Ни один автомобильный узел не порождает столько тупости и недопонимания, как дифференциал... Впрочем, выучив эту "микро-энциклопедию" вы раз и навсегда снимете для себя все вопросы по дифференциалам - свободным и блокирующимся, межколесным и межосевым!
Дифференциал - механизм, обеспечивающий вращение ведущих колес с разными скоростями (например, в повороте). Реальные условия движения автомобиля обусловливают разницу в угловых скоростях его колес, ибо они проходят пути разной длины (в повороте или по неровностям) и радиусы качения также различны. Поэтому ведущие колеса работают с участием межколесных и межосевых дифференциалов – чтобы не возникал так называемый паразитный (тормозящий) крутящий момент на одном из колес, как это бывает на поворотной оси телеги с цельной осью и жестко закрепленными на ней колесами, вращающимися строго синхронно. Самый обычный дифференциал в 9 из 10 переднеприводных, заднеприводных или полноприводных автомобилей, называют симметричным или "открытым". Симметричный дифференциал всегда выравнивает крутящие моменты, распределяя их в соотношении 50 на 50: межосевой – между мостами, межколесный – на колесах одного моста.
Условные обозначения, которые нужны для понимания инфографики примеров этой "микро-экциклопедии" :
Ну а теперь - 9примеров, 9 разных ситуаций, которые максимально охватывают варианты работы свободных и блокируемых дифференциалов на машинах с моноприводом и с полным приводом. Просто запомните эти примеры, и вам будет понятен принцип работы практически всех существующих типов автомобильных трансмиссий. Поскольку разнообразные сложные и продвинутые современные трансмиссии являются лишь частными случаями приведенных ниже базовых схем!
Пример 1
Заднеприводный автомобиль (ну, для простоты понимания - ВАЗ-2105) едет по кругу. Как приблизительно распределены моменты на его ведущих колесах?
Моменты распределены поровну: по-другому открытый симметричный дифференциал просто не умеет! Напоминаем, что трение и прочие потери мы
условились не учитывать.
А переднеприводный автомобиль, типа ВАЗ-2109, в этой же ситуации? Да точно так же - отличий нет!
А не по кругу, а прямо? И опять точно так же, поровну!
Пример 2
Переднеприводный автомобиль с установленным в КПП самоблокирующимся дифференциалом (обычно такие опции - это не заводской функционал, а тюнинг, но в нашем случае это непринципиально) едет по кругу. Как приблизительно распределены моменты на его ведущих колесах?
Реальное соотношение моментов на колесах ведущего моста зависит от конкретной дорожной ситуации, поскольку блокированный
межколесный дифференциал ничего не выравнивает. Если одно из колес
зависнет в воздухе, то всё достанется второму колесу, а если сцепление
одинаковое, то и дележ будет равным. Поэтому соотношение моментов в этой ситуации определяется нагрузками и силами сцепления.
А если автомобиль заднеприводный и та же ситуация? Ответ такой же! Ну и между круговым и прямолинейным движением разницы, разумеется, нет.
Пример 3
У заднеприводной машины при включенной передаче одно ведущее колесо вывешено в воздухе. Как приблизительно распределены крутящие моменты на задних колесах, если принять момент, поступающий от двигателя, за 100%?
Момент на обоих колесах равен нулю! Но почему же нулю, если колесо крутится? Дело в том, что полезной работы двигатель не совершает! Висящее колесо крутится в воздухе, не испытывает сопротивления, а потому и момент на нем нулевой. На неподвижном колесе, само собой, момент также равен нулю, поскольку нет вращения.
А у переднеприводного автомобиля? Да все абсолютно также, разницы нет!
Пример 4
Полноприводный автомобиль с системой постоянного полного привода (типа Нивы) едет по кругу. Блокировка межосевого дифференциала не включена. Каково приблизительное соотношение моментов на всех колесах, если принять момент, поступающий от двигателя, за 100%?
Межосевой дифференциал делит крутящий момент поровну между осями - как и положено свободному дифференциалу, делящему момент 50 на 50. А колесные дифференциалы на каждой из осей делят моменты поровну между колесами, опять-таки, как и положено свободным дифференциалам. Соответственно, каждому колесу достается по 25% крутящего момента. И неважно, естественно, едет ли машина по кругу или прямо!
