Дифференциал схема: Страница не найдена — Techautoport.ru

Содержание

Самоблокирующийся дифференциал — как это работает — журнал За рулем

Изучаем конструкцию основных типов самоблокирующихся дифференциалов. Какой самоблок (если он, конечно, не установлен на заводе) подойдет для вашего автомобиля?

Создание универсального механизма, идеально работающего в любых условиях, - голубая мечта каждого конструктора. Однако выверенное на бумаге решение на практике обязательно обрастает своими «но». Иногда случаются парадоксы: достоинство и главное предназначение узла в определенных условиях становятся его недостатками. Характерный пример — свободный дифференциал.

Ахиллесова пята

Для простоты понимания проблемы свободных дифференциалов, используемых на большинстве автомобилей, рассмотрим пример с их межколесными представителями — поскольку межосевые собратья на полноприводных машинах работают аналогично.

Межколесный дифференциал обеспечивает разность частот вращения ведущих колес в повороте. Это важно для борьбы с так называемым паразитным крутящим моментом и для сохранения управляемости автомобиля. Ведь в повороте внешнее колесо идет по более длинной дуге, нежели внутреннее, и при равенстве частот вращения неизбежна пробуксовка.

Материалы по теме

Схема работает гладко, пока одно из колес не теряет сцепление с дорогой. К примеру, когда правые колёса автомобиля стоят на асфальте, а левые — на льду. В силу своей конструкции обычный дифференциал имеет чрезмерную свободу. Стоящее на льду колесо будет беспомощно вращаться, а опирающееся на асфальт останется неподвижным.

Стремление решить проблему привело инженеров к созданию дифференциалов двух новых видов — с принудительной блокировкой и самоблокирующихся, повышенного трения (LSD, Limited-Slip Differential). Вторая группа получила большее распространение. Такие дифференциалы работают автономно и не требуют какого-либо внешнего привода. Их устанавливают серийно на многие спортивные легковые автомобили и кроссоверы. А можно самому приобрести и установить самоблок на свою машину. Самые ходовые — червячные (винтовые) и дисковые.

Дифференциалы LSD делятся на две группы по принципу действия: срабатывающие от изменения крутящего момента и от разницы угловых скоростей. Винтовые относятся к первой, а дисковые — ко второй.

Дискотека

Вариантов конструкции дисковых самоблоков масса, но основа их едина: в обычный свободный дифференциал добавлены два пакета фрикционных дисков, которые обеспечивают блокировку узла при пробуксовке одного из ведущих колес.

Материалы по теме

Каждый пакет расположен между корпусом дифференциала и одной из полуосевых шестерён. По конструкции он напоминает фрикционные муфты в автоматических коробках. Одна часть дисков в пакете находится в зацеплении с полуосевой шестерней, а другая — с корпусом дифференциала. При обычном движении автомобиля (например, в повороте) фрикционы разжаты и самоблок никак себя не проявляет: сателлиты обеспечивают разную частоту вращения колес. Но при пробуксовке одного из колес пакеты дисков сжимаются — и полуосевые шестерни обретают прямую связь с вращающимся корпусом дифференциала.

Основное сжатие дисков происходит за счет осевого смещения шестерней полуоси. Последние являются конусными, как и шестерни сателлитов. При передаче момента через такое зубчатое зацепление кроме центробежной силы возникает и осевая. Она стремится развести шестерни. Сателлиты закреплены на своих осях и не могут смещаться. Зато на это способны их полуосевые сёстры, ведь они подвижны на шлицах приводов колес. В результате расхождения к стенкам дифференциала шестерни сжимают свои пакеты фрикционов.

В некоторых самоблоках первоначальное поджатие фрикционов обеспечивает пружина между полуосевыми шестернями. В других вместо них использованы конические пружинные кольца, которые также создают определенный преднатяг. Есть конструкции с замысловатым центральным блоком (см. схему 1), в котором ось сателлитов при смещении, к примеру, во время резкого ускорения автомобиля разжимает большие полукольца — и они сдавливают пакеты фрикционов. Это происходит в дополнение к их сжатию полуосевыми шестернями при пробуксовке колеса.

