Diferențialele-deschise Albert Ferenc 1942.doc

7/25/2019 Diferenialele-deschise Albert Ferenc 1942.doc

1/14

UNIVERSITATEA TRANSILVANIA DINBRA OV

FACULTATEA DE INGINERIE MECANIC

DEPARTAMENTUL DE AUTOVEHICULE

I TRANSPORTURI

Proiect la Concepia Modern a

Autovehiculelor

Student:Albert Ferenc

Secia: ATV Anul I, grupa 1942

ndrumtor: prof.dr.ing. icolae I!pa!

2015


2/14

Diferen ialele deschise

1 Introducere 1

2 Componentele 1

3 Principiul de operare 4

4 Diferen iale planetare-Style 6

1 INT!D"C##

n !i!temul tradi ional al trenului de rulare pentru auto"e#icule depa!ageri, e$i!t o cerin pentru un di!po%iti" care poate di"i%a cuplul la ro ile motoare la fel de la o parte &n alta. Ace!t di!po%iti" mecanic e!te cuno!cut ca undiferen ial, &n mod !pecific men ionat ca un diferen ial de!c#i! !au, uneori, un diferential con"en ional.'iferen ialul de!c#i! permite unei !ingure intrari de la grupul motopropul!or ! fie &mpr ita la cele dou ie iri, in general ro ile. 'iferen ial de!c#i! re%ol"a diferen ele de "ite% e$periementate in timpul

"ira(elor, oferind &n acela i timp un cuplu egal la ie ire. Ace!t ec#ili)ru al cuplului diferen ial de!c#i! poate crea dificult i for ei de antrenare, dac o roata a pierdut efortul de trac iune, ca e$perienta unei roti pe o !uprafata cu uncoeficient redu! de frecare, cum ar fi %pada !au g#ea a.

2 C!$P!N#NT#

'e dragul !implicitatii, ace!t capitol di!cut de!pre cele mai comunediferentiale !til o!ie, care !unt roti dintate conice. 'iferentialul de!c#i! cu roti

conice e!te format din urmatoarele componente, care !unt pre%entate in figura 1:*purttor diferen ial+*pin diferen ial+*angrena(e pinion diferen ial+*angrena(e laterale diferen ial.


3/14


4/14

igura 1 repre%inta un diferen ial cu dou pinioane cu unelte lateralepatrate. -are %ona li)era &n purttorul diferen ial e!te de a permite a!am)lareauneltelor interne diferen iale. $i!ta o flan cu gauri de montare pentru fi$area unei coroane din ate. Ace!te guri de montare pot fi fie guri de "erificare

pentru elemente de fi$are !au guri filetate, &n ca%ul !tructurilor de monta( !tilcutii de "ite%e. $i!t i alte componente, cum ar fi ai)e de "ite%e laterale i lamele, ai)e pentru pinion i lamele, i pin de reten ie de fi$are, dar componentele principale pentru a &n elege func ionarea !unt cele patru enumerate anterior./alea cuplului prin diferen ial e!te pre%entat &n figura 2 i componentele !unt de!cri!e !uplimentar mai t0r%iu. /uplul e!te aplicat princoroana din at catre carca!a diferentialului. lu$ul dintre carca!a diferentialului!i ro i e!te pre%entat pe partea dreapt. rogre!ul &n (o! &n grafic e!te atunci c0ndmotorul conduce ro ile iar in !u! e!te atunci c0nd ro ile conduc "ite%e #ipoid3, care are loc &n condi ii de coa!t.

2%1 Purtatorul diferentialului

urttorul diferential e!te, de o)icei, !udat !au prin! cu !uru)uri de

pinionul de intrare. Trenul de intrare e!te de o)icei o coroana din at #ipoid a&ntr*un aran(ament a$ traditional !au e!te treapta final de ie ire din unitate


5/14

pentru !i!temele cutiei de "ite%e. /uplul de propul!ie e!te tran!ferat la purttoruldiferen ialului, prin ace!ta !e ilu!trea% diferentiale cu dou pinioane, principalulmoti" pentru o carca! din dou pie!e e!te de a permite mai mult de dou

pinioane.

