Какое свойство дифференциала отрицательно влияет на проходимость автомобиля
Одним из важнейших элементов конструкции автомобиля, влияющих на его проходимость, является дифференциал. Этот механизм, без которого автомобиль на твердых дорогах был бы неуправляем, а шины его изнашивались бы в несколько раз быстрее, в условиях бездорожья является в большинстве случаев причиной застревания автомобиля.
Обычный конический дифференциал, применяемый на автомобилях высокой проходимости массового производства, устроен так, что силы тяги правого и левого колес ведущего моста, всегда равны между собой. Так как величина тяги, передаваемая колесом, зависит от его сцепления с грунтом, то при попадании одного из колес на участок грунта с низким сцеплением, например на лед, смежное колесо, находящееся на грунте с высоким коэффициентом сцепления, например на асфальте, будет передавать такую же низкую тягу, как и находящееся на льду.
Разница в моментах сопротивления вращению у колес, стоящих на скользком и сухом грунте, приводит к тому, что частота вращения колеса, находящегося на скользком грунте, возрастает, а на противоположном колесе падает, при этом буксующее колесо закапывается в грунт, а находящееся на сухом останавливается.
Аналогичный эффект получается при движении автомобиля по бездорожью со значительным креном. В этом случае нагрузка на колеса перераспределяется. Колеса того борта, на который накренился автомобиль, догружаются, а противоположные разгружаются. В таком положении тяга, развиваемая колесами догруженного борта падает, и величина ее определяется величиной тяги колес разгруженного борта. Как уже говорилось ранее, движение автомобиля по бездорожью возможно тогда, когда силы тяги, развиваемые колесами, превышают силы сопротивления движению. В условиях движения по бездорожью часто это превышение бывает невелико. Поэтому при возникновении крена и падении тяги на колесах из-за действия дифференциала при сохранении высокого уровня сопротивления движению положительная разница в этих силах может пропасть, что приведет к остановке и застреванию автомобиля.
При движении по бездорожью возможны случаи, когда имеет место не только разница в сцеплении колес с грунтом, но и полное вывешивание одного из колес. Естественно, тяга, развиваемая смежным колесом, в этом случае равна нулю. Для уменьшения отрицательного влияния дифференциала па проходимость автомобиля необходимо сделать как можно меньшей разницу в нагрузках, приходящихся на колеса. С этой целью, например, на трехосных автомобилях применяется балансирная подвеска задних осей, которая несколько снижает неравномерность нагрузок и уменьшает склонность к буксованию при движении автомобиля по неровной поверхности. Однако при боковом крене автомобиля балансирная подвеска не помогает. Поэтому при движении в условиях бездорожья преодолевать неровные участки следует по таким направлениям, на которых крен был бы минимальным.
У автомобиля Урал-375 передний мост постоянно включен и связан с задней тележкой через специальный дифференциал, находящийся в раздаточной коробке. Этот дифференциал устроен таким образом, что к передним колесам передается 1/3 общего крутящего момента, а к задней тележке 2/3. При попадании колес переднего моста на грунт с низким коэффициентом сцепления тяга, развиваемая колесами задней тележки, будет определяться удвоенной величиной тяги передних, что может быть совершенно недостаточно для движения. Поэтому межмостовой дифференциал при движении по бездорожью должен быть обязательно заблокирован. Включать блокировку необходимо не тогда, когда автомобиль уже буксует, а перед въездом на труднопроходимый участок.
На двухосном автомобиле ГАЗ-66 для повышения проходимости вместо обычных конических дифференциалов применены дифференциалы повышенного трения плунжерно-кулачкового типа. Конструкция этого дифференциала широко известна.
Такие дифференциалы позволяют получить на колесе, имеющем лучшее сцепление, не такую же тягу, как на буксующем, а большую на величину дополнительного трения, возникающего в дифференциале. Величина, показывающая, во сколько раз тяга на колесе, имеющем лучшие условия сцепления, выше, чем тяга, развиваемая смежным буксующим колесом, называется коэффициентом блокировки дифференциала. Для дифференциала ГАЗ-66 он равен 3-4.
