Λύσεις — §2.5: Διαφορικό (σελ. 155) – ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΟΥ Ι Γ΄ ΕΠΑΛ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΟΥ Ι Γ΄ ΕΠΑΛ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΟΥ Ι Γ΄ ΕΠΑΛ – ΛΥΣΕΙΣ – ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ Ασκήσεων Σχολικού Βιβλίου Λύσεις — §2.5: Διαφορικό (σελ. 155) – ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΟΥ Ι Γ΄ ΕΠΑΛ

Λύσεις — §2.5: Διαφορικό

Λύσεις στις 12 ερωτήσεις της §2.5: σκοπός/μέρη διαφορικού, είδη εμπλοκής πινιόν-κορώνας, λειτουργία σε ευθεία/στροφή, διαφορικό τύπου «μπλοκέ», ρυθμίσεις και συνηθέστερες βλάβες.

Σκοπός και μέρη διαφορικού

Ερώτηση: Σε τι χρησιμεύει το διαφορικό ενός οχήματος και ποια είναι τα κύρια μέρη από τα οποία αποτελείται;

Απάντηση:

Γράφουμε τους τρεις σκοπούς (§2.5.1 α-γ): κατανομή της ροπής ώστε οι τροχοί να περιστρέφονται με διαφορετικές ταχύτητες, μετάδοση υπό γωνία 90°, σταθερός υποπολλαπλασιασμός των στροφών.
Απαριθμούμε τα μέρη (§2.5.2.2): θήκη με τη στεφάνη («κορώνα»), δορυφόροι, πλανήτες.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Το διαφορικό χρησιμεύει στο να κατανέμει τη ροπή στρέψης του κινητήρα στους δύο κινητήριους τροχούς επιτρέποντάς τους να περιστρέφονται ταυτόχρονα με διαφορετικές ταχύτητες (όσες στροφές χάνει ο ένας, τις κερδίζει ο άλλος), στο να μεταδίδει τη ροπή στρέψης στα ημιαξόνια υπό γωνία 90° σε σχέση με τον κεντρικό άξονα μετάδοσης, και στο να δημιουργεί έναν σταθερό υποπολλαπλασιασμό των στροφών των κινητήριων τροχών (από 3:1 μέχρι 5:1 στα επιβατικά και από 5:1 μέχρι 11:1 στα φορτηγά). Τα κύρια μέρη του είναι: η θήκη (πάνω στην οποία στερεώνεται η στεφάνη/«κορώνα»), οι δορυφόροι (μικροί κωνικοί οδοντωτοί τροχοί στερεωμένοι στη θήκη) και οι πλανήτες (δύο κωνικοί οδοντωτοί τροχοί συνδεδεμένοι με τα ημιαξόνια).

Κριτήρια αξιολόγησης:

Σκοπός: κατανομή ροπής, διαφορετικές ταχύτητες τροχών, μετάδοση υπό 90°, υποπολλαπλασιασμός στροφών. Μέρη: θήκη, στεφάνη/κορώνα, δορυφόροι, πλανήτες

Κίνηση με ίση ταχύτητα σε ευθύγραμμο δρόμο

Ερώτηση: Να εξηγήσετε με λίγα λόγια, πότε και πώς επιτυγχάνεται κίνηση των τροχών με ίση ταχύτητα μεταξύ τους σε ένα ευθύγραμμο και ομαλό δρόμο.

Απάντηση:

Συνθήκες (§2.5.3.2): ευθεία και ομαλή οδός, ίδια αντίσταση στους δύο τροχούς (ομοιόμορφα κατανεμημένο φορτίο, ίδια πίεση ελαστικών).
Μηχανισμός: οι δορυφόροι δεν περιστρέφονται γύρω από τον άξονά τους, ενεργούν σαν «σφήνες» και όλα περιστρέφονται ως ένα σώμα.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Αυτό επιτυγχάνεται όταν οι δύο κινητήριοι τροχοί έχουν την ίδια διάμετρο και αντιμετωπίζουν την ίδια αντίσταση (ομοιόμορφο φορτίο, ίδια πίεση ελαστικών, ομαλό οδόστρωμα). Στην περίπτωση αυτή, οι δορυφόροι δεν περιστρέφονται γύρω από τον δικό τους άξονα, αλλά λειτουργούν σαν «σφήνες» ανάμεσα στα δόντια των πλανητών, με αποτέλεσμα ολόκληρο το σύστημα (κορώνα, θήκη, δορυφόροι, πλανήτες, ημιαξόνια) να περιστρέφεται σαν ένα ενιαίο σώμα, με την ίδια ακριβώς ταχύτητα και στους δύο τροχούς.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Όταν οι δύο τροχοί έχουν ίδια αντίσταση/διάμετρο: οι δορυφόροι λειτουργούν σαν «σφήνες» και όλο το σύστημα περιστρέφεται ως ένα σώμα, ίδια ταχύτητα

