szpera, moment, dyfer... przeczytaj, zanim spytasz o napędy
: 19 lut 2009, o 22:12
najbardziej podstawowe pojęcia (jak dyferencjał) próbujemy opisać, coby rozmowy o układzie przeniesienia napędu nie zaczynały i kończyły się na definicji momentu, a LSD nie kojarzyło się li tylko z używkami. usprawiedliwienie na końcu.
od jajka:
po co w ogóle w samochodzie mechanizm różnicowy?
ano po to, żeby osie, a co za tym idzie, koła samochodu, mogły kręcić się z różnymi prędkościami obrotowymi.
czy to "samochodu" jest potrzebne? formalnie nie jest "toto" niezbędne (bez dyfra też da się jechać, zob. nast. akapit), ale się bardzo przydaje. przede wszystkim (ale nie tylko) żeby bezstresowo zakręcać. koła samochodu, który zakręca poruszają się po łukach. to oczywiste. każdy z tych łuków ma inny promień. też oczywiste (a jak nie to rys. niżej). jeżeli każdy z łuków ma inny promień, to znaczy, że ma inną długość (długość koła: 2*pi*promień). a to oznacza, że przy zakręcaniu każde z kół ma do pokonania inny dystans. jak koło "pokonuje dystans"? obraca się. wniosek: przy zakręcaniu koło zewnętrzne (w stosunku do środka zakrętu) musi wykonać więcej obrotów niż koło wewnętrzne, bo oba pokonują zakręt w tym samym czasie (co wynika z ciągłości samochodu). krótko mówiąc: na łuku koła obracają się z różnymi prędkościami obrotowymi. ich osie, oczywiście, też obracają się z różnymi prędkościami. dzięki dyfrom właśnie. czy da się skręcać bez dyfra? da się. pierwsze samochody dyfra nie miały, ale jeździły powoli. samochody naprawdę terenowe, które mogą blokować wszystkie układy różnicowe (przedni, tylny, międzyosiowy) jeżdżą i zakręcają przy "zapiętych" blokadach. z tym, że jeżdżą powoli (bardzo powoli), zakręcają ostrożnie i jak najszerzej, a podłoże najczęściej jest miękkie lub śliskie (tak naprawdę jedynym powodem do takich eksperymentów jest … lenistwo kierowców. zwłaszcza, jeśli manipulacja blokadami wymaga zatrzymania auta albo nawet opuszczenia pojazdu). jednak normalna jazda, z normalnymi (dzisiaj) prędkościami bez mechanizmu różnicowego możliwa nie jest. albo samochód nie będzie dobrze skręcał albo coś w mechanizmie przeniesienia napędu (z silnika na koła) się rozsypie.
inne sytuacje, w których pojawia się różnica prędkości obrotowych kół:
- jazda po "garbatej" drodze. jedno koło jedzie "po płaskim", drugie po górce lub dołku
- hamulce działające z różnymi siłami
- różne ciśnienie w oponach
- przyspieszanie/hamowanie na drodze o różnej przyczepności
i jeszcze jedno: dyferencjał stosuje się wszędzie tam, gdzie napędzane półosie muszą mieć możliwość obracania się z różnymi prędkościami. w samochodach dyferencjałów może być od jednego do trzech, w zależności od tego, na ile osi przekazywany jest napęd. opis, który jest poniżej dotyczy każdego mechanizmu różnicowego. niezależnie od tego, w którym miejscu jest on zamontowany (z przodu, z tyłu, na środku).
miłe początki: kinematyka
najpierw opis dla kompletnych lajkoników:
jest jedna oś zakończona kołem zębatym, jest druga oś zakończona kołem zębatym a pośrodku jest "coś" co ma kilka kół zębatych. całość połączona jest tak: koło zębate na osi 1 zazębione z kołami "cosia na środku", a ten coś na środku jednocześnie zazębiony z kołami drugiej osi. jak to działa: jeśli osie 1 i 2 obracają się tak samo szybko, coś na środku stoi. jeśli oś 1 zaczyna się obracać szybciej o 10 obr/min to oś 2 zaczyna się obracać wolniej o 10 obr/min a jednocześnie coś w środku też zaczyna się obracać. im większa różnica prędkości między osiami, tym szybciej kręci się ten "coś" w środku. najważniejsze w tym schemacie: jeśli oś 1 obraca się o xxx obrotów szybciej, to oś 2 obraca się o xxx obrotów wolniej. zob. animacje na stronie poniżej.
http://auto.howstuffworks.com/differential2.htm
teraz dla trochę mniejszych lajkoników:
budowa klasycznego mechanizmu różnicowego: schemat kinematyczny mechanizmu: zależność między prędkościami obrotowymi:
n1 + n2 = 2n0
gdzie odpowiednie prędkości oznaczone są na rysunku: n1 , n2 - prędkości obrotowe poszczególnych osi
n0 - prędkość obrotowa "na wejściu"
najważniejsze "wnioski" wynikające z kinematyki dyfra otwartego:
1. załóżmy, że stoimy jednym kołem na lodzie. załóżmy, że kołem połączonym z osią 1. drugie koło na asfalcie. w takiej sytuacji opory toczenia koła 1są znacznie mniejsze, w porównaniu do tych doświadczanych przez koło 2. ruszamy. koło 1 zaczyna się kręcić szybciej niż koło 2. osie też. skoro oś 1 zaczyna się kręcić szybciej, to krzyżak (środkowy coś) w dyferencjale zaczyna się obracać a oś 2 zwalnia o tyle, o ile przyspieszyła oś 1. w przypadku próby ruszenia z jednym kołem na lodzie, koło 1 zazwyczaj zaczyna zap... bardzo szybko, co powoduje, że koło 2 staje (zgodnie z regułą, że przyrost prędkości koła 1 oznacza taką samą utratę prędkości koła 2).
2. samochód wisi na podnośniku. podchodzimy i kręcimy (załóżmy) lewym tylnym kołem w prawo. jeżeli w tylną oś "wbudowany" jest otwarty mechanizm różnicowy, to prawe tylne koło samo musi zacząć kręcić się w lewo, z taką samą prędkością. to wynika bezpośrednio ze wzorku powyżej opisującego zależność pomiędzy prędkościami. w omawianym przypadku n0=0 a to oznacza, że n1=-n2
jeżeli prawe koło nie zacznie obracać się w drugą stronę - pomiędzy półosiami jest coś innego niż dyfer otwarty
cdn...
od jajka:
po co w ogóle w samochodzie mechanizm różnicowy?
ano po to, żeby osie, a co za tym idzie, koła samochodu, mogły kręcić się z różnymi prędkościami obrotowymi.
czy to "samochodu" jest potrzebne? formalnie nie jest "toto" niezbędne (bez dyfra też da się jechać, zob. nast. akapit), ale się bardzo przydaje. przede wszystkim (ale nie tylko) żeby bezstresowo zakręcać. koła samochodu, który zakręca poruszają się po łukach. to oczywiste. każdy z tych łuków ma inny promień. też oczywiste (a jak nie to rys. niżej). jeżeli każdy z łuków ma inny promień, to znaczy, że ma inną długość (długość koła: 2*pi*promień). a to oznacza, że przy zakręcaniu każde z kół ma do pokonania inny dystans. jak koło "pokonuje dystans"? obraca się. wniosek: przy zakręcaniu koło zewnętrzne (w stosunku do środka zakrętu) musi wykonać więcej obrotów niż koło wewnętrzne, bo oba pokonują zakręt w tym samym czasie (co wynika z ciągłości samochodu). krótko mówiąc: na łuku koła obracają się z różnymi prędkościami obrotowymi. ich osie, oczywiście, też obracają się z różnymi prędkościami. dzięki dyfrom właśnie. czy da się skręcać bez dyfra? da się. pierwsze samochody dyfra nie miały, ale jeździły powoli. samochody naprawdę terenowe, które mogą blokować wszystkie układy różnicowe (przedni, tylny, międzyosiowy) jeżdżą i zakręcają przy "zapiętych" blokadach. z tym, że jeżdżą powoli (bardzo powoli), zakręcają ostrożnie i jak najszerzej, a podłoże najczęściej jest miękkie lub śliskie (tak naprawdę jedynym powodem do takich eksperymentów jest … lenistwo kierowców. zwłaszcza, jeśli manipulacja blokadami wymaga zatrzymania auta albo nawet opuszczenia pojazdu). jednak normalna jazda, z normalnymi (dzisiaj) prędkościami bez mechanizmu różnicowego możliwa nie jest. albo samochód nie będzie dobrze skręcał albo coś w mechanizmie przeniesienia napędu (z silnika na koła) się rozsypie.
