Wydział transportu laboratorium budowy pojazdóW




Pobierz 181.11 Kb.
NazwaWydział transportu laboratorium budowy pojazdóW
strona3/6
Data konwersji07.01.2013
Rozmiar181.11 Kb.
TypDokumentacja
1   2   3   4   5   6

Wymagania stawiane mechanizmom różnicowym



Za dobrze skonstruowany mechanizm różnicowy (z punktu widzenia jego dynamiki) należałoby uważać mechanizm zwiększający zdolność ruchową samochodu w terenie, a więc mający możliwość właściwego rozdziału przekazywanego momentu obrotowego w przypadkach, gdy jedno z kół napędowych utraci przyczepność do drogi. Dalsze podstawowe wymagania stawiane samochodowym mechanizmom różnicowym można ująć następująco:

  • mechanizm różnicowy musi mieć wymagane własności kinematyczne toczenia się kół napędowych przy ruchu samochodu po torze krzywym, przy czym powinien być spełniony warunek:

w0=(w1+w2)

  • samochód wyposażony w mechanizm różnicowy powinien odznaczać się łatwym kierowaniem; tarcie wewnątrz mechanizmu wywołuje moment oporowy na kołach kierowanych; im mniejsza jest ta siła, tym łatwiej jest kierować samochodem;

  • mechanizm różnicowy powinien mieć stałą sprawność mechaniczną

  • konstrukcja mechanizmu różnicowego powinna być prosta i dostosowana do produkcji masowej;

  • zużycie elementów mechanizmu różnicowego powinno być małe.



Mechanizmy różnicowe o małym tarciu wewnętrznym



Mechanizmy różnicowe symetryczne.


  1. Mechanizm różnicowy stożkowy.

Schemat kinematyczny przedstawiają rys.23a i rys.24a.

Zwykły mechanizm różnicowy o stożkowych kołach zębatych stosowany w samochodach ciężarowych ma najczęściej cztery satelity (rys.25) lub rzadziej trzy; natomiast ogromna większość samochodów osobowych ma mechanizmy różnicowe z dwoma satelitami. Satelity mogą się swobodnie obracać wokół czopów nieruchomego krzyżaka, których końce są zaciśnięte między członami obudowy (kosza) mechanizmu różnicowego, a jednocześnie są stałe zazębione z kołami koronowymi półosi. Na ogół satelity opierają się o wewnętrzne ścianki obudowy przez podkładki oporowe ślizgowe (5), a koła koronkowe – poprzez podkładki oporowe ślizgowe (4). Człony obudowy mechanizmu różnicowego są zwykle ze sobą złączone za pomocą śrub lub wkrętów, przy czym często stosuje się dodatkowo kołki ustalające. Przeważnie obudowa mechanizmu różnicowego ma kołnierz, do którego za pomocą śrub lub nitów zamocowane jest koło talerzowe przekładni głównej. Niekiedy koło talerzowe jest połączone z obudową mechanizmu różnicowego za pomocą śrub łączących oba jego człony.

Każdy z satelitów stożkowych służy jako dźwignia między dwoma kołami koronkowymi i w ten sposób każdy moment obrotowy z obudowy mechanizmu różnicowego jest teoretycznie równo rozdzielony między koła koronkowe i tym samym koła napędzane. Taki rozdział momentu jest utrzymywany niezależnie od toru pojazdu i warunków drogowych.

Stożkowe mechanizmy różnicowe odznaczają się dość wysoką sprawnością mechaniczną, są najbardziej rozpowszechnione i mają zastosowanie w ogromnej większości samochodów – zwłaszcza osobowych. Istotna wada zwykłego stożkowego mechanizmu różnicowego polega na zatrzymaniu się jednego z kół napędowych w razie poślizgu drugiego koła napędowego danego mostu.