Διαφορετική αντίσταση τροχών

Ερώτηση: Αν ο ένας τροχός του κινητήριου άξονα παρουσιάζει μεγαλύτερη αντίσταση από τον άλλο, τι μπορεί να συμβεί στο διαφορικό;

Απάντηση:

Η διαφορά των αντιστάσεων αποσφηνώνει τους δορυφόρους, που στρέφονται γύρω από τον άξονά τους (§2.5.3.2).
Ο τροχός με τη μεγαλύτερη αντίσταση περιστρέφεται πιο αργά και ο άλλος πιο γρήγορα: «όσες στροφές χάνει ο ένας, τις κερδίζει ο άλλος».

Σύνοψη: (ενδεικτική) Λόγω της διαφοράς αντιστάσεων, οι δορυφόροι αποσφηνώνονται από τους πλανήτες και αρχίζουν να περιστρέφονται γύρω από τον δικό τους άξονα, αναγκάζοντας τον πλανήτη του τροχού με τη μικρότερη αντίσταση (που περιστρέφεται πιο εύκολα) να στραφεί σχετικά ταχύτερα, ενώ ο πλανήτης του τροχού με τη μεγαλύτερη αντίσταση περιστρέφεται πιο αργά. Έτσι, τις στροφές που χάνει ο τροχός με τη μεγαλύτερη αντίσταση, τις κερδίζει ο τροχός με τη μικρότερη — ακριβώς η λειτουργία που έδωσε στο μηχανισμό το όνομα «διαφορικό». Στην ακραία περίπτωση που ο ένας τροχός χάσει εντελώς την πρόσφυσή του (π.χ. σε λάσπη ή σε κενό), αυτός δέχεται διπλάσιες στροφές και ο άλλος ακινητοποιείται (§2.5.2.3 γ).

Κριτήρια αξιολόγησης:

Οι δορυφόροι αποσφηνώνονται και περιστρέφονται γύρω από τον άξονά τους· ο τροχός με τη μικρότερη αντίσταση κερδίζει τις στροφές που χάνει ο άλλος

Αναστολέας διαφορικού / διαφορικό μπλοκέ

Ερώτηση: Τι είναι ο «αναστολέας διαφορικού» ή διαφορικό τύπου «μπλοκέ», και σε τι χρησιμεύει;

Απάντηση:

Εξηγούμε το μειονέκτημα του κοινού διαφορικού: αν ένας τροχός χάσει την πρόσφυση, δέχεται διπλάσιες στροφές και ο άλλος ακινητοποιείται (§2.5.2.3 γ).
Ο αναστολέας (μέσω δίχαλου) ή οι δύο συμπλέκτες του «μπλοκέ» σταθεροποιούν τα ημιαξόνια μεταξύ τους, ώστε να μπορεί να κινηθεί το όχημα.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Ο «αναστολέας διαφορικού» είναι ένα σύστημα (χρησιμοποιεί δίχαλο μετά από χειρισμό του οδηγού, ή δύο συμπλέκτες που μπλοκάρουν τους πλανήτες των ημιαξονίων στα τύπου «μπλοκέ» διαφορικά) που σταθεροποιεί τα δύο ημιαξόνια μεταξύ τους, εμποδίζοντας τη σχετική τους περιστροφή. Χρησιμεύει σε οχήματα κάθε εδάφους: όταν ένας τροχός χάσει την πρόσφυσή του (π.χ. πέσει σε κενό ή σε λασπώδες έδαφος) και δεχθεί υπερβολικές στροφές, χωρίς αναστολέα ο άλλος τροχός θα ακινητοποιούνταν εντελώς και το όχημα δεν θα μπορούσε να κινηθεί· με τον αναστολέα/«μπλοκέ» ενεργοποιημένο, και οι δύο τροχοί αναγκάζονται να περιστρέφονται μαζί, επιτρέποντας στο όχημα να κινηθεί.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Μηχανισμός που σταθεροποιεί τα δύο ημιαξόνια μεταξύ τους — αποτρέπει ακινητοποίηση του οχήματος όταν ένας τροχός χάνει την πρόσφυσή του

Διαφορετική διάμετρος τροχών σε ευθύ δρόμο

Ερώτηση: Αν ο ένας κινητήριος τροχός οχήματος, λόγω κακής κατανομής του φορτίου ή διαφορετικής πίεσης, είναι μικρότερος από τον άλλο και το όχημα κινείται σε ευθύ δρόμο καλής κατάστασης, τι νομίζετε ότι θα συμβεί στο διαφορικό;

Απάντηση:

Συγκρίνουμε τις περιφέρειες: ο μικρότερος τροχός καλύπτει μικρότερη απόσταση ανά στροφή, άρα χρειάζεται περισσότερες στροφές για την ίδια διαδρομή (Σχ. 2.79: 77 έναντι 75 στροφών σε 150 m).
Επομένως οι δύο πλανήτες πρέπει να περιστρέφονται με διαφορετικές ταχύτητες: οι δορυφόροι στρέφονται γύρω από τον άξονά τους, όπως σε στροφή.
Αποτέλεσμα: ευθεία πορεία χωρίς ολίσθηση των τροχών και χωρίς ταχεία φθορά των ελαστικών (§2.5.1).

Σύνοψη: (ενδεικτική) Το διαφορικό θα λειτουργεί συνεχώς, όπως σε στροφή, ακόμη και στον ευθύ δρόμο. Ο μικρότερος τροχός έχει μικρότερη περιφέρεια, άρα για να διανύσει την ίδια απόσταση πρέπει να κάνει περισσότερες στροφές από τον μεγαλύτερο (Σχ. 2.79: για διαδρομή 150 m ο τροχός των 31 cm χρειάζεται 77 στροφές, ενώ ο τροχός των 32 cm 75 στροφές). Οι δορυφόροι λοιπόν στρέφονται γύρω από τον άξονά τους και επιτρέπουν στον πλανήτη του μικρότερου τροχού να περιστρέφεται ταχύτερα από τον πλανήτη του μεγαλύτερου: όσες στροφές κερδίζει ο ένας, τις χάνει ο άλλος. Έτσι το όχημα κρατά ευθεία πορεία χωρίς ολίσθηση των τροχών και χωρίς την ταχεία φθορά των ελαστικών που θα υπήρχε αν οι κινητήριοι τροχοί ήταν στερεωμένοι στον ίδιο άξονα.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ο μικρότερος τροχός περιστρέφεται ταχύτερα (περισσότερες στροφές για την ίδια απόσταση)· οι δορυφόροι περιστρέφονται γύρω από τον άξονά τους, όπως σε στροφή

Χρήση διαφορικού ατέρμονα-οδοντωτού τροχού

Ερώτηση: Πότε χρησιμοποιούμε διαφορικό με ατέρμονα κοχλία και οδοντωτό τροχό;

Απάντηση:

Από την §2.5.2.2 (και §2.5.2.3 β): η εμπλοκή ατέρμονα κοχλία και οδοντωτού τροχού χρησιμοποιείται κυρίως στα οχήματα βαρέος τύπου.
Αιτία: σε αυτά απαιτείται μεγάλη ελκτική δύναμη.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Το διαφορικό με ατέρμονα κοχλία και οδοντωτό τροχό χρησιμοποιείται κυρίως στα οχήματα βαρέος τύπου, όπου απαιτείται μεγάλη ελκτική δύναμη (μεγάλη ροπή στρέψης).

Κριτήρια αξιολόγησης:

Σε οχήματα βαρέος τύπου, όπου απαιτείται μεγάλη ελκτική δύναμη

Ρυθμίσεις διαφορικού

Ερώτηση: Ποιες ρυθμίσεις εκτελούνται σε ένα διαφορικό;

Απάντηση:

