Сегодня поговорим о очень важной части трансмиссии – дифференциале.
Рассмотрим на примере заднеприводной машины.
В прошлой статье
мы познакомились с карданным валом. Далее вращательное движение нужно передать на оси задних колёс. Но есть один нюанс, из-за которого было бы нелогично ставить обычную коническую передачу для разворота осей на 90°. Это неравные скорости при поворотах. Для наглядной демонстрации я нарисовал рисунок:
Серые изогнутые линии (полукруги) – это траектории движения правого и левого колёс. Как мы видим, при повороте (в данном случае влево) правое колесо проделывает больший путь S2, чем путь левого колеса S1.
S1 < S2
Далее идут просто рассчёты. Можно и без них, но это просто лишний раз повторить тему неравенств)) Кто не хочет, НЕ ЧИТАЙТЕ!
Время t для обоих колёс одинаковое.
Чтобы найти скорости колёс, воспользуемся простой формулой V = S / t (не буду мудрить с проекциями векторов и прочими сложностями).
V1 = S1 / t V2 = S2 / t
S1 / t S2 / t
• Чем больше числитель, тем БОЛЬШЕ значение дроби
• Чем больше знаменатель, тем МЕНЬШЕ значение дроби
Пользуясь свойствами неравенств, приводим всё это к более простому виду:
S1 < S2
Соответственно, V1 < V2.
Возвращаемся к теме
Из сказанного выше следует, что нужно такое устройство, которое может распределять вращение на две полуоси в зависимости от нагрузки. Это устройство было придумано в далёком 1825 году французским инженером-механиком Онесифором Пеккером и названо дифференциалом (от лат. differentia – разность, различие).
Дифференциал отлично справлялся с поворотами. Но если одно из колёс увязло в грязи, то вся мощность шла только на другое колесо. Такая система отлично подходит для езды на дорогах, но плохо пробирается по бездорожью. Для решения этой проблемы были придуманы несколько вариантов блокировки дифференциала. Большинство современных внедорожников имеют такую функцию.
Реализация в LEGO
Первый дифференциал в LEGO можете посмотреть вот тут:
Второй дифференциал уже имел в себе конические шестерни в 12 зубьев. Этот "стандард" сохраняется до сих пор.
На внешнем ободе у него прямозубые шестерни на 16 и 24 зуба:
Второй, более поздний вариант имеет коническую передачу в 28 зубьев на внешнем ободе, что позволяет более компактно размещать его:
Два последующих дифференциала имеют по 5 конических шестерёнок внутри, что увеличивает мощность.
У четвёртой версии на внешнем ободе имеется двусторонняя коническая шестерня на 28 зубьев. Он так же имеет функцию блокировки, что и показано на фото:
Последняя, 5-я версия имеет корпус предшественника, но шестерня на внешнем ободе более усиленная (имеет 22 зуба, больше поверхность сцепления) и входит в зацепление только со специальной шестернёй на 14 зубьев (такая же усиленная):
Прежние статьи этой рубрики вы можете найти в подборке "Основы LEGO техники".