית הסרן האחורי, בתיבת ההילוכים ובתיבת ההעברה, בהתאם למכשיר/ים ההנעה.

הבדלים המותקנים בגשר או בתיבת ההילוכים נקראים interwheel, ואשר ממוקמים בין צירי המכונית, בהתאמה - interaxle.

הקצאה דיפרנציאלית

כידוע, רכב מבצע תמרונים שונים תוך כדי נסיעה: פניות, החלפת נתיב, עקיפה ועוד. בנוסף, פני הכביש עלולים להכיל מהמורות, כלומר גלגלי הרכב, בהתאם למצב, באותו זמן יכול לכסות מרחקים שונים. לכן, למשל, בעת סיבוב, אם מהירות הסיבוב של הגלגלים על הציר זהה, אז אחד מהם יתחיל בהכרח להחליק, מה שיוביל לשחיקה מואצת של הצמיגים. אבל זה לא הכי גרוע. גרוע בהרבה, הטיפול ברכב מופחת מאוד.

כדי לפתור בעיות כאלה, הם הגיעו עם דיפרנציאל - מנגנון שיחלק מחדש את האנרגיה המגיעה מהמנוע בין צירי המכונית בהתאם לערך ההתנגדות לגלגול: ככל שהיא נמוכה יותר, כך גדלה מהירות הגלגל תהיה, ולהיפך.

מנגנון דיפרנציאלי

היום, ישנם סוגים רבים של הבדלים, והמכשיר שלהם מורכב למדי. עם זאת, עיקרון הפעולה הוא בדרך כלל זהה, כך שיהיה קל יותר להבין את הסוג הפשוט ביותר - דיפרנציאל פתוח, המורכב מהאלמנטים הבאים:

1. הילוכים מותקנים על צירי ציר.
2. ציוד מונע (כתר), עשוי בצורה של חרוט קטום.
3. גלגל שיניים המותקן על קצה גל ההנעה, שיחד עם הכתר יוצר את הגיר הראשי. כיוון שהגיר המונע גדול יותר מגלגל ההינע, האחרון יצטרך לבצע מספר סיבובים סביב צירו לפני שהגלגלת תבצע רק אחת. לכן, שני האלמנטים הללו של הדיפרנציאל הם שמפחיתים את כמות האנרגיה (מהירות) שמגיעה בסופו של דבר לגלגלים.
4. הלוויינים היוצרים את גלגל השיניים הפלנטרי, הממלא תפקיד מפתח במתן ההבדל הדרוש במהירות הסיבוב של הגלגלים.
5. מקרים.

איך ההפרש עובד

במהלך התנועה המיושרת של המכונית, צירי הציר שלה, ומכאן הגלגלים, מסתובבים באותה מהירות כמו גל ההינע עם ההילוך הסליל שלו. אבל במהלך הסיבוב, העומס על הגלגלים הופך שונה (אחד מהם מנסה להסתובב מהר יותר), ובשל ההבדל הזה, הלוויינים משתחררים. כעת עוברת דרכם אנרגיית המנוע, ומכיוון שזוג לוויינים הם שני גלגלי שיניים נפרדים ועצמאיים, משודרת מהירות סיבוב שונה אל צירי הציר. לפיכך, הכוח שמייצר המנוע מתחלק בין הגלגלים, אך באופן לא אחיד, ובהתאם לעומס הפועל עליהם: מה שנע לאורך הרדיוס החיצוני חווה פחות התנגדות גלגול, כך שההפרש מעביר אליו יותר אנרגיה, מסתובבמהר יותר.

אין הבדל כיצד פועל הדיפרנציאל המרכזי ודיפרנציאל הגלגלים: עקרון הפעולה דומה, רק שבמקרה הראשון המומנט המחולק מופנה לצירי הרכב, ובשני - לגלגליו. ממוקם על אותו ציר.

הצורך בהפרש מרכזי בולט במיוחד בנסיעה במכונית על פני שטח קשים, כאשר משקלה לוחץ על הציר הנמוך מהשני, למשל, בעלייה או בירידה.

בעיה דיפרנציאלית

למרות שהדיפרנציאל בהחלט משחק תפקיד גדול בעיצוב המכונית, פעולתו יוצרת לפעמים בעיות לנהג. כלומר: כאשר אחד הגלגלים נמצא על קטע חלק של הכביש (בוץ, קרח או שלג), אז השני, הממוקם על קרקע קשה יותר, מתחיל לחוות עומס מוגבר, ה-Diff מנסה לתקן זאת, מפנה את אנרגיית המנוע לגלגל ההזזה. כך מתברר שהוא מקבל סיבוב מקסימלי, בעוד השני, שאוחז חזק בקרקע, פשוט נשאר נייח.