Ανατρέχουμε στην §2.5.4, όπου οι ρυθμίσεις δίνονται ως α-δ.
Συμπληρώνουμε πώς γίνονται: με προσθήκες (ροδέλες αποστάσεως) για τη θέση κορώνας-πινιόν και με ειδικό κοχλία και «ασφάλεια» για τη μετατόπιση της κορώνας.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Εκτελούνται οι εξής ρυθμίσεις: (α) ρύθμιση και έλεγχος της ανοχής μεταξύ του πινιόν και της κορώνας (με τοποθέτηση κατάλληλων ροδελών αποστάσεως), (β) έλεγχος της εφαρμογής («πατήματος») των δοντιών του πινιόν και της κορώνας, (γ) ρύθμιση του συγκρατητικού κοχλία της οπίσθιας πλευράς της κορώνας (σε όσους τύπους διαφορικών υπάρχει), και (δ) έλεγχος για τυχόν στρεβλωμένη κορώνα.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Ανοχή πινιόν-κορώνας, εφαρμογή («πάτημα») δοντιών, συγκρατητικός κοχλίας κορώνας, έλεγχος στρέβλωσης κορώνας

Συνηθέστερες βλάβες διαφορικού

Ερώτηση: Ποιες είναι οι συνηθέστερες βλάβες ενός διαφορικού;

Απάντηση:

Ανατρέχουμε στην §2.5.4 «Συνήθεις βλάβες διαφορικού».
Καταγράφουμε τις τέσσερις βασικές βλάβες και συμπληρώνουμε τη θορυβώδη λειτουργία, τη χρήση ακατάλληλου λαδιού και τη διαρροή λιπαντικού με τις αιτίες τους.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Οι συνηθέστερες βλάβες είναι: το σπάσιμο των δοντιών της κορώνας, του πινιόν, των δορυφόρων και των πλανητών, το σπάσιμο του ημιαξονίου, η καταστροφή των τριβέων (ρουλεμάν), η στρέβλωση της κορώνας, η θορυβώδης λειτουργία (λόγω έλλειψης ή ακατάλληλου λιπαντικού, φθαρμένων τριβέων, σπασμένων δοντιών ή λανθασμένης ρύθμισης κορώνας-πινιόν) η χρήση ακατάλληλου λαδιού και η διαρροή λιπαντικού (αποσυναρμολογημένα περικόχλια, κομμένα παρεμβάσματα, φθαρμένες τσιμούχες ή υπερπλήρωση με λάδι).

Κριτήρια αξιολόγησης:

Σπάσιμο δοντιών (κορώνα/πινιόν/δορυφόροι/πλανήτες), σπάσιμο ημιαξονίου, καταστροφή τριβέων, στρέβλωση κορώνας, θορυβώδης λειτουργία, διαρροή λαδιού

Σειρά μερών μετάδοσης ισχύος

Ερώτηση: Ονομάστε τη σειρά των μερών του διαφορικού, δια μέσου των οποίων η ισχύς μεταφέρεται από το «πινιόν» στα ημιαξόνια των κινητήριων τροχών.

Απάντηση:

Ακολουθούμε τη λειτουργία της §2.5.3.2 (Σχ. 2.94) από την είσοδο προς την έξοδο.
Πινιόν → στεφάνη («κορώνα») → θήκη → δορυφόροι → πλανήτες → ημιαξόνια (→ πλήμνες των τροχών).

Σύνοψη: (ενδεικτική) Η ισχύς μεταφέρεται με την εξής σειρά: πινιόν → στεφάνη («κορώνα», στερεωμένη στη θήκη) → θήκη του διαφορικού → δορυφόροι (στερεωμένοι εσωτερικά της θήκης) → πλανήτες (σε εμπλοκή με τους δορυφόρους) → ημιαξόνια (συνδεδεμένα με τους πλανήτες μέσω πολύσφηνων) → πλήμνες («μουαγιέ») των κινητήριων τροχών.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Πινιόν → κορώνα → θήκη → δορυφόροι → πλανήτες → ημιαξόνια → πλήμνες τροχών

Περιστροφή δορυφόρων σε ευθύ δρόμο

Ερώτηση: Όταν ένα όχημα κινείται σε ευθύ δρόμο, οι δορυφόροι του διαφορικού περιστρέφονται γύρω από τον άξονά τους;

Απάντηση:

