Дифференциал

При повороте автомобиля его колеса катятся по концентрическим траекториям и проходят разные пути: внутреннее (по отношению к центру поворота) колесо проходит меньший путь, а наружное — больший. Поэтому и частота вращения колес должна быть различной — внешнего больше, чем внутреннего. Чем круче поворот и больше ширина колеи, тем больше разность частот вращения колес. При прямолинейном движении трактора или автомобиля по неровной дороге, неодинаковом давлении воздуха в шинах или разном износе протектора колёса также должны вращаться с различной, но строго дифференцированной частотой. Поэтому в ведущих мостах автомобилей устанавливают симметричный дифференциал, который предназначен для увеличения частоты вращения одного колеса за счет равного уменьшения частоты вращения другого колеса.

Рассмотрим схему работы симметричного дифференциала с коническими зубчатыми колесами (рисунок 5).

Рисунок 5. Схема простого дифференциала с коническими зубчатыми колесами:

1 — корпус дифференциала; 2 — ведомое коническое зубчатое колесо главной передачи; 3 и 7 — сателлиты; 4 и 8 — конические зубчатые колеса; 5 и 9 — валы ведущих колес; 6 — крестовина.

На корпусе 1 дифференциала установлено ведомое коническое зубчатое колесо 2 главной передачи. Внутри корпуса свободно размещены два конических зубчатых колеса и 8, связанных шлицами с валами и 9 ведущих колес, а также два или четыре конических зубчатых колеса 3 и 7, называемых сателлитами. Последние входят в зацепление с зубчатыми колесами 4, 8 и могут свободно вращаться на цапфах крестовины 6, которая жестко соединена с корпусом 1 дифференциала. При прямолинейном движении автомобиля по ровной опорной поверхности сопротивление вращению ведущих колес одинаково и частоты их вращения равны частоте вращения корпуса дифференциала, сателлиты 3 и 7 вокруг своей оси не вращаются.

Если сопротивление вращению одного из ведущих колес возрастет (например, при повороте), то его вращение вместе с валом и коническим зубчатым колесом замедлится. Предположим, что замедлилось вращение вала 5 и зубчатого колеса 4. Корпус дифференциала, вращаясь с постоянной частотой, начинает обгонять отстающее коническое колесо 4 и, воздействуя на сателлиты, обкатывает их по зубьям этого колеса. Сателлиты начинают вращаться вокруг своей оси и дополнительно поворачивать коническое зубчатое колесо 8, вал 9 и связанное с ним колесо автомобиля, увеличивая частоту вращения этого колеса. Вращающиеся сателлиты ускоряют вращение одного колеса настолько, насколько замедлилось вращение другого колеса.

Свойство дифференциала обеспечивать возможность вращения ведущих колес с разными частотами по принципу наименьшего действия оказывает и отрицательное влияние. Например, при большом сопротивлении движению и разных силах трения колес о почву дифференциалу легче вращать колесо, у которого сила трения о почву (сцепление) меньше. Поэтому колесо, которое трудно вращать и катить, останавливается, а второе буксует (вращается вдвое быстрее). Для устранения этого недостатка применяют различные механизмы блокировки — выключения дифференциала.

Классифицируют дифференциалы по следующим признакам:

По конструкции — с коническими зубчатыми колесами, кулачковые, червячные;

По месту установки — межколесный (в одном мосту), межосевой (между ведущими задними мостами), межбортовой (между ведущими колесами с одной стороны);

По наличию механизма блокировки — без блокировки, с блокировкой, самоблокирующиеся;

По приводу к механизму блокировки — с механическим, гидравлическим, пневматическим приводами.

Межосевые дифференциалы могут быть симметричными и несимметричными.

Самоблокирующиеся дифференциалы делят на дифференциалы повышенного трения и с механизмом свободного хода.