2%2 Pinul diferen ialului

in*ul diferen ial e!te componenta urmtoare pentru a primi cuplu depropul!ie.Ace!ta e!te !ituat &n purttorul diferen ial i !pri(in pinioanele diferentiale. /ele mai multe diferen iale de!c#i!e !tandard au un !ingur pin

pentru a locali%a dou pinioane. $i!t unele aplica ii care utili%ea% un pin inform de T *, pentru a !pri(ini patru pinioane. in*ul diferential locali%ea% nunumai pinioane i tran!feruri de cuplul dar, &n aplica ii a$ !emi*float, de a!emenea, ac ionea% ca mem)ru reac ie &mpingere ar)orii o!ii. In aran(amentul!emi*float, tiftul diferen ial ac ionea% i ca o metod mecanic de a re ine di!po%iti"ul de re inere a ar)orelui planetar, care e!te de o)icei o ai) de o el &n form de / a a cum !e arat &n figura 4. Ar)orele planetar din partea !tangailu!trea% ai)a in interiorul )u%unarului de "ite%e lateral cu un clearance pefinalul ar)orelui la pinul diferen ialului, &n timp ce ar)orele planetar din dreaptailu!trea% mi carea ar)orelui planetar fiind oprita de pinionuluidiferen ialului. inii diferen ialului !unt &n mod normal reali%ati din o el tratat termic, cu acoperire !peciala pentru a ac iona ca un rulment pentru pinion.

2%3 Pinionul diferentialului

inionul diferential !e plim)a pe pinul diferen ialului i tran!fera puterea de la pin la ro ile din ate laterale. inion !unt &n mod normal mai mici dec0t ro ile din ate laterale. /on"en ia normal in angrenare e!te de a utili%a termenul

pinion pentru a de!crie cea mai mic roata dintre cele dou i termenul roatadintata e!te pentru cea mai mare dintre cele doua "ite%e. 5n numr tipic de din ial unui angrena( pinion e!te &n inter"alul de la 6 la 17. 8o ile din ate pinion angrenea%a cu ro ile din ate laterale diferen iale i !unt perpendiculare pe a$a de

rota ie. Acea!t !c#im)are de a$ e!te una din caracteri!ticile unui !et de "ite%econic. Ace!t aran(ament dinte angrena( conic utili%at &ntr*diferen iale e!te ogeometrie de "ite%e lateral drept, !pre deo!e)ire de !pirala. rincipalul moti"

pentru acea!ta e!te faptul c rotile laterale i unelte pinion &n condi ii normale de conducere, drept &nainte, nu !e rote!c relati". Ace!t lucru e!te e$plicat &ncontinuare &n cua ia 2. umrul de pinioane e!te de o)icei de dou !au patru,dar e$i!t unele aplica ii care !e folo!e!c trei.


6/14

igura ilu!trea% diferen ele tipice de carca!a dintre o carca!a diferen ial cu o pie! i o carca!a diferen ial cu dou pie!e. Vederea de !u! e$plodata e!te ocarca!a tipica de diferential cu dou pinioane, &n timp ce punctul de "edere de

(o! e!te o carca!a de diferential cu 4 pinioane. rincipalul moti" pentru o carca!ade diferen ial dou pie!e e!te de a permite mai mult de dou trepte

pinion. rincipalul moti" pentru a cre te numrul de pinioane e!te de a cre te capacitatea de tran!port de cuplu. 'e!igur, e$i!t co!turi de produc ie i

preocuprile de greutate cu adugarea de mai multe pinioane care tre)uie luate&n con!iderare. . n ace!te !itua ii, o metod de reten ie ar)orelui planetar e$terior e!te utili%at. $i!t o ecua ie relati" !implu, care poate fi folo!it pentrua determina o com)ina ie dinte adec"at.

unde urmtoarele !im)oluri !unt:

!ide gearnumarul de dinti al rotii lateralepnumarul pinioanelorde o)icei 2,; !au 43


7/14

cua ia 1 de!crie con!tr0ngerile de com)ina ie ale dintelui care tre)uie re!pectate pentru a a!am)la un diferen ial cu mai multe pinioane. 'in acea!tecua ie, !e poate o)!er"a rapid c un angrena( lateral cu 14 dinti poate fi un

diferential de dou !au patru pinioane, dar niciodat o unitate de trei pinioane. ntimp ce un angrena( lateral cu 1 dinti poate fi un diferen ial de dou !au treipinioane. 5n pac#et de programe de calculator tipic care e!te folo!it pentru aproiecta profilurile reale ale dintelui, "a a(u!ta profilurile fata, a!tfel &nc0tpinioanele "or func iona corect, dar proiectantul tre)uie !a introduca corectcom)ina ia dintelui.

