G O R A
G O R A
G O R A
G O R A
N
N
N
N
ASZE
ASZE
ASZE
ASZE
P
P
P
P
UBLIKACJE
UBLIKACJE
UBLIKACJE
UBLIKACJE
N
N
N
N
OWOCZESNY
OWOCZESNY
OWOCZESNY
OWOCZESNY
W
W
W
W
ARSZTAT
ARSZTAT
ARSZTAT
ARSZTAT
Artyku
ł
zastrze
ż
ony prawem autorskim - kopiowanie w ca
ł
o
ś
ci bez zgody autora zabronione
Elementy mostu napędowego
Mechanizm różnicowy - część 1
Niezwykle wa
ż
nym elementem uk
ł
adu przeniesienia nap
ę
du jest umieszczony w mo
ś
cie nap
ę
dowym mechanizm ró
ż
nicowy.
Mechanizm ró
ż
nicowy rozdziela nap
ę
d na pó
ł
osie nap
ę
dowe i umo
ż
liwia toczenie si
ę
kó
ł
mostu nap
ę
dowego z ró
ż
nymi pr
ę
dko
ś
ciami
obrotowymi. Podczas ruchu pojazdu na zakr
ę
cie lub w innych okoliczno
ś
ciach ko
ł
a jezdne pokonuj
ą
drog
ę
o ró
ż
nej d
ł
ugo
ś
ci. Aby
zobrazowa
ć
wielko
ść
tej ró
ż
nicy przytocz
ę
przyk
ł
ad: je
ś
li samochód (przyj
ął
em
ś
redni samochód osobowy z nap
ę
dem na przednie
ko
ł
a) wykonuje manewr zawracania przy maksymalnym skr
ę
cie kó
ł
, zewn
ę
trzne ko
ł
o przednie zatacza okr
ą
g o
ś
rednicy przeci
ę
tnie
11,5 m. Przy rozstawie kó
ł
1,4 m otrzymamy ró
ż
nic
ę
obwodów okr
ę
gów, po których poruszaj
ą
si
ę
ko
ł
a osi przedniej wynosz
ą
c
ą
oko
ł
o 4,4 m. Ró
ż
nica ta przy uwzgl
ę
dnieniu
ś
redniej wielko
ś
ci ko
ł
a jezdnego przek
ł
ada si
ę
na oko
ł
o 2,5 jego obrotu. Mówimy zatem o
znacznej ró
ż
nicy pr
ę
dko
ś
ci obrotowej kó
ł
tej samej osi, która w przypadku sztywno po
łą
czonych i nap
ę
dzanych kó
ł
nap
ę
dzanych
musi doprowadzi
ć
do ogromnych napr
ęż
e
ń
i u
ś
lizgu jednego z kó
ł
wyra
ż
aj
ą
cego si
ę
raczej jego wleczeniem.
Nieprawid
ł
owo
ś
ci kinematyki mostu nap
ę
dowego powstaj
ą
z ró
ż
nych przyczyn:
·
Jazda pojazdu po okr
ę
gu
·
Jazda w chwilowym
ł
uku drogi podczas manewrów wyprzedzania i omijania przeszkody
·
Wyst
ą
pienie ró
ż
nicy promieni dynamicznych kó
ł
jezdnych spowodowane ró
ż
nic
ą
ci
ś
nienia w ogumieniu, ró
ż
nym stopniem
zu
ż
ycia bie
ż
ników opon, nierównomiernym roz
ł
o
ż
eniem
ł
adunku
·
Jazda pojazdu po prostym odcinku drogi, ale ró
ż
norodnym pofalowaniu jej powierzchni. Wyst
ę
puje tu ró
ż
nica d
ł
ugo
ś
ci drogi do
pokonania przez poszczególne ko
ł
a nap
ę
dzane.
Ró
ż
nica w chwilowej pr
ę
dko
ś
ci obrotowej ko
ł
a lewego w stosunku do prawego mo
ż
e wyst
ą
pi
ć
równie
ż
w innych okoliczno
ś
ciach:
·
Gdy ko
ł
a tej samej osi poruszaj
ą
si
ę
po pod
ł
o
ż
u o ró
ż
nej przyczepno
ś
ci
·
Gdy podczas hamowania pojazdu hamulce kó
ł
tej samej osi b
ę
d
ą
dzia
ł
a
ć
z ró
ż
n
ą
si
łą
.
Mo
ż
na wi
ę
c
ś
mia
ł
o stwierdzi
ć
,
ż
e podczas ruchu samochodu zawsze wyst
ę
puj
ą
okoliczno
ś
ci nakazuj
ą
ce korekt
ę
pr
ę
dko
ś
ci obrotowej
kó
ł
tej samej nap
ę
dzanej osi, poniewa
ż
identyczna pr
ę
dko
ść
obrotowa wyst
ę
puje dla nich rzadko i tylko chwilowo.
Na rysunku 1 przedstawiono budow
ę
podstawowego, sto
ż
kowego mechanizmu ró
ż
nicowego, a na rysunku 2 jego schemat
kinematyczny:
Nale
ż
y zwróci
ć
uwag
ę
,
ż
e moment obrotowy w
ę
druj
ą
cy od wa
ł
u korbowego silnika poprzez elementy uk
ł
adu przeniesienia nap
ę
du
dociera do mechanizmu ró
ż
nicowego w taki sposób,
ż
e zawsze nap
ę
dza jego obudow
ę
, niezale
ż
nie od usytuowania silnika, budowy
mostu nap
ę
dowego, czy zastosowania mi
ę
dzyosiowych, przelotowych mechanizmów ró
ż
nicowych. Z obudowy moment obrotowy
przekazywany jest poprzez o
ś
satelitów lub krzy
ż
ak satelitów na ko
ł
a z
ę
bate sto
ż
kowe – satelity, a dopiero z nich na ko
ł
a koronowe
po
łą
czone najcz
ęś
ciej poprzez wielowypusty z pó
ł
osiami nap
ę
dowymi. Ilo
ść
satelitów uzale
ż
niona jest od wielko
ś
ci momentu
obrotowego docieraj
ą
cego do kó
ł
jezdnych. Nale
ż
y bowiem zda
ć
sobie spraw
ę
,
ż
e ca
ł
a moc silnika napiera na z
ę
by kó
ł
koronowych
tylko w miejscu ich styku z z
ę
bami satelitów. Przy dwóch satelitach osadzonych na osi s
ą
to zaledwie cztery miejsca styku, a wi
ę
c
przekazania momentu obrotowego. Wystarczy to do przeniesienia nap
ę
du w mostach samochodów osobowych i lekkich
dostawczych. W samochodach ci
ęż
arowych stosuje si
ę
wi
ę
ksz
ą
liczb
ę
satelitów, aby zwi
ę
kszy
ć
ilo
ść
punktów przekazuj
ą
cych
moment obrotowy. Cztery satelity osadza si
ę
na krzy
ż
aku, wi
ę
ksz
ą
ilo
ść
na specjalnym pier
ś
cieniu z czopami osadzenia satelitów.
Zasada dzia
ł
ania mechanizmu ró
ż
nicowego*:
Je
ż
eli obydwa ko
ł
a koronowe, po
łą
czone pó
ł
osiami z ko
ł
ami jezdnymi, obracaj
ą
si
ę
z tak
ą
sam
ą
pr
ę
dko
ś
ci
ą
, wówczas satelity nie
obracaj
ą
si
ę
wokó
ł
swojej osi i mówimy,
ż
e mechanizm ró
ż
nicowy nie pracuje. Nap
ę
d jest przenoszony na ko
ł
a tak, jakby to mia
ł
o
miejsce, gdyby by
ł
y one po
łą
czone sztywn
ą
osi
ą
. Taki przypadek przenoszenia nap
ę
du zachodzi wówczas, gdy samochód porusza
si
ę
po torze prostoliniowym, a promienie dynamiczne obydwu kó
ł
mostu s
ą
jednakowe. W praktyce taki stan w
ł
a
ś
ciwie nie istnieje.
Je
ż
eli na zakr
ę
cie lub z innej przyczyny wymienionej na wst
ę
pie artyku
ł
u, pr
ę
dko
ść
obrotowa jednego z kó
ł
koronowych wzro
ś
nie,
Rysunek 1
Rysunek 2
osi
ą
gaj
ą
c warto
ść
n
1
wi
ę
ksz
ą
ni
ż
pr
ę
dko
ść
n
0
obudowy mechanizmu ró
ż
nicowego obracaj
ą
cej si
ę
wraz z ko
ł
em nap
ę
dzanym
przek
ł
adni g
ł
ównej i osi
ą
satelitów, to nast
ą
pi obrót satelitów wokó
ł
swojej osi, co spowoduje,
ż
e pr
ę
dko
ść
obrotowa n
2
drugiego ko
ł
a
koronowego zmniejszy si
ę
o tak
ą
sam
ą
warto
ść
, o jak
ą
wzros
ł
a pr
ę
dko
ść
pierwszego ko
ł
a (rys. 3).
