В блокированной трансмиссии может иметь место явление циркуляции мощности. Это явление сопровождается потерями энергии и износом механизмов силовой передачи и ходовой части автомобиля.

Циркуляция мощности - явление передачи и преобразования энергии, которое может иметь место в любой замкнутой передающей системе.

Физическую сущность явления циркуляции мощности в зубчатых механизмах можно рассмотреть на следующем примере.

М.У. Высветить на экране схему замкнутого зубчатого механизма.

Рис. 2- Замкнутый зубчатый механизм

Колеса 1 и 4 этого механизма замыкаются между собой с одной сторона через колеса 2 и 3, закрепленные на одном валу, а с другой через спиральную пружину.

Уберем колеса 2, 3 и закрутим внешние валы механизма в разные стороны, после чего поставим колеса 2 и 3 на место. Под действием скрученной пружины механизм будет находиться в напряженном состоянии.

Если теперь равномерно вращать вал I, то внутри контура будет циркулировать мощность, равная произведению Ро окружной силы в зацеплении, создаваемой за счет закручивания пружины, на v _о окружную скорость в полюсе зацепления.

Трансмиссия автомобиля, если исключить механизмы, называемыми дифференциалами, тоже считать замкнутым механизмом, при этом дополнительная связь между ведущими валами создается через ведущие колеса и поверхность дороги.

М.У. Пояснить рисунком на доске.

Рис. 3

Если в РК существует жесткая кинематическая связь между мостами, то при движении по неровной дороге вследствие прохождения колесами мостов неодинаковых расстояний будет иметь место окручивание валов трансмиссии, аналогичное закручиванию пружины в рассмотренном выше механизме. В результате чего в трансмиссии будет иметь место циркуляции мощности.

Возникновение дополнительного напряжения в валах КП, РК, карданной передачи в результате кинематического несоответствия на ведущих колесах ПМ и ЗМ, составляющих замкнутый контур при движении автомобиля.

Аналогичное явление имеет место при повороте автомобиля.

Чтобы свести до минимума величину циркулирующей мощности в трансмиссии автомобиля применяют дифференциалы, позволяющие разрывать замкнутый контур трансмиссии.

В трансмиссии автомобиля применяют два основных типа дифференциалов: межколесный и межосевой.

Межколесный дифференциал является всегда симметричным, его внутреннее передаточное число равно . Межосевой дифференциал может быть как симметричный, так и несимметричным.

Межколесный дифференциал обладает следующими свойствами.

I. Он должен распределять подводимый к главной передаче крутящий момент на ведущие колеса правого и левого борта автомобиля и позволять колесам обоих бортов вращаться независимо друг от друга.

Чтобы обеспечивалась независимость вращения колес, дифференциал должен обладать двумя степенями свободы, т.е. его полуоси, связанные с ведущими колесами, меняют скорость своего вращения при постоянной скорости вращения водила, связанного через КП с валом двигателя.

М.У. Работу дифференциала пояснить рисунком.

Рис. 4. Дифференциал

Моменты на полуосях дифференциала равны между собой и одновременно равны по величине половине момента, приложенного к водилу дифференциала.

Это свойство дифференциала отрицательно оказывается на проходимости автомобиля.

М.У. Привести пример движения автомобиля по дороге с низкими сцепными свойствами.

Чтобы повысить проходимость, необходимо заблокировать дифференциал, т.е. исключить вторую степень свободы дифференциала. Заблокированный дифференциал будет работать как одно целое, на этом моменты на полуосях будут распределяться согласно весовым нагрузкам приложенным к колесам. К полной блокировке межколесного дифференциала, однако, прибегают редко. Чаще делают дифференциал с частичной блокировкой. Для частичной блокировки дифференциала между его полуосями и корпусом введены фрикционные муфты (упорные шайбы). Шайбы посажены на полуось и прижимаются к корпусу дифференциала осевой силой, возникающей при работе конических зубчатых колес.

Когда автомобиль движется прямолинейно, дифференциал вращается как одно целое - муфты не пробуксовывают. При повороте автомобиля полуоси дифференциала вращаются со скоростями, отличными от скорости вращения его корпуса, в результате чего муфты пробуксовывают. К полуосям в этом случае прикладываются моменты, возникающие от сил трения.

В случае пробуксовки одного из колес на грунте с низкими сцепными свойствами момент на этом колесе уменьшается на величину  при этом момент на колесе, стоящем на грунте с хорошими сцепными свойствами увеличивается

Следовательно, повышается общая сила тяги автомобиля, т.е повышается его проходимость.

Степень блокировки дифференциала оценивается коэффициентом блокировки.

Коэффициентом блокировки К_б называется отношение суммарного момента трения М_тр дифференциала к моменту М_о, приложенному к водилу

                                           (5)

Величина К_б изменяется в следующих пределах:

Зависимость К_б от величины М_о для различных дифференциалов различна.

М.У. Высветить график изменения К_б от величины М_о.

Рис. 5 -График изменения К_б от величины М_о.

1 - кулачковый дифференциал;

2 - с упорными фрикционными шайбами;

3 - обычный конический.

На рис. 6 показан график зависимости отношения моментов от коэффициента блокировки

Рис. 6- График зависимости отношения моментов от коэффициента блокировки.

Определим, какой коэффициент блокировки должен иметь дифференциал армейского автомобиля.

Выразим момент на колесе 1 через максимальную силу тяги по сцеплению  и на колесе 2 через минимальную силу тяги по сцеплению . Тогда из формулы (14) получим:

Примем крайние значения коэффициентов =0,6 =0,1

тогда К_б = 0,71.

На практике в таком широком диапазоне значение φ не изменяется. Поэтому К_б принимают обычно не более 0,4-0,5.