Блокировка дифференциала. как осуществить

Блокировка дифференциала заднего моста МТЗ 80(82): устройство, принцип работы, ремонт

С целью сохранения ходовых качеств трактора, при возникновении разности тягово-сцепных условий на задних колёсах трактора, при передачи дифференциалом крутящего момента на одну из сторон ходовой части, в случае попадания колеса в яму, при преодолении подъёмов или в движении по поверхности с высокой влажностью почвы для уравнивания передачи вращения на ведущие задние колёса — машина оснащена системой блокирования дифференциала. Включённое устройство останавливает дифференцированный принцип передачи вращения на колёса от моста. Ведущие валы конечных передач получают абсолютно одинаковое вращение и с заблокированным дифференциалом работают как одна жёсткая ось.

При активированной блокировке нужно понимать, что движение трактора должно осуществляться только прямо в соответствующем положении передних управляемых колёс. В противном случае при повороте с включённой блокировкой возникающие угловые скорости задних колёс создадут нагрузку в механизме конечных передач и дифференциала, что в большинстве случаев приводит к поломке заднего моста.

Преимущества и недостатки самоблокирующегося дифференциала

Самоблокирующийся дифференциал — это устройство, которое трансформирует крутящий момент от «движка» к колесам, используя трансмиссионные элементы. Альтернативным вариантом считается принудительная блокировка.

Многих водителей интересует, какой самоблокирующийся дифференциал стоит установить на внедорожник российского производства

Эксперты говорят, что нужно обратить внимание на механический, пневматический или электронный самоблок

К преимуществам самоблокирующегося дифференциала относят:

1. Автомобиль получает возможность свободно перемещаться по плохой местности.

2. Конструкция автомобиля остается неизменной, так как самоблок устанавливается в область штатной детали.

3. Механизм работает автоматом, не нужно иметь специальных навыков для управления.

К минусам установки самоблокирующегося элемента относят то, что управление транспортом становится хуже. Водителю придется прикладывать усилия, чтобы рулить. Рабочий ресурс данного элемента меньше заводского. На поворотах стиль вождения меняется, при этом 100%-ной гарантии на блокирование нет.

Самостоятельная установка блокировки дифференциала

Мастерские довольно высоко оценивают свои услуги по установке блокировки дифференциала. Общая стоимость складывается из цены самого устройства (порядка 10–50 тыс. рублей, а иногда и больше), затрат на дополнительные запчасти и материалы, вознаграждения мастеру-установщику. Очевидно, что профессиональная установка ограничителя обойдётся вам в круглую сумму.

Существенно сократить расходы можно, применив собственные навыки и установив блокировку своими руками. На подготовительном этапе придётся обзавестись необходимым измерительным инструментом и комплектом регулировочных колец.

Пример установки блокировки дифференциала на УАЗ (видео):

Установка механизма производится по следующей схеме:

1. Расположить автомобиль на эстакаде или над смотровой ямой в гараже.
2. Надёжно закрепить его домкратами.
3. Снять все колёса и тормозные барабаны.
4. Демонтировать полуоси и аккуратно вытянуть их наружу.
5. Снять карданный вал.
6. Демонтировать редукторы.
7. Установить блок блокировки.
8. Произвести установку всех демонтированных узлов в обратной последовательности.

Настройка привода включения ограничителя

Перед установкой приводного тросика производят регулировку его рабочего хода.

Помимо описанных выше причин установки блокировки, её используют как способ исправить дефектный дифференциал, неправильно распределяющий усилие по колёсам.

При полностью отключенном дифференциале из-за большого крутящего момента могут возникнуть сложности с поворачиванием руля — это небольшая плата за возможность заставить автомобиль двигаться даже в самых сложных условиях (на скользкой поверхности, в грязи, в случае провисания колеса).

Блокировка дифференциала — устройство сложное, но его установка под силу даже неопытному водителю. Главное здесь — тщательная подготовка к работе и наличие специального инструмента.

DPS

Dual Pump System — система с двумя насосами, автоматически подключающая вторую ось, когда не хватает одной. Применяется в системах полного привода Honda. Достоинства: работает автоматически, на хорошей дороге экономит бензин. Недостатки: ограниченная проходимость, сложность, ограничения на буксировку.

Шестеренчатые самоблокирующиеся дифференциалы

Существует три типа таких дифференциалов:

• планетарные
• Quaife
• Torsen. 

Все они основаны на свойстве косозубой или червячной передачи «заклинивать» при определенном соотношении крутящих моментов. Такие дифференциалы передают большую часть крутящего момента (до 80%) небуксующему колесу. Применяются во внедорожниках и гоночных автомобилях. Недостатки: сложность; большая потеря мощности, чем у обычного дифференциала.Дифференциал типа Torsen изобретен в 1958 г. американцем Верноном Глизманом. Имеет достоинства вязкостной муфты и не имеет ее недостатков. Принцип работы основан на свойстве червячной передачи «расклиниваться». Название Torsen произошло от англ. Torque sensitive («чувствительный к крутящему моменту»). Torsen — товарный знак JTEKT Torsen North America Inc.

Разновидностей конструкций не так уж и много — можно выделить три основных:

Первый тип (T-1).Червячными парами являются шестерни ведущих полуосей и сателлиты. При этом каждая полуось имеет собственные сателлиты, которые парно связанны с сателлитами противоположной полуоси обычным прямозубым зацеплением. Следует отметить, что ось сателлита перпендикулярна полуоси. При нормальном движении и равенстве передаваемых на полуоси моментов, червячные пары «сателлит / ведущая шестерня» либо остановлены, либо проворачиваются, обеспечивая разницу угловых скоростей полуосей в повороте. Как только дифференциал пытается отдать момент на одну из полуосей, то червячную пару этой полуоси начинает расклинивать и блокировать с чашкой дифференциала, что приводит к частичной блокировке дифференциала. Данная конструкция работает в самом большом диапазоне отношений крутящего момента — от 2,5/1 до 5,0/1, то есть является самой мощной в серии. Диапазон срабатывания регулируется углом наклона зубцов червяка.Рис.10Рис.11Второй тип (T-2).Автором этого типа является англичанин Rod Quaife В данном случае, оси сателлитов параллельны полуосям. Сателлиты расположены в своеобразных карманах чашки дифференциала. При этом парные сателлиты имеют косозубое зацепление, которое расклиниваясь, так же участвует в процессе блокировки. Подобное устройство имеет и дифференциал TrueTrac компании EATON. Даже у нас в России появилось производство аналогичных дифференциалов под отечественные автомобили УАЗ и т. д.Рис.12Рис.13Третий тип (Т-3).Планетарная структура конструкции позволяет сместить номинальное распределение момента в пользу одной из осей. Срабатывание частичной блокировки происходит при 20–30% разнице в передаваемых на оси моментах. Подобная структура дифференциала делает его компактным, что в свою очередь, упрощает конструкцию и улучшает компоновку раздаточной коробки.Рис.14В отличие от других конструкций, датчики вращающего момента работают практически в любых условиях. Даже если колеса вращаются с различными скоростями (поворот, прохождение через ухабы), они тем не менее всегда получают вращающий момент основанный на сцеплении.Рис.15В целом, смещение номинального распределения момента между осями возможно в диапазоне от 65/35 до 35/65. Срабатывание частичной блокировки происходит при 20–30% разнице в передаваемых на оси моментах. Так же, подобная структура дифференциала делает его компактным, что в свою очередь, упрощает конструкцию и улучшает компоновку раздаточной коробки.Вышеописанные torque sensitive дифференциалы очень популярны в автоспорте. Более того, многие производители устанавливают такие дифференциалы на свои модели штатно, как в качестве межосевых, так и межколесных дифференциалов. Например, Тойота устанавливает такие дифференциалы как на легковые автомобили (Supra, Celica, Rav4, Lexus IS300, RX300 и. т. д), так и на внедорожники (4Runner / Hilux Surf, Land-Cruiser, Mega-Cruiser, Lexus GX470) и автобусы (Coaster Mini-Bus). Данные дифференциалы не требуют применения специальных присадок к маслу (в отличие от friction-based дифференциалов), однако лучше использовать качественное масло для нагруженных гипоидных передач. Не ниже API GL-5.

Что такое блокировка дифференциала?

Блокировка дифференциала предназначена для увеличения крутящего момента на колесе (оси) с лучшим сцеплением.

Для того, чтобы заблокировать дифференциал необходимо выполнить одно из двух действий.

Блокировка должна быть частичной или полной, это зависит от характера блокировки.

Что значит частичная блокировка? Это когда свободно-вращающая полуось притормаживается, передавая таким образом момент на другое колесо.

Соотношение величин крутящего момента на колесах оценивается коэффициентом блокировки. Или так можно выразить, отношение величины момента на свободном (отстающем) колесе к величине буксующего (забегающего) колеса.

При симметричной работе свободного дифференциала моменты сил на колеса колёса равны, коэффициент равен 1. При заблокированном дифференциале моменты сил не должны превышать значений от 3 до 5, иначе поломка обеспечена.

Автомобили с блокировкой межколёсного дифференциала, а так же межосевого сейчас встретить не редкость. Полноприводных автомобилей навыпускали уже достаточное количество.

Но чаще используют блокировки межосевого дифференциала, межколесного реже, чтобы не ухудшать управляемость автомобиля.

Само действие блокировки может быть автоматическим, с помощью следящей электроники или чисто механических самоблокирующих дифференциалов, и принудительной, то есть водитель сам принимает решение и включает блокировку.

Недостатки блокировки дифференциала

Несмотря на все положительные качества этого механизма, имеют место и некоторые минусы.

Когда автомобиль двигается по бездорожью, он очень часто может сталкиваться с искривленной траекторией. В таком случае, колеса начинают вращаться с разной скоростью, так как проходят разный путь за одинаковое время. Например, при движении по кривой небольшого радиуса, внешнее колесо проходит больший путь, чем внутреннее. Для того чтобы внешнее колесо вращалось быстрее применяется межколесный дифференциал, который распределяет обороты по необходимости.

Когда же применяется блокировка, колеса соединяются и двигаются с одинаковой скоростью. Из-за этого внутреннее колесо будет буксовать, забирая максимально тягу, а внешнее будет прокручиваться. Такая ситуация на бездорожье может привести к тому, что будет вырыта колея, ухудшиться сцепление и преодолеть препятствие будет сложно. Поэтому при передвижении по небольшим кривым блокировку лучше отключать, если есть возможность.

Однако, его необходимо использовать только в определенный случаях, иначе это приведет только к ухудшению проходимости или даже к поломке.

https://youtube.com/watch?v=kCogIlaafUU%2520

Типы блокировки дифференциала

В зависимости от степени блокировка дифференциала может быть полной или частичной:

• Полная блокировка подразумевает жесткое соединение элементов дифференциала, при котором крутящий момент может передаваться целиком на колесо с лучшей тягой
• Частичная блокировка дифференциала характеризуется ограниченной величиной передаваемой силы деталей дифференциала и соответствующим увеличением крутящего момента на колесо с лучшей тягой

Существуют различные типы блокировок, но их обычно можно разделить на несколько больших групп:

• дифференциалы, которые плотно блокируются (100%)
• автоматическая блокировка дифференциалов
• дифференциалы с ограниченным скольжением — LSD

Как работает дифференциал и блокировка дифференциала

Дифференциал, от латинского “differentia” (“разница”) ー механизм, служащий для распределения крутящего момента между осями автомобиля. Этот узел является обязательным для любого авто. Самый распространенный дифференциал ー простой (классический или свободный). Зачем он нужен?

Автомобиль практически никогда не движется абсолютно прямолинейно. Водителю все время приходится маневрировать. При прохождении поворота длина пути, который проходят колеса, отличается. При отсутствии дифференциала колеса вращались бы синхронно, “наматывая” одинаковый путь. В этом случае одно колесо неизбежно буксовало бы, второе – тормозило. Результатом бы стал повышенный износ трансмиссии и покрышек, излишняя нагрузка на двигатель. Дифференциал устраняет жесткую связь колес одной оси, позволяя вращаться независимо, с разной скоростью. Работает классический дифференциал следующим образом.

У машины с двумя ведущими колесами имеется один дифференциал (межколесный). У полноприводного автомобиля дифференциалов три: два межколесных и один межосевой.

В “семерке” имеется один дифференциал (редуктор) заднего моста. Ведущая шестерня, приводимая в действие карданом, передает вращение паре шестерен полуосей, вращающих задние колеса. Усилие передается на ведомые шестерни сателлитами ー небольшими промежуточными шестернями. Они, являясь равноплечным рычагом, уравнивают передаваемые на полуоси усилия.

Пока автомобиль движется прямолинейно, колеса вращаются с одинаковой скоростью и сателлиты не вращаются. При вхождении в поворот или движении по неровной дороге угловая скорость колес начинает отличаться, как и усилие, требующееся для вращения колес. Сателлиты начинают вращаться, передавая крутящий момент на ось, которую крутить легче. Когда одно из колес начинает буксовать, автомобиль не может ехать Выглядит все это так:

Если одно колесо стоит, второе вращается с удвоенной скоростью (“за двоих”).
Если одно из колес буксует (скользит), второе, имеющее хорошее сцепление, получает тот же малый крутящий момент, дифференциал не может передать ему всю тягу.
Когда тяга, передаваемая на колесо, становится меньше сопротивления качению, автомобиль останавливается.
В результате буксующее колесо резко набирает обороты, а то, которое имеет хорошее сцепление с дорогой, останавливается.
Увеличение оборотов двигателя ведет лишь у увеличению скорости вращения забуксовавшего колеса.

Получается, дифференциал лишь мешает автомобилю выбраться из грязи песка или сугроба.

Как включить блокировку

Делать это довольно просто. На автомобиле «Лада 4х4» справа от водителя есть три рычага, нас интересует из них самый маленький. Когда водитель передвинет его назад, работает блокировка на «Ниве 2121», как только переведет ручку вперед – режим отключится. Производить все манипуляции лучше всего на неподвижном автомобиле.

Опытные водители знают, что включается (выключается) блокировка не всегда с первого раза. Дело в том, что валы могут стоять не в том положении или их может «закусить», если на муфту приложено дополнительное усилие (например, автомобиль остановился на повороте). Тогда надо немного проехать вперед или назад, выровнять колеса и повторить попытку. Как правило, в этом случае все включается.

На «Шевроле-Ниве» эта процедура производится по-другому. Там не два рычага для управления режимами раздатки, а один. Нужный нам расположен ближе к водителю. Хотя работают блокировки на «Ниве-Шевроле», как и на автомобиле «Лада 4х4», одинаково, но включаются по-другому. На «Шевроле» для этого рычаг управления режимами раздаточной коробки надо перевести при выжатом сцеплении на стоящем автомобиле влево (к себе). Чтобы отключить блокировку – в противоположную сторону.

О трансмиссии

Прежде всего несколько слов об устройстве «Нивы». Она обладает постоянным полным приводом. Что это значит? Все просто – крутящий момент одновременно передается на четыре колеса. В этом и состоит одно из принципиальных отличий «Нивы» от других автомобилей. У них момент подается только на один из мостов (передний или задний).

Полный привод реализован благодаря использованию раздаточной коробки. Крутящий момент, пройдя КПП, поступает на раздатку, а с нее – на передний и задний мосты. Такая конструкция позволяет создать блокировку межосевого дифференциала на «Ниве», которая совместно с полным приводом обеспечивает ей повышенную проходимость. Здесь нельзя не сказать несколько слов о дифференциале. Во многом благодаря ему реализуются отличные внедорожные характеристики «Нивы».

Разновидности блокировок

Можно заблокировать работу механизма, напрямую соединив его корпус с нагруженной полуосью или ограничив возможность вращения сателлитов. Различают следующие виды блокировки:

• Полный: передаваемый крутящий момент достигает 100%. Детали дифференциала жестко связаны между собой и как следствие он не может выполнять свои функции.
• Частичный: крутящий момент в определенном соотношении принудительно распределяется через дифференциал и ограничивает работу его элементов.

В зависимости от степени участия водителя блокировка дифференциала может осуществляться вручную или автоматически:

• Принудительная блокировка выполняется водителем по мере необходимости (ручная блокировка). Для этого используется кулачковый дифференциал.
• Самоблокирующийся дифференциал автоматически устанавливает пределы работы (автоматическая блокировка). Требование к блокировке и ее степень определяются разницей крутящих моментов на полуосях ведущих колес или их угловых скоростей. В некоторых типах таких систем используется датчик блокировки дифференциала.

Типы устройств блокировки

Блокирующее устройство узла зависит от его типа и используемого механизма. Различные функции ограничены и определяют возможность их использования в межосевых или межколесных дифференциалах.

Кулачковое устройство блокировки

Принудительная блокировка происходит вручную через кулачковую муфту. Муфта полностью блокирует механизм и жестко соединяет его корпус с нагруженной полуосью. Кулачковый дифференциал приводится в действие приводами следующих типов:

• механический;
• гидравлический;
• пневматический;
• электрический.

Они включаются рычажным механизмом или специальной кнопкой на панели приборов (для электропривода).

Благодаря своей универсальности кулачковый дифференциал используется в межосевых и межколесных механизмах.

Самоблокирующейся дифференциал

Самоблокирующееся (автоматическое) дифференциальное устройство использует принцип увеличения сил трения при изменении условий нагрузки на полуоси ведущих колес. Отсюда и другое название — «дифференциал повышенного трения» или LSD (Limited Slip Differential).

Дифференциал повышенного трения имеет четыре основных варианта в зависимости от способа увеличения трения:

• дисковый;
• червячный;
• вискомуфта;
• электронная блокировка.

Дисковый

Дифференциал повышенного трения, в котором используется дисковая муфта, использует принцип автоматической блокировки при изменении угловых скоростей полуосей: чем больше их разница, тем выше степень перераспределения крутящего момента.

При использовании этого типа LSD между дисками возникает трение. Один фрикционный пакет имеет жесткое соединение с чашкой дифференциала, другие — с полуосями.

Фрикционные пакеты вращаются с одинаковой скоростью, когда ведущие колеса вращаются тоже, с одной и той же скоростью. При изменении угловой скорости диски ускоряющейся полуоси передают часть крутящего момента на вал другой полуоси (частичная блокировка) за счет увеличения силы трения с фрикционным пакетом корпуса (чашкой).

Степень сжатия в дисковом дифференциале может быть постоянной (за счет пружин) или переменной (гидравлически управляемой).

Червячный

Сателлиты и полуоси с червячной передачей в качестве привода часто используются для создания LSD, блокируемого в результате разности крутящих моментов.

Эта система LSD с червячным приводом известна как Torque Sensing или сокращенно — Torsen. Принцип работы червячной передачи чрезвычайно прост: увеличение крутящего момента на одной полуоси приводит к частичной блокировке и его передаче на другую полуось. В этом случае не требуются никакие дополнительные системы или агрегатов, червячный узел изначально является самоблокирующимся из-за свойств привода, в котором другие шестерни не могут приводить в движение червячную передачу. Червячный привод применяется в колесных и межосевых дифференциалах различных типов машин.

Вискомуфта

Вязкостная муфта состоит из набора близко расположенных перфорированных дисков, которые размещены в герметичном корпусе с силиконовой жидкостью и соединены с чашкой и приводным валом.

При одинаковых угловых скоростях устройство работает в штатном режиме. Его блокировка происходит при увеличении скорости вала: диски на нем увеличивают скорость и, перемешивая силикон и заставляют его затвердеть. Диски чашки получают и передают крутящий момент на другой вал, увеличивая его тяговое усилие.

LSD, блокирующую функцию которого выполняет вязкостная муфта, имеет большие габаритные размеры и применяется в межосевых дифференциалах. Вязкостная муфта также может использоваться как дифференциал полноприводного автомобиля и полностью выполняет его функции.

Однако у нее есть один серьезный недостаток: возможен перегрев и периодическая несовместимость с системой ABS. Это привело к тому, что вискомуфты используются в современных автомобилях крайне редко.

Электронная блокировка

Дифференциал повышенного трения, в котором используется электронная система блокировки, реагирует на изменение угловой скорости ведущих колес.

Дифференциал управляется программно. По мере увеличения скорости колеса в тормозной системе повышается давление, и его скорость уменьшается. Это увеличивает тяговое усилие и передает крутящий момент на другое колесо.

Таким образом, дифференциал не оборудован дополнительными элементами и не блокируется, то есть по сути это не LSD. Перераспределение крутящего момента и выравнивание угловых скоростей происходит под действием тормозной системы, управляемой антипробуксовочной системой.

Как устанавливается преднатяг

Регулировка преднатяга осуществляется путем установки пакета специальных пружинных шайб, которые распирают шестеренки внутри блокировки. Полный пакет таких спецшайб, сложенные все вместе составляют толщину 1 см, но все шайбы по толщине разные, чтобы можно было регулировать момент.

Чтобы отрегулировать преднатяг, потребуется:

• динамометрический ключ стрелочный (ключ с щелчками не подходит, его придется долго настраивать);
• самодельная спецдеталь, сделанная из простой внутренней гранаты (обрезан и к нему приварен болт) — смотрите ниже на видео;
• комплект пружинных шайб (колечки);

Порядок регулировки преднатяга:

1. Разобрать дифференциал блокировки (запоминаем последовательность). После снятия крышки вытаскиваем шнековую шестеренку полуоси; за ней идет узкая шестеренка с большим внутренним отверстием, но который имеет бортик; затем идут те самые регулировочные пружинные шайбы. Можно вытащить шнековые сателлиты (сами преднатяги), чтобы проверить какой у них износ.
2. Установить новые шайбы.
3. Собрать.
4. Динамометрическим ключом и специальной самодельной деталью определяем момент затяжки. Когда ключ начинает проворачивать — в этот момент стрелка показывает момент натяга.

В этом видео рассмотрен вариант регулировки шайбами блокировки авто ВАЗ 2108.

Преднатяг до 5 кг не сплющивает до плоского состояния шайбы, такой момент натяжки считается ресурсным. Блокировка с натягом до 5 кг поможет сильно не терять своих характеристик около 4 лет. Любая блокировка с натягом в первые пару месяцев теряет около 1 кг натяга.

Специалисты рекомендуют делать для переднего дифференциала с самоблокировкой преднатяг не больше 5 кг, а для заднего дифференциала — не больше 7 кг. При максимальной величине, например, в 9 кг, все пружинные шайбы будут уже прижаты и эффект пружин будет потерян.

Чувствительные к скорости

Такие дифференциалы изменяют распределение тяги в зависимости от разницы между текущими скоростями выходных валов. Данный тип LSD подразделяется на 2 вида.

Вязкий (VLSD)

В конструкции дифференциала этого типа применяется специальная камера, наполненная вязкой жидкостью (маслом на основе силикона) и содержащая несколько дисков. Ее внутренняя часть соединена с приводным валом. А внешняя сторона корпуса контактирует с дифференциалом. Блокировка LSD в данном случае происходит потому, что часть дисков двигается в одном направлении, а вторая — в другом. Возникающее между ними трение провоцирует смещение крутящего момента.

Основной недостаток такого дифференциала заключается в том, что при продолжительных и высоких нагрузках увеличивается температура масла. Это приводит к расширению жидкости, вследствие чего муфта блокируется даже в том случае, когда не нужно. А примерно после 100 тысяч километров из-за указанных конструктивных особенностей дифференциал начинает работать, как открытый. Поэтому при таком пробеге нужно менять центральную часть VLSD. Залить новую жидкость не дают конструктивные особенности дифференциала.

Героторный насос

В дифференциале данного типа применяется героторный насос, который за счет гидравлического сжатия перераспределяет крутящий момент от быстрого колеса к медленному. Как и в случае с вязкостным LSD, у этой конструкции есть определенные ограничения. В частности, если скорость вращения одного колеса превышает заданный предел, то героторный насос не сможет обеспечить достаточное гидравлическое сжатие для передачи тяги. Однако современные автомобили дополняются электроникой, которая снижает вероятность возникновения подобных последствий.