Studiul Influentei Raportului de Transmisie Principale Asupra Performantelor Dinamice ale Unei Autoutilitare cu Masa Maxima Autorizata 7490kg

Introducere

Destinația diferențialului

Diferențialul este un mecanism, inclus în puntea motoare, care divizează fluxul puterii de autopropulsare primit de la transmisia principală în două ramuri,transmise fiecare câte unei roți motoare,oferind totodată roților punții posibilitatea, ca în funcție de condițiile autopropulsării, să se rotească cu viteze unghiulare diferite.

Dacă roțile motoare ar fi montate pe același arbore deplasarea automobilului nu este posibilă fără alunecarea și patinarea roților ceea ce conduce la uzura rapidă a anvelopelor, la creșterea consumului de combustibil și la manevrarea mai dificilă a direcției.

Pentru eliminarea acestor dezavantaje, respectiv pentru a da posibilitate roților motoare să se rotească cu viteze unghiulare diferite, în funcție de condițiile de deplasare ale automobilului, fiecare roată se va monta pe câte un arbore separate, legați prin intermediul diferentialului.

Principalele condiții de autopropulsare care impun roților să se rotească cu viteze unghiulare diferite sunt următoarele:

  – deplasarea pe traiectorii curbe, când roata interioară curbei are de parcurs un spațiu mai mic decât roata exterioară curbei;

-deplasarea rectilinie pe căi netede, când roțile punții au de parcurs spații egale iar automobilul, din diverse cauze, are roțile punții cu raze inegale; diferența dintre raze poate fi datorată presiunii inegale din pneuri, repartizării încărcăturii asimetric fața de axa longitudinală a automobilului, pneurilor la cele două roți de simbol diferit, sau grad diferit de uzură;

-deplasarea rectilinie pe căi cu denivelări când, datorită distribuției aleatoare a denivelărilor sub formă de gropi și ridicături, roțile au de parcurs drumuri de lungimi diferite.

În transmisia automobilelor, diferentialul poate fi dispus intre rotile puntii motoare, precum si intre punti la automobile cu mai multe punti motoare in scopul inlaturarii “circulatiei de puteri”.

Fig. 1.1. Transmiterea fluxului de putere a motorului autovehiculului, rotilor motoare

Funcțiile diferențialului

Funcțiile diferențialului pot fi clasificate după cum urmează:

– divizează fluxul puterii de autopropulsare primit de la transmisia principală în două ramuri, transmise fiecare câte unei roți motoare

– posibilitatea rotilor puntii, ca în funcție de condițiile autopropulsării, să se rotească cu viteze unghiulare diferite

– eliminarea puterii parazite la rotile puntii; “puterea parazita” este favorizată de: deplasarea pe căi cu rezistență mică la înaintare; pneuri de diametru mare și rigide, viraje cu raze de curbură mică

– diminuarea solicitãrilor din mecanismele puntii

– scaderea pierderilor mecanice prin cresterea puterii transmise

– scaderea consumului de combustibil si a uzurii anvelopelor

– cresterea manevrabilitãtii si stabilitãtii automobilului

Diferențialul este un mecanism de tipul mecanismelor planetare diferențiale (cu mobilitatea M=2), la care numai axa centrală este bază.

Construcția diferențialului este caracterizată de existența forțelor de frecare între elementele sale aflate în contact, astfel că prin aceste forțe se realizează legătura la bază a elementelor mecanismului și diferențialul se blochează (M=0). La blocarea diferențialului, când el se rotește în jurul axei centrale ca un tot unitar, roțile punții se rotesc cu viteze unghiulare egale.

Când momentul corespunzător puterii suplimentare (“puterii parazite”), este mai mare decât momentul forțelor de frecare dintre elementele diferențialului, care reprezintă legătura de blocare a diferențialului, atunci prin desfacerea legăturii, diferențialul va intra în funcțiune ca mecanism planetar monomobil (M=1) și va permite roților punții să se rotească cu viteze unghiulare diferite în sensul măririi vitezei unghiulare de rotație a roții exterioare virajului și micșorând-o pe cea a roții interioare virajului. Se deduce că mărimea ce comandă funcționarea diferențialului este fluxul de putere ce încarcă suplimentar puntea în condițiile în care se impun viteze unghiulare diferite la roțile motoare.

Fig. 1.2. Constructia si functionarea mecanismului planetar diferential

Conditiile impuse diferentialului

Sa distribuie momentul motor intre roti sau intre punti intr-un raport care sa asigure automobilelor cele mai bune calitati de exploatare;

Sa aiba dimensiuni de gabarit cat mai reduse.

Dimensiunile de gabarit ale diferentialului au o importanta deosebita, acesta fiind dispus in carterul puntii din spate sau in interiorul reductorului distribuitor.

Conditiile deosebit de severe in aceasta privinta sunt impuse diferentialelor montate intre roti, deoarece dimensiunile sunt in stransa legatura cu dimensiunile coroanei transmisiei principale care are dimensiunile de gabarit riguros limitate.

Clasificarea diferențialelor

Clasificarea diferențialelor se se poate face după mai multre criterii, și anume:

După principiul de funcționare, diferențialele pot fi: simple, blocabile și autoblocabile.

După felul angrenajelor folosite se deosbesc, diferențiale cu roți dințate conice și cu roți dințate cilindrice;

După valoarea momentului transmis roților motoare, diferențialele pot fi simetrice și asimetrice;

După locul pe care îl ocupă în transmisia automobilului, diferențialele pot fi așezate între roțile motoare sau între punțile motoare.

Cea mai largă utilizare în construcția de automobile o au diferențialele simple, conice simetrice, care, în comparație cu cele cilindrice, sunt mai compacte.

Diferențialele blocabile și autoblocabile se folosesc, în general, la utomobilele cu capacitate de trecere mare.

Părți componente, tipuri constructive ale diferențialului

Părțile componente ale diferențialului

În general, un diferențial se compune din caseta 3 (fig. 2.1), pe care este fixată coroana 2 a transmiei principale. În casetă se fixează crucea 7 , pe care sunt montați liber sateliții 6 ( în numă de 2…4), care angrenează permanent cu pinioanele planetare 8 și 5. Acestea sunt, fiecare, fixate la extremitățile interioare ale arborilor planetari 8 și 5.

Mișcarea de rotație se transmite casetei diferențialului de la transmisia principală (pinionul de atac 1 și coroana 2) a automobilului. La deplasarea automobilului în linie dreaptă, deoarece lungimile drumurilor descrise de roțile motoare sunt egale, vitezele lor unghiulare sunt egale.

Deci, vitezele unghiulare ale pinioanelor planetare vor fie gale cu cea a casetei, iar sateliții sunt imobilizați (aceeași dinți rămân în angrenare), executânt o mișcare de revoluție împreună cu caseta. Ei au, în acest caz, numai rolul de piese de legătură între casetă și pinioanele planetare.

Fig. 2.1. Construcția diferențialului: a – diferențialul demontat; b – dieferențialul montat

La deplasarea în viraj a automobilului, roțile motoare vor avea de parcurs drumuri de lungimi diferite, deci și vitezele lor unghiulare vor trebui să fie diferite. Astfel, roata din exteriorul virajului împreună cu pinionul planetar respective va avea o viteză unghiulară mai mare decât cea din interiorul virajului. Pentru a realize această diferență de viteză unghiulară (de turație) între pinioanele planetare, sateliții vor avea în plus o mișcare de rotație în jurul axelor lor proprii, care va fi cu atât mai mare cu cât diferența de turație dintre pinioanele planetare este mai mare.

Fig. 2.2. Schema diferențialului

1 – coroana diferențialului;

2 – caseta sateliților;

3 – axa sateliților;

4 – sateliții;

5 – pinioane planetare;

6 – axe planetare;

7 – roți motoare;

8 – pinion de atac.

În fig. 2.2 este prezentată schema diferențialului, care cuprinde următoarele lemente: caseta diferențialului sau a sateliților 2, care este solidară cu coroana dințată 1 și în care intră în mod liber două axe 6, numite axe planetare, care conduc mișcarea la roțile motoare 7; două pinioane mari 5, numite planetare, fixate în interiorul casetei, câte una la fiecare axă planetară; două sau patru pinioane mai mici, numite sateliți, care fac legătura între pinioanel planetare 5; sateliții sunt montați liber pe un ax 3 (axul sau crucea sateliților) care este fixat în pereții casetei 2, astfel că se învârtesc o dată cu coroana diferențialului 1.

Întreg mecanismul diferențialului cu pinioanele de atac, coroana și caseta diferențialului sunt închise într-un carter, plin până la jumătate cu valvolină, pentru a se asigura o ungere corespunzătopare. Cele două axe planetare sunt închise în două tuburi numite trompele diferențialului și fixate de carterul diferențialului prin buloane. Caseta diferențialului este de cele mai multe ori o piesă dublă din oțel turnat.

Uneori, transmisia principală, diferențialul și semiaxele planetare sunt reunite într-un carter comun (puntea din spate), care poate fi demontabil în plan vertical longitudinal (față de axul automobilului) sau în plan vertical transversal.

Rulmenții pinionului de atac, ai roților dințate, ai casetei și ai axelor planetare se montează în locașurile din pereții carterului și ai trompelor. Pe trompe sunt prinse plăcile pe care se fixează arcurile care fac legătura punții din spate cu cadrul automobilului. La capetele exterioare ale trompelorse montează roțile din spate.

Când automobilul se deplasează în linie dreaptă, deoarece drumurile descrise de cele două roți motoare sunt egale, și vitezele unghiulare vor fi aceleași. În acest caz, roțile planetare au vitezele unghiulare egale cu ale coroanei, iar sateliții sunt imobilizați, aceeași dinți rămân în permanență angrenați executând o mișcare de revoluție împreună cu carcasa diferențialului.

Când automobilul se deplasează în curbă, coroana și carcasa se vor roti cu aceeași viteză unghiulară ca și în linie dreapță. Deoarece, roata exeterioară a virajului va avea de parcurs un drum mai lung decât roata interioară a virajului, înseamnă că vitezele unghiulare lae celor două roți planetare vor trebui să fie diferite. Acest lucru este posibil datorită existenței sateliților. Când automobilul intră în curbă, roata din interiorul virajului împreună cu roata planetară au o viteză unghiulară mai mică decât roata din exterioarul virajului împreună cu planetară respectivă.

Pentru a realize aceste diferențe de viteze unghiulare între cele două roți planetare, sateliții capătă o mișcare de rotație în jurul axelor lor proprii, care este cu atât mai mare, cu cât diferența între vitezele unghiulare ale roților planetare este mai mare.

În raport cu coroana dințată, care are o viteză unghiulară constantă, o roată planetară se învârtește mai încet, iar cealaltă roată planetară mai repede.

Câteodată funcționarea diferențialului poate fi dezavantajoasă automobilului. Astfel, de exemplu, dacă automobilul se găsește cu o roată pe teren alunecos (nămol, nisip etc.) iar cu cealaltă pe teren tare, la pornire, roata care se găsește pe teren uscat se va învârti cu o turație, iar roata cealaltă se va învârti cu o turație mai mare; roata se scufundă în teren tot mai mult, iar mașina nu poate să plece din loc.

La mașinile speciale, care trebuie să meargă în teren variat, în astfel de situații se blochează diferențialul manual sau automat.

Dispozitivul manual de blocare a diferențialului constă dintr-un sabot care frânează o axă planetară ca să nu se poată roti față de caseta diferențialului. În același timp nici cealaltă axă nu se mai poate roti liber. Acest dispozitiv de blocare s-ar putea compara cu un știft bătut prin bucșa casetei diferențialului și axa planetară.

Dispozitivul de blocare se decuplează imediat ce nu mai este nevoie de el; altfel, la mersul în curbe, are loc o frecar inutilă a cauciucului deoarece nu se face diferențierea vitezelor unghiulare și dacă efortul se prelungește se pot rupe saboții.

Diferențialul cu blocaj automat echipează mai ales automobilele de teren. În cazul frecării unilaterale a roții, la o anumită limită a frecării acest dispozitiv blochează diferențialul, fără a împiedica însă diferelul intră în curbă, roata din interiorul virajului împreună cu roata planetară au o viteză unghiulară mai mică decât roata din exterioarul virajului împreună cu planetară respectivă.

Pentru a realize aceste diferențe de viteze unghiulare între cele două roți planetare, sateliții capătă o mișcare de rotație în jurul axelor lor proprii, care este cu atât mai mare, cu cât diferența între vitezele unghiulare ale roților planetare este mai mare.

În raport cu coroana dințată, care are o viteză unghiulară constantă, o roată planetară se învârtește mai încet, iar cealaltă roată planetară mai repede.

Câteodată funcționarea diferențialului poate fi dezavantajoasă automobilului. Astfel, de exemplu, dacă automobilul se găsește cu o roată pe teren alunecos (nămol, nisip etc.) iar cu cealaltă pe teren tare, la pornire, roata care se găsește pe teren uscat se va învârti cu o turație, iar roata cealaltă se va învârti cu o turație mai mare; roata se scufundă în teren tot mai mult, iar mașina nu poate să plece din loc.

La mașinile speciale, care trebuie să meargă în teren variat, în astfel de situații se blochează diferențialul manual sau automat.

Dispozitivul manual de blocare a diferențialului constă dintr-un sabot care frânează o axă planetară ca să nu se poată roti față de caseta diferențialului. În același timp nici cealaltă axă nu se mai poate roti liber. Acest dispozitiv de blocare s-ar putea compara cu un știft bătut prin bucșa casetei diferențialului și axa planetară.

Dispozitivul de blocare se decuplează imediat ce nu mai este nevoie de el; altfel, la mersul în curbe, are loc o frecar inutilă a cauciucului deoarece nu se face diferențierea vitezelor unghiulare și dacă efortul se prelungește se pot rupe saboții.

Diferențialul cu blocaj automat echipează mai ales automobilele de teren. În cazul frecării unilaterale a roții, la o anumită limită a frecării acest dispozitiv blochează diferențialul, fără a împiedica însă diferențierea vitezelor unghiulare ale roților din curbă. Diferențialul cu blocaj automat funcționează pe principiul dispozitivelor “cu roată liberă”.

Tipuri constructive ale diferențialului

Diferențialul simplu

Diferențialul simplu simetric cu roți conice este reprezentat în schema cinematică din fig. 2.3. Sateliții 4 (în număr de doi) sunt montați liber pe axul 9, fixat în caseta 3 a diferențialului (pusă în mișcare de transmisia principală formată din pinionul 1 și roata 2). Pinioanele planetare 5 și 6 au același diametru și sunt fixate pe arborii planetari 7 și respectiv, 8. Caseta 3 se sprijină pe carterul 10 prin intermediul unor rulmenți cu role tronsonice. Dacă se neglijează frecarea, momentul motor primit de casetă se distribuie în mod egal la arborii planetari (pinioanele planetare fiind de diameter egale).