inne sytuacje, w których pojawia się różnica prędkości obrotowych kół:
- jazda po "garbatej" drodze. jedno koło jedzie "po płaskim", drugie po górce lub dołku
- hamulce działające z różnymi siłami
- różne ciśnienie w oponach
- przyspieszanie/hamowanie na drodze o różnej przyczepności
i jeszcze jedno: dyferencjał stosuje się wszędzie tam, gdzie napędzane półosie muszą mieć możliwość obracania się z różnymi prędkościami. w samochodach dyferencjałów może być od jednego do trzech, w zależności od tego, na ile osi przekazywany jest napęd. opis, który jest poniżej dotyczy każdego mechanizmu różnicowego. niezależnie od tego, w którym miejscu jest on zamontowany (z przodu, z tyłu, na środku).
miłe początki: kinematyka
najpierw opis dla kompletnych lajkoników:
jest jedna oś zakończona kołem zębatym, jest druga oś zakończona kołem zębatym a pośrodku jest "coś" co ma kilka kół zębatych. całość połączona jest tak: koło zębate na osi 1 zazębione z kołami "cosia na środku", a ten coś na środku jednocześnie zazębiony z kołami drugiej osi. jak to działa: jeśli osie 1 i 2 obracają się tak samo szybko, coś na środku stoi. jeśli oś 1 zaczyna się obracać szybciej o 10 obr/min to oś 2 zaczyna się obracać wolniej o 10 obr/min a jednocześnie coś w środku też zaczyna się obracać. im większa różnica prędkości między osiami, tym szybciej kręci się ten "coś" w środku. najważniejsze w tym schemacie: jeśli oś 1 obraca się o xxx obrotów szybciej, to oś 2 obraca się o xxx obrotów wolniej. zob. animacje na stronie poniżej.
http://auto.howstuffworks.com/differential2.htm
teraz dla trochę mniejszych lajkoników:
budowa klasycznego mechanizmu różnicowego: schemat kinematyczny mechanizmu: zależność między prędkościami obrotowymi:
n1 + n2 = 2n0
gdzie odpowiednie prędkości oznaczone są na rysunku: n1 , n2 - prędkości obrotowe poszczególnych osi
n0 - prędkość obrotowa "na wejściu"
najważniejsze "wnioski" wynikające z kinematyki dyfra otwartego:
1. załóżmy, że stoimy jednym kołem na lodzie. załóżmy, że kołem połączonym z osią 1. drugie koło na asfalcie. w takiej sytuacji opory toczenia koła 1są znacznie mniejsze, w porównaniu do tych doświadczanych przez koło 2. ruszamy. koło 1 zaczyna się kręcić szybciej niż koło 2. osie też. skoro oś 1 zaczyna się kręcić szybciej, to krzyżak (środkowy coś) w dyferencjale zaczyna się obracać a oś 2 zwalnia o tyle, o ile przyspieszyła oś 1. w przypadku próby ruszenia z jednym kołem na lodzie, koło 1 zazwyczaj zaczyna zap... bardzo szybko, co powoduje, że koło 2 staje (zgodnie z regułą, że przyrost prędkości koła 1 oznacza taką samą utratę prędkości koła 2).
2. samochód wisi na podnośniku. podchodzimy i kręcimy (załóżmy) lewym tylnym kołem w prawo. jeżeli w tylną oś "wbudowany" jest otwarty mechanizm różnicowy, to prawe tylne koło samo musi zacząć kręcić się w lewo, z taką samą prędkością. to wynika bezpośrednio ze wzorku powyżej opisującego zależność pomiędzy prędkościami. w omawianym przypadku n0=0 a to oznacza, że n1=-n2
jeżeli prawe koło nie zacznie obracać się w drugą stronę - pomiędzy półosiami jest coś innego niż dyfer otwarty
cdn...