Кинематический анализ дифференциала

↑

▷ Содержание

⇐ ПредыдущаяСтр 12 из 20Следующая ⇒

Для вывода уравнения кинематики дифференциала пользуются обычным приемом остановки водила.

Тогда внутреннее передаточное число будет равно:

,                        (7.1)

откуда

.                     (7.2)

Выражение (7.2) называется уравнением кинематики дифференциала.

Если внутреннее передаточное число (кинематический параметр) р = - 1, то дифференциал является симметричным (  = ). Знак «-» указывает на вращение выходных валов в разные стороны при остановленном водиле (корпусе).

Если р ≠ 1 – дифференциал несимметричный.

Значение р для несимметричного дифференциала (применяемого чаще всего в качестве межосевого) выбирается близким значению отношения весовых нагрузок, приходящихся на мосты.

Уравнение кинематики симметричного дифференциала можно получить, подставив в общее уравнение р = -1, тогда:

.                                                  (7.3)

Из уравнения (7.3) следуют частные случаи:

1. при движении по прямой ровной дороге –  (на повороте при уменьшении угловой скорости одного колеса на некоторую величину происходит увеличение угловой скорости колеса на такую же величину);

2. при буксовании одного из колес –  и , либо  и ;

3. при торможении центральным трансмиссионным тормозом – , тогда либо , либо .

Динамика дифференциала характеризует распределение моментов между выходными валами. Из условия равновесия внешних моментов, приложенных к дифференциалу, следует:

.                                                  (7.4)

Из условия равенства мощностей на корпусе и ведомых валах дифференциала:

,                                             (7.5)

где  – потери мощности на трение внутри дифференциала.

Используя уравнение кинематики, для симметричного дифференциала можно записать:

.                     (7.6)

Примем, что > , т.е. полуось 1 – забегающая, 2 – отстающая, тогда момент на отстающей полуоси будет равен:

;                                          (7.7)

момент на забегающей полуоси:

.                                          (7.8)

Из выражений (7.7), (7.8) видно, что трение в дифференциале изменяет распределение моментов между выходными валами.

В обычном дифференциале момент трения весьма мал по сравнению с подводимым моментом  и почти не влияет на распределение моментов. В этом случае, для симметричного дифференциала моменты на полуосях распределяются поровну:

.                                              (7.9)

Для несимметричного дифференциала распределение моментов зависит от числа зубьев коронной и солнечной шестерен:

;                                 (7.10)

.                             (7.11)

Коэффициент блокировки используется для оценки величины внутреннего трения в дифференциале (для оценки величины перераспределения моментов между выходными валами).

Коэффициент блокировки дифференциала можно записать как:

,                                                 (7.12)

где  – момент на отстающей (имеющей меньшую угловую скорость) полуоси,  – момент на забегающей (имеющей большую угловую скорость) полуоси.

В зависимости от типа и конструкции дифференциала коэффициент блокировки при таком его определении может изменяться от  = 1 (  = ) до  = ∞ (  = 0).

Обычно коэффициент блокировки используют в следующем виде:

.                                                   (7.13)

При таком определении коэффициент блокировки может изменяться от  = 0 (  = 0) до  = 1 ().

.                                    (7.14)

При использовании формулы (7.13) для симметричного дифференциала можно записать:

;                                           (7.15)

.                                           (7.16)

Для несимметричного дифференциала:

;                                        (7.17)

.                                         (7.18)

Из формул (7.15) – (7.18) видно, что увеличение коэффициента блокировки (увеличение трения в дифференциале) приводит к увеличению силы тяги на колесах автомобиля и улучшает проходимость. Однако при высоких значениях коэффициента блокировки ухудшается управляемость и устойчивость, возрастает нагрузка на одну из полуосей, увеличивается износ шин, расход топлива, снижается КПД.

Коэффициент блокировки шестеренных дифференциалов –  = 0,05 ¸ 0,15; кулачковых –  = 0,3 ¸ 0,5; червячных –  = 0,8.

Симметричный дифференциал, как следует из формулы (7.9), распределяет поровну крутящий момент между ведущими колесами. Это его свойство обеспечивает необходимые устойчивость и управляе­мость автомобиля при движении на хороших дорогах с твердым покрытием.

Однако указанное свойство симметричного дифференциала ухудшает проходимость автомо­биля. При отсутствии потерь на трение  (  = 0 и  = 0) предельная сила тяги по сцеплению без буксования может быть достигнута только при одинаковых коэффициентах сцепления под ведущими колесами.

Потребный коэффициент блокировки для заданных условий движения можно определить, если подставить в формулу (7.14) максимально возможную разницу коэффициентов сцепления.

Пусть  = 0,8 (асфальтобетонное покрытие в отличном состоянии) и  = 0,1 (сухой лед). Пренебрегая коэффициентом сопротивления качению, имеем:

; .

Тогда потребный для движения коэффициент блокировки дифференциала автомобиля с колесной формулой 4 2, при одинаковой нагрузке на левое и правое ведущие колеса, будет равен:

 ≈ 0,8.

Более высокие значения коэффициента блокировки дифференциала не улучшат тяговых свойств автомобиля, кроме случая, когда одно из колес утратит контакт с дорогой (в этом случае желательно иметь  = 1).

Т.к. столь значительная разница в коэффициентах сцепления обычно редка, практически считается достаточным для движения в большинстве дорожных условий иметь  = 0,3 ¸ 0,8.

Познавательные статьи:



Организация работы процедурного кабинета

Статус республик в составе РФ

Понятие финансов, их функции и особенности

Сущность демографической политии