Дисковый самоблокирующийся дифференциал (схема 1): 1 — корпус дифференциала; 2 — левая полуосевая шестерня; 3 — левый пакет дисковых фрикционов; 4 — правая полуосевая шестерня; 5 — правый пакет дисковых фрикционов; 6 — ось блока сателлитов; 7 — раздвижные полукольца блока сателлитов.

Дисковый самоблокирующийся дифференциал (схема 1): 1 — корпус дифференциала; 2 — левая полуосевая шестерня; 3 — левый пакет дисковых фрикционов; 4 — правая полуосевая шестерня; 5 — правый пакет дисковых фрикционов; 6 — ось блока сателлитов; 7 — раздвижные полукольца блока сателлитов.

Червоточина

Среди червячных самоблоков наибольшую известность получил дифференциал Torsen. Его название произошло от английского термина torque sensitive, «чувствительный к крутящему моменту». Такой дифференциал первого типа (Т1) был изобретен еще в 1958 году, тем не менее возможности этой конструкции по сей день остаются непревзойденными.

От свободного дифференциала конструкция Т1 отличается очень сильно. Роль привычных сателлитов играет замысловатая червячная передача, густо «наросшая» поверх полуосевых шестерен. Благодаря особенности своей работы она способна блокировать дифференциал. Дело в том, что червячная передача необратима: перенос момента возможен только от ведущего звена (червяк) к ведомому (полуосевая шестерня). То есть при пробуксовке колеса его полуосевая шестерня не сможет провернуть червяк из-за больших сил трения.

Червячный самоблокирующийся дифференциал Torsen T1 (схема 2): 1 — корпус дифференциала; 2 — левая полуосевая шестерня; 3 — пара червячных сателлитов; 4 — правая полуосевая шестерня; 5 — ось сателлита; 6 — прямозубые шестерни взаимного зацепления сателлитов.

Червячный самоблокирующийся дифференциал Torsen T1 (схема 2): 1 — корпус дифференциала; 2 — левая полуосевая шестерня; 3 — пара червячных сателлитов; 4 — правая полуосевая шестерня; 5 — ось сателлита; 6 — прямозубые шестерни взаимного зацепления сателлитов.

В корпусе Торсена Т1 закреплено три пары поперечных червяков (сателлитов), которые соединены между собой отдельными прямозубыми шестернями, расположенными по краям их осей. Одновременно каждый парный червяк находится в зацеплении со своей полуосевой шестерней. При движении автомобиля в повороте вся эта красота работает подобно сателлитам свободного дифференциала, обеспечивая необходимую разность частот вращения колес. Но как только момент на одном из колес меняется из-за потери сцепления с дорогой, червячная передача блокируется. Причем дело даже не доходит до физической пробуксовки «слабого» колеса.

Материалы по теме

Конструкция Торсена настолько чувствительна к изменению момента на осях, что мгновенно блокирует дифференциал, позволяя реализовать крутящий момент на колесе с лучшим сцеплением.

Torsen второго типа (T2) устроен проще. Похожий принцип работы имеет самоблокирующийся дифференциал Quaife, запатентованный в 1965 году. Одна из вариаций подобной конструкции показана на схеме 3. Два ряда винтовых сателлитов расположены продольно в корпусе дифференциала. Каждый из них находится в зацеплении со своей осевой шестерней. При этом сателлиты из разных рядов также соединены попарно. По архитектуре и принципу действия эта конструкция напоминает червячную передачу в Торсене Т1, но с продольным расположением. В зависимости от модели такого самоблока, в нем может быть от трех до пяти пар сателлитов.

При движении автомобиля в повороте продольный пакет сателлитов работает так же, как его сородичи в обычном дифференциале. При пробуксовке колеса в винтовых зацеплениях возникают осевые и радиальные силы. Они как бы распирают полуосевые шестерни и их сателлиты, прижимая их торцами к корпусу дифференциала. В отличие от схемы Т1, у Т2 червяки не закреплены на отдельных осях, а стоят в подобии колодцев. В итоге возникает целый ряд пар трения. Во‑первых, это полуосевые шестерни и стенки дифференциала, а во‑вторых — сателлиты и их колодцы. Причем червяки распирает в них так, что они контактируют со стенками в продольном и поперечном направлениях. Все эти силы трения суммарно блокируют дифференциал.