דווקא כדי לפתור בעיות כאלה הומצאה הנעילה (השבתה) של הדיפרנציאל.

עקרון החסימה וסוגיו

לאחר שהבנו את עקרון הדיפרנציאל, נוכל להסיק שאם תחסמו אותו, אז המומנט יגדל בגלגל או בציר בעלי האחיזה הטובה ביותר. ניתן לעשות זאת על ידי חיבור הגוף שלו לאחד משני צירי הציר או על ידי עצירת סיבוב הלוויינים.

חסוםיכול להיות שלם - כאשר חלקי הדיפרנציאל מחוברים בצורה נוקשה. זה מתבצע, ככלל, בעזרת מצמד פקה ונשלט על ידי הנהג באמצעות הנעה מיוחדת מתא הנהג של המכונית. או שהוא יכול להיות חלקי, ובמקרה זה מועבר רק כוח מוגבל לגלגלים - כך פועל דיפרנציאל נעילה עצמית, שאינו מצריך התערבות אנושית.

איך פועל דיפרנציאל נעילה עצמית

דיפרנציאל הנעילה העצמית הוא בעצם פשרה בין בלוק מלא להפרש חופשי, ומאפשר לצמצם את החלקה של גלגלי הרכב במקרה של הבדל במקדם המתיחה ביניהם. לפיכך, יכולת השטח, טיפול בשטח, כמו גם הדינמיקה של תאוצת הרכב מוגברת משמעותית, ללא קשר לאיכות הכביש.

נעילה עצמית מבטלת את נעילת הגלגלים המלאה, המגנה על צירי הציר מעומסים קריטיים שיכולים להתרחש על דיפרנציאלים מאולצים.

נעילות הסרנים משתחררות באופן אוטומטי אם מהירויות הגלגל משתנות במהלך נסיעה בקו ישר.

הסוגים הנפוצים ביותר של חסימות עצמיות

דיסק עצמי בלוק הוא קבוצה של דיסקיות חיכוך (שפשוף) המותקנות בין גוף ההבדל וגלגל השיניים של הציר.

לא קשה להבין איך עובד דיפרנציאל עם בלוק כזה: בזמן שהמכונית נוסעת בקו ישר, גוף השוני ושני צירי הציר מסתובבים יחדיו, ברגע שיש הבדל במהירויות הסיבוב (הגלגל פגע באזור חלקלק), נוצר חיכוך בין הדיסקים, ומפחית אותו. כלומר הגלגלהישארות על קרקע קשה תמשיך להסתובב, במקום לעצור, כמו במקרה של דיפרנציאל חופשי.

צימוד צמיג, או צימוד צמיג אחר, כמו גם ההפרש הקודם, מכיל שתי חבילות של דיסקים, רק שהפעם מחוררים, מותקנים בינם לבין עצמם עם רווח קטן. לחלק אחד של הדיסקים יש מצמד עם הגוף, לחלק השני יש ציר ההינע.

הדיסקים מונחים במיכל מלא בנוזל אורגנוסיליקון, שכאשר מסתובבים באופן אחיד, נשאר ללא שינוי. ברגע שיש הבדל במהירות בין האריזות, הנוזל מתחיל להסמיך במהירות ובחזקה. יש התנגדות בין המשטחים המחוררים. חבילה לא מפותלת מדי מואטת, ומהירות הסיבוב מפולסת.

חוסם עצמי עם שיניים (בורג, תולעת). עבודתו מבוססת על היכולת של צמד התולעים להתלבש ובכך לחסום את צירי הציר כאשר נוצר עליהם הבדל במומנט.

חסימה עצמית של מצלמה. כדי להבין כיצד פועל דיפרנציאל מסוג זה, מספיק לדמיין דיפרנציאל פתוח, שבו מותקנים זוגות הילוכים (קאם) במקום מנגנון הילוכים פלנטרי. המצלמות מסתובבות (קופצות) כאשר מהירויות הגלגל כמעט זהות, וננעלות חזק (נתקעות) ברגע שאחת מהן מתחילה להחליק.

אין הבדל כיצד פועלת נעילת הדיפרנציאל המרכזי והדיפרנציאל הבין-גלגלי - עקרון הפעולה זהה, ההבדליםרק בנקודות הקצה: במקרה הראשון - שני סרנים, בשני - שני גלגלים מותקנים על אותו סרן.

Niva המקומי וההפרשים שלו

Niva תופסת מקום מיוחד בשורה של VAZs המקומיים: בניגוד ל"קרוביה" בפס הייצור, מכונית זו מצוידת בהנעה לכל גלגלים בלתי ניתנת להחלפה.

שלושה דיפרנציאלים מותקנים בתיבת ההילוכים של ה-VAZ SUV: דיפרנציאלים בין גלגלים בכל סרן, ודיפרנציאלים בין-ציריים במארז ההעברה. למרות מספר כזה, לא תצטרכו להבין איך שוב פועלים ההפרשים בנייבה. הכל בדיוק כמו שתואר לעיל. כלומר, בזמן תנועה ישרה של המכונה, בתנאי שאין החלקה על הגלגלים, כוח המתיחה ביניהם מתחלק באופן שווה ובעל אותו ערך. כאשר אחד הגלגלים מתחיל להחליק, אז כל האנרגיה מהמנוע, העוברת דרך המבדלים, מופנית לגלגל הזה.

נעילת דיפרנציאל ניווה

לפני שמדברים על אופן פעולת נעילת הדיפרנציאל בנייבה, יש לשים לב לנקודה אחת, כלומר להבהיר את מטרת הידית הקדמית (הקטנה) של תיבת ההעברה.

יש נהגים שסבורים שבעזרתה מופעלת ההנעה הקדמית במכונית - זה לא כך: גם ההנעה הקדמית וגם האחורית של הניבה מופעלת תמיד, והידית הזו שולטת בהעברה הפרש מקרה. כלומר, בזמן שהוא מוגדר במצב "קדימה", ההפרש עובד כרגיל, ומתי"חזרה" - כבוי.

ועכשיו ישירות על הנעילה: כאשר הדיפרנציאל כבוי, פירי ההעברה נסגרים על ידי מצמד, ובכך משווים בכוח את מהירויות הסיבוב שלהם, כלומר, המהירות הכוללת של גלגלי הסרן הקדמי שווה ל- המהירות הכוללת של הסרן האחורי. חלוקת הדחף מתרחשת בכיוון של התנגדות גדולה יותר. נניח שהגלגל האחורי מחליק, אם תפעיל את הנעילה כוח המתיחה יעבור לסרן הקדמי שגלגליו ימתחו את המכונית, אבל אם גם הגלגל הקדמי מחליק יחד עם הגלגל האחורי אז הניבה לא ייצא לבד.

כדי למנוע את זה, נהגים מתקינים חסימות עצמיות בגשרים כדי לעזור להוציא מכונית תקועה. עד כה, הפופולרי ביותר בקרב בעלי ניבה הוא דיפרנציאל Nesterov.

החסימה העצמית של נסטרוב

סוד הפופולריות שלו טמון באופן שבו פועל הדיפרנציאל של Nesterov.

עיצוב הדיפרנציאל מאפשר לא רק להתאים בצורה אופטימלית את מהירות הזווית של גלגלי המכונית בעת ביצוע תמרונים, אלא גם במקרה של החלקה או תליית הגלגל, המכשיר נותן לו כמות מינימלית של אנרגיה מהמנוע. יתרה מכך, התגובה של החסימה העצמית לשינוי במצב התנועה היא כמעט מיידית. בנוסף, הדיפרנציאל של נסטרוב משפר משמעותית את יכולת ההתנהגות של המכונית גם בפניות חלקות, מגביר את היציבות הכיוונית, מגביר את דינמיקת התאוצה (בעיקר בחורף), ומפחית את צריכת הדלק. וההתקנה של המכשיר אינה דורשת כלשינויים בעיצוב ההילוכים ומותקן באותו אופן כמו ההפרש הקלאסי.

הדיפרנציאל מצא יישום לא רק בטכנולוגיית הרכב, הוא התברר כמועיל מאוד ב-Motoblocks, מה שהקל מאוד על חיי בעליו.

הפרש עבור motoblock

Motoblock - היחידה כבדה למדי, וצריך הרבה מאמץ פשוט לסובב אותה, ועם מהירות סיבוב זוויתית לא מווסתת של הגלגלים, זה הופך לקשה עוד יותר. לפיכך, הבעלים של מכונות אלה, אם ההבדלים לא סופקו במקור על ידי התכנון, רוכשים ומתקינים אותם בעצמם.

איך עובד דיפרנציאל של טרקטור בהליכה מאחור? למעשה, הוא מספק רק סיבוב קל של המכונית, ועוצר את אחד הגלגלים.

תפקידו הנוסף, שאינו קשור לחלוקה מחדש של הכוח, הוא להגדיל את בסיס הגלגלים. עיצוב הדיפרנציאל מספק את השימוש בו כהרחבת סרן, מה שהופך את הטרקטור ההליכה ליכולת תמרון ועמיד בפני התהפכות, במיוחד בעת פניות.

במילה אחת, הדיפרנציאל הוא דבר מאוד שימושי ובלתי ניתן להחלפה, וחסימתו מגדילה משמעותית את יכולת השטח של המכונית.