0 
К сожалению, современные дороги далеко не всегда отличаются высоким качеством дорожного покрытия и автомобиль часто вынужден преодолевать всевозможные неровности. При таких условиях движения, а также на поворотах, размещенные на главной оси колеса, проходят разные расстояния. Что бы транспортное средство не проскальзывало по дороге, его колеса должны вращаться с разной скоростью. Именно этот условие и обеспечивается автомобильным дифференциалом. Более подробно о его назначении, расположении и устройстве мы Вам расскажем в данной статье.
1. Назначение дифференциала
Для начала немного истории. Появление первых дифференциалов, практически совпадает с изобретением самых двигателей внутреннего сгорания. А все дело в том, что первые автомобили, оборудованные таким двигателем, очень плохо поддавались управлению: при повороте транспортного средства, угловая скорость вращения двух колес одной оси была одинаковой, вызывая тем самым, пробуксовку одного колеса, которое перемещалось по внешнему, большему диаметру.
После установки дифференциала на автомобиль, возникла еще одна неточность – колесо, утратившее сцепление с дорогой, также начало пробуксовывать. Как правило, это проявлялось при движении транспортного средства по обледеневшей дороге: когда колесо попадало на лед, и начинало вращаться намного быстрее нежели то, которое оставалось на грунте. В результате, автомобиль заносило, а водитель попросту терял управление.
Случившаяся неудача заставила инженеров-конструкторов задуматься над усовершенствованием имеющегося дифференциала, которое бы в такой ситуации, смогло обеспечить одинаковую скорость вращения обоих колес, без заноса транспортного средства. Первым ученным, который взялся за решение поставленной задачи, стал Ф.Порше. На разработку, тестирование и выпуск нового механизма с ограниченным проскальзыванием, ему понадобилось всего три года, после чего кулачковый дифференциал увидел мир (изначально устанавливался на первые Volkswagen).
В современном понимании, дифференциалом принято считать механизм, распределяющий крутящий момент входного вала между выходными полуосями главных (ведущих) колес, а на автомобилях с повышенной проходимостью, крутящий момент распределяется между двумя ведущими осями - передней и задней.
Дифференциал дает колесам возможность вращения с разной угловой скоростью, что позволяет проходить разный путь, без всякого проскальзывания по отношению к дорожному полотну. Проще говоря, приходящий на дифференциал 100% крутящий момент, может распределяться между ведущими колесами как в пропорции 50 х 50, так и в любой другой (к примеру, 60 х 40). К сожалению, иногда, пропорция может соответствовать значению и 100х0, указывающему на то, что одно колесо стоит, а другое буксует.
Описанный механизм является составляющей трансмиссии, которая, на классических и переднеприводных автомобилях, зачастую, представлена в виде сплошного блока, с имеющейся главной передачей, а на полноприводных внедорожниках встроена в раздаточную коробку. Крутящий момент, поступающий на свободный дифференциал, всегда делится поровну, не смотря на то, с какой скоростью вращаются ведущие колеса (или оси) – с одинаковой или с разной.
Когда транспортное средство перемещается по криволинейной дороге (например, при поворотах), колеса главной оси передвигаются по разным окружностям. Если выходить из соотношения с центром поворота машины, то внешнее колесо проходит сравнительно больший путь, чем колесо, оказавшееся размещенным на внутренней стороне. Чем круче поворот, тем больше будет заметна эта разница.
Проблема может возникнуть и при передвижении по прямой траектории, например, когда на автомобиле установлены ведущие колеса разного размера. Если их соединить жесткой осью, то станет ясно, что одно колесо крутиться быстрее, чем это нужно для преодоления заданного пути, а другое несколько отстает от его темпа, тоесть, крутится медленнее. В таких случаях, оба колеса будут испытывать повышенные нагрузки, а как следствие сильнее нагреваться и быстрее изнашиваться, что также приведет к увеличению расхода топлива. Более того, данный фактор отрицательно влияет на курсовую устойчивость транспортного средства, вызывая его занос или полный снос, особенно в холодную пору года, когда дорожное полотно, хоть немного, но покрывается коркой льда.
Исходя из описанной выше проблемы, становится понятно, что без компенсации разницы пути, проходимого ведущими колесами (осями) обойтись нельзя, а так как для этих целей используется дифференциал, то это делает его очень важной и необходимой составляющей частью конструкции автомобиля. В самом простом варианте, свободный дифференциал, способный уравнивать крутящие моменты (тяговые силы) обоих колес и если у них наблюдаются разные скорости вращения (линейного движения), то и мощности будут пропорциональны такой разнице. Колесо, которое крутится быстрее, расходует на это больше мощности, нежели то, которое имеет сравнительно низкую скорость вращения. Таким образом, главной задачей дифференциала есть обеспечение разной угловой скорости вращения ведущих колес, в условиях стабильно-постоянной передачи крутящего момента на оба колеса одной (ведущей) оси.
2. Расположение дифференциала
И так, мы уже выяснили, что дифференциал – это одна из основных частей конструкции трансмиссии. Теперь давайте рассмотрим, где же именно она устанавливается. В транспортном средстве, она может занимать одно из следующих расположений:
- в автомобиле, оснащенном задним приводом, дифференциал используется для привода ведущих колес и устанавливается в картере заднего моста;
- в переднеприводном транспортном средстве – размещается в коробке передач;
- в полноприводных машинах, может использоваться как для привода ведущих колес, так и для аналогичного привода мостов. В первом случае, дифференциал помещается в картер переднего и заднего мостов, а во втором – монтируется в раздаточную коробку.