Винтовой самоблокирующийся дифференциал Torsen T2/Quaife (схема 3): 1 — корпус дифференциала; 2 — левая полуосевая шестерня; 3 — винтовой сателлит левого ряда; 4 — правая полуосевая шестерня; 5 — винтовой сателлит правого ряда; 6 — крышки корпуса дифференциала.

Винтовой самоблокирующийся дифференциал Torsen T2/Quaife (схема 3): 1 — корпус дифференциала; 2 — левая полуосевая шестерня; 3 — винтовой сателлит левого ряда; 4 — правая полуосевая шестерня; 5 — винтовой сателлит правого ряда; 6 — крышки корпуса дифференциала.

На своем месте

Материалы по теме

Если конкретная модель автомобиля обделена дифференциалом повышенного трения (LSD), а владелец хочет его заполучить, чтобы увереннее чувствовать себя на бездорожье или получать больше удовольствия от езды по гоночному треку, есть несколько путей решения проблемы.

Подбор самоблока зависит от режима эксплуатации машины. Если это обычная повсе­дневная езда и любительские соревнования в различных дисциплинах, то первым делом нужно изучить все существующие модификации автомобиля. Возможно, что некоторые версии получают LSD на заводском конвейере, но не поставляются на наш рынок. В этом случае можно заказать самоблок по каталогу или поискать бывший в употреблении. Лучше брать новый: это дороже, но будет уверенность, что он встанет на автомобиль как родной. Еще важнее другое: производитель тестировал машину с таким дифференциалом, подбирал его вид (дисковый или винтовой) и характеристики, чтобы по-настоящему раскрыть потенциал машины.

Случаются парадоксы: достоинство узла в определенных условиях становится его недостатком

Если заводского варианта нет, то предпочтительнее взять винтовой дифференциал типа Torsen T2/Quaife. Он проще и значительно дешевле версии T1, но при этом не сильно отстает по характеристикам. Аналогичные дифференциалы предлагает масса других производителей. Среди достоинств такого самоблока — быстрое, но мягкое и прогнозируемое срабатывание, широкий диапазон изменения момента на колесах, внушительный ресурс и надежность. При подборе дифференциала рекомендуется ограничиться преднатягом до 7 кг. Иначе его ресурс будет заметно ниже из-за повышенного износа внутренних элементов — без получения заметных ездовых дивидендов.

Если же нужна подготовка под професси­ональный уровень соревнований на бездорожье и треке, лучше выбрать дисковый самоблок. Рынок предлагает много подобных узлов. Частенько такие самоблоки имеют преднатяг от 10 кг. Благодаря этому они отлично работают в условиях соревнований — но при этом крайне непрактичны в повседневной езде, так как блокируются слишком рано и жестко. Дисковые дифференциалы проще переваривают высокую степень преднатяга, однако она достаточно быстро проседает. Для ее восстановления потребуется снятие и полная разборка узла.

КЛАССОВОЕ ДЕЛЕНИЕ

Коэффициент блокировки (КБ) — одна из двух основных характеристик самоблокирующегося дифференциала. КБ характеризует соотношение моментов на отстающем колесе (имеет хорошее сцепление с дорогой) и на забегающем (потеряло сцепление). Для свободного межколесного дифференциала он равен единице — дифференциал всегда делит крутящий момент между осями поровну. Для самоблоков КБ обычно составляет от 1 до 5. То есть при наивысшем коэффициенте такой дифференциал может реализовать на отстающем колесе в пять раз больше крутящего момента, чем на забегающем.

Некоторые производители указывают КБ в процентах. Если конкретный дифференциал имеет коэффициент 30%, то он может передать максимум 65% момента на колесо с лучшим сцеплением (стандартные 50% плюс 30% от оставшейся половины, то есть еще 15%). Если КБ равен 70%, то этому колесу достанется до 85% усилия (50% + 35%).

КБ зависит от конструктивных особенностей дифференциала. Для червячных (винтовых) узлов это в первую очередь угол нарезки зубьев на шестернях, а для дисковых — конфигурация фрикционов.