  1. Mechanizm różnicowy walcowy.


W niektórych samochodach jest stosowany walcowy mechanizm różnicowy, który różni się od stożkowego jedynie wykonaniem satelitów w postaci par kół walcowych (rys.26). Konstrukcja taka nie narusza omówionej zasady działania stożkowego mechanizmu różnicowego, przy czym zadania stożkowego satelity spełnia para kół walcowych, a kół koronowych – walcowe koła zębate osadzone na końcach półosi. Zarówno długość zębów satelitów, jak i ich położenia są tak dobrane, że każdy satelita częścią długości swych zębów zazębia się z kołem walcowym jednej półosi. Na pozostałej długości zębów satelita współpracuje z drugim satelitą (równym mu co do wielkości), który zazębia się z kołem walcowym drugiej półosi. Do obudowy mechanizmu różnicowego przymocowane jest śrubami koło talerzowe przekładni głównej. Wraz z kołem talerzowym obraca się obudowa mechanizmu różnicowego, a tym samym i zamocowane w nim wałki satelitów.

Wadą walcowego mechanizmu różnicowego jest duża liczba satelitów, co komplikuje konstrukcję i zwiększa ciężar mostu napędowego.

Zazwyczaj mechanizm taki jest krótszy, ale o większej średnicy wywołuje jednak problemy z prześwitem pojazdu. Mniejsza szerokość jest korzystna w niektórych zastosowaniach przemysłowych.


  1. Mechanizm różnicowy kulowy.

Oryginalna konstrukcja samochodowego mechanizmu różnicowego jest pokazana na rys.27. W konstrukcjach tej satelity kulowe (2) są umieszczone na jarzmie (3), mającym kształt płaskiego koszyczka. Moc przenoszona przez przekładnię tego typu nie może być duża ze względu na naciski jednostkowe (obciążenie teoretycznie w jednym punkcie), powodujące szybkie zużywanie się przekładni.






Mechanizmy różnicowe niesymetryczne.


W samochodzie o układzie jezdnym 4x4 lub 6x6 występuje często potrzeba nierównomiernego rozdzielenia momentu obrotowego między osie napędowe. Na przykład w samochodzie 4*4, jeśli tylko koła są bliźniacze, przenoszą one znacznie większy ciężar niż pojedyncze koła przednie, np. w stosunku 2:1.

W samochodach ciężarowych o dwóch lub więcej osiach napędowych moment obrotowy powinien być rozdzielony między te osie proporcjonalnie do nacisku osi napędowych. Niestety żaden ze znanych dotychczas mechanizmów różnicowych nie spełnia tego zadania. Mechanizmy różnicowe niesymetryczne proste rozdzielają moment obrotowy (przy małym tarciu wewnętrznym) proporcjonalnie do promieni tocznych kół koronkowych (rys.23b i c), koła koronkowe i słonecznego (rys.23e) lub tangensów kątów stożkowych tocznych satelitów (rys.23d).

Niesymetryczne mechanizmy różnicowe wg rys.23b i c mogą być stosowane tylko do małych przełożeń rozdziału momentu, gdyż jest on proporcjonalny do promieni tocznych kół koronkowych osi. Wyższe przełożenie można otrzymać przy zastosowaniu rozwiązania wg rys.23d, jednak w tym przypadku uzyskuje się znacznie większą średnicę obudowy.

Obecnie spośród mechanizmów różnicowych niesymetrycznych największe ma rozwiązanie wg rys.23e.


Mechanizmy różnicowe o zwiększonym tarciu wewnętrznym.


Jak już podano poprzednio, w przypadku zastosowania konwencjonalnego mechanizmu różnicowego, maksymalna siła jaką oba koła łącznie mogą uzyskać, będzie ograniczona do wielkości około dwa razy większej od tej, jaką uzyska koło znajdujące się na śliskiej drodze. Jeśli wielkość ta zostanie przekroczona, koło na śliskiej nawierzchni wpadnie w poślizg i ruch (samochodu) ustanie w ogóle.