С конструктивной точки зрения, дифференциал основывается на устройстве планетарного редуктора и в зависимости от вида зубчатой передачи, использующейся в нем, выделяют следующие типы данного элемента: конический дифференциал, червячный и цилиндрический.
Конический тип, в основном используется в качестве междуколесного дифференциала. Цилиндрический, как правило, занимает место между ведущими осями полноприводных автомобилей, а червячный дифференциал, принимая во внимание его универсальность, подходит для применения как между колесами, так и между осями.
Если в транспортном средстве имеется только одна ведущая ось, значит дифференциал располагается прямо на ней. Автомобили, где установлена сдвоенная ведущая ось, оборудуются двумя дифференциалами – по одному на каждой оси. Вездеходы, с возможностью отключения полного привода, также, имеют по одному дифференциалу на каждой оси. В последнем случае, для езды по дорогам, не рекомендуется использовать включенный полный привод. На транспортных средствах, оборудованных полным приводом, имеется три дифференциала: два на осях (по одному на каждой) и еще один межосевой, в задачу которого входит распределение крутящего момента между осями.
Если в автомобиле установлены три или четыре ведущие мосты (встречается на колесных формулах формула 6x6 или 8x8), к уже названным типам добавляется еще один – межтележечный дифференциал.
3. Как устроен дифференциал
На сегодняшний день, усовершенствованный конструкторами дифференциал, представлен в виде планетарной передачи, крутящий момент которой направляется от двигателя транспортного средства к корпусу самого дифференциала, проходя через кардан и коническую зубчатую передачу. В свою очередь, корпус элемента, посылает крутящий момент на шестерни, а уже от них он распределяется между полуосями.
Сцепление между полуосями и шестернями-сателлитами обладает двумя степенями свободы, что дает им возможность вращения с разными угловыми скоростями. Именно поэтому, получается, что дифференциал способствует разноскоростному вращению колес одной оси, предотвращая тем самым, их пробуксовку на поворотах. После изобретения полноприводных автомобилей, у них появились два, а чуть позже и три (включая межосевой) дифференциала, работа которых нацелена на разделение крутящего момента между ведущими осями.
К основным составляющим устройства дифференциала относят такие элементы:
Ведущий вал. Главная его задача - передача крутящего момента от коробки передач к началу самого дифференциала.
Главная (ведущая) шестерня ведущего вала. Небольшая деталь с косыми зубцами, представленная в форме конуса, которую используют для сцепления с механизмом дифференциала.
Коронная шестерня – это ведомая деталь, также имеющая форму конуса и приводящаяся в движение при помощи ведущей оси. Ведущая и ведомая шестерня (а именно так и называют коронную шестерню) являются главной передачей и служат последним этапом на пути к уменьшению скорости вращения, достигающего, в последствии, колес автомобиля. Коронная шестерня всегда меньше ведущей, а значит, последней придется выполнить намного больше оборотов, в то время как ведомая, сделает всего лишь один - кругом своей оси.
Шестерни полуосей являются последней ступенькой на пути передачи крутящего момента от ведущего вала к колесам.
Сателлиты. Как раз и представлены в виде планетарного механизма, осуществляющего ключевую задачу в вопросе обеспечения разной скорости вращения колес при повороте.
Полуоси – это валы, непосредственно соединяющие дифференциал и колеса.
Среди всего видового разнообразия дифференциалов, выделяют еще симметричные или несимметричные виды. Первый вид, обеспечивает передачу равносильного крутящего момента на каждое из колес и, обычно, дополняется главной передачей. Дифференциал второго вида, способствует выполненю передачи крутящего момента в разном соотношении и, как правило, применяется между приводными осями транспортного средства.
4. Неисправности дифференциала
Основные неисправности дифференциалов и главной передачи могут иметь следующий вид:
- износ крестовины или подшипников устройства;
- подтекание масла в местах соединения картера и заднего моста;
- износ или повреждение сальников.
Причин каждой поломки может быть несколько. Так, например, подтекание масла, чаще всего, вызвано износом уплотнителя, сальников карданных шарниров или ослаблением обоймы фланцевого сальника эластичной муфты.
Если Вы заметили повышение люфта, то скорее всего, причина кроется в износе соединений крестовины. Когда проблемы возникают в работе главной передачи, то при движении транспортного средства, в картере заднего моста, можно будет услышать небольшой характерный шум. Небольшие зазоры в подшипниках, легко устраняются посредством обычной регулировки, но если детали дифференциала и главной передачи сильно изношены, то ремонтные мероприятия здесь не помогут – их придется заменять новыми.
При длительной эксплуатации, на карданных передачах, довольно часто износу поддаются крестовины карданных валов. Степень изношенности их шипов определяется расстоянием между ними. При достижении размера меньше допустимого – крестовины подлежат замене. Также, в случае сильного износа или трещин (обломов) срочно нужно менять и вилки подшипника. Приваривается вилка путем использования электродуговой сварки, после чего, в среде углекислого газа, ее покрывают слоем флюса.
Есть на вале прогибы или нет, станет ясно в результате измерения радиального биения, выполняющегося при торце в вилках по всей длине и установке приспособлений с требуемым диаметром. Если в ходе диагностической части станет понятно, что исправность нельзя будет устранить, то придется менять вал полностью.
