Дифференциалы колесных машин.

Дифференциал – механизм трансмиссии троллейбуса, распределяет подводимый к нему момент между выходными валами и обеспечивающий их вращение с разными угловыми скоростями.

Предъявляем требования:

1. Распределяет момент между колесами в пропорции, обеспечивающие лучшие эксплуатационные свойства, максимальную тяговую силу, хорошие устойчивость и управляемость.

2. Обеспечение различной частоты вращения ведущих колес, что необходимо при повороте, движении троллейбуса по неровной дороге и т.д.

В зависимости от места установки, дифференциалы бывают межосевые, если распределена мощность между ведущими мостами. Межколесные.

Момент по сцеплению:

- нагрузка на ведущие колеса.

K – неравномерное деление крутящего момента.

Условия движения колесной машины предопределяют неравные угловые скорости ее колес, по причине не одинаковых путей, проходимых колесами, из-за разной кривизны следа колес как горизонтальном, так и вертикальном направлении, разного размера радиуса качения колес (допуски, износ, давление в шинах, неравномерная нагрузка). Неравномерность угловых скоростей ведомых колес компенсируется их независимой посадкой на оси вращения.

Рисунок 17. Схемы симметричных дифференциалов:

а) конический

б) цилиндрический.

Несимметричные дифференциалы.

При дифференциальном приводе от одного двигателя привод представляет собой систему с числом степеней свободы равным числу ведущих колес. При дифференциальном приводе не существует определенной зависимости между угловыми скоростями отдельных колес, а также между угловыми скоростями любого колеса и угловыми скоростями двигателя. Строгая зависимость существует только между w двигателя (точнее корпуса дифференциала) и суммой угловых скоростей всех ведущих колес.

- постоянные коэффициенты, определяемые передаточным числом привода.

- угловые скорости забегающего и отстающего колес i-ого моста.

n – число ведущих мостов.

- угловая скорость корпуса дифференциала.

Если дифференциал симметричный и шины одной модели:

U – передаточное число трансмиссий

Дифференциал - планетарный механизм с двумя степенями свободы. Его три основных звена сопряжены с вешним механизмом. Подводимая к дифференциалу мощность распределена между двумя звеньями механизма, связанного с валами.

При угловой скорости солнечного зубчатого колеса угловая скорость эпициклического колеса будет равна . При для симметрического дифференциала .

- угловые скорости соответственно забегающего и отстающего звеньев полуосей и корпуса дифференциала. В симметричном дифференциале с коническими или цилиндрическими колесами внутреннее трение мало и они распределяют крутящий момент поровну, поэтому если одно колесо буксует, второе останавливается и машина останавливается. Если сцепные качества колеса низкие , а другого высокие , тогда на дифференциальном приводе максимальная сила тяги .

- сцепной вес машины на мост.

Если заблокировать полуоси, чтобы ведущие колеса работали совместно, максимальная сила тяги увеличится за счет использования силы тяги сцепления другого колеса, имеющего более высокий , то есть при блокированном приводе .

Минимальное тяговое усилие увеличивается в 4.5 раза.

Наиболее простые блокировки осуществляют с помощью зубчатой или штифтовой муфт, для использования в необходимых условиях, а затем рекомендуется отключать. Самоблокирующиеся дифференциалы имеют повышенное внутреннее трение, при применении таких дифференциалов моменты на валах привода ведущих колес или полуосей, при их относительном вращении не одинаковы, их соотношение зависит от момента внутреннего трения механизма. КПД дифференциала при относительном вращении полуосей .

Относительное вращение полуосей возникает при повороте машины. В этом случае - момент на наружной полуоси - меньший, - момент на внутренней полуоси – больший. Величину, обратную называют коэффициентом блокировки дифференциала .

Чем ниже дифференциала, тем выше коэффициент блокировки. Дифференциал с повышенным внутренним трением при забегании или пробуксовке одного колеса вызывает повышение тягового усилия на другом колесе в раз. При проектировании не следует выбирать коэффициент блокировки , то есть .

Исследование и практика показали, что для 80% случаев достаточно иметь , для 92% - , для 98% - . В современном конструировании блокировки дифференциала применяют .

Рисунок 18. Схема определения вероятности использования сцепления колес с опорной поверхностью.

- коэффициент сцепления левого колеса

- коэффициент сцепления правого колеса

и изменяются от 0.1 (лед) до 0.8 (сухой асфальт)

Область ABCD возможных дорожных условий ограничена прямыми и , и . С уменьшением коэффициента блокировки область возможности использования полного сцепления уменьшается. Прямые OF и OG ограничивают область блокировки. Вероятность полного использования сцепления – отношение площадей.

AEFCGH/ABCD, площади EFB и HGD невозможно полностью использовать.