Interesujące jest stwierdzenie, że trudności z tych ograniczeń uwydatniają się najbardziej w przypadku dwóch zupełnie różnych typów pojazdów, a mianowicie:

  1. w pojazdach odznaczających się bardzo dużą mocą jednostkową (mających bardzo wysoki stosunek mocy do ciężaru), które zatem mogą pracować blisko granicy przyczepności, np. nowoczesne samochody sportowe i wyścigowe;

  2. w pojazdach pracujących blisko granicy przyczepności dzięki istotnym cechom, właściwym nawierzchniom, po których się poruszają, np. pojazdy rolnicze, handlowe, wojskowo – terenowe, włączając ambulansy i samochody pożarnicze na lotniskach.


Większość urządzeń, które zostały do tego czasu wynalezione i udoskonalone w celu uniknięcia utraty zdolności poruszania się na skutek poślizgu koła, polega na ulepszeniu zdolności poruszania się w niekorzystnych warunkach trakcyjnych przez zwiększenie tarcia w samym mechaniźmie różnicowym.

Oczywiste zalety mechanizmu różnicowego o zwiększonym tarciu uwidaczniają się w zimie na drodze oblodzonej lub pokrytej śniegiem. W tych warunkach mechanizm ten umożliwia doprowadzenie zwiększonego momentu napędowego do koła, które ma większą przyczepność i w ten sposób zwiększa łączną siłę napędową pojazdu.

Inną korzyść daje mechanizm różnicowy o zwiększonym tarciu posiadaczom pojazdów o wysokich osiągach. Przy dużych przyspieszeniach moment reakcyjny wału napędowego, działający na tylny most powoduje odciążenie prawego tylnego koła. Odciążenie to zmniejsza siłę napędową przenoszoną przez to koło i sprawia, że rozwija ono pewnego stopnia możliwość utraty przyczepności przez jedno z kół, gdyż do wprowadzenia w działanie mechanizmu różnicowego konieczna jest znacznie większa różnica momentów obrotowych między kołami napędowymi samochodów. Podobna sytuacja ma miejsce podczas dużych przyspieszeń na długich łukach, gdy siła odśrodkowa powoduje obciążenie wewnętrznego koła napędowego.


Mechanizmy różnicowe ze sprzęgłami ciernymi.


  1. Mechanizmy różnicowe o stałym momencie tarcia wewnętrznego.


Charakterystyczną cechą tych mechanizmów różnicowych jest stałe działanie momentu tarcia, który wytwarza na opóźnianej półosi pewien moment obrotowy nawet w tym przypadku, jeśli na drugiej półosi jest on równy zeru.


Mechanizm różnicowy TIMKEN.

Jest to mechanizm różnicowy ze sprzęgłem ciernym firmy TIMKEN (rys.28). Sprzęgło cierne (1) wiąże za pomocą stałego momentu tarcia jedną z półosi z obudową mechanizmu różnicowego. Sprzęgło składa się z kolejnych stalowych i brązowych tarcz. Stalowe tarcze zamocowane są na półosiach, a brązowe na tulei związaną z obudową. Zestaw tarcz obciążony jest siłą osiową, która wywołana jest za pomocą dwunastu sprężyn śrubowych (4).





Przy prostoliniowym ruchu samochodu, gdy obie osie obracają się z jednakową prędkością kątową, brak jest względnego przemieszczenia kół zębatych i tarcz sprzęgła, cały mechanizm różnicowy i sprzęgło obracają się jak jedna całość. Jeśli jednak jedno z kół napotka odcinek drogi o małym współczynniku przyczepności i pojawi się poślizg kół, to jest on w pełni lub częściowo neutralizowany przez siły tarcia sprzęgła. Zwiększony przez sprzęgło moment tarcia jest przekazywany na drugie koło napędowe.


Mechanizm różnicowy ROCKWELL – STANDARD CORPORATION.

