Engineering
Diferencial bajo carga
Ponga una rueda de un eje sobre un tambor resbaladizo: un diferencial abierto da a las dos ruedas un mismo par pequeño, así que una patina y la otra se queda parada. Añada un embrague de deslizamiento limitado o bloquee el diferencial con el mismo par motor, y compare.
Qué ocurre
Un motor mueve un piñón cónico, y este, la corona de la caja del diferencial (3 : 1). Dentro de la caja, dos satélites sobre un eje transversal engranan con dos planetarios, cada uno en un semieje con una rueda; cada rueda se apoya en un tambor con su propio freno. Los engranajes ligan las velocidades mediante una sola relación, ωL + ωR = 2ω₀: las ruedas pueden girar a velocidades distintas, como en una curva. Los satélites equilibran los pares, de modo que un diferencial abierto da siempre el mismo par a ambos lados. Baje la adherencia del neumático izquierdo a 0,1: patina al llegar a μN·r = 18 N·m, así que la rueda derecha también recibe solo 18 N·m —menos de lo que necesita su tambor— y se queda parada mientras la izquierda gira al doble de la velocidad de la caja. Un embrague de deslizamiento limitado entre el semieje izquierdo y la caja transmite hasta su precarga: el lado derecho recibe el par del lado que patina más la precarga. Un diferencial bloqueado hace girar las dos ruedas juntas y da a cada una lo que necesite.
Modelo: engranajes rígidos en sus propios cojinetes, engranes sin rozamiento en la caja giratoria; los neumáticos y el embrague son acoplamientos por fricción que se adhieren o deslizan (Coulomb). Sin deformación de los neumáticos, resistencia a la rodadura ni masa del vehículo; los tambores hacen las veces de carretera.
Qué probar
Baje la adherencia izquierda a 0,1: la rueda derecha se para. Después elija deslizamiento limitado o bloqueado y compare.
Ecuaciones del módulo
Ecuaciones ωL + ωR = 2ω₀ TL + TR = T₀ |TR − TL| ≤ Tc, Tc = 0 ⇒ TL = TR TL, TR ≤ μNr
