1.0. UVOD Diferencijalni prenosnici (diferencijali) su najčešće smešteni u sastavu pogonskog mosta, a mogu biti i u sastavu razdelnika snage. Diferencijali smešteni u pogonskom mostu su simetrični, dok su diferencijali u razdelniku snage najčešće asimetrični. Simetrični diferencijali razvode obrtni moment u jednakim iznosima, a asimetrični u različitim iznosima. Po konstruktivnom izvođenju diferencijali se moguu podeli mog podeliti ti na diferen diferencij cijale ale sa: zupčani zupčanicim cima, a, pužnim pužnim prenosn prenosnici icima ma,, kulisni kulisnim m mehani mehanizmi zmima, ma, mehanizmima slobodnog hoda. Razdelnik pogona kod vozila sa pogonom na sve točkove podrazumeva uređaj koji kontroliše razliku razliku brzina prednjih i zadnjih zadnjih točkova. točkova. Ovo može biti visko spojnica, centralni centralni diferencijal diferencijal ili neki drugi oblik skupa zupčanika. Ovaj uređaj omogućava vozilu kretanje po svim terenima (asfalt, kaldrma, blato, pesak, led, sneg...).
2.0. DIFERENCIJALNI PRENOSNICI U pogonskom mostu diferencijal služi za prenošenje obrtnog momenta na levi i desni pogonski točak pri čemu se mogu ostvariti njihove različite ugaone brzine. Do razlike ugaonih brzina dolazi usled toga što točkovi u istom vremenskom intervalu prelaze različite puteve (imaju različite ugaone brzine). Do toga može doći zbog kretanja u krivini, po neravnom putu ili u slučaju različitih poluprečnika točkova. Diferencijali koji razvode obrtni moment u jednakim iznosima nazivaju se simetrični. Za razliku od njih, njih, asimet asimetrič rični ni difere diferenci ncijal jalii razvode razvode obrtni obrtni mom moment ent u nejedna nejednakim kim iznosim iznosima. a. Asimet Asimetričn ričnii diferencijali često se koriste za razvođenje obrtnog momenta na dva ili više pogonskih mostova (kod razdelnika pogona). U nekim slučajevima može doći do proklizavanja jednog od pogonskih točkova. Tada sva snaga „linijom „linijom manjeg otpora“ odlazi ka točku koji kliza i dolazi do zaustavljanj zaustavljanjaa vozila. To se može izbeći ako se pogonska vratila čvrsto kinematski vežu. Za to se koriste posebni mehanizmi koji se nazivaju uređaji za blokiranje. Postoje rešenja diferencijala sa prinudnim blokiranjem i samoblokiranjem. U odnosu na konstrukcijska izvođenja postoje sledeće osnovne vrste diferencijala: - sa zupč zupčan aniicima cima;; - sa puž pužni nim m pren prenos osni nici cima ma;; - sa kuli kulisni snim m me mehan haniz izmi mima ma;; - sa meh mehan aniz izmi mima ma slo slobod bodnog nog hoda. hoda. Prva vrsta se izvodi sa konusnim ili cilindričnim zupčanicima (najčešće sa konusnim). Na slici 1. pod a je prikazan simetrični diferencijal sa konusnim zupčanicima, pod b – asimetrični diferencijal sa konusnim zupčanicima i pod c – asimetrični diferencijal sa cilindričnim zupčanicima. a)
b)
c)
Slika 1.: IZGLED NEKIH VRSTA DIFERENCIJALA
U najširoj primeni su diferencijali koji se sastoje od dva konusna zupčanika koji se nalaze na krajevima poluvratila, a spojeni su sa njima ožlebljenom vezom. U jednovremenom zahvatu sa ovim
zupčanicima su najčešće dva ili četiri konusna zupčanika, koji se nazivaju sateliti. Sateliti su klizno uležišteni u kućištu diferencijala pomoću osovinica. Za kućište se vezuje tanjirasti zupčanik glavnog prenosnika. Kućište diferencijala je uležišteno u kućištu pogonskog mosta. Pri pravolinijskom kretanju vozila snaga se sa glavnog prenosnika prenosi na kućište diferencijala, a sa kućišta preko osovinica na satelite koji su u sprezi sa bočnim zupčanicima. Sa bočnih zupčanika snaga se prenosi na pogonska poluvratila. Obrtanja satelita oko osovinica nema. Pri različitim ugaonim brzinama levog i desnog pogonskog točka, sateliti osim što se zajedno sa kućištem diferencijala okreću oko osa poluvratila, okreću se i oko sopstvenih osa. Na slici 2. prikazana je raspodela brzina na zupčanicima simetričnog diferencijala za dva karakteristična slučaja. Na slici pod a. levi i desni pogonski točak okreću se jednakim ugaonim brzinama koja je jednaka ugaonoj brzini okretanja gonjenog zupčanika glavnog prenosnika. Satelit diferencijala ne okreće se oko osovinice. Na slici pod b. levi i desni pogonski točak okreću se jednakim ugaonim brzinama, ali u suprotnom smeru. Slika 2.: RASPODELA BRZINA NA ZUPČANICIMA SIMETRIČNOG DIFERENCIJALA