Na rys.29 i 30 pokazano inną konstrukcję mechanizmu różnicowego z wkładkami ciernymi o stałym momencie tarcia wewnętrznego zwaną w USA „wyrównywaczem trakcyjnym”, produkcji ROCKWELL – STANDARD CORPORATION. Konstrukcja ta, stanowiąca rodzaj sprzęgła ciernego, składa się z wkładki wyrównywacz w postaci tulei z wewnętrznym gniazdem wielowypustowym lub oprawy, która na jednym końcu osadzona jest na zewnętrznym wielowypustach wydłużonej obudowy (2) mechanizmu różnicowego. Wewnątrz tulei wstawiono serię specjalnie obrobionych, stalowych tarcz sprzęgła (14), które są wyposażone na przemian na zewnętrznym i wewnętrznym okręgu w ząbki wielowypustowe do zazębienia się z wewnętrznymi wielowypustami tulei lub zewnętrznymi wielowypustami półosi.




Specjalnie skonstruowane sprężyny talerzowe (Bellevilla), stykają się podstawami w grupach, wywierając wymagany nacisk przy względnie płaskim przebiegu charakterystyki i przy uwzględnieniu niewielkich zmian grubości z uwagi na wycieranie się tarcz w pakiecie.

Półoś jest dopasowana do kołnierza (18), aby utworzyć oparcie dla sprężyny śrubowej (19), która stale utrzymuje w miejscu wkładkę wyrównywacz (13) na wielowypustowej obudowie mechanizmu różnicowego. Wkłładka wyrównywacz jest wyposażona w czerpaki oleju (10) w celu zabierania oleju i doprowadzenia go do wgłębienia tarcz. Wkładka jest zakładana przez wprasowanie lub za pomocą długiej śruby w celu ściągnięcia sprężyn talerzowych.

Ustawcze pierścienie sprężynujące (11) są umieszczone w odpowiednim miejscu i wypełniona wkładka wyrównawcza jest przygotowana do założenia przez otwór w czaszy na końcu półosi.



Zastosowanie długiego pakietu tarcz sprzęgłowych zamiast kilku tarcz ma na celu uzyskanie mniejszego nacisku powierzchniowego na te tarcze, co umożliwia uniknięcie tendencji zacierania i ścierania powierzchni tarcz, jeśli pojazd pracuje stale na krzywiźnie lub stale z niewyrównoważonymi kołami.

Konstrukcja ta, w której sprzęgają się razem wałki półosi i obudowy mechanizmu różnicowego, pracuje nawet wówczas, gdy jedno z kół utraci przyczepność. Im większy jest nacisk wywierany na tarcze sprzęgła, tym większy jest opór wewnętrzny mechanizmu różnicowego, przy czym możliwe jest rozwinięcie wystarczające tarcia na powierzchniach ciernych, które umożliwia poruszanie się pojazdu do przodu i do tyłu nawet wówczas, gdy jedno a kół utraci przyczepność.


PORSCHE.

W rozwiązaniu wg rys31 pojedynczy stożek o dużej średnicy jest osadzony za pomocą wpustu na kole koronkowym. Stożek ten dotyka do obudowy mechanizmu różnicowego i jest do niej dociskany za pomocą sprężyny talerzowej. Wskutek docisku sprężyny istnieje opór w stosunku do ruchu obrotowego mechanizmu różnicowego.






  1. Mechanizmy różnicowe o momencie tarcia wzrastającym ze zwiększaniem siły napędowej.


Mechanizm różnicowy ze sprzęgłami ciernymi należący do tej grupy jest zwykle zamienny z konwencjonalnym mechanizmem różnicowym. Zwiększony moment tarcia uzyskuje się przez zastosowanie zestawów sprzęgieł, zabudowanych między kołami koronkowymi, a obudową mechanizmu różnicowego. Sprzęgła te przeciwstawiają się ruchowi względem półosi i sprawiają, że koła koronkowe są za ich pośrednictwem związane z obudową. Moment przenoszony przez te sprzęgła powoduje, że w mechaniźmie różnicowym nie nastąpi ruch względny półosi, dopóki moment zewnętrzny nie przekroczy maksymalnego momentu, jaki mogą przenieść sprzęgła. W przypadku jego przekroczeniu nastąpi poślizg sprzęgieł.