Из библии джипера «ПОМОЩЬ СТРОИТЕЛЯМ БАМ В. Б. ЛАВРЕНТЬЕВ ВОЖДЕНИЕ АВТОМОБИЛЕЙ ВЫСОКОЙ ПРОХОДИМОСТИ МОСКВА <ТРАНСПОРТ> 1974»
https://www.roft.ru/index.php?subaction= … 1224503714
——
Влияние дифференциала на проходимость. Одним из важнейших элементов конструкции автомобиля, влияющих на его проходимость, является дифференциал. Этот механизм, без которого автомобиль на твердых дорогах был бы неуправляем, а шины его изнашивались бы в несколько раз быстрее, в условиях бездорожья является в большинстве случаев причиной застревания автомобиля.
Обычный конический дифференциал, применяемый на автомобилях высокой проходимости массового производства, устроен так, что силы тяги правого и левого колес ведущего моста, всегда равны между собой. Так как величина тяги, передаваемая колесом, зависит от его сцепления с грунтом, то при попадании одного из колес на участок грунта с низким сцеплением, например на лед, смежное колесо, находящееся на грунте с высоким коэффициентом сцепления, например на асфальте, будет передавать такую же низкую тягу, как и находящееся на льду.
Разница в моментах сопротивления вращению у колес, стоящих на скользком и сухом грунте, приводит к тому, что частота вращения колеса, находящегося на скользком грунте, возрастает, а на противоположном колесе падает, при этом буксующее колесо закапывается в грунт, а находящееся на сухом останавливается.
Аналогичный эффект получается при движении автомобиля по бездорожью со значительным креном. В этом случае нагрузка на колеса перераспределяется. Колеса того борта, на который накренился автомобиль, догружаются, а противоположные разгружаются. В таком положении тяга, развиваемая колесами догруженного борта падает, и величина ее определяется величиной тяги колес разгруженного борта. Как уже говорилось ранее, движение автомобиля по бездорожью возможно тогда, когда силы тяги, развиваемые колесами, превышают силы сопротивления движению. В условиях движения по бездорожью часто это превышение бывает невелико. Поэтому при возникновении крена и падении тяги на колесах из-за действия дифференциала при сохранении высокого уровня сопротивления движению положительная разница в этих силах может пропасть, что приведет к остановке и застреванию автомобиля.
При движении по бездорожью возможны случаи, когда имеет место не только разница в сцеплении колес с грунтом, но и полное вывешивание одного из колес. Естественно, тяга, развиваемая смежным колесом, в этом случае равна нулю. Для уменьшения отрицательного влияния дифференциала па проходимость автомобиля необходимо сделать как можно меньшей разницу в нагрузках, приходящихся на колеса. С этой целью, например, на трехосных автомобилях применяется балансирная подвеска задних осей, которая несколько снижает неравномерность нагрузок и уменьшает склонность к буксованию при движении автомобиля по неровной поверхности. Однако при боковом крене автомобиля балансирная подвеска не помогает. Поэтому при движении в условиях бездорожья преодолевать неровные участки следует по таким направлениям, на которых крен был бы минимальным.
У автомобиля Урал-375 передний мост постоянно включен и связан с задней тележкой через специальный дифференциал, находящийся в раздаточной коробке. Этот дифференциал устроен таким образом, что к передним колесам передается 1/3 общего крутящего момента, а к задней тележке 2/3. При попадании колес переднего моста на грунт с низким коэффициентом сцепления тяга, развиваемая колесами задней тележки, будет определяться удвоенной величиной тяги передних, что может быть совершенно недостаточно для движения. Поэтому межмостовой дифференциал при движении по бездорожью должен быть обязательно заблокирован. Включать блокировку необходимо не тогда, когда автомобиль уже буксует, а перед въездом на труднопроходимый участок.
На двухосном автомобиле ГАЗ-66 для повышения проходимости вместо обычных конических дифференциалов применены дифференциалы повышенного трения плунжерно-кулачкового типа. Конструкция этого дифференциала широко известна.
Такие дифференциалы позволяют получить на колесе, имеющем лучшее сцепление, не такую же тягу, как на буксующем, а большую на величину дополнительного трения, возникающего в дифференциале. Величина, показывающая, во сколько раз тяга на колесе, имеющем лучшие условия сцепления, выше, чем тяга, развиваемая смежным буксующим колесом, называется коэффициентом блокировки дифференциала. Для дифференциала ГАЗ-66 он равен 3-4.