Другая важная характеристика дифференциала — преднатяг. Чем он больше, тем значительнее первоначальный момент внутреннего трения в узле. В основном он зависит от тех же особенностей, что и КБ. Однако современные самоблоки всё чаще имеют в своей схеме регулировочные шайбы. Они стоят между полуосевыми шестернями и дополнительно их распирают, увеличивая преднатяг, который можно подгонять под любые условия эксплуатации.

Дополнительный плюс конструкции с шайбами — возможность продлить жизнь дифференциала. Со временем неизбежен износ зубьев червяков и фрикционных дисков, который снижает преднатяг и эффективность работы узла. Замена пружинных конических шайб, которые тоже ослабевают, вновь взбодрит самоблок, если подобрать необходимое количество шайб и их толщину. Важно учитывать, что увеличенный преднатяг всегда повышает нагрузку на любой дифференциал, что неизбежно усиливает его износ и сокращает ресурс.

Благодарим за помощь в подготовке материала «КПП Сервис» (www.vaz08–15.ru).

Самоблоки: все, что вам нужно знать

Изучаем конструкцию основных типов самоблокирующихся дифференциалов. Какой самоблок (если он, конечно, не установлен на заводе) подойдет для вашего автомобиля?

Самоблоки: все, что вам нужно знать

Фото: компании-производители

Блокировки дифференциала

Одним из составных элементов трансмиссии является дифференциал, выполняющий достаточно важную функцию. Во время движения на авто создаются разные условия для вращения колес, что может повлиять на степень нагрузки узлов трансмиссии, управляемость авто.

Вращение от коробки передач передается на главную передачу, которая перераспределяет его на приводы колес. Если бы эта передача велась напрямую, то в любых условиях ведущие колеса будут вращаться с одной и той же скоростью. На ровных участках дороги такое распределение крутящего момента и нужно. Но при вхождении в поворот колеса ведущей оси двигаются по разной траектории и проходят неодинаковый путь. Поэтому и скорость вращения колес должна изменяться в соответствии с условиями движения.

Проблема с правильным распределением крутящего момента между колесами и устраняется дифференциалом. Этот узел меняет соотношение момента в зависимости от условий, причем делает он это самостоятельно, без какого-либо вмешательства. Функционирует дифференциал за счет сопротивления, которые встречают колеса.

При равномерном движении колеса встречают одинаковое сопротивление, поэтому дифференциал распределяет момент равномерно. При вхождении же в поворот, сопротивление на колесе, идущему по внутреннему радиусу, возрастает. Повышение усилия на одном из колес приводит к тому, что дифференциал «перебрасывает» часть момента на колесо с меньшим сопротивлением. В результате колеса начинают двигаться с разной скоростью – внутреннее замедляется, а внешнее – ускоряется.

Назначение блокировки

Особенность функционирования дифференциала имеет одну негативную сторону – чем меньше сопротивление встречает колесо, тем больше вращения узел передаст на него. Выливается это в то, что попавшее на скользкую поверхность или вывешенное колесо получает 100% крутящего момента, в то время как второе колесо оси, стоящее на твердой поверхности, остается без вращения. В итоге автомобиль обездвиживается. Из-за дифференциала преодоление даже незначительного бездорожья может обернуться проблемой, авто просто станет в грязи и все.

Не стоит на легковом автомобиле выезжать на бездорожье

Если обычные легковые машины не рассчитаны на движение по бездорожью, то дифференциалы на внедорожниках не дают раскрыть их возможности в полной мере. Устраняется негативное качество дифференциала его блокировкой. Но как работает блокировка дифференциала и что она из себя вообще представляет, знают не все автолюбители.

Блокировка представляет собой специальный механизм, добавленный в конструкцию дифференциала и обеспечивающий принудительное распределение момента по колесам в определенном соотношении. То есть блокировка исключает вероятность подачи вращения только на одно колесо ведущей оси. В результате даже при попадании одного из колес на скользкую поверхность, момент будет подаваться и на второе, поэтому автомобиль сохранит возможность движения.

Конструкторами разработаны самые разные виды блокировок дифференциала. Несмотря на конструктивно отличