Неизвестный танк часть 5 - 10

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ МЕХАНИЗМЫ


ПРОСТОЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛ

Схема трансмиссии с простым дифференциалом показана на рис. 503.

Рис. 503   Схема трансмиссии с простым дифференциалом

В зависимости от устройства различают дифференциалы кони­ческие и цилиндрические.

На рис. 504 показана схема конического дифференциала, а на рис. 505 — его устройство.

Рис. 504   Схема простого конического дифференциала

Рис. 505   Устройство  простого конического дифференциала

Дифференциал представляет собой планетарный механизм. Его во­дило, называемое обычно коробкой сателлитов, связано через коническую передачу с ведомым валом коробки передач. Каждый сателлит сцеплен с двумя шестернями полуосей (солнечными шестернями). Одна из них соединена полуосью с правым, другая с левым ведущим колесомтанка. На полуосях поставлены тормоза (см. рис. 503).

Чтобы понять, как работает дифферен­циал, представим себе, что сателлиты в нем заменены рычажками (рис. 506, А и Б).

Рис. 506    Схема работы простого конического дифференциала

Рычажок средней частью установлен на оси, закрепленной в коробке сателлитов, а концы его находятся между зубьями полуосевых шестерен.

Пусть сопротивление движению обеих гусениц одинаково и тормоза на полуосях отпущены (рис. 506, В). Тогда, чтобы повернуть каждую из шестерен полуосей, требуется одинаковая сила. Если начать вращать коробку сателлитов, рычажок, середина которого-перемещается вместе с коробкой, увлечет обе шестерни полуосей.

Если танк движется по ровной дороге и на обеих гусеницах сопро­тивления одинаковы, коробка сателлитов, полуосевые шестерки и сател­литы вращаются как одно целое.

Если обозначить число оборотов коробки сателлитов через nk а число оборотов полуосей n₂ и n₁ то в этом случае

n₂ = n₁= n_k

Затянем частично тормоз одной полуоси так, чтобы он мог пробуксовать (рис. 506, Г). Тогда ведущее колесо этой полуоси начнет отставать. Вместе с ним будет отставать шестерня полуоси и связанный с нею конец рычажка. Рычажок начнет пово­рачиваться на своей оси. Ввиду того что середина рычажка перемещается вместе с коробкой сателлитов, заторможенный конец его будет отставать от середины, а сво­бодный обгонять ее.

Пусть середина рычажка переместилась на расстояние п_к (рис. 506, схема внизу). Заторможенный конец рычажка отстанет от середины на величину п_с и пройдет рас­стояние п₁ = п_к — п_с. Рассматривая рисунок, нетрудно убедиться, что второй конец рычажка всегда будет обгонять середину на столько, на сколько отстает первый, т. е, на величину п_с; значит, второй конец пройдет путь п₂  = п_к + п_с. Отсюда сле­дует, что связанная со свободным концом рычажка шестерня полуоси будет подго­няться им и вращаться быстрее коробки: п₂ > п_к , а вторая (заторможенная) будет задерживаться и вращаться медленнее коробки: п₁ < п_к.

От рычажка нетрудно перейти к сателлиту. В данном случае сателлит будет вра­щаться на своей оси, задерживая одну шестерню и подгоняя другую. Если коробка сателлитов сделает n_к об/мин, то одна полуось (забегающая) будет делать n₂ = n_к + n_cоб/мин, а другая (отстающая) n₁ = n_к — n_соб/мин, т. е. на сколько увеличится число оборотов забегающей полуоси, на столько уменьшится число оборотов отстающей.

Сложим числа оборотов забегающей и отстающей гусениц:

n₂+ n₁  =  n_к  +  n_с   + n_к  - n_с

или

n₂ + n₁  = 2 n_к

Отсюда видно, что, как бы ни изменялось число оборотов полуосей, сумма их всегда останется одной и той же, если обороты двигателя по­стоянны; она равна удвоенному числу оборотов коробки сателлитов.

Когда одна из полуосей, допустим первая, заторможена полностью, она не вращается, т. е. ее обороты n₁ = 0; тогда n₂ + 0 = 2n_к или n₂ = 2n_к, Следовательно, при полном торможении одной полуоси вто­рая полуось вращается вдвое быстрее коробки сателлитов.

Рассмотрим управление танка с дифференциалом.

Если сопротивление движению обеих гусениц одинаково и тормоза не затянуты, сателлиты не будут вращаться на своих осях и, следова­тельно, обе шестерни полуосей будут делать одинаковое число оборотов, равное числу оборотов коробки сателлитов. Танк будет двигаться прямолинейно.

Чтобы повернуть танк, надо затянуть тормоз с той стороны, в кото­рую нужно повернуться. Сателлиты начнут вращаться на своих осях, причем шестерня полуоси, связанная с отстающей гусеницей, будет вращаться  медленнее, чем в случае прямолинейного движения танка, а связанная с забегающей быстрее. Скорости гусениц станут неодинако­выми, и танк начнет поворачиваться.