Рассмотрим работу обычного дифференциала и дифференциала повышенного трения (рис.13) и сравним их работу при одинаковых вертикальных нагрузках на колеса ведущей оси в трех рассматриваемых случаях.
Случай 1. Сцепление правого и левого колес с грунтом одинаково (рис. 13, а). Тяга, развиваемая правым и левым колесами, одинакова и составляет 1000 кгс. Суммарная тяга, развиваемая ведущей осью, равна 2000 кгс.
Случай 2. Сцепление правого колеса осталось прежним, а у левого колеса сцепление с грунтом уменьшилось и составляет 33% от первоначального (рис. 3, б), а поэтому тяга, развиваемая им, составляет всего около 300 кгс. Так как тяга, развиваемая правым колесом, определяется величиной тяги левого, из-за выравнивающего действия дифференциала, ее величина составит также 300 кгс.
Суммарная тяга, развиваемая ведущей осью, составит всего 600 кгс.
Случай 3 показывает, как будет работать в условиях, рассмотренных во втором случае, дифференциал повышенного трения с коэффициентом блокировки К=3 (рис.13,в). В этом случае тяга, развиваемая правым колесом, будет определяться величиной тяги, развиваемой левым колесом (находящимся на скользком грунте), умноженной на коэффициент блокировки, т. е. 300х3 = 900 кгс.
Рис. 13. Схема работы ведущего моста автомобиля с обычным дифференциалом и кулачковым дифференциалом повышенного трения
Суммарная тяга, развиваемая ведущей осью, будет уже составлять не 600, а 300+900=1200 кгс, т. е. дифференциал повышенного трения в рассмотренном случае увеличил суммарную тягу, развиваемую ведущей осью, в 2 раза.
Все любители бездорожья, да и не только, знакомы с таким термином, как проходимость автомобиля. Обычно под ним подразумевается способность машины преодолевать всевозможные препятствия, возникающие на ее пути. Этот термин чаще всего используется применительно к внедорожникам, однако такие понятия, как проходимость мотоцикла, квадроцикла и уж тем более вездехода также имеют место быть. Под препятствиями может подразумеваться все что угодно: обычная грязь, различные неровности, броды, заросли, заболоченные участки, снег и т.д. Транспортные средства повышенной проходимости обладают рядом особенностей, позволяющих им преодолевать бездорожье гораздо увереннее, чем обычным автомобилям. Именно об этих особенностях, а точнее о факторах, влияющих на проходимость, мы и поговорим.
5 важнейших факторов, влияющих на проходимость
В статье под названием «теория проходимости» были подробно рассмотрены различные параметры, напрямую связанные с проходимостью. Сейчас же выделим 5 факторов, влияющих на проходимость автомобиля в первую очередь.
- Шины. Даже обычный переднеприводный автомобиль на подходящей для конкретных условий внедорожной резине может оказаться более проходимым по сравнению с полноценным внедорожником, но на обычных дорожных покрышках. Вообще что касается внедорожной резины, то тут много специфических моментов и тонкостей. Например, для неглубокой грязи лучше подойдут узкие шины с развитыми грунтозацепами, а для движения по слабонесущим грунтам предпочтительнее окажутся более широкие покрышки, рассчитанные на более низкое давление. Т.е. подходящая для конкретных условий внедорожная резина — это важнейший залог проходимости.Шины АИ-168У «Снежинка» — бюджетная резина для грязи
- Привод. Сюда мы отнесем собственно тип привода (неполный, полный постоянный, жестко подключаемый и т.д.), а также наличие и тип блокировок (межосевые и межколесные, принудительный блокировки и самоблоки). При прочих равных условиях лучшей проходимостью будет обладать автомобиль с жестко подключаемым полным приводом или постоянным, но с заблокированным межосевым дифференциалом. А также с принудительными блокировками в мостах, или вообще с заваренными дифференциалами. Смысл в том, чтобы каждое колесо вращалось как бы синхронно с остальными и не пробуксовывало при недостаточном сцеплении с поверхностью. Как мы помним из школьного курса физики максимальная сила трения покоя больше силы трения скольжения, поэтому важно не допускать пробуксовку колес при движении в сложных условиях. И поэтому же жесткие блокировки всегда эффективнее всяких вискомуфт, самоблоков и имитаций блокировок. Но это уже отдельная тема для разговора.
