Engineering
Дифференциал под нагрузкой
Поставьте одно колесо оси на скользкий барабан: открытый дифференциал даёт обоим колёсам одинаковый малый момент, поэтому одно буксует, а другое стоит. Добавьте фрикционную муфту (дифференциал повышенного трения) или заблокируйте дифференциал при том же моменте двигателя и сравните.
Что происходит
Двигатель вращает ведущую коническую шестерню, а она — ведомую шестерню главной передачи на корпусе дифференциала (3 : 1). Внутри корпуса два сателлита на поперечной оси зацепляются с двумя полуосевыми шестернями, каждая из которых сидит на полуоси с колесом; каждое колесо стоит на барабане со своим тормозом. Шестерни связывают скорости лишь одним соотношением, ωL + ωR = 2ω₀: колёса могут вращаться с разной скоростью, как в повороте. Сателлиты уравновешивают моменты, поэтому открытый дифференциал всегда даёт обеим сторонам одинаковый момент. Уменьшите сцепление левой шины до 0,1: она проскальзывает при μN·r = 18 Н·м, так что и правое колесо получает лишь 18 Н·м — меньше, чем нужно его барабану, — и стоит, пока левое крутится вдвое быстрее корпуса. В дифференциале повышенного трения фрикционная муфта между левой полуосью и корпусом передаёт момент вплоть до своего преднатяга: правая сторона получает момент проскальзывающей стороны плюс преднатяг. Заблокированный дифференциал вращает оба колеса вместе и даёт каждому столько, сколько ему нужно.
Модель: жёсткие шестерни в собственных подшипниках, зацепления без трения во вращающемся корпусе; шины и муфта — фрикционные связи, которые сцеплены или скользят (по Кулону). Без деформации шин, сопротивления качению и массы автомобиля; барабаны заменяют дорогу.
Что попробовать
Уменьшите сцепление левой шины до 0,1: правое колесо остановится. Затем выберите дифференциал повышенного трения или заблокированный и сравните.
Уравнения модуля
Уравнения ωL + ωR = 2ω₀ TL + TR = T₀ |TR − TL| ≤ Tc, Tc = 0 ⇒ TL = TR TL, TR ≤ μNr