Oznaczaj
ą
c zmian
ę
pr
ę
dko
ś
ci obrotowej kó
ł
koronowych wzgl
ę
dem pr
ę
dko
ś
ci obrotowej obudowy, a wi
ę
c i ko
ł
a talerzowego, przez
∆
n, mo
ż
na zapisa
ć
równania pr
ę
dko
ś
ci obydwu kó
ł
:
n
1
= n
0
+
∆
n
[1]
n
2
= n
0
-
∆
n
[2]
Sumuj
ą
c obydwa równania otrzymuje si
ę
zale
ż
no
ść
kinematyczn
ą
mi
ę
dzy pr
ę
dko
ś
ciami obrotowymi kó
ł
n
1
i
n
2
oraz pr
ę
dko
ś
ci
ą
obrotow
ą
obudowy mechanizmu ró
ż
nicowego nap
ę
dzanej od przek
ł
adni g
ł
ównej:
n
1
+ n
2
= 2
n
0
[3]
Interpretacja przedstawionych zale
ż
no
ś
ci jest stosunkowo prosta. Nap
ę
dzane ko
ł
a jezdne tocz
ą
si
ę
po powierzchni drogi. I cho
ć
otrzymuj
ą
nap
ę
d od mechanizmu ró
ż
nicowego, to rozk
ł
ad ich pr
ę
dko
ś
ci obrotowych wynika g
ł
ównie z tego,
ż
e tocz
ą
si
ę
(a nie
ś
lizgaj
ą
) po powierzchni drogi o okre
ś
lonym wspó
ł
czynniku tarcia. Toczenie si
ę
kó
ł
jezdnych daje impuls (wynikaj
ą
cy z rozk
ł
adu si
ł
)
mechanizmowi ró
ż
nicowemu, pozwalaj
ą
cy na obracanie si
ę
satelitów dooko
ł
a swojej osi. Je
ś
li ko
ł
o jezdne maj
ą
ce odpowiedni
ą
przyczepno
ść
do drogi musi nadrobi
ć
d
ł
u
ż
sz
ą
drog
ę
, to przyspiesza swoj
ą
pr
ę
dko
ść
obrotow
ą
[1]
. O tyle, o ile przyspieszy j
ą
wzgl
ę
dem obudowy mechanizmu ró
ż
nicowego, spowoduje spowolnienie drugiego ko
ł
a jezdnego
[2]
. Je
ś
li musi zwolni
ć
swój bieg,
poniewa
ż
znajduje si
ę
po wewn
ę
trznej stronie chwilowego
ł
uku drogi, spowoduje przyspieszenie biegu drugiego ko
ł
a nap
ę
dzanej osi.
W skrajnym przypadku spowalnianie pr
ę
dko
ś
ci jednego ko
ł
a mo
ż
e doprowadzi
ć
do jego zatrzymania, ale wówczas drugie ko
ł
o b
ę
dzie
obraca
ł
o si
ę
ze zdwojon
ą
pr
ę
dko
ś
ci
ą
[3]
, a pojazd niestety nie b
ę
dzie móg
ł
si
ę
porusza
ć
.
Na zako
ń
czenie dzisiejszego artyku
ł
u chc
ę
poruszy
ć
kwesti
ę
prawid
ł
owego nazewnictwa elementów mechanizmu ró
ż
nicowego.
Wyst
ę
puj
ą
w nim:
·
dwa ko
ł
a koronowe, a nie ko
ł
a koronkowe lub koronki
·
satelit, a nie satelita
·
obudowa mechanizmu ró
ż
nicowego, a nie kosz satelitów
·
ca
ł
o
ść
to mechanizm ró
ż
nicowy, a nie dyferencja
ł
Na te zagadnienia k
ł
ad
ę
du
ż
y nacisk podczas prowadzenia zaj
ęć
dydaktycznych z uczniami technikum samochodowego, dla
zachowania czysto
ś
ci technicznego j
ę
zyka polskiego.
Rysunek 3
* definicja zaczerpni
ę
ta z lektury: Seweryn Orze
ł
owski - „Budowa podwozi i nadwozi samochodowych”
Opracowanie mgr in
ż
. Ireneusz Kulczyk 9.05.2006
Zespó
ł
Szkó
ł
Samochodowych w Bydgoszczy
pocz
ą
tek strony