2%4 otile laterale ale diferen ialului

/ealalt component care face !etul de "ite%e conice e!te angrena(ullateral diferen ial i e!te ultima pie!a a pu%%le*ului dup cum !e arat &n igura &mpreun cu

)u%unare pentru !ai)e in forma de ?/@, &mpreun cu canale !piralate prelucrate

&n carca!a diferen ialului pentru a a(uta la lu)rifierea ar)orelui planetar. Acea!taroata e!te ultima component &n diferen ial pentru a tran!fera cuplul i "ite%a


8/14

ar)orelui planetar. -etoda de conectare e!te de o)icei o canelura interna. 5neltelaterale au &n mod normal un numr de dinti &n inter"alul 11 la 1 !au o fataround)ac>. $i!t multe moti"e diferite pentru fiecare, dar c ni"elul de detaliu

e!te &n afara domeniului de aplicare a ace!tui te$t.

3 PINCIPI"& D# '"NC I!N(#

'iferen ialul de!c#i! permite diferen e de "ite% pentru ie iri. Ace!te ratepoten ial "aria)ile !unt nece!are pentru a permite an"elopelor ! !e rotea!cindependent in timpul mane"relor de "irare !au dimen!iuni inegale an"elope,

pre!iuni, i altele a!emenea. unc ia primar a diferen ialului de!c#i! e!te de a di"i%a cuplului &ntre cele dou ie iri. Ace!t lucru ofer o di!tri)u ie uniform

pentru ie irile diferen ialului

3%1 #cuatia de )ite*a

cua ia 2 de!crie rela ia matematic de "ite%a a re%ultatelor !t0nga i

dreapta3 pentru un diferential tipic o!ie. Acea!t ecua ie !impli!t func ionea% pentru orice fel de unit i, a!tfel &nc0t !e poate !u)!titui "ite% &n rota ii pe


9/14

minut, mile pe or, de >ilometri pe or, i orice alte unit i, at0ta timp c0t ace!tea !unt coerente.re!upun0nd c un "e#icul !e depla!ea% &n linie dreapt, iar ro ile!e rote!c cu aceea i "ite%, !e poate "edea rapid c cone$iunile de ie ire cltore!c cu aceea i "ite% ca i intrri.

5nde: in "ite%a de intrareleft "ite%a rotii !tangarig#t "ite%a rotii dreapta

$emplu: 2 $ 17 rpm 17 rpm B 17 rpm3. igura C arat c toate cele patru ro iau o ra% de cur)ur diferit &n timpul unei mane"re de "ira(.

'iferen ialul fa partea dreapt a diagramei3 !ta)ile!te mediile "ite%ele ro ilor din fa , &n timp ce diferen ial !pate partea !t0ng a diagramei3 !ta)ile!te mediile "ite%ele ro ilor din !pate.'eoarece ro ile din !pate !e depla!e%a &ntr*o traiectorie cu ra% mai mic dec0t fa , e$i!t i o diferen de media "ite%elor fa i !pate. /#iar dac ace!t lucru pare foarte !impli!t &n acea!t form,

func ia de diferen ial poate fi &n eltoare, atunci c0nd &ntr*un "e#icul pe un ele"ator !er"iciu. Imagina i*" dac intrarea in diferen ial e!te inuta !ta ionar


10/14

care e!te ceea ce !e &nt0mpl atunci c0nd "e#iculul e!te &n parcare3 i roti i o roat *a a in e!te %ero i lefte!te o "aloare, !pre e$emplu 17 rpm*atunci rig#ttre)uie ! fie negati" de 17 rpm. rin urmare, o roat !e &n"0rte &nainte i roataopu! "a &n"0rti &n direc ia opu!, la aceea i "ite%. Acea!ta !ati!face ecua ia i

e!te mecanic un comportament corect al diferen ialului, dar poate fi confu%pentru per!oana care rote!te rotile.

3%2 ela ia de cuplu

'iferen ial de!c#i! permite diferen e de "ite% &ntre ie irile men in0nd &n acela i timp un ec#ili)ru cuplu. -a(oritatea ingineri dori ! m refer la cuplul deie ire ca un raport ruptur fi$ &n procente. 'e o)icei, acea!ta "a fi denumit ca odiferen de 7D7, la fel ca &n ma(oritatea condi iilor, diferen ial de!c#i! "a &mpr i cuplul de intrare &n mod egal &ntre ie iri. $i!t unele !itua ii &n careacea!t caracteri!tic ec#ili)ru cuplu de #ardEare poate pro"oca performan nedorit i c cititorul poate !*au confruntat de(a in mane"rele deconducere.Imagina i*" c o roat e!te pe g#ea , &n timp ce cealalt e!te pe drum u!cat./uplul care poate fi reac ionat prin !uprafa a de g#ea aluneco! e!te foarte !c%ut.

'iferen ialul "a limita ace!t cuplu pentru cealalt roat de a!emenea. ace!tec#ili)ru &n!eamn c roata cu trac iune )un nu poate a"ea !uficient cuplu

pentru a propul!a "e#iculul &nainte. 'e aceea, "e#iculul e!te acum cu o filareroata, iar cellalt idled. cua ia ; ilu!trea% total di!poni)il de conducere &n

"e#iculul.

5nde: Tin cuplul de intrareTmin cel mai mic cuplu de intrareTleft cuplul de ie!ire !tangaTrig#t cuplul de ie!ire dreapta

$aminarea &n continuare a ecua iei ; arat c, dac unul dintre cuplurilede ie ire e!te foarte mic, apoi de dou ori un numr mic e!te &nc o mic"aloare. 'iferen ial de!c#i! &n acea!t !itua ie e!te de trac iune limitat i nu

pot furni%a mai mult de un cuplu poate fi reac ionat prin roata de tor!. F metodcare poate fi utili%at pentru a de!crie "i%ual un diferen ial de!c#i! cu unul filareroat e!te un aran(ament !implu !cripete cu diferite ma!e pe fiecare capt alfr0ng#iei a a cum !e arat &n figura 6.


11/14

-a!a mica repre%int roata pe o !uprafa alunecoa!, iar ma!a marerepre%int roata pe o !uprafa )un aderen . 'iferen ial de!c#i! nu di!pune demi(loace pentru a contracara acea!t diferen de ma! pictorial i, prin urmare,

partea cu mai multe indici de ma! &n (o! &n mod li)er. $i!t c0te"a metodepentru a contracara acea!t !itua ie. F metod comun e!te de a cre te cuplul peroata de tor!. Ace!t lucru poate fi u or de reali%at prin aplicarea unei for e de fr0nare pentru a roata. oferul poate efectua cu u urin acea!t mane"r prin ap!area u oar a pedalei de fr0n &n timp ce accelerarea. Acea!ta "a crea uncuplu de reac ie la roata de tor!, care "a fi influen at la opu!ul prin diferen ial.Acea!t for de fr0nare poate fi automat de !i!temul de control al trac iunii &n !til modern, care !e aplic impul!uri de fr0n la ro ile filare pentru ofer. F alt metod e!te de a oferi un di!po%iti" ac ionat mecanic !au electric &n

paralel pe!te ro ile pentru a com)ate ace!t cuplu !i "ite%a diferen e. Ace!t lucrue!te di!cutat &n continuare &n 'iferen ialele pa!i"e i acti"e cu alunecare limitat.

3%3 Cuplul raportului de inclinare

ra%a polari%are tor!iune diferen ial e!te utili%at pentru a de!criefenomenul c0nd cuplul e!te tran!ferat de la unul dintre ie irile la altul. $i!t


12/14

c#iar i o ne"oie de a !e refer la cantitatea de !c#im)are a cuplului dere%ultatele i ade!ea numit raportul de cuplu pre(udecat TG83.

