Что происходит с колесами имеющими блокированный силовой привод во время движения.
Физические процессы, возникающие при движении двух колес, жестко связанных между собой одной осью, были впервые подробно рассмотрены великим русским ученым профессором Н.Е. Жуковским. Жуковский не только не был гонщиком, но и не имел личного автомобиля, что не помешало ему в 1905 г. заложить фундамент теории, которая была впоследствии расширена и доказана стендовыми испытаниям, проведенными советским ученым академиком Е.А. Чудаковым (который тоже не был гонщиком).
Данная теория была подробно рассмотрена советским инженером Н.И. Коротоношко в книге «Автомобили с блокированным и дифференциальным приводом». Машгиз, 1948.
Другой советский ученый И.А. Левин тоже не был гонщиком, он был доцент в Московском автомеханическом институте. Но это не помешало ему провести испытания автомобиля ГАЗ 67Б с блокированным межосевым приводом, в ходе которых с помощью аппаратуры была зафиксирована динамика изменения окружных сил на передней и задней осях автомобиля при наличии неравенства свободных радиусов колес при криволинейном движении ав-ля (поворот) и при переезде ав-лем неровностей дороги. Результаты были им изложены в научной работе: «К вопросу о циркуляции мощности в трансмиссии многоприводного автомобиля».
Не хочу тут подробно объяснять то, что так хорошо изложено в вышеуказанных источниках, скажу упрощенно в двух словах.
Небольшое отступление.
Под влиянием малограмотных автожурналистов из известного журнала «За рублем» в головах многих юзеров сложилось устойчивое мнение, что стоит только заблокировать межколесный (межосевой) дифференциал, и крутящие моменты, распределяемые между колесами (осями) навеки «зафиксируются» в пропорции «строго 50/50». Это досужее заблуждение. Пропорция распределения моментов при движении на слабых грунтах в основном зависит от силы сцепления колес с дорогой, а сила сцепления равна произведению коэффициента сцепления колеса на вес, приходящийся на колесо (сцепной вес). Сила тяги, развиваемая колесом не может быть выше, чем сила сцепления колеса с грунтом. Но это лишь один из факторов, влияющий на пропорцию.
Если радиус одного колеса больше, а другого меньше, но при этом колеса связаны одной осью, при их качении возникает кинематическое несоответствие. При этом большее колесо всегда остается ведущим, а меньшее может стать ведомым и даже тормозящим. Колеса передней оси внедорожника имеют примерно одинаковый свободный радиус и во время прямолинейного движения при условии равенства их коэффициентов сцепления и сцепного веса крутящий момент Мк между ними мог бы распределяться в равной пропорции. Но как правило, за единицу времени колеса проходят неравный путь, что обусловлено неровностями дороги. Если левое колесо движется по горизонтальной поверхности, а правое в это время преодолевает неровность, возникает кратковременное кинематическое несоответствие, в результате Мк на левом колесе будет положительным (тяговым), а на правом может уменьшиться до 0 и даже стать со знаком (-) т.е. из тягового смениться тормозным. Такое же явление происходит при переезде машины через яму или бугор, за несколько секунд величины окружных сил, приложенных колесами к дороге, могут упасть до нуля и ниже, в результате чего колеса осей кратковременно попеременно перейдут из тягового режима в тормозной.
Аналогичное по сути явление происходит при прохождении машиной поворота в случае блокированного привода передних управляемых колес. Даже при повороте колес на небольшой угол на внешнем колесе возникает тормозной момент (оно стремиться идти юзом), а на внутреннем излишний тяговый (оно стремиться буксовать). Особенно сильно это проявляется при движении с небольшой скоростью по дороге с хорошим сцеплением.
http://marrrrrrrrr.users.photofile.ru/p ... 351250.jpg
В результате в силовом приводе машины возникает циркуляция паразитной мощности, нагружающей силовой привод и способное вызвать его износ или поломку.
При движении на слабых грунтах циркуляция мощности может не возникнуть из-за того, что сила сцепления колес не велика и излишек мощности «выйдет» через скольжение или буксование колес. Но сам факт того, что внешнее колесо идет «плугом», а внутреннее пробуксовывает, ухудшает проходимость машины при прохождении поворота, поскольку внешнее колесо не только не участвует в создании тяговой силы, но еще и вызывает дополнительную силу сопротивления движению. Для того, чтобы при прохождении поворота тяговая сила была у обеих связанных между собой колес передней оси, нужно создать условие, чтобы оба колеса двигались с буксованием. Но в случае, если наружное колесо будет работать в режиме 20-30% буксования (что положительно влияет на проходимость), внутреннее колесо, жестко связанное с наружным, но двигающееся по меньшему радиусу, будет работать с 70-80% буксованием (или выше), что повлечет излишнее закапывание колеса в грунт и как следствие увеличение силы сопротивления качению машины. Кроме того, если межосевой дифференциал заблокирован, то во время прохождения поворота с буксованием колес передней оси колеса задней оси будут буксовать еще более интенсивно (они двигаются по меньшему среднему радиусу, чем передние), что также ухудшит проходимость машины.
Таким образом вывод очевиден: при повороте малого радиуса блокировка дифференциала ухудшает проходимость и поворотливость машины, в данном режиме полезнее чтобы колеса были развязаны, тогда они могут развить суммарную тяговую силу выше по значению, чем только одно внутреннее ведущее колесо, к тому же исчезнет дополнительная сила сопротивления движению от внешнего тормозящего колеса и момент сопротивления повороту.
Но это только в случае если их сила сцепления не на много отличается, понятно, что если во время поворота внутреннее колесо нах-ся на асфальте, а внешнее на льду, тяговая сила оси с блокированным приводом, определяемая силой сцепления колеса на асфальте, будет выше по значению, чем суммарная сила колес с разблокированным дифференциалом, которая будет равна удвоенной тяговой силе колеса, находящегося на льду. Но на бездорожье асфальт не водится, поэтому в большинстве случаев движение с блокированным передним дифом проходимость не улучшает, а ухудшает, к тому же ухудшается поворотливость машины.
Много лет назад известный советский конструктор А.Х. Лефаров опубликовал в журнале «Автомобильная промышленность» статью «О применении блокирующихся дифференциалов». В ней он кратко обобщил опыт Минского автозавода о применении дифференциалов повышенного трения, а также блокированного привода. В конце статьи сделан вывод о том, что самое правильное решение для автомобилей со всеми ведущими колесами; 4х4, 6х6, 8х8, а также землеройных тягачей 4х4 установка в передние ведущие и управляемые мосты самоблокирующихся дифференциалов с малой степенью блокировки и коэффициентом блокировки (как отношение большего момента к меньшему) Кб = 1,2 – 1,5. Кто не знает, Кб обычного «свободного» дифа примерно = 1,1, то есть Лефаров считает полезным незначительное увеличение степени блокирования.
Насколько я знаю, в наше время для улучшения проходимости применяют следующие технические решения в силовом приводе передней оси:
1. Устанавливают самоблокирующиеся дифы без возможности принудительной блокировки.
2. Устанавливают дифы малого трения с возможностью принудительной блокировки.
3. Устанавливают механизмы свободного хода (ЛОККА и пр) автоматически отключающие наружное колесо от силового привода во время поворота и замыкающие силовой привод между колесами в случае пробуксовки одного из колес.
4. Заваривают намертво предний диф а полуоси перед поворотом (или для длительного движения по твердому грунту) отключают вручную или вообще не отключают (для возм-ти отключения машина должна остановиться, но остановившись на слабом грунте она может и не стронуться, к тому же не все любят копаться в грязи).
5. Производители устанавливают системы, подтормаживающие колодками колеса, стремящиеся забуксовать (т.н. «электронная имитация блокировки диффиренциала).
6. Производители устанавливают системы, автоматически частично или полностью блокирующие шестеренчатые дифференциалы с помощью многодисковых муфт.
7. Устанавливают самоблокирующиеся дифы с возможностью принудительной блокировки. Это самое правильное решение, в настоящее время я знаю только один вездеход, где оно применено - Тойота Мега Крузер: у него в мостах установлены червячные дифференциалы и организована их принудительная полная блокировка.