W skrzyni biegów pojazdów wieloosiowych i z napędem na wszystkie koła zastosowano mechanizm rozdziału momentu obrotowego pomiędzy osiami napędowymi – centralny mechanizm różnicowy.O tym mechanizmie, jego przeznaczeniu, konstrukcji, zasadzie działania oraz naprawie i konserwacji przeczytasz w artykule.
Co to jest centralny mechanizm różnicowy?
Środkowy mechanizm różnicowy - zespół napędowy pojazdów kołowych z dwiema lub więcej osiami napędowymi;Mechanizm dzielący moment obrotowy pochodzący z wału napędowego na dwa niezależne strumienie, które następnie podawane są do przekładni mostów napędowych.
W procesie ruchu samochodów i pojazdów kołowych o kilku osiach napędowych powstają sytuacje wymagające obracania się kół różnych osi z różnymi prędkościami.Na przykład w samochodach z napędem na wszystkie koła koła osi przedniej, pośredniej (w pojazdach wieloosiowych) i tylnej mają nierówną prędkość kątową podczas skręcania i manewrowania, podczas jazdy po drogach o nachyleniu i nierównych nawierzchniach itp. Gdyby wszystkie osie napędowe miały połączenie sztywne, wówczas w takich sytuacjach część kół ślizgałaby się lub odwrotnie, co znacząco pogarszałoby efektywność przetwarzania momentu obrotowego i ogólnie negatywnie wpływało na ruch środków transportu.Aby zapobiec takim problemom, w skrzyni biegów samochodów osobowych i samochodów z kilkoma osiami napędowymi wprowadza się dodatkowy mechanizm - centralny mechanizm różnicowy.
Środkowy mechanizm różnicowy spełnia kilka funkcji:
● Rozdzielenie momentu obrotowego pochodzącego z wału napędowego na dwa strumienie, z których każdy doprowadzany jest do skrzyni biegów jednego mostu napędowego;
● Zmiana momentu obrotowego dostarczanego na każdą oś w zależności od obciążeń działających na koła i ich prędkości kątowych;
● Blokada mechanizmów różnicowych - podział momentu obrotowego na dwa ściśle równe strumienie w celu pokonywania trudnych odcinków drogi (podczas jazdy po śliskiej nawierzchni lub w terenie).
Mechanizm ten ma swoją nazwę od łacińskiego różnicowania - różnica lub różnica.W trakcie pracy mechanizm różnicowy dzieli dopływający przepływ momentu obrotowego na dwie części, a momenty w każdym z przepływów mogą znacznie się od siebie różnić (aż do tego, że cały dopływający przepływ przepływa do jednej osi, a nic do drugiej osi), ale suma momentów w nich jest zawsze równa nadchodzącemu momentowi obrotowemu (lub prawie równa, ponieważ część momentu obrotowego jest tracona w samym mechanizmie różnicowym z powodu sił tarcia).
Środkowy mechanizm różnicowy pojazdów trzyosiowych jest zwykle umieszczony na osi pośredniej
Środkowe mechanizmy różnicowe stosowane są we wszystkich samochodach i maszynach posiadających dwie lub więcej osi napędowych.Jednakże umiejscowienie tego mechanizmu może się różnić w zależności od składu koła i charakterystyki przekładni pojazdu:
● W skrzyni rozdzielczej - stosowany w samochodach 4×4, 6×6 (możliwe są opcje zarówno do napędzania tylko przedniej osi, jak i do napędzania wszystkich osi) oraz 8×8;
● Na pośredniej osi napędowej – najczęściej stosowany w pojazdach 6×4, ale spotykany także w pojazdach czteroosiowych.
Centralne mechanizmy różnicowe, niezależnie od umiejscowienia, zapewniają możliwość normalnej eksploatacji pojazdu w każdych warunkach drogowych.Awarie lub wyczerpanie zasobów mechanizmu różnicowego niekorzystnie wpływają na osiągi samochodu, dlatego należy je jak najszybciej wyeliminować.Ale przed naprawą lub całkowitą wymianą tego mechanizmu należy zrozumieć jego konstrukcję i działanie.
Rodzaje, urządzenie i zasada działania środkowego mechanizmu różnicowego
W różnych pojazdach zastosowano centralny mechanizm różnicowy zbudowany w oparciu o mechanizmy planetarne.Ogólnie rzecz biorąc, jednostka składa się z korpusu (zbudowanego zwykle z dwóch misek), wewnątrz którego znajduje się krzyż z satelitami (przekładniami stożkowymi) połączonymi z dwiema przekładniami półosiowymi (przekładniami osi napędowej).Korpus połączony jest za pomocą kołnierza z wałem napędowym, od którego cały mechanizm otrzymuje obrót.Koła zębate połączone są za pomocą wałów z kołami napędowymi przekładni głównych ich osi.Całość tej konstrukcji można umieścić we własnej skrzyni korbowej, zamontować na skrzyni korbowej pośredniej osi napędowej lub w obudowie skrzyni rozdzielczej.
Środkowy mechanizm różnicowy działa w następujący sposób.Przy równomiernym ruchu samochodu po drodze o płaskiej i twardej nawierzchni moment obrotowy z wału napędowego przenoszony jest na obudowę mechanizmu różnicowego i poprzeczkę z zamocowanymi w niej satelitami.Ponieważ satelity współpracują z przekładniami półosiowymi, oba również wchodzą w obrót i przenoszą moment obrotowy na swoje osie.Jeśli z jakiegoś powodu koła jednej z osi zaczną zwalniać, związana z tym mostem przekładnia półosiowa spowalnia swój obrót - satelity zaczynają się toczyć wzdłuż tego biegu, co prowadzi do przyspieszenia obrotu druga półosiowa przekładnia.W efekcie koła drugiej osi uzyskują zwiększoną prędkość kątową w stosunku do kół pierwszej osi, co kompensuje różnicę nacisków na oś.