Slika 3.: PRESEK SIMETRIČNOG DIFERENCIJALA Slika 4.: ŠEMATSKI PRIKAZ RAZNIH TIPOVA DIFERENCIJALA
Na slici 3. prikazan je izgled simetričnog diferencijala, a na slici 4. šematski prikaz različitih tipova simetričnih i nesimetričnih diferencijala, kao i pužnih prenosnika. Osnovni delovi diferencijala su: • • • • • •
Kućište diferencijala; Konusni zupčanici Osovinice krsta diferencijala Krst diferencijala Zupčanici trkači Poklopac diferencijala
Asimetrični diferencijal sa konusnim zupčanicima zbog različitih poluprečnika zupčanika (r 1>r 2) raspodeljuje obrtni moment u različitim iznosima na izlazna vratila. Odnos obrtnih momenata je proporcionalan odnosu poluprečnika r 1 i r 2. Isto se odnosi i na asimetrični diferencijal sa cilindričnim zupčanicima. Asimetrične diferencijale delimo na asimetrične sa upravno postavljenim osama i asimetrične sa koso postavljenim osama. Diferencijali sa pužnim prenosnicima i sa kulisnim mehanizmima spadaju u diferencijale sa povećanim unutrašnjim trenjem. Diferencijali sa mehanizmom slobodnog hoda se ređe primenjuju i spadaju u grupu simetričnih diferencijala. Rad im se zasniva na funkciji dve jednosmerne spojnice. Samoblokiranje diferencijala zasniva se na primeni posebnih elemenata kojima se povećava unutrašnje trenje između dva poluvratila ili poluvratila i kućišta diferencijala. Neka rešenja uređaja za blokiranje prikazana su na slici 5., gde je pod c prikazana visko-spojnica. Prinudno blokiranje difereencijala najčešće se izvodi primenom kandžaste spojnice. a)
b)
c)
Slika 5.: IZGLED NEKIH REŠENJA UREĐAJA ZA BLOKIRANJE DIFERENCIJALA
Slika 6.: IZGLED REŠENJA BLOKIRANJA DIFERENCIJALA KANDŽASTOM SPOJNICOM
Novije konstrukcije diferencijalnog mehanizma rade se sa "povećanim trenjem" - kada se ukaže potreba, dolazi do preraspodele obrtnog momenta, odnosno "samoblokiranje diferencijalnog mehanizma".
3.0. POGON VOZILA NA SVIM TOČKOVIMA Postoji mnogo različitih rešenja za pogon vozila. Kod automobila i lakih dostavnih vozila to je najčešće 4x4 pogon, ili pogon na četiri točka. Kod kamiona, velikih terenskih vozila, vojnih vozila (amfibije, oklopni transporteri itd.) to može biti i 6x6 ili čak 8x8 šema pogona. Kod svih tih vozila jedan element je zajednički - međuosovinsi diferencijal ili razdelnik pogona. S obzirom na tu činjenicu, u daljem tekstu pogon na svim točkovima biće objašnjen na njprostijem primeru. Pogon vozila na sva četiri točka odvija se uz pomoć razdelnika pogona (međuosovinskog diferencijala) koji služi da obrtni moment dobijen iz pogonskog agregata preko kardanskog vratila razdeli na prednju i zadnju osovinu u određenoj razmeri. Kod simetričnih međuosovinsih diferencijala taj odnos je 50% na prednju i 50% na zadnju osovinu. Kod asimetričnih, koji se inače najčešće upotrebljvaju, taj odnos uglavnom ide u korist zadnje osovine. Kod nekih vozila razdelnik pogona ima
varjijabilnu podelu obrtnog momenta. Oni mogu da prenesu i 100% obrtnog momenta na osovinu koja ima veći koeficijent prijanjanja. Postoje dve vrste 4x4 pogona: 1. Pogon na četiri točka (FWD) – Ovo znači da vozilo ima stalan pogon na jednoj osovini, ali da se pogon na drugoj uključuje po potrebi. Uključivanje se vrši ili automatski ili manuelno. Automatsko uključenje može biti regulisano mehanički (obično visko spojnicom) ili elektronski (kompjuterom) u zavisnosti od koeficijenta prijanjanja. 2. Stalan pogon na četiri točka (AWD) – Ovo znači da obe osovine imaju stalan pogon i ne postoji mogućnost isključenja neke osovine. Na slici 7. prikazan je model vozila sa pogonom na sva četiri točka.