Здесь выясняется одно отрицательное свойство дифференциала. При повороте необходимо, чтобы скорость отстающей гусеницы уменьшилась. Но увеличение скорости забегающей гусеницы не является необходи­мостью; наоборот, оно нежелательно. Мощность, нужная для поворота, значительно превышает мощность прямолинейного движения. Из-за этого перед поворотом часто приходится переходить на низшую передачу, чтобы двигатель не заглох. Дифференциал же повышает скорость забе­гающей гусеницы, что еще более увеличивает нагрузку на двигатель.

Чем сильнее затянут тормоз, т. е. чем круче поворот, тем больше увеличивается скорость забегающей гусеницы, в то время как на крутых поворотах нагрузка на двигатель и без того весьма велика.

При полностью затянутом тормозе отстающая гусеница остановится, я забегающая станет вращаться вдвое быстрее, чем при прямолинейном движении (конечно, если число оборотов двигателя и передача коробки останутся прежними). В данном случае танк будет поворачиваться с рас­четным радиусом R_р = В; при этом вся мощность двигателя расходуется на внешние сопротивления, так как в тормозе мощность не расходуется (тормозной барабан не вращается). Поворот на всех остальных радиусах сопровождается пробуксовкой тормоза.

На рис. 503 показано распределение мощности при повороте танка с простым дифференциалом. Для сравнения с другими механизмами, рассмотренными нами выше, взят тот же радиус поворота (R= 10 В) и та же скорость забегающей гусеницы. Мощность, подводимая к забе­гающей гусенице, как и ранее, принята за 100%. Вся эта мощность под­водится от двигателя; циркуляции мощности нет, так как на пути воз­вращаемой мощности, на полуоси, стоит тормоз, и вся идущая от от­стающей гусеницы мощность будет затрачена на трение в этом тормозе.

Как мы уже говорили, мощность внешних сопротивлений не зависит от того, ка­кой механизм поворота установлен на танке. Поэтому из 100% мощности, подведен­ной к забегающей гусенице, как и в предыдущем случае, 35% будут израсходованы на этой гусенице на преодоление сопротивления грунта, а остальная мощность пойдет на отстающую гусеницу. Из этой мощности на внешние сопротивления затратится 31 % мощности, а 34% будут переданы отстающей гусеницей тормозу и израсхо­дуются в нем.

До сих пор никаких отличий в расходе мощности у простого диф­ференциала по сравнению с бортовым фрикционом и другими механиз­мами, работающими без циркуляции, мы не обнаружили. Но при пово­роте танка с бортовыми фрикционами один из них выключался, и тор­мозной барабан оказывался отключенным от двигателя. Поэтому при­ходилось удерживать тормозом только отстающую гусеницу, не давая ей увеличивать скорость. Дифференциал же сохраняет связь двигателя с тормозным барабаном. Двигатель стремится вращать отстающую по­луось с той же скоростью, с какой он вращает забегающую. В силу этого часть мощности передается от двигателя через шестерни дифференциала на отстающую полуось. Эта мощность также расходуется в тормозе, так как для поворота она не нужна. Таким образом, мощность к тормозу подводится с двух сторон.

Для R= 10Bмощность, подводимая от двигателя к тормозу от­стающей гусеницы, составляет 90% мощности на забегающей гусенице. Таким образом, от двигателя требуется почти удвоенная мощность (190%), причем две трети этой мощности тратятся в тормозе (см. рис, 503). Потеря мощности в тормозах танка с простым дифферен­циалом будет почти вчетверо больше, чем в тормозах танка с бортовыми фрикционами, если скорости поворота одинаковы.

На рис. 507 показан цилиндрический дифференциал.

Рис.507   Устройство простого цилиндрического дифференциала

Конический и цилиндрический дифференциалы работают одинаково, но устройство их разное. В цилиндрическом дифференциале каждый сателлит связан с одной шестерней полуоси непосредственно, а с другой — через второй сателлит.

Если при неподвижной коробке сателлитов начать вращать одну полуось дифференциала, через сателлиты вращение будет передаваться другой полуоси. Эта полуось будет вращаться в обратную сторону; в этом легко убедиться, сравнивая рис. 505 и 507. Торможение одной полу­оси вызывает ускоренное вращение другой полуоси в цилиндрическом дифференциале точно так же, как в коническом.

Дифференциал — очень простой механизм,  не требующий особого ухода. Дифференциалы широко распространены на автомобилях, они хо­рошо освоены и дешевы в производстве; поэтому с точки зрения чисто производственной их выгодно использовать и на танках. Однако вслед­ствие большого расхода мощности при повороте танка простой диффе­ренциал вышел из употребления на танках, хотя в прошлом он приме­нялся довольно часто, особенно на легких танках с большой удельной мощностью.

• Назад
• Вперед