Sprzęgło w mechaniźmie różnicowym tego typu jest klasycznym sprzęgłem wielopłytkowym z naciskiem pochodzącym zarówno od napiętej sprężyny, jak i od sił występujących w kołach koronkowych. Należy zauważyć, że przy pewnej wartości momentu, sprzęgła zaczynają się ślizgać. Taki mechanizm często określany jest niewłaściwie terminem – „blokujący półosie”.

Mechanizm różnicowy ze zwiększaniem momentu tarcia wewnętrznego w miarę wzrostu siły napędowej (podobnie jak wszystkie mechanizmy różnicowe o zwiększonym tarciu) nie jest mechanizmem blokującym, ale mechanizmem za pomocą którego mogą być przenoszone momenty o niejednakowej wartości aż do chwili, gdy zostanie przekroczona wartość momentu, przy której sprzęgła zaczynają się ślizgać i umożliwiają względny ruch półosi.


Mechanizm różnicowy POWR – LOK.

Na rys.32 pokazano mechanizm różnicowy z elementami ciernymi o zmiennym działaniu THORNTON POWR – LOK.


W mechanizmie tym zachowano zasadniczo elementy konwencjonalnego stożkowego mechanizmu różnicowego, wprowadzając jednak pewne zmiany konstrukcyjne, które przedstawiają się następująco.

  1. Krzyżak zastąpiono dwoma oddzielnymi krzyżującymi się pod kątem prostym sworzniami (4) czterech satelitów (5). W wyniku połączenia ślizgowego sworzni w środkowej części, każdy z nich ma możliwość niezależnego, częściowo obwodowego i osiowego przemieszczania się. W celu zapewnienia połączenia ruchowego z obudową mechanizmu różnicowego, końcowe czopy sworzni satelitów wykonane są jako krzyki z powierzchniami w kształcie litery V. Podobne wycięcie w kształcie
    litery V wykonano z kolei na przeciwległych powierzchniach czołowych współpracujących członków (1) i (2) obudowy (kosza) mechanizmu różnicowego.

  2. Między koronkami półosi a członami obudowy mechanizmu różnicowego osadzono na wielowypustach tarcze dociskowe (3), ukształtowane w postaci czasz oporowych. Tarcze te stykają się z zewnętrznymi obrzeżami satelitów. Między powierzchnią obudowy mechanizmu różnicowego, wstawiono zestaw prasowanych stalowych tarcz sprzęgłowych.

Opis zasady działania mechanizmu różnicowego rozpoczęto od przenoszenia napędu przy prostoliniowym ruchu samochodu. Pod działaniem na końce sworznia satelitów sił obwodowych P0, wywieranych na nie przez obudowę mechanizmu różnicowego, następuje niewielkie przesunięcie obwodowe sworzni w stosunku do obudowy (rys.32c i d), przy czym sworznie przesuwają się po ścięciach w kształcie litery V w kierunku przeciwnym do kierunku ruchu obudowy (konstrukcja zapewnia minimalną wielkość przesunięcia w rowkach obudowy rzędu dziesiątej części milimetra). Powoduje to poprzeczne przesunięcie powierzchni oporowych sworzni (wzdłuż osi kół koronkowych) o wielkość Sb (każdego sworznia w przeciwną stronę).

Rozsuwanie się sworzni pod działaniem przenoszonego momentu obrotowego wywołuje rozsuwanie się tarcz dociskowych naciskanych przez powierzchnie cylindryczne satelitów, przesunięcia zaś tarcz dociskowych zwiększają naciski pomiędzy sprężynującymi tarczami ciernymi.

Ponadto na tarcze dociskowe oddziałują składowe sił międzyzębnych, powstających w wyniku współpracy satelitów z koronkami półosi. W sumie powoduje to powstanie określonego momentu tarcia w sprzęgle ciernymi i w rezultacie zwiększone tarcie wewnętrzne w opisywanym mechanizmie.

Moment tarcia w mechanizmie różnicowym POWR –LOK powstaje w wyniku tarcia występującego w sprzęgłach ciernych między satelitami a tarczami dociskowymi oraz w osadzeniu satelitów na sworzniach.