Полный привод с блокировками — лучшее решение - Клиренс. И в целом геометрия подвески. Тут все несколько проще. Чем больше дорожный просвет, меньше передний и задний свесы, а также колесная база, тем в подавляющем большинстве случаев лучше. Хотя, например, при значительных боковых наклонах, больший клиренс, а точнее выше расположенный центр тяжести автомобиля повышает риск опрокидывания. Тут необходима золотая середина между приличным дорожным просветом и сравнительно невысоким центром тяжести.
Установка «военных» мостов на УАЗ заметно увеличивает просвет - Подвеска. А точнее ее тип (зависимая или независимая), ходы и жесткость. Далеко не всегда независимая подвеска будет лучше зависимой и наоборот. Каждый вид обладает своими плюсами и минусами. Например, зависимая подвеска проще и надежней с меньшим риском вывешивания колеса, зато независимая меньше склонна к кренам и обладает меньшей неподрессоренной массой. То же самое касается ходов и жесткости, где то лучше с небольшими ходами и высокой жесткостью, в других ситуациях наоборот. Обычно, чем сложнее бездорожье, тем большие хода подвески требуются, но опять же все зависит от конкретной ситуации.
Зависимая подвеска чаще используется на внедорожниках - Двигатель. На бездорожье важна не столько мощность, сколько крутящий момент. Именно поэтому на внедорожниках нередко используют дизельные двигатели, которые на низах гораздо более тяговитые, нежели бензиновые. К тому же они в большинстве случаев немного крепче и надежнее бензиновых, а также лучше переносят преодоление бродов и прочие водные процедуры.
Вывод
Конечно, сложно учесть все аспекты такого понятия, как проходимость автомобиля. Помимо вышеперечисленных факторов, влияющих на проходимость, сюда можно отнести общую массу автомобиля, удельное давление на грунт и многое другое, включая наличие дополнительного оборудования: лебедки, шноркеля, силового бампера, хайджека и прочего. И конечно же, проходимость любого транспортного средства зависит в первую очередь от человека, сидящего за рулем.
Читайте также:
Теория проходимости
Философия бездорожья
Нужны ли шноркели
Шины низкого давления
Ручная лебедка
В России появилась мода на внедорожники. Многие хотят иметь внедорожник, причем наворотить его по сильнее, чтобы проходимость была как можно больше. Попробуем разобраться, что же действительно влияет на проходимость автомобиля, а что миф.
Составим рейтинг параметров влияющих на проходимость.
11. Рамный кузов автомобиля.
Бытует мнение, что настоящий внедорожник должен быть рамным, иначе это «паркетник». Рамная конструкция влияет на надежность, способность автомобиля сопротивляться высоким механическим нагрузкам, но на проходимость она не влияет. Для внедорожника вопрос надежности стоит более остро нежили для городских автомобилей, потому как до автосервиса ехать гораздо дальше.
10. Не разрезные мосты.
Часто в среде любителей внедорожников можно слышать — на внедорожнике должны быть неразрезные мосты. Неразрезные мосты проще по конструкции и надежнее. Надежность для внедорожника даже более важна, нежили проходимость. На независимой подвеске легче получить большой дорожный просвет, в следствии чего легче повысить проходимость. Неразрезные мосты увеличивают недежность, но снижают проходимость.
9. Подключаемый полный привод.
Некоторые люди считают, что автомобили с подключаемым полным приводом Part-time проходимее нежели автомобили с постоянным полным приводом Full-time. Если в раздаточной коробке с постоянным полным приводом нет блокировки межосевого дифференциала, то проходимость уменьшиться и сильно, а если блокировка есть, то проходимость будет такой же как и у жестко подключаемого привода.
8. Тип двигателя.
Есть мнение, что на настоящем внедорожнике должен быть дизельный двигатель. Двигатель должен выдавать достаточный крутящий момент на низких оборотах. Обычно это дизельные двигатели, но если бензиновый ДВС отвечает этому требованию, то какая разница на каком топливе он работает.
7. Мощность двигателя.
Мощность двигателя лишь косвенно влияет на проходимость. На проходимость влияет величина крутящего момента на валу колеса. При этом желательно чтобы максимальный крутящий момент был на низких оборотах. У трактора зачастую мощность двигателя как у легкового автомобиля, но проходимость очень хорошая.