cua ia 4 implor rapid la &ntre)area, cum pot diferen ele de!c#i!e au cuplu mai mare, pe de o ie ire &n compara ie cu cellalt atunci c0nd diferen ial ar tre)ui ! ec#ili)re%e cupluH 'ac diferen ele de!c#i!e au fo!t frecare i &n mod ideal, !pun li)er, fr nici o re%i!ten , atunci TG8 ar fi unitate. /omponentelemecanice nu de!f oar &n mod ideal i e$i!t o anumit frecare &n !i!temul &mpreun cu ineficien a tran!ferul cuplului. n 'iferen ialele cu alunecarelimitat pa!i"e i acti"e, acea!ta frecare e!te di!cutat &n continuare ca un mi(loc

de a cre te performan ele "e#iculului. e )a%a geometriei uneltelor i rela ia dintre partea i uneltele pinion, &mpreun cu interfa a de pinioanele la pinul diferen ial, for ele !unt ap!area e$ercitat &ntre ele, care creea% un cuplu de frecare &n timpul e"enimentelor diferen de "ite%. or a de frecare generat&ntre uneltele laterale i ai)a ace!tuia !e e$prim matematic &n ecua ia .

5nde: gE frecarea dintre roata laterala !i !ai)a+!g coeficientul de frecare dintre roata lateraela !i !ai)a+Jg ung#iul rotii laterale+Kg ung#iul de pre!iune al rotii laterale+8!g pa!ul rotii laterale+'Lod diametrul e$terior al !ai)ei+'Lid diametrul interior al !ai)ei.

F gam "aloare tipic pentru "ite%e lateral ung#iul conului pa! e!te 7*


13/14

5nde: p! frecarea dintre pinionul ar)orelui !i pinionul rotii dintatep! coeficientul de frecare8pg ra%a pa!ului pinionului'p! diametrul e$terior al pinionului

5ltima Oona de frecare pentru a repre%enta matematic e!tefrecare &ntre pinionul i ai)a ace!tuia.

5nde: pE frecarea dintre pinion !i !ai)ap! coeficientul de frecareK ung#iul de pre!iuneJ! ung#iul pa!ului lateral

'od diametrul e$trerior al !ai)ei'id diametrul interior al !ai)ei

Acum, c toate componentele de frecare !unt e$primate,efectele lor a!upra8G/ pot fi anali%ate. iecare dintre componentele de frecare au fo!t e$primate!eparat, &mpreun cu coeficien ii proprii de frecare. 'e cele mai multe ori,coeficientul de frecare e!te acela i pentru toate interfe ele, dar ar putea, teoretic,

proiecta interfe e diferite de frecare la reglarea comportamentului diferen ial. cua ia 6 de!crie TG8 &n ceea ce pri"e te rela iile de for de frecare de!cri!e mai de"reme.


14/14

4 DI'##N I( P&(N#T(#

A a cum am men ionat mai de"reme, diferen ialele de tip conice !unt cele mai comune pentru !ide*to*!ide c#iar diferen ialele de cuplu. 'e !emenea, e!te

po!i)il ! !e reali%e%e aceea i proprietati mecanice folo!ind acorduri de "ite%eplanetare. rincipala diferen cu aran(amentele planetare e!te c ace!tea !unttipic mai &ngu!te i au un diametru mai mare &n compara ie cu diferen ialele !til conice. Pa fel ca diferen ialele conice, planetare diferen ele utili%a tiate drept !au pinten unelte. Acolo !unt trei elemente principale ale*planetar coroanadin at, "ite%e de !oare, iar tran!portatorul planetei. /oroana din at are interne !timula din i de "ite%e, &n timp ce uneltele de !oare are angrena( cilindrice$terior dinti. Tran!portatorul locali%ea% planetelor i le permite ! &n"0rtiindependent al tran!portatorului, la fel ca &n !til conice pinion filare pe pinuldiferen ial. n "ederea reali%rii cerin elor de cuplu &mpr it, !e introduce o

planet lene pentru a men ine direc ia corect de rota ie &n timpul "ite%ei mane"re diferen . laneta !uplimentar &n pla! in"er!ea% !en!ul de rota ie i e!te ade!ea men ionat ca un aran(ament planetar compu!. 8aportul cuplul e!teec#ili)rat at0ta timp c0t numrul de din i pe pinionul !oare e!te (umtate dinnumrul de din i pe inelul "ite%e. Intrarea e!te coroana din at, &n timp ce uneltele !oare i treapta de tran!port !unt ie irile.

Date post:	25-Feb-2018
Category:	Documents
Upload:	sramos4
View:	224 times
Download:	0 times

Diferențialele-deschise Albert Ferenc 1942.doc

Documents