Пример 5
Полноприводный автомобиль с системой постоянного полного привода и функцией блокировки межосевого дифференциала (типа Нивы) едет со включенной блокировкой межосевого дифференциала. Каково приблизительное соотношение моментов на всех колесах?
При заблокированном межосевом дифференциале распределение между осями стало зависеть от конкретной дорожной ситуации. На колесах каждой оси со свободными дифференциалами моменты делятся поровну, а вот распределение по осям – в зависимости от нагрузок и сил сцепления (иными словами, от дорожных условий под колесами). В пределе (колеса одной из осей стоят на сухом асфальте, а колеса другой – на гладком льду) практически весь момент реализуется тем мостом, что стоит на асфальте, а мост на льду крутящего момента практически не получает, поскольку его колеса проскальзывают на месте без нагрузки и крутящего момента, соответственно, не создают...
Пример 6
У автомобиля с постоянным полным приводом и функцией блокировки межосевого дифференциала (типа Нивы) при включенной передаче одно ведущее колесо вывешено в воздухе (на картинке - левое заднее, но это неважно - с правым передним все аналогично). Водитель заблокировал межосевой дифференциал. Как приблизительно распределены моменты на всех четырех колесах?
На вывешенном колесе крутящий момент равен 0% - оно не работает, хотя и вращается, ибо нагрузки нет - нет и крутящего момента. И на втором колесе той же оси 0% (дифференциал всегда уравнивает момент - если ноль на одном, то ноль и на другом, не забываем! И не путаем момент и вращение - вращение может быть, но момент при этом - нулевой!) А на передней оси моменты на каждом из колес равны половине момента, поступающего на ее дифференциал от двигателя - то есть, 100% пополам, 50 на 50. Если зацепа передних колес хватит - автомобиль тронется и поедет.
Пример 7
Полноприводный вседорожник едет со включеной блокировкой заднего дифференциала. Межосевой дифференциал не заблокирован. Каково приблизительное соотношение моментов на колесах?
На передних колесах - по 25%. Остальные 50% распределяются между задними колесами пропорционально нагрузке на них и силам сцепления. Иными словами, благодаря свободному и незаблокированному межосевому дифференциалу задний мост получает столько же ньютон-метров, сколько и передний, момент между ними делится 50 на 50. Но реальное соотношение моментов на колесах заднего моста уже зависит от конкретной дорожной ситуации, поскольку блокированный межколесный дифференциал ничего не выравнивает. Если одно из колес зависнет в воздухе, то всё достанется второму колесу, а если сцепление одинаковое, то и дележ будет равным. Поэтому соотношение моментов определяется нагрузками и силами сцепления.
Пример 8
У полноприводного вседорожника при включенной передаче одно заднее
колесо вывешено в воздухе. Включена блокировка заднего дифференциала.
Межосевой дифференциал не заблокирован. Каково примерное соотношение моментов на колесах, если условно принять момент, поступающий от двигателя, за 100%?
50% на колесе, касающемся земли, 0% на вывешенном и по 25% на передних колесах. То есть, свободный межосевой дифференциал, как и положено, поделил моменты между осями поровну. Висящее колесо не испытывает сопротивления, а потому его момент равен нулю. За него отдувается другое колесо на этой оси, толкающее машину, – и весь передающийся назад крутящий момент (50% общего) достается именно второму колесу.
Пример 9
Канонично-спорная ситуация для Нивы - автомобиля с постоянным полным приводом и функцией блокировки межосевого дифференциала. Машина раскорячилась на неровностях и у нее оказались вывешены два колеса по диагонали - переднее правое и заднее левое (или наоборот, неважно) Межосевой дифференциал заблокирован. Как себя ведет автомобиль?
Все просто - стоит на месте, жужжит двигателем и крутит в воздухе двумя вывешенными колесами! На вывешенных колесах каждой оси крутящий момент равен 0% - они не работают, хотя и вращаются, ибо нагрузки нет - нет и крутящего момента. Стоящие на земле колеса не вращаются, но момент на них также равен нулю - "благодаря" принципу работы любого свободного дифференциала. Машина стоит... Плюс важно понимать, что в ситуации диагонального вывешивания Нивы или любого иного автомобиля с такой же схемой трансмиссии, нет разницы, заблокирован межосевой дифференциал, или свободен! И в том, и в другом случае автомобиль не может тронуться с места!
Компиляция собрана по материалам журнала "За рулем", за что им большое спасибо! Слегка оптимизирована и улучшена.