Από τις §2.5.3.1 (Σχ. 2.90) και §2.5.3.2: σε ευθεία πορεία ο δορυφόρος «σφηνώνει» μεταξύ των πλανητών.
Άρα δεν περιστρέφονται γύρω από τον άξονά τους, εφόσον οι αντιστάσεις και οι διάμετροι των τροχών είναι ίσες· αν διαφέρουν (ερώτηση 5), περιστρέφονται.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Όχι, όταν το όχημα κινείται σε ευθύ και ομαλό δρόμο, με ίδια αντίσταση και στους δύο κινητήριους τροχούς (ομοιόμορφο φορτίο, ίδια πίεση ελαστικών, ίδια διάμετρος τροχών), οι δορυφόροι ΔΕΝ περιστρέφονται γύρω από τον δικό τους άξονα· λειτουργούν απλώς σαν «σφήνες» στα δόντια των πλανητών, και όλο το σύστημα (κορώνα, θήκη, δορυφόροι, πλανήτες, ημιαξόνια) περιστρέφεται μαζί σαν ένα ενιαίο σώμα, με την ίδια ταχύτητα. Αν όμως οι κινητήριοι τροχοί έχουν διαφορετική διάμετρο (π.χ. λόγω διαφορετικής πίεσης ή κακής κατανομής του φορτίου), οι δορυφόροι περιστρέφονται και σε ευθύ δρόμο.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Όχι — σε ευθύ δρόμο με ίδιες αντιστάσεις οι δορυφόροι δεν περιστρέφονται γύρω από τον άξονά τους, λειτουργούν σαν «σφήνες»

Αιτίες θορυβώδους λειτουργίας διαφορικού

Ερώτηση: Σε ποια αίτια μπορεί να οφείλεται η θορυβώδης λειτουργία ενός διαφορικού;

Απάντηση:

Ανατρέχουμε στην §2.5.4, στη θορυβώδη λειτουργία.
Καταγράφουμε τις γενικές αιτίες και τις ειδικές περιπτώσεις: θόρυβος στη στροφή (δορυφόροι), σε κατωφέρεια (μεγάλη ανοχή κορώνας-πινιόν), σε όλες τις ταχύτητες (μικρή ανοχή).

Σύνοψη: (ενδεικτική) Η θορυβώδης λειτουργία μπορεί να οφείλεται σε: έλλειψη λιπαντικού, χρήση ακατάλληλου τύπου λιπαντικού, φθαρμένους τριβείς, σπασμένα δόντια κορώνας-πινιόν, ή λανθασμένη ρύθμιση κορώνας-πινιόν. Συγκεκριμένα, όταν υπάρχει μεγάλη ανοχή μεταξύ κορώνας και πινιόν, εμφανίζεται θόρυβος σε κατωφέρεια που εξαφανίζεται στην έλξη ή σε ανωφέρεια· όταν η ανοχή είναι μικρή, το διαφορικό «μουγκρίζει» σε όλες τις ταχύτητες. Θόρυβος ιδιαίτερα στη στροφή του οχήματος μπορεί επίσης να προέρχεται από κακή κατάσταση των δορυφόρων ή από φθαρμένο άξονα/παράκυκλους των αξόνων των δορυφόρων.

Κριτήρια αξιολόγησης:

Έλλειψη/ακατάλληλο λιπαντικό, φθαρμένοι τριβείς, σπασμένα δόντια, λανθασμένη ρύθμιση κορώνας-πινιόν (μεγάλη ή μικρή ανοχή)

Συντήρηση διαφορικού τύπου μπλοκέ

Ερώτηση: Τι πρέπει να προσέχουμε κατά τη συντήρηση ενός διαφορικού, τύπου «μπλοκέ»;

Απάντηση:

Ανατρέχουμε στις «Παρατηρήσεις για το διαφορικό τύπου μπλοκέ» (§2.5.4).
Καταγράφουμε τα δύο σημεία: ειδικό λιπαντικό, ίδια ελαστικά (τύπος, πέλμα, πίεση, φθορά) στους δύο κινητήριους τροχούς.

Σύνοψη: (ενδεικτική) Πρέπει να προσέχουμε δύο πράγματα: πρώτον, να γεμίζουμε το διαφορικό «μπλοκέ» με λιπαντικό ειδικού τύπου, γιατί αν χρησιμοποιήσουμε λιπαντικό διαφορετικού τύπου, οι δίσκοι των συμπλεκτών του θα «αρπάξουν» (κολλήσουν), προκαλώντας θορυβώδη λειτουργία κατά τις στροφές του οχήματος. Δεύτερον, να χρησιμοποιούμε τους ίδιους τύπους ελαστικών και στους δύο κινητήριους τροχούς, με τον ίδιο τύπο πέλματος, την ίδια πίεση αέρα και την ίδια φθορά — γιατί αν ο ένας τροχός είναι «μεγαλύτερος» από τον άλλο, οι συμπλέκτες του διαφορικού θα εργάζονται συνεχώς, μειώνοντας σημαντικά τη διάρκεια ζωής του.

Κριτήρια αξιολόγησης: