3.3 Выбор максимального крутящего момента при расчете на прочность элементов блокировки

При прямолинейном движении и трогании с места со стороны автомобиля на межколесный дифференциал действует суммарная сила сопротивления F_сопр.

Пока имеет место равновесие сил F_дифф и F_сопр автомобиль находится в покое. При увеличении F_дифф на величину F_дифф начинается движение автомобиля, дифференциал начинает вращаться, но в самом дифференциале относительное вращение между шестернями отсутствует в виду равенства противоположных сил 0,5F_дифф и F_1.сопр, F_2.сопр соответственно. Очевидно, что F_1.сопр и F_2.сопр пропорциональны коэффициентам сцепления ₁ и ₂.Относительное вращение шестерен в дифференциале возникает при изменении сил сопротивления Р_1.сопр, Р_2.сопр, которые зависят только от коэффициента сцепления колеса с дорогой , так как другие составляющие остаются постоянными во время движения.

Рис.3. Движение по прямой при j1 = j2

1 - полуось левая; 2 - полуось правая; 3 - муфта; 4 - чашка дифференциала;

5 - ось сателлита; 6 - сателлит; 7 - полуосевая шестерня; 8 - колесо.

Так при буксовании одного из колес, например правого, коэффициент сцепления ₂ = 0, следовательно, сила F_2.сопр = 0, и сила F_1.сопр, начинает вращать сателлит, являющимся двухплечим рычагом, вокруг оси крестовины. Равновесие нарушается. Полуосевые шестерни начинает вращение относительно чашек дифференциала в противоположные стороны. Левая полуосевая шестерня, имеющая сопротивление со стороны силы F_1.сопр по отношению к чашкам дифференциала вращается в противоположную сторону, хотя по отношению к дороге находится в покое.

Соединение любой из полуосевых шестерен с чашками дифференциала прекращает относительное вращение в дифференциале, тем самым блокирует дифференциал.

Для расчета прочности элементов блокировки условно можно принять, что автомобиль движется по прямой и коэффициент сцепления колеса с дорогой у одного колеса равен максимальному значению, а у другого равен нулю (колесо вывешено).

Возможны 2 случая

колесо, имеющее максимальное сцепление находится на полуоси, где размещена блокировка.

колесо, имеющее максимальное сцепление находится на полуоси, где не размещена блокировка.

1 случай

Рис.4. Движение по прямой при j1 = max; j2 = 0.

Крутящий момент вращает чашки дифференциала. На правом колесе нет нагрузки, сила F_1.сопр вращает сателлит относительно оси, стараясь провернуть полуосевую шестерню 1 в обратном направлении. Полуосевая шестерня 1 и полумуфта полуоси подтормаживаются, а чашки дифференциала и полумуфта чашки продолжают вращение, происходит сцепление полумуфт (рис. 6.3) Дифференциал блокируется.

При этом кулачки муфт нагружаются крутящим моментом равным максимальному сцепному моменту на левом колесе (правое колесо вывешено, следовательно, на нем нет нагрузки - сила F_2.сопр = 0).

2 случай

Крутящий момент вращает чашки дифференциала. На правом колесе нет нагрузки, сила F_2.сопр вращает сателлит относительно оси, стараясь провернуть полуосевую шестерню 1 и полумуфту полуоси по направлению движения. Полуосевая шестерня 2 и чашка дифференциала движутся медленнее, происходит сцепление полумуфт. Дифференциал блокируется.

Рис.5. Движение по прямой при ₁ = 0; ₂ = max.

При этом кулачки муфт нагружаются крутящим моментом равным максимальному сцепному моменту на правом колесе (левое колесо вывешено, следовательно, на нем нет нагрузки - сила F_1.сопр = 0).

Исходя из выше приведенного, за максимальный крутящий момент при расчете на прочность муфт блокировки необходимо принимать крутящий момент по сцеплению на одном колесе (полуоси), имеющем максимальное сцепление с дорогой.