Konstrukcja środkowego mechanizmu różnicowego ciężarówki
Środkowe mechanizmy różnicowe mogą mieć pewne różnice konstrukcyjne i cechy działania.Przede wszystkim wszystkie mechanizmy różnicowe są podzielone na dwie grupy zgodnie z charakterystyką rozkładu momentu obrotowego między dwoma strumieniami:
● Symetryczny - rozłóż moment równomiernie pomiędzy dwoma strumieniami;
● Asymetryczny – rozkłada moment nierównomiernie.Osiąga się to poprzez zastosowanie przekładni półosiowych o różnej liczbie zębów.
Jednocześnie prawie wszystkie środkowe mechanizmy różnicowe mają mechanizm blokujący, który zapewnia wymuszoną pracę jednostki w trybie symetrycznego rozkładu momentu obrotowego.Jest to konieczne do pokonywania trudnych odcinków dróg, gdy koła jednej osi mogą odbić się od nawierzchni (przy pokonywaniu dziur) lub wraz z nią stracić przyczepność (np. poślizgnąć się na lodzie lub błocie).W takich sytuacjach cały moment obrotowy przekazywany jest na koła tej osi, a koła o normalnej przyczepności w ogóle się nie obracają - samochód po prostu nie może kontynuować jazdy.Mechanizm blokujący na siłę rozdziela moment obrotowy równomiernie pomiędzy osie, zapobiegając obracaniu się kół przy różnych prędkościach - pozwala to na pokonywanie trudnych odcinków dróg.
Istnieją dwa rodzaje blokowania:
● Ręczny;
● Automatyczny.
W pierwszym przypadku mechanizm różnicowy blokowany jest przez sterownik za pomocą specjalnego mechanizmu, w drugim przypadku mechanizm samoczynnie się blokuje po zaistnieniu określonych warunków, które opisano poniżej.
Mechanizm ryglujący sterowany ręcznie wykonywany jest najczęściej w formie sprzęgła zębatego, które umieszczone jest na zębach jednego z wałów i może zazębiać się z korpusem urządzenia (jedną z jego czasz).Podczas ruchu sprzęgło sztywno łączy wał z obudową mechanizmu różnicowego - w tym przypadku części te obracają się z tą samą prędkością, a każda z osi otrzymuje połowę całkowitego momentu obrotowego.Sterowanie mechanizmem blokującym w samochodach ciężarowych odbywa się najczęściej pneumatycznie: sprzęgło zębate porusza się za pomocą widełek sterowanych za pomocą drążka komory pneumatycznej wbudowanej w skrzynię korbową mechanizmu różnicowego.Powietrze do komory dostarczane jest za pomocą specjalnego dźwigu sterowanego odpowiednim przełącznikiem w kabinie samochodu.W SUV-ach i innych urządzeniach bez układu pneumatycznego sterowanie mechanizmem blokującym może być mechaniczne (za pomocą układu dźwigni i linek) lub elektromechaniczne (za pomocą silnika elektrycznego).
Samoblokujące mechanizmy różnicowe mogą mieć mechanizmy blokujące, które monitorują różnicę momentu obrotowego lub różnicę prędkości kątowych osi napędowych osi napędowych.Jako takie mechanizmy można zastosować sprzęgła wiskotyczne, cierne, krzywkowe, a także dodatkowe mechanizmy planetarne lub ślimakowe (w mechanizmach różnicowych typu Torsen) oraz różne elementy pomocnicze.Wszystkie te urządzenia umożliwiają pewną różnicę momentu obrotowego na mostach, powyżej której są blokowane.Nie będziemy tutaj rozważać urządzenia i działania samoblokujących mechanizmów różnicowych - dziś istnieje wiele implementacji tych mechanizmów, więcej o nich można dowiedzieć się z odpowiednich źródeł.
Konstrukcja środkowego mechanizmu różnicowego ciężarówki
Zagadnienia konserwacji, naprawy i wymiany środkowego mechanizmu różnicowego
Środkowy mechanizm różnicowy podczas eksploatacji samochodu podlega znacznym obciążeniom, dlatego z biegiem czasu jego części ulegają zużyciu i mogą ulec zniszczeniu.Aby zapewnić normalne działanie przekładni, należy regularnie sprawdzać, konserwować i naprawiać to urządzenie.Zwykle podczas rutynowej konserwacji mechanizm różnicowy jest demontowany i poddawany rozwiązywaniu problemów, wszystkie zużyte części (koła zębate ze zużytymi lub pokruszonymi zębami, uszczelnienia olejowe, łożyska, części z pęknięciami itp.) są wymieniane na nowe.W przypadku poważnych uszkodzeń mechanizm ulega całkowitej zmianie.
Aby przedłużyć żywotność mechanizmu różnicowego, należy regularnie wymieniać w nim olej, czyścić odpowietrzniki, sprawdzać działanie napędu mechanizmu blokującego.Wszystkie te prace wykonywane są zgodnie z instrukcją obsługi i naprawy pojazdu.
Dzięki regularnej konserwacji i prawidłowej obsłudze środkowego mechanizmu różnicowego samochód będzie czuł się pewnie nawet w najtrudniejszych warunkach drogowych.
Czas publikacji: 14 lipca 2023 r