Paaiškinsiu, kaip diferencialas veikia praktiškai. Kodėl vienas ratas slysta, o automobilis nejuda?

Diferencialas yra vienas iš įtaisų, naudojamų beveik nuo motorizacijos pradžios visuose lengvuosiuose automobiliuose, ir tik kai kuriose elektromobiliuose jo gali nebūti. Nors pažįstame jau daugiau nei 100 metų, vis tiek ne daugiau 15-20 proc. žmonės supranta jos veikimą praktiškai. Ir aš kalbu tik apie žmones, kurie domisi automobilių pramone.  

Šiame tekste nesutelksiu dėmesio į diferencialo dizainą, nes tai nėra svarbu norint suprasti praktinį darbą. Paprasčiausias ir labiausiai paplitęs mechanizmas su kūginėmis krumpliaračiais (karūnėlėmis ir palydovais) veikia taip, kad visada paskirsto sukimo momentą, bet kokioje eismo situacijoje vienodai iš abiejų pusių. Tai reiškia, kad jei turime vienaašę pavarą, tada 50 procentų momento tenka kairiajam ratui ir tiek pat – dešiniajam. Jei visada galvojote kitaip ir kažkas nesutampa, tiesiog priimkite tai kaip tiesą. 

Kaip veikia diferencialas?

Posūkyje vienas iš ratų (vidinis) turi trumpesnį atstumą, o kitas (išorinis) – ilgesnį, tai reiškia, kad vidinis ratas sukasi lėčiau, o išorinis – greičiau. Norėdami kompensuoti šį skirtumą, automobilių gamintojas naudoja diferencialą. Kalbant apie pavadinimą, jis išskiria ratų sukimosi greitį, o ne – kaip mano didžioji dauguma – sukimo momentą.

Dabar įsivaizduokite situaciją, kai automobilis X greičiu važiuoja tiesiai, o varantieji ratai sukasi 10 aps./min. Kai automobilis įvažiuoja į posūkį, bet greitis (X) nesikeičia, diferencialas veikia taip, kad vienas ratas sukasi, pavyzdžiui, 12 aps./min., o paskui kitas – 8 aps./min. Vidutinė reikšmė visada yra 10. Tai ką tik minėta kompensacija. Ką daryti, jei vienas iš ratų yra pakeltas arba pastatytas ant labai slidžios dangos, tačiau matuoklis vis tiek rodo tą patį greitį ir sukasi tik šis ratas? Antrasis stovi vietoje, todėl pakeltas padarys 20 aps./min.

Ne visa akimirka praleidžiama ratams slysti

Taigi, kas nutinka, kai vienas ratas sukasi dideliu greičiu, o automobilis stovi vietoje? Pagal sukimo momento paskirstymo 50/50 principą viskas yra teisinga. Labai mažas sukimo momentas, tarkime, 50 Nm, perduodamas ratui ant slidžios dangos. Norėdami pradėti, jums reikia, pavyzdžiui, 200 Nm. Deja, ratas ant klampios žemės taip pat gauna 50 Nm, todėl abu ratai į žemę perduoda 100 Nm. To neužtenka, kad automobilis pradėtų judėti.

Žvelgiant į šią situaciją iš šalies, toks jausmas, kad visas sukimo momentas eina į besisukantį ratą, bet taip nėra. Tik šis ratas sukasi – iš čia ir iliuzija. Praktiškai pastarasis taip pat bando judėti, bet to nesimato. 

Apibendrinant galima teigti, kad automobilis tokioje situacijoje negali pajudėti ne todėl, kad – cituojant interneto klasiką – „visą akimirką ant besisukančio rato“, o todėl, kad visa akimirka, kurią gauna šis neslystantis ratas, turi vertę. besisukantys ratai. Arba kita – tiesiog per mažas sukimo momentas ant abiejų ratų, nes jie gauna tiek pat sukimo momento.

Tas pats vyksta ir visais ratais varomame automobilyje, kur taip pat yra diferencialas tarp ašių. Praktiškai tokiai transporto priemonei sustabdyti pakanka pakelti vieną ratą. Kol kas niekas neblokuoja nė vieno diferencialo.

Daugiau informacijos, kuri jus suklaidins 

Bet jei rimtai, kol nesupranti to, kas išdėstyta aukščiau, geriau neskaityti toliau. Tai tiesa, kai kas nors taip sako visa galia atitenka besisukančiam ratui ant slidžios žemės (Ne visada). Kodėl? Nes, paprastai tariant, galia yra sukimo momento padauginimo iš rato sukimosi rezultatas. Jeigu vienas ratas nesisuka, t.y. viena iš reikšmių yra nulis, tada, kaip ir dauginant, rezultatas turi būti nulis. Taigi, ratas, kuris nesisuka, iš tikrųjų negauna energijos, o energija patenka tik į besisukantį ratą. O tai nekeičia fakto, kad abu ratai vis dar įgauna per mažą sukimo momentą automobiliui užvesti.