Fig. 2.3. Schema cinematică a diferențialului simplu cu roți conice

Diferențialele asimetrice cu roți conice

Aceste diferențiale (fig. 2.4, a) au pinioanele planetare 4 și 5 de diameter diferite, din care cauză momentul motor primit de caseta 1 se distribuie arborilor planetari 6 și 7, proporțional cu diametrele pinioanelor planetare. În fig. 2.4,b este reprezentată schema cinematică a unui diferențial asimetric la care pinioanele sateliți 3 au dantură dublă. Momentul de torsiune transmis casetei 1 de către transmisia principală este distribuit între arborii planetari 6 și 7, proporțional cu diametrele roților planetare 4 și 5. Diferențialele asimetrice se utilizează ca diferențiale interaxiale. Momentul de torsiune se transmite, prin arboreal 6, punții motoarea cu greutate aderentă mai mică, iar prin arboreal 7, punții motoare cu greutate aderentă mai mare.

Fig. 2.4. Diferențiale asimetrice: a – cu sateliți simpli; b – cu sateliți dubli

Diferențialul blocabil

La deplasarea automobilului pe drumuri alunecoase, dacă forța de tracțiune la roata care patinează este nulă, această roată se va roti cu o anumită turație de două ori mai mare decât turația casetei, în timp ce roata opusă se oprește, iar automobilul nu se mai poate deplasa.

Fig. 2.5. Schema cinematică a diferențialului blocabil

Pentru a înlătura acest dezavantaj al diferențialului simplu, la automobilele de teren se folosesc diferențiale blocate. Principiul de blocare constă în aceea că, atunci când s-a ivit necesitatea blocării, se unesc arborii planetary ai punții, diferențialul formând (din punct de vedere cinematic) un tot rigid. În figura. 2.5 este reprezentată schema cinematică a diferențialului blocabil, care se deosebește constructive de cel simplu prin aceea că pe unul din arborii planetari se fixează dispozitivul de blocare. Acesta se compune din mufa de cuplare 5, care se poate deplasa axial pe o porțiune canelată a arborelui 4. Manevrarea mufei se face, la nevoie, de către conducătorul auto, printr-un sistem de pârghii. Dacă mufa se deplasează spre stânga până când danturile frontale 2 și 3 se cuplează, atunci arborele planetar 4 se solidarizează cu caseta 1 a diferențialului. Aceasta este poziția diferențial blocat, iar arborii planetari 4 și 6 vor avea aceeași turație.

Se recomandă ca la deplasarea automobilului cu diferențialul blocat, să se evite, pe cât posibil virajele (în special cele cu raze mici), întrucât, în acest caz, automobilul se comportă ca și cum nu ar avea diferențial (manevrare greoaie, consum sporit de combustibil, uzură mărită a pneurilor).

Diferențialul autoblocabil

Pentru a înlătura dezavantajele deplasării automobilului cu diferențialul blocat, precum și operația de blocare, unele automobile cu capacitate de trecere mărită sunt echipate cu diferențiale autoblocabile, la care gradul de blocare depinde de frecarea dintre elementele diferențialului. În figura 2.6 este reprezentată schema cinematică a unui diferențial autoblocabil la care sateliții 1 și pinioanele planetare 2 sunt roți melcate. Acest diferențial mai este prevăzut cu patru sateliți suplimentari, constituiți din șuruburile – melc 3, care se găsesc în permanentă angrenare cu roțile melcate 1 și 2.

La deplasarea automobilului în linie dreaptă, diferențialul se rotește ca un tot unitar.

Fig. 2.6. Schema cinematică a diferențialului autoblocabil

La deplasarea în viraj, șuruburile – melc 3, împreună cu roțile melcate 2 încep să se rotească pe axele lor, datorită diferențelor de drum dintre roțile motoare. Dacă o roată se găsște pe o porțiune de drum alunecos, ea va căuta să-și mărească turația, dar va trebui să învingă și frecările din angrenajele cu șurub melc – roata melcată. La aderență scăzută, pentru ca una din roțile motoare să se rotescă cu turație mai mare în raport cu cealaltă, trebuie să învingă frecarea dintre angrenajele melcate 2-3; 3-1; 1-3; 3-2. Momentul de frecare ce se produce produce, în acest caz, mărește momentul transmis arborelui planetar întârziat.

Fig. 2.7. Diferențialul autoblocabil

La fel ca diferențialele simple, diferențialele autoblocabile permit rotirea cu viteze unghiulare diferite a roților motoare și în același timp distribuie momentul motor între arborii planetari, astfel încât roata motoare cu aderență bună primește un moment mai mare decât cea cu aderență mai scăzută.

După principiul de funcționare diferențialele autoblocabile se clasifică în: diferențiale autoblocabile cu frecare interioară mărită și diferențiale autoblocabile cu cuplaje unisens.

Diferențialul autoblocabil se regăsește mai ales la vehicule cu tracțiune integrală, caz in care, pe lângă diferențialele de pe axe, care sunt de tip simetric, se montează și diferențial interaxial, de regulă asimetric, care asigură transferul cuplului motor în proporții diferite între axele față/spate (roțile față/spate parcurg și ele drumuri diferite). Pentru simplificarea construcției, de multe ori diferențialul interaxial se înlocuiește cu un viscocuplaj.

Fig. 2.8. Diferențialul autoblocabil

1-sateliți;

2-pinioane planetare;

3-carcasa diferențialului;

4-rulment planetar;

5-cuplaj

Marea problema a acestui tip de diferential este ca, indiferent de situatii, ambele roti se vor invarti cu aceeasi viteza, inclusiv in viraje, unde, datorita transferului de mase lateral, in majoritatea cazurilor, pneul situat pe exteriorul virajului va rula corect pe sol, in timp ce pneul situat pe interior (care beneficiaza de mai putina aderenta, datorita transferului de mase) fiind silit datorita diferentialului sa se roteasca cu aceeasi viteza ca si cel de pe exterior, va intra intr-o faza de patinaj, fapt care va duce la uzura prematura. In plus, autoturismul va avea o permanenta tendinta de a reveni la o postura de linie dreapta, fapt ce va face fiecare viraj mult mai dificil, afectand stabilitatea si confortul.

Diferențiale cu alunecare limitată

Fig. 2.9. Diferențialul cu alunecare limitată

Cea mai simplă soluție de a realiza un asemenea diferențial constă în presarea pinioanelor planetare spre carcasă prin intermediul unor elemente elastice (1) aflate in “miezul” diferențialului. Frecarea dintre suprafețe va asigura transmiterea unui cuplu către roata care are aderență și poate fi sporită fie prin realizarea unor suprafețe de contact conice, asemenea celor de la sincroanele cutiilor de viteze, fie prin introducerea unor discuri de fricțiune (2) si realizarea unui ambreiaj multidisc in spatele fiecărui pinion. Solutia are o eficiență redusă pentru că va exista permanent o frecare atunci când turația roților motoare este totuși puțin diferită, iar cuplul care se transferă nu poate fi bine controlat, fiind de asemenea limitat de forța elementelor elastice.

Diferențialul autoblocant cu lamele

Fig. 2.10. Diferențialul autoblocant cu lamele

Este fără îndoială cel mai raspandit în aria motorsportului, datorită atât eficacitații cât și a dimensiunilor reduse, care îl recomandă pentru înlocuirea diferențialului de serie fără modificări suplimentare.

Cuplul nu se transmite direct de la carcasă la axul sateliților ca la un diferențial simplu, ci prin intermediul a două inele de presiune solidare la rotație cu carcasa diferențialului. Atunci când crește momentul aplicat, axele celor 4 sateliți se deplasează pe planurile înclinate ale inelelor depărtându-le, iar acestea presează asupra pachetelor de discuri.

Marimea si numărul discurilor de fricțiune determină cuplul care poate fi transferat, iar unghiul la care sunt prelucrate planurile înclinate determină momentul cuplării diferențialului, o pantă mai lină determinând blocarea la diferențe mai mici între vitezele de rotație ale pinioanelor planetare.

CINEMATICA ȘI DINAMICA DIFERENȚIALULUI

Cinematica diferențialului

Se va considera un diferențial simplu conic simetric a cărui schemă cinematică este reprezentată în figura 3.1.

Fig. 3.1. Schema cinematică a unui diferențial, pentru studiul cinematic și dinamic

La deplasarea automobilului în linie dreaptă, sateliții S nu se rotesc în jurul axei lor (ns=0) și, deci, întregul sistem se rotește ca un tot unitar, iar între turațiile pinioanelor planetare (nps, npd) și turația casetei diferențialului (nc) există relația:

nc=nps=npd. (3.1)

La deplasarea în curbă, sateliții încep să se rotească în jurul axelor lor cu turația ns. Ei vor accelera mișcarea pinionului planetar ps (dacă virajul se face la dreapta) și vor încetini mișcarea pinionului planetar pd. Astfel, în timp de un minut, pinionul planetar din stânga își va mări turația cu ns·Zs/Zp, iar cel din dreapta își va micșora turația cu aceeași valoare. Deci turațiile celor două pinioane planetare vor vi:

nps=nc+ns·Zs/Zp (3.2)

npd=nc-ns·Zs/Zp, (3.3)

unde Zs și Zp sunt numerele dinților sateliților, respectiv, ai pinioanelor planetare.

Adunând relațiile (3.2) și (3.3), se obține:

nps+npd=2nc, (3.4)

adică suma turațiilor pinioanelor planetare este egală cu dublul turației casetei.

Deoarece pinioanele planetare sunt solidare cu arborii planetari 1 și 2 și deci și cu roțile motoare, turațiile pinionului planetar și roții motoare de pe același arbore sunt egale.

Dacă se blochează caseta C a diferențialului, adică nc=0, din relația (3.4) rezultă:

nps=-npd, (3.5)

adică roțile motoare se rotesc cu turații egale, dar în sensuri diferite.

Acest caz este întâlnit în practică atunci când frâna pe transmisie este acționată până la blocarea arborelui cardanic, inclusive a transmisiei principale, respectiv a casetei diferențialului. Dacă în această situație, automobilul se deplasează pe un drum cu coeficienți de aderență diferiți la roțile motoare, roata cu aderență mai mare se va roti în sensul de deplasare al automobilului, iar cealaltă în sens opus. La intrarea automobilului pe un drum cu aceeași aderență pentru ambele roți motoare, automobilul va devia de la mersul normal, putând să producă accidente. Acesta este unul din dezavantajele diferențialelor.

În cazul în care se blochează una din roți, de exemplu, cea din stânga, atunci nps=0 și, conform relației (3.4), rezultă:

npd=2nc (3.6)

În practică, acest caz se întâlnește la demararea automobilului pe un drum care oferă coefficient mare de aderență la una din roți și foarte mic la cealaltă (de exemplu, o roată motoare se află pe o porțiune de drum cu polei). Roata cu aderență mare va sta pe loc, iar cealaltă se va roti cu dublul turației casetei diferențialului. Acesta este un alt dezavantaj al diferențialului.

Dinamica diferențialului

Momentele care se transmit la arborii planetar 1 și 2 (fig. 3.1) atunci când lucrează diferențialul, nu sunt niciodată egale, între ele existând o diferență, datorită momentului de freacare din interiorul automobilului.

Considerând uniformă și atabilă mișcarea automobilului, din condiția de echilibru a sistemului se poate scrie:

Mc=Mps+Mpd sau Mc=M1+M2 (3.7)

unde : Mc este momentul transmis casetei diferențialului; Mps(M1) și Mpd(M2) – momentele transmise pinioanelor planetare și, respectiv, arborilor planetari.

Pentru a putea determina valoarea momentelor la arborii planetari, ținând seamă și de momentul de frecare Mf din diferențial, se scrie bilanțul de putere al diferențialului:

P1+P2=Pc-Pf. (3.8)

Cunoscând că P=Mω, unde ω este viteza unghiulară a elementului respective, și considerând ω1>ω2 (viraj spre dreapta), relația (3.8) devine:

M1ω1+M2ω2=Mcωc-Mf(ω1-ω2) (3.9)

Bazat pe relația (3.4), se poate scrie ωc=(ω1+ω2)/2 și, înlocuind în relația (3.9), se obține:

M1ω1+M2ω2=Mc(ω1+ω2)/2-Mf(ω1-ω2). (3.10)

Grupând convenabil termenii, se scrie:

ω1(M1+Mf-Mc/2)+ω2(M2-Mf-Mc/2)=0.

Dar ω1≠0 și ω2≠0, deci:

M1+Mf-Mc/2=0; M2-Mf-Mc/2=0 (3.11)

sau:

M1=Mc/2-Mf; M2=Mc/2+Mf. (3.12)

Comparându-se relațiile (3.11), se observă că momentele transmise la cei doi arbori planetari nu sunt egale, iar diferența dintre ele este cu atât mai mare cu cât momentul de frecare Mf din diferențial este mai mare.

Calculul reductorului central și al diferențialului

Construcția roților dințate conice

Roțile dințate conice cu diametru mic se execută sub formă de arbori-pinion conici.

Figura prezintă arbori pinion conici cu roata dințată prinsă în consolă. Sunt și arbori-pinion

conici care au reazeme în ambelepărți ale danturii. În figura 4.1 este un arbore-pinion

conic.

Fig. 4.1. Formă constructivă de pinion dintr-o bucată cu arborele

Fig. 4.2. Formă constructivă de pinion independent

Roțile dințate mai mari decât ( da > d + 6h sau da >1,8d) se produc ca repere separate fixate pe arbore cu ajutorul unei pene paralele, prin fretare sau prin caneluri. În figura 4.3 se prezintă diferite soluții constructive pentru acest gen de roti, indicându-se și principalele elemente geometrice ale lor. Butucul poate avea aceiași lățime ca a danturii sau poate să fie mai lat. Lățirea butucului este impusă de lungimea de contact a acestuia cu pana paralelă, poate fi realizată simetric sau asimetric. La roțile dințate cu dimensiuni mari produse din oțeluri tratate termic prin procedeul de îmbunătățire construcția este realizată din butuc de fontă sau de oțel turnat ( pentru roțile cu inversare frecventă a sensului de rotație) și cu inel fretat, care se danturează după fretare.

Roțile dințate care sunt executate din oțeluri tratate termic sau termochmic pentru durificare se realizează din semifabricate laminate dintr-o singură bucată până la diametre de 500mm, forjate la liber sau în matrițe.

În figura 4.3 sunt arătate câteva variante constructive de roți dințate conice, sunt indicate și elementele geometrice principale ale roților. Forma lor este impusă atâtde seria de fabricație cât și de dotarea executantului, mai ales în privința tratamentului termic. Roțile se pot fi executa fie dintr-o bucată cu butucul într-o parte sau în ambele, fie din două bucăți, coroană și butuc turnat din fontă sau oțel.

Fig. 4.3. Forme constructive ale roților dințate conice

Pe fișa desenului de execuție pentru roțile dințate trebuie să fie un tabel cu parametrii danturii, acesta are componență și dimensiuni standardizate conform tabelului 4.1, pentru roți dințate conice.

Tabelul 4.1

Calculul de dimensionare și de rezistență al pinionului de intrare și a coroanei diferentialului

Calculul danturii pinionului de intrare și a coroanei diferentialului

Material 18MoCr10

Numarul de dinți ai pinionului de intrare:

z1=12 (4.1)

Numărul de dinți al coroanei diferențialului se determină din raportul de angrenare:

i=3,5 (4.2)

De unde se calculeză:

(4.3)

Ungiul de angrenare în secțiune normală:

conform STAS 6811-85 (4.4)

Ungiul de înclinare a dintelui în secțiunea medie a danturii:

conform STAS 6811-85 (4.5)

Lățimea danturii:

; (4.6)

; (4.7)

Coeficientul înălțimii capului de referință normal și frontal:

conform STAS 6811-85 (4.8)

conform STAS 6811-85 (4.9)

Coeficientul jocului de referință la fund normal și frontal:

conform STAS 6844-85 (4.10)

conform STAS 6844-85 (4.11)

Ungiul conului de divizare:

(4.12)

(4.13)

Numarul de dinți al roții echivalente pentru pinion și pentru coroană:

(4.14) (4.15)

Deplasarea specifică în secțiune normală:

și (4.16)

Fig. 4.4. Angrenajul cilindric echivalent

Lungimea generatoarei conului de divizare:

; (4.17)

Se adoptă din STAS 822:

; (4.18)

; (4.19)

Adăncimea de lucru a dinților:

; (4.20)

Jocul de fund:

; (4.21)

Înălțimea dintelui:

; (4.22)

Înălțimea capului dintelui:

; (4.23)

; (4.24)

Înălțimea piciorului dintelui:

; (4.25)

Diametrele de divizare:

; (4.26)

; (4.27)

Unghiul picorului dintelui:

; (4.28)

; (4.29)

Unghiul conului exterior:

; (4.30)

; (4.31)

Unghiul conului interior:

; (4.32)

; (4.33)

Diametrele de vârf:

; (4.34)

; (4.35)

Distanța de la vârful conului până la dantură:

; (4.36)

; (4.37)

Grosimea dintelui pe arcul cercului de divizare:

; (4.38)

; (4.39)

Calculul forțelor și momentelor din angrenajul pinion de intrare și coroana diferențialului

;

; (4.40)

; (4.41)

; (4.42)

Componenta tangențială la pinionul de intrare:

;

Componenta tangențială la coroana diferențialului:

;

Componenta radială pentru pinionul de intrare:

;

Componenta radială pentru coroana diferențialului:

;

Componenta axială pentru pinionul de intrare:

;

Componenta radială pentru coroana diferențialului:

;

Forța normală pentru pinionul de intare:

;

Forța normală pentru coroana diferențialului:

Calculul de dimensionare și de rezistență al pinionului satelit și al roții planetare

Calculul danturii pinionului satelit și al roții planetare

Cu indicele "1" s-a notat pinionul;

Cu indicele "2" s-a notat roata planetară

Numărul de dinți ai pinionului satelit:

z1=10

Numărul de dinți al roții planetare se determină din raportul de angrenare:

i=1,6

De unde se calculeză:

Ungiul de angrenare în secțiune normală:

conform STAS 6811-85;

Ungiul de înclinare a dintelui în secțiunea medie a danturii:

conform STAS 6811-85;

Lățimea danturii:

;

;

Coeficientul înălțimii capului de referință normal și frontal:

conform STAS 6811-85

conform STAS 6811-85

Coeficientul jocului de referință la fund normal și frontal:

conform STAS 6844-85

conform STAS 6844-85

Ungiul conului de divizare:

Numarul de dinți al roții echivalente pentru pinion și pentru coroană:

Deplasarea specifică în secțiune normală:

și

Lungimea generatoarei conului de divizare:

;

Se adoptă din STAS 822:

;

;

Adâncimea de lucru a dinților:

;

Jocul de fund:

;

Înălțimea dintelui:

;

Înălțimea capului dintelui:

;

Înălțimea piciorului dintelui:

;

Diametrele de divizare:

Pinion satelit:

;

Roată stelară:

;

Unghiul picorului dintelui:

Pinion satelit:

;

Roată stelară:

;

Unghiul conului exterior:

;

;

Unghiul conului interior:

;

;

Diametrele de vârf:

;

;

Distanța de la vârful conului până la dantură:

;

;

Grosimea dintelui pe arcul cercului de divizare:

;

;

Calculul forțelor și momentelor din angrenajul pinion satelit și roată planetară

Numărul de dinți ai pinionului satelit:

z1=10

Numărul de dinți al roții planetare:

;

Raportul de angrenare:

i=1,6;

Ungiul de angrenare în secțiune normală:

conform STAS 6811-85

Ungiul de înclinare a dintelui în secțiunea medie a danturii:

conform STAS 6811-85

Momentul motor transmis de diferențial:

Componenta tangențială la pinionul satelit:

;

Componenta tangențială la roata planetară:

;

Componenta radială pentru pinionul satelit:

;

Componenta radială pentru roata planetară:

;

Componenta axială pentru pinionul satelit:

;

Componenta radială pentru roata planetară:

;

Forța normală pentru pinionul de intare:

;

Forța normală pentru coroana diferențialului:

Verificarea angrenajului reductorului central

Calculul de rezistenta la incovoiere:

;

;

;

;

; ;

; .

Calcul de rezistenta la contact:

; ;

; .

;

; ;

; .

Calculul de verificare al rulmentilor

Calculul fortelor din angrenajele concurente cu dantura înclinata

Schema angrenajului:

Verificarea rulmentilor din arborele pinionului

; .

Reactiunile in punctul B

; ;

; ;

; .

Reactiunile in punctul A

; .

; ;

; ;

; ; ;

;

; .

Pentru rulmentul din lagarul A avem urmatoarele caracteristici

;

;

;

; ;

;

; ;

;

; ;

;

.

Diferentialul

Calculul de rezistenta al diferentialului cuprinde calculul rotilor planetare, calculul satelitilor si al axelor satelitilor.

Schema de calcul a diferențialului

Stabilirea momentelor de calcul

Momentul de calcul pentru rotile dintate (MC):

Numarul satelitilor: n=2

; .

Momentul de calcul pentru imbinarea rotilor planetare cu arborii planetari

Coeficientul de blocare al diferentialului (1,15…1,20)

;

; .

Calculul satelitilor

Raza medie a pinionului planetar

;

Efortul unitar de forfecare

; ; a=50…100[N/mm2].

Efortul unitar de strivire dintre axul satelitului si carcasa satelitului

R1 = 67,36 [mm]; h2 = 22,78 [mm];

; ; aS2 = 80 [N/mm2].

Efortul unitar de strivire dintre axul satelitului si satelit

h1 = 23,51 [mm];

; ; as1 = 40…60 [N/mm2].

Calculul la strivire din angrenarea satelitului cu rotile planetare

; ;

; ;

as3 = 100…200 [N/mm2].