Slika 7.: MODEL VOZILA SA 4X4 POGONOM
4.0. MEĐUOSOVINSKI DIFERENCIJAL (RAZDELNIK POGONA) Rad međuosovinskog diferencijala – Kada se vratila na obema pogonskim osovinama vrte jednakom brzinom, glavni konični zupčanik zaključava sunčane zupčanike preko planetarnih zupčanika, i oni rotiraju zajedno sa spojnicom kardanskog vratila. Ako je potrrebno redukovati brzinu jedne pogonske osovine u odnosu na drugu, planetarni yupčanici se obrću oko svojih osovina, tako da izgubljenu brzinu na jednom sunčanom zupčaniku dobija drugi sunčani zupčanik. Zaključavanje međuosovinskog diferencijala – Za dobijanje maksimalne vučne sile na točkovima, kada su uslovi rada vozila kao što su meka ili klizava podloga, zaključavanje razvodnika
pogona je najpovoljnije. Kada je diferencijal zaključan planetarni zupčanici diferencijala su ukočeni tako da obrtni moment koji ulazi preko ulaznog vratila direktno se prenosi na pogonska vratila medjuosovinskog diferencijala. Dakle, razlike u brzinama vratila pogonskih osovina nema. Treba napomenuti da korišćenje zaključavanja diferencijala treba koristiti isključivo pri malim brzinama kretanja. U suprotnom, pri većim brzinama kretanja i pri većim uglovima skretanja dolazi do kvarova ili čak do totalnog uništenja diferencijala.
Slika 8.: ŠEMA MEDJUOSOVINSKOG DIFERENCIJALA KOJI SE NALAZI U PRVOJ OSOVINI KOD TENDEM OSOVINA, SISTEM POGONA 6X6
Postoji vise rešenja povezivanja tandem osovina. Najzastupljenija rešenja su veza uz pomoć cilindričnih zupčanika i uz pomoć pužnih parova. Na slici 9. prikazana su navedena rešenja.
Slika 9.: NAJZASTUPLJENIJA REŠENJA POVEZIVANJA TANDEM OSOVINA
Kada se zahteva redukcija velikog prenosnog odnosa, na primer 5:1 u 9:1, ili dupla redukcija najpovoljnije rešenje za to je puž i pužni zupčanik. Kada ovo rešenje uporedimo sa zastupljenijim tanjirastim i koničnim zupčanicima u završnom prenosnom odnosu, efikasnost pužnog para je manja. Ali, pri duploj redukciji efikasnost je približna uobičajenom rešenju.
Slika 10.: PUŽNI PAR U POGONSKOJ OSOVINI
Lend / Range Rover sistem stalnog pogona 4x4 – Ovaj proizvođač terenskih vozila je svoje rešenje razdelnika pogona rešio tako što je u jednom aluminijumskom kućištu upakovao i međuosovinski diferencijal i reduktor glavnog prenosnog odnosa i blokadu međuosovinskog
diferencijala. U ovom slučaju međuosovinski diferencijal je rešen uz pomoć koničnih i tanjirastih zupčanika, dok je blokada kandžastom spojnicom i uključuje se ručno.
Slika 11.: STALNI POGON 4X4 KOD VOZILA LEND/RANGE ROVER
Međuosovinski diferencijal sa visko spojnicom – Karakteristično za ove diferencijale je regulacija razlike brzina prednje i zadnje osovine uz pomoć visko spojnice. Viskozna spojnica se satoji od niza naizmenično postavljenih unutrašnjih i spoljašnjih ploča i airand-silikonskoe uljne mešavine ispunjene
u zatvorenom prostoru koji je formiran centralnim diferencijalom i zadnjom starnom zupčanika u diferencijalu. Unutršnje ploče su užljebljene, a spoljašnje su užljebljene an kućište međuosovinskog diferencijala. Spoljašnje ploče su odvojene prstenima. Između unutrašnjih ploča nema prstenova i pokretne su. X- presek ploča je korišćen da bi se sprečilo curenje silikonskog ulja usled velikog pritiska koji je posledica velike razlike u brzinam izlaznih osovina.
Slika 12.: MEĐUOSOVINSKI DIFERENCIJAL SA VISKO SPOJNICOM