W czasie ruchu samochodu na krzywiźnie opisany proces następuje częściowo w odwrotnym kierunku; koronki półosi pracują wówczas jak koła zębate przekładni obiegowej. W celu lepszego zrozumienia kinematycznego wzajemnego oddziaływania części mechanizmu różnicowego, koronkę półosi wewnętrznego koła jezdnego należy rozpatrywać jako element nieruchomy, w stosunku, do którego koronka półosi zewnętrznego koła jezdnego zwiększa prędkość kątową w związku z przebywaniem większej drogi przez koło zewnętrzne. Satelity, znajdujące się w zazębieniu z koronkami półosi (obracającą się, zewnętrzną i nieruchomą wewnętrzną), muszą także obracać się, lecz aby zrealizować obrót, będą przesuwać końcowe czopy sworzni z powrotem po powierzchniach ściętych w kształcie litery V, znacznie zmniejszając nacisk na tarczę dociskową, a w następstwie – zmniejszając i moment tarcia między tarczami sprzęgła.

Działanie mechanizmu różnicowego przy ruchu samochodu na krzywiźnie przebiega więc tak, jak i przy ruchu prostoliniowym, tzn. za pomocą pewnego przyhamowania, o wielkości proporcjonalnej do momentu przenoszonego przez koła.

Z powyższego wynika, że blokujące działanie mechanizmu różnicowego POWR – LOK jest wynikiem nie tylko różnicy prędkości kątowych kół napędowych, lecz również zależy od wielkości przenoszonego momentu obrotowego. Ta okoliczność jest ważnym dodatnim czynnikiem. W wyniku hamującego działania mechanizmu różnicowego przy przenoszeniu momentu obrotowego zapewnione jest sprzężenie między półosiami. Zapobiega to możliwości chwilowych przyspieszeń obrotu kół przy gwałtownym zmniejszeniu przyczepności, a także zwiększa stabilizacyjne właściwości samochodu na zakręcie, i przy dużych prędkościach jazdy.

Główna wada mechanizmu różnicowego POWR – LOK, polegająca na całkowitej utracie siły napędowej w przypadku, gdy jedno z kół traci przyczepność, została w znacznym stopniu zmniejszona przez zastosowanie sprężyn talerzowych w zestawach tarcz sprzęgła.

1   2   3   4   5   6

Powiązany:

Wydział transportu laboratorium budowy pojazdóW iconPolitechnika Śląska Wydział Transportu Laboratorium automatyki

Wydział transportu laboratorium budowy pojazdóW iconPodstawy budowy pojazdów

Wydział transportu laboratorium budowy pojazdóW iconPodstawy budowy pojazdów

Wydział transportu laboratorium budowy pojazdóW iconLaboratorium Układów Napędowych Pojazdów Instrukcja bezpiecznej obsługi stanowisk laboratoryjnych

Wydział transportu laboratorium budowy pojazdóW iconInstytut podstaw budowy maszyn laboratorium obróbki metali I

Wydział transportu laboratorium budowy pojazdóW iconPojęcia z dziedziny transportu rowerowego I pojazdów napędzanych siłą mięśni człowieka w 27 językach, w tym również w 23 językach urzędowych ue

Wydział transportu laboratorium budowy pojazdóW iconPartnerstwo dla Regionu Karkonoskiego laboratorium budowy społeczeństwa obywatelskiego1

Wydział transportu laboratorium budowy pojazdóW iconZasady zbiórki, transportu I unieszkodliwienia gruzu I odpadów z budowy I remontóW, oraz odpadów wielkogabarytowych

Wydział transportu laboratorium budowy pojazdóW iconZałącznik nr 6 Wydział Komunikacji I Transportu

Wydział transportu laboratorium budowy pojazdóW iconPolitechnika Warszawska Wydział Transportu Materiałoznawstwo

Umieść przycisk na swojej stronie:
Rozprawki


Baza danych jest chroniona prawami autorskimi ©pldocs.org 2014
stosuje się do zarządzania
Rozprawki
Dom