MATERIALE UTILIZATE, MODURI DE PRELUCRARE FOLOSITE LA CONSTRUCȚIA DIFERENTIALULUI

Tipuri de material utilizate

În cadrul proiectării un rol important îl are alegerea materialelor atât din punct de vedere al prețului de cost, cât și a rezistenței, a ușoarei prelucrări și interschimbabilității cu alte organe de mașini.

Diferențialul este un mecanism, inclus în puntea motoare, care divizează fluxul puterii de autopropulsare primit de la transmisia principală în două ramuri, transmise fiecare câte unei roți motoare, oferind totodată roților punții posibilitatea, că în funcție de condițiile autopropulsării, să se rotească cu viteze unghiulare diferite. Angrenajele dintre elementele componente ale diferențialului sunt supuse unor momente de torsiune și viteze de rotație ridicate; din acest considerent este foarte impotantă alegerea corectă a materialelor utilizate la construcția elementelor componente a diferentialului simplu simetric.

Pentru construcția, pinionului de atac, axului port-sateliți, arborilor planetari, se utilizează datoritã solicitãrilor la care sunt supuse, oțeluri aliate cu conținut redus de carbon. Dintre acestea se pot utiliza oțeluri aliate de cementare7: 17CrNi16 (0.17%C, elemnemt principal de aliere 0.16%Ni), 13CrNi30, 18MnCr10, 28TiMnCr12 STAS 791; aceste mărci de oțel se recomandă la utilizarea fabricării de arbori puternic solicitați, care funcționează la turații ridicate. Aceste mărci de oțel au o bună rezistență la solicitările de contact respectiv de încovoiere la care sunt supuși dinții roților dinții pinionui de atac și de asemenea are o mare rezistență la oboseală. Tot din clasa oțelurilor aliate, se pot utiliza oțelurile aliate de îmbunătățire: 40Cr10 (0,4%C 41CrNi12 STAS 7918, având proprietăți necesare construcției arborilor puternic solicitați, care trebuie să respecte dimensiuni de gabarit reduse.

La construcția roților planetare, sateliților, coroanei dințate a transmisiei principale solidară cu carcasa interioară a diferențialului, se pot utiliza oțelurile de cemenetare. Acestea se recomandă la angrenajele puternic solicitate și când se impun restricții de gabarit. Oțelurile de cementare au conținutul de carbon < 0,25%. Danturarea se execută înaintea tratamentului, după tratament dantura trebuind rectificată, pentru eliminarea deformațiilor mari care apar în urmă tratamentului. Cele mai utilizate oțeluri de cementare sunt: OLC 15, OLC 20, 15 Cr 08, 18 MoCr 10 etc.).

Carcasa diferențialului se poate execută din Fc-200 STAS 1004-75 fiind o fontă cenușie cu grafit lamelar, cu o rezistență la tracțiune de 200 N/mm2, având un cost de elaborare scăzut sau Fc100, Fc150 STAS 1004-75; în cazul în care se urmărește o reducere a greutății totale a diferențialului, carcasa se poate confecționa din aluminiu aliat cu cupru din seria 2XXX. Pe lângă cupru, care este elementul principal de aliere, aceste aliaje conțin în principal magneziu și mangan. Pentru obținerea caracteristicilor mecanice ridicate (similare sau chiar mai mari decât cele ale oțelurilor cu conținut scăzut de carbon), aceste aliaje trebuie supuse călirii (tratament termic de punere în soluție urmată de îmbătrânire naturală – la temperatura ambianța sau artificială la temperatura ridicată, în cuptor). Aliajele Seriei 2xxx (2007, 2011, 2024, 2014, 2014A, 2017, 2017A) au rezistență mecanică ridicată și o bună prelucrabilitate prin așchiere, în general nu sunt sudabile și nu au o bună rezistență la coroziune.

În ceea ce privește rulmenții utilizați: materialele destinate inelelor și corpurilor de rostogolire trebuie sã îndeplinescã o serie de condiții: rezistentã mare la solicitarea de contact; rezistentã mare la uzurã; tenacitate. Otelurile care îndeplinesc cel mai bine aceste condiþîi sunt oþelurile aliate cu crom, care conþîn aproximativ 1% carbon și 1,3…1,65% crom. Alte elemente de aliere sunt manganul și siliciul. Viteză de cãlire și adâncimea de cãlire sunt direct dependențe de conținutul de mangan.

Unele firme producãtoare de rulmenþi utilizeazã și oþeluri de cementare, acestea comportându-se bine la solicitãri cu șocuri. Pentru rezistentã la temperaturi ridicate sau pentru rezistentã la coroziune, se utilizeazã oțeluri speciale înalt aliate, respectiv oțeluri anticorozive, aliate cu crom.

Materiale utilizate la rulmenți sunt: Oțelul de rulmenți (STAS 1456/1-80) este un oțel hipereutectoid cu 1%C, 1,5%Cr:100Cr6, 100CrMn6;100CrMo6 etc. Inelele și corpurile de rulare se execută din oțel aliat cu crom (Mn, Ni, în cantități mai mici); Coliviile se execută din table de oțel prin ștanțare, bronz prin turnare,mase plastice prin injectare.

În construcția diferențialului simplu simetric, se utilizează pentru etanșare manșete de rotație. Manșetele de rotație sunt etanșări pentru echipamente rotative (etanșarea lagărelor lubrifiate cu uleiuri), sunt fabricate din elastomeri, cu inserție metalică (sau în carcasa metalică).

Tabelul 5.1

Rezistentele admisibile si duritatiile materialelor utilizate in constructia diferentialului sunt prezentate în tabelul 5.1.

În vederea ridicării rezistenþei la uzură, uneori axele sateliților se arămesc pe toată suprafața cu un strat de 0,01 mm, sau se acoperă cu un strat de sulfură de fier.

La construcția roților planetare, sateliților, coroanei dințate a transmisiei principale solidară cu carcasa interioară a diferentialului, se pot utiliza oțelurile de cemenetare. Cementarea este un tratament termochimic, care constă în îmbogățirea în carbon a stratului superficial al flancului dinților, fiind urmată de călire și revenire joasă. În urmă călirii, se obține o duritate mare a stratului superficial (52…62 HRC) și un miez care își păstrează tenacitatea. Prin cementare se obține o creștere semnificativă a rezistenței la contact a flancului dinților și o creștere, într-o măsură mai mică, a rezistenței la încovoiere.

Tratamentele termice sau termochimice aplicate pinionului de atac, axului port-sateliți, arborilor planetari depind de materialul din care se executã, putând fi: îmbunătățire sau îmbunătățire și călire superficială a fusurilor, canelurilor, porțiunilor de calare etc.; cementare urmată de călire a fusurilor, porțiunilor de calare și a canelurilor; nitrurare etc.

Moduri de prelucrare utilizate la construcția diferențialului

Tehnologia de fabricație a arborilor (axului port-sateliti, arborilor planetari) constă în: strunjirea suprafețelor cilindrice sau conice și a filetelor, frezarea canalelor de pană sau a canelurilor – operații executate înainte de tratamentul termic – rectificarea fusurilor, a porțiunilor de calare, a suprafețelor canelurilor – operații executate după tratamentul termic.

Fig. 5.1.Strunjirea unui arbore

Obținerea semifabricatelor:

– Semifabricatele se obțin prin laminare, forjare, forjare liberă și în matrița, extruziune și turnare;

– Semifabricatele laminate sub formă de bară se debitează la lungimea corespunzătoare;

– La arborii forjați sau matrițați se debitează capetele rămase din deformări. Debitarea se execută la mașini de tăiat cu discuri abrazive, cu freza disc cu ferăstraie, la mașini de tăiat cu bandă etc;

– În cazul semifabricatelor laminate sau matrițate, se poate obține când este necesar fibrajul optim continuu și cu dispunerea spațială adecvată ceea ce permite obținerea unor piese suple cu rezistență la oboseală ridicată și preț de cost redus;

– Arborii obținuți prin turnare au o rezistență mai mică decât cei obținuți prin forjare din oțel dar sunt mai puțin sensibili la concentrarea eforturilor și au o capacitate mai mare de amortizare a sarcinilor dinamice.

– Roțile dințate (roților planetare, sateliților). Obținerea semifabricatelor: roțile dințate cu diametre mai mari, semifabricatele se obțin prin matrițare sau refulare (roți dințate și blocuri de roți dințate), este un caz particular al laminării transversale. Roțile dințate cu modulul de maxim 2.5 mm se obțin prin rulare la rece, iar cele cu modulul mai mare, numai prin laminare la cald.

Fig. 5.2. Frezarea unui canal de pana

Danturarea rotilor dintate conice (rotilor planetare, satelitilor) se poate realiza cu mai multe metode:

Metoda diviziunii(fig. 5.3): Danturarea roțîilor dintate conice prin metoda diviziunii cu freză disc modul conduce la profile aproximative, motiv pentru care se limitează la producții de serie mică și modul redus. Semifabricatul se poziționează pe masa frezei astfel încât linia de fund a profilului danturii să fie tangentă la sculă (fig. 5.2).

Fig. 5.3. Danturarea roților dințate prin metoda diviziunii

Dimensiunile frezei se aleg corespunzator profilului minim al golului dintre doi dinti ai rotii dintate conice. Prelucrarea este rezultatul combinarii miscarii de rotatie a sculei cu miscarea de avans a semifabricatului împreuna cu masa masinii. Dupa realizarea canalului pe toata latimea, semifabricatul se retrage, se roteste cu un pas în capul divizor si operatia se repeta pâna la degrosarea tuturor golurilor. În continuare masa frezei pe care se gaseste capul divizor se roteste si se repeta operatiile de aschiere. Dupa parcurgerea întregii circumferinte, se roteste capul divizor si se continua aschierea pâna la realizarea profilului.

Metoda rularii. În vederea prelucrarii prin rulare cu scula roata dintata se realizeaza miscarea relativa între scula si piesa prin compunerea:

– unei miscari de rostogolire între roata de prelucrat si roata scula asa fel încât axele lor sa se întâlneasca într-un punct O – (angrenarea între roti cu axe concurente)

– unei miscari de avans si retragere prin care se realizeaza aschierea.

De obicei dintii rotii scula sunt formati dintr-o pereche de cutite care lucreaza concomitent ambele flancuri ale unui dinte sau flancurile ce marginesc acelasi gol (fig. 5.4)

Danturarea melcului si rotii melcate

Melcul evolventic se poate executa pe strung cu un cutit având o singura muchie aschietoare dreapta. Cutitul se aseaza în asa fel încât directia muchiei aschietoare sa se suprapuna cu directia dreptei care genereaza profilul, tangenta la cercul de raza ro, figura 5.5. Piesa – se roteste în jurul axei proprii. Cutitul – se deplaseaza liniar actionat de surubul conducator al strungului.

Fig. 5.4. Danturarea roților dințate

Fig. 5.5 Melcul evolventic si generarea prin metoda rulării evolventei

Melcul în evolventa se poate realiza si prin metoda rularii cu:

1- cutit roata (la serii mari – mortezare)

2- freza melc.

Datorita alunecarii mari dintre flancurile melcului si rotii melcate, este foarte importanta finisarea danturii si rodajul înaintea punerii în exploatare curenta.

Carcasa diferentialului se executa prin turnare sub presiune (fig. 5.6).

Fig. 5.6. Procedeul turnării sub presiune

Verificarea, reglarea diferențialului

Verificarea și reglarea rulmenților diferențialului

Reglarea rulmenților diferențialului se realizează prin înșurubarea sau deșurubarea piulițelor speciale 1 și 2 (fig. 6.1), folosind B. Vi. 3.77, în condițiile plasării diferențialului în semicarterele cutiei de viteze, strângerea șuruburilor de la carter la cuplul 2…2,5 daNm.

1

Fig. 6.1. Reglarea rulmenților diferențialului

1,2 – piulițe de reglare; 3 – rulment; 4 – pinion planetar; 5 – carcasa sateliților; 6 – pinion satelit.

Fig. 6.2. Reglarea rulmenților diferențialului

Reglarea se face diferențiat, funcție de folosirea rulmenților, refolosibili sau noi.

Rulmenții refolosibili se montează fără joc, înșurubându-se piulițele speciale l și 2 până când rulmenții se rotesc liber fără joc. Se recomandă ca piulița din semicarterul dreapta să se strângă puțin mai mult pentru a obține un joc mai mare în angrenajul grupului conic.

Se reperează poziția piulițelor în raport cu semicarterele și se demontează semicarterul stânga scoțând diferențialul.

Rulmenții noi se montează cu prestrângere. aceasta realizându-se prin înșurubarea

piulițelor speciale 1 și 2 până când rulmenții opun o ușoară rezistență la rotire.

Verificarea prestrângerii rulmenților se face astfel:

– se rotește diferențialul de câteva ori în scopul așezării rulmenților;

– se înfășoară o sfoară în jurul carcasei diferențialului și se trage de capătul firului cu un dinamometru. Normal, forța ce permite rotirea diferențialului trebuie să fie de 1 … 3 daN. Dacă forța nu corespunde se restrâng sau se slăbesc piulițele speciale, până se obține valoarea forței normale.

Verificarea și reglarea distanței conice

Pentru a se realiza o cuplare corectă între pinionul de atac și coroana diferențialului, pinionul trebuie poziționat astfel ca partea din față a acestuia să se găsească la distanța A = 59 mm de axul coroanei. Poziționarea se realizează prin amplasarea unor rondele 1, de grosimi convenabile între rulmentul biconic 2 și arborele secundar 3.

Fig. 6.3. Verificarea și reglarea distanței conice:

1 – rondele de reglare; 2 – rulment biconic; 3 – arbore secundar; A – distanță conică

Verificarea distanței conice A se face cu ajutorul unui dispozitiv special (fig. 6.3), care se compune dintr-o mandrină 1 și o cală specială 2, având înălțimea de 48,50 mm.

Fig. 6.4. Măsurarea distanței conice

1– mandrină specială; 2 – cală de control; 3 – carcasa cutiei de viteze; 4 – pinionul de atac;

A – distanță conică.

Verificarea distanței conice se face astfel:

se fixează semicarcasa dreaptă a cutiei de viteze pe un suport;

se așază axul secundar asamblat în locașul său;

se pune la loc semicarcasa stângă, strângându-se provizoriu câteva șuruburi între semicarcase;

se fixează capacul cutiei de viteze pentru a se permite coliviei rutului biconic să stea în poziție corectă;

se așază mandrina 1 în găurile din semicarcasă, apoi se introduce cala 2, la partea din față a pinionului de atac;

se măsoară distanța dintre cală și mandrina, folosind un calibru de distanță.

Jocul X dintre cală și mandrină este legat de celelalte cote prin formula:

X = A — ( H + C ); (6.1)

În care:

A este distanța conică reală;

H — înălțimea calei (48,50 mm);

C — raza axului mandrinei (10 mm).

Valoarea corectă a jocului X va fi:

X = 59 — ( 48,50 + 10 ) = 0,50 mm

În urma măsurării, pot fi întâlnite următoarele situații:

— jocul X este mai mare decît 0,50 mm; în acest caz se înlocuiește rondela cu alta de grosime mai mare, pentru a se prelua jocul;

— jocul X este egal cu 0,50 mm; jocul și, respectiv, distanța conică sunt corecte;

— jocul X este mai mic dccât 0,50 mm; se înlocuiește rondela cu alta de grosime mai mică.

Jocul X poate fi marcat pe fața pinionului de atac lângă numărul de împerechere cu coroana. Valoarea dimensiunii X este dată în sutimi de mm. Ex. X = 20 = 0,2 (fig. 6.5).

Rondelele sunt de grosimi cuprinse între 3,50 mm și 4,l0 mm din 5 în 5 sutimi de mm.

După alegerea rondelelor care conduc la distanța conică corectă ( A — 59 mm ), se scoate dispozitivul din semicarcase, capacul și semicarcasa dreaptă ridicându-se axul secundar pentru a se bloca pinionul din plastic al kilometrajului. Se verifică în continuare reglajul rulmenților diferențialului.

Fig. 6.5. Marcarea cotei X pe fața pinionului de atac

Verificarea și reglarea jocului dintre dantura pinionului de atac și cea a coroanei diferențialului

Verificarea jocului la dantura grupului conic al diferențialului se face inițial prin apreciere, la mână. Dacă se simte un joc prea mare sau prea mic, se acționează asupra piuliței speciale din partea casetei diferențialului printr-o deșurubare cu un anumit număr de ture, înșurubându-se cealaltă piuliță cu caelași număr de ture, până se obține un joc mai mic la dantura grupului conic sau, invers, până se obține un joc mai mare.

Se fixează apoi un comparator 1 cu palpatorul perpendicular pe flancul unui dinte al coroanei 2 cât mai aproape de diametrul exterior și se verifică jocul la dantură, care trebuie să fie cuprins între 0,12 și 0,25 mm. Dacă jocul este prea mare, se deșurubează piulița de pe partea casetei diferențialului și se înșurubează cu aceeași valoare piulița cealată și invers.

După ce se obțin valorile corespunzătoare jocului prescris, se blochează piulițele de reglaj cu ajutorul unor opritoare.

Fig. 6.6. Verificarea și reglarea jocului dintre dantura pinionului de atac și cea a coroanei

1 – comparator; 2 – coroana diferențialului; 3 – carcasa diferențialulu

TEHNOLOGII DE ASAMBLARE

Procesul de asamblare reprezintă etapa finală a unui proces tehnologic și se execută în cazul diferentialului aceeași secție sau întreprindere sau la locul de montaj al produsului respectiv.

Operația de asamblare este unitatea de bază la planificarea producției, prin stabilirea corectă a duratei și a succesiunii operațiilor, influențând direct productivitatea și prețul de cost.

Piesele supuse asamblării sunt pregătite în ordinea dată de desenul de ansamblu din procesul de execuție. Lucrările de asamblare se execută în secții specializate, utilizând scule, dispozitive și verificatoare specifice fiecărui domeniu.

Ordinea asambarii elemetelor componente ale diferentialului:

– Pinionul de atac – montat in carcasa diferentialului, pe un ax, prin intermediul canelurilor, sau uzinat dintr-o bucata cu axul.

– Coroana diferentialului – montata pe cutia satelitilor, cu suruburi, angrenata permanent cu pinionul de atac si antrenata de acesta.

– Cutia satelitilor – montata in carcasa diferentialului pe rulmenti.

– In cutia satelitilor se monteaza:

1- Pinioanele satellite, montate liber pe axul satelitilor

2- Axul/crucea satelitilor este montat(a) rigid in cutia satelitilor. Aceste pinioane se pot invartii liber pe ax, independent unul fata de celalalt, nefiind angrenate intre ele, fiind montate intr-un plan perpendicular pe axa geometrica a diferentialului. Nu sunt antrenate in miscare de rotatie, ci, in miscare de translatie, de catre cutia satelitilor, prin intermediul axului/crucii satelitilor.

3- Pinioanele planetare – 2 pinioane, montate liber in cutia satelitilor. Aceste pinioane sunt prevazute cu cate o gaura axiala canelata, in care intra axul planetar. Sunt montate pe axa geometrica a diferentialului, angrenate permanent cu pinioanele satelite, cate unul pe fiecare parte a axului/crucii satelitilor, iar miscarea de rotatie o primesc de la cutia satelitilor, prin intermediul axului/crucii satelitilor si a pinioanelor satelite, care transmit miscarea simultan la ambele pinioane planetare

– Introducerea lubrifiantului corespunzator necesar functionarii corecte a angrenajelor;

– Montarea carcasei.

Montajul pieselor componente este atent supravegheat de catre personalul calificat; acesta asigurandu-se ca toate elementele angrenajului respecta o angrenare corecta, diferentialul avand un nivel corespunzator de lubrifiant care sa asigure o functionare silentioasa, indelungata si corecta, evitanduse griparea.

O asamblare corectă conduce la o funcționare bună în timpul rodării astfel încât să se elimine abaterile de formă, cauzele de uzare sau fenomenul de gripare.

MODALITĂȚI DE DETERIORARE A DIFERENTIALULUI

Modalități normale de deteriorare

Diferentialul poate prezenta urmatoarele defecte:

Uzura excesiva sau deteriorarea danturii pinioanelor satelit sau pinioanelor planetare

– defectul se datoreaza uzurii carcasei;

– deplasarii indelungate pe teren greu;

– blocarii sau reglarii incorecte a franelor rotilor din spate;

– folosirii la rotile din spate a unor anvelope cu uzuri sau marimi diferite;

– remedierea se face numai la atelierul de reparatii.

Ruperea axului sau a crucii satelitilor:

– defectul se datoreaza suprasolicitarilor organelor respective in conditii speciale de exploatare (trecerea prin terenuri grele).

Arborii planetari pot prezenta defectiuni:

– uzura excesiva a canelurilor;

– ruperea arborilor planetari-defectul se produce datorita functionarii indelungate , supraincarcarii automobilului;

– remedierea se face la atelierul de reparatii.

Caseta diferentialului

Defectele posibile ale casetei diferentialului sunt:

– diametrul locasurilor pentru crucea satelitilor uzati se reconditioneaza prin alezare la cota de reparatie, folosindu-se o cruce majorata;

– diametrul fusurilor pentru rulmenti uzati se reconditioneaza prin incarcare cu sudura, strunjire si rectificare la cota nominala;

– filetul gaurilor de prindere a semicarcaselor uzate se reconditioneaza prin majorarea gaurilor si rectificare;

– suprafata de sprijin a pinionului planetar uzata se reconditioneaza prin rectificare frontala iar la montaj se utilizeaza o saiba cu grosime majorata

Crucea satelitilor

Defectiuni posibile ale crucii satelitilor

– la crucea satelitilor se pot uza sau deteriora fusurile. Reconditionarea se poate realiza dupa cum urmeaza: cromarea dura a fusurilor urmata de rectificarea la cota nominala sau cota treptei de reparatie.

Modalități anormale de deteriorare

Griparea sau deteriorarea rulmentilor carcasei:

– defectul se produce datorita cauzelor care au fost prezentate la griparea sau deteriorarea rulmentilor transmisiei principale.