6. Рисунок протектора колес.
Рисунок протектора колес очень сильно влияет на проходимость. Грязевая резина имеет грязезацепы, которые увеличивают сцепление с поверхностью.
5. Давление в колесах.
Джиперы перед преодолением бездорожья «стравливают» колеса. Пониженное давление в колесах увеличивают пятно контакта с грунтом. Большое пятно контакты снижает удельное давление на грунт и не дает машине проваливаться.
4. Колесная база.
Чем больше колесная база, тем больше шанс посадить машину брюхом на грунт, соответственно меньше проходимость.
3. Размер Колеса.
Диаметр колеса сильно влияет на проходимость. При большом диаметре колеса легче получить большой дорожный просвет, соответственно меньше шанс посадить машину на мосты или на брюхо.
2. Дорожный просвет.
Пожалуй самый главный фактор влияющий на проходимость автомобиля. Чем больше дорожный просвет, тем выше проходимость.
1. Опыт водителя — это самое главное.
В дальнейших статьях рассмотрим все эти факторы подробнее.
Проблемы проходимости автомобиля с точки зрения механики
Если левое и правое колеса одного моста автомобиля имеют одинаковое сцепление с дорогой, то симметричный дифференциал обеспечивает необходимые скорости вращения колес, а сила тяги может возрастать до полного использования сцепных свойств; буксование у колес наступит одновременно. То же самое относится и к межосевому и к другим дифференциалам. Пусть, например, коэффициенты сцепления максимальны и равны . Тогда суммарная сила тяги ведущего моста
,
где — вес автомобиля, приходящийся на одно колесо.
Если условия сцепления у колес неодинаковы, то при возрастании силы тяги у автомобилей с такими дифференциалами колесо, находящееся в худших условиях, начинает буксовать, второе останавливается, движение автомобиля прекращается. Дальнейшее увеличение силы тяги оказывается невозможным, колеса, находящиеся в лучших условиях не смогут реализовать всю свою возможную силу тяги.
Пусть, например, условия сцепления у одного колеса низкие , а у другого высокие , тогда при дифференциальном приводе максимальная сила тяги
Момент и сила тяги на колесе, находящемся в хороших условиях сцепления, по условиям сцепления могли бы быть больше, но по свойству симметричного дифференциала моменты и силы тяги на колесах одинаковы. Понятно, что они не могут быть больше, чем на колесе, находящемся в плохих условиях сцепления.
Если заблокировать полуоси, чтобы ведущие колеса работали совместно как соединенные между собой жестким валом, максимальная сила тяги Fкmax увеличится за счет использования силы сцепления другого колеса, находящегося в более благоприятных условиях, т.е. при блокированном приводе
Из сопоставления двух последних выражений видно, что во втором случае вследствие полного использования сцепного веса максимальная сила тяги увеличивается в 4,5 раза. Поэтому в автомобилях высокой проходимости с целью улучшения тяговых свойств автомобиля применяют блокирующиеся дифференциалы.
Наиболее простым способом полной блокировки является блокировка с помощью зубчатой или штифтовой муфты. Однако постоянное движение с включенной муфтой может привести при повороте автомобиля к интенсивному изнашиванию шин или поломке полуосей.
Применяют также самоблокирующиеся дифференциалы. Дифференциалы, блокирующиеся вследствие увеличения внутреннего трения, называют дифференциалами с повышенным внутренним трением. Блокирующие свойства такого дифференциала проявляются немедленно, как только появляется разность сил тяги, причем в первый момент относительное вращение колес отсутствует. Оно появляется после достижения некоторой разности сил тяги, определяемой трением в дифференциале.
Относительное вращение колес возможно вследствие буксования одного колеса при прямолинейном движении или из-за разности путей, проходимых колесами при повороте. При этом в первом случае дифференциал будет благоприятно сказываться на движении автомобиля, увеличивая силу тяги на небуксующем колесе, а во втором неблагоприятно – так как сила тяги внутреннего по отношению к повороту колеса становится больше, а наружного – меньше. В результате в плоскости дороги появляется внешний момент, действующий в направлении, противоположном повороту, что ухудшает управляемость автомобиля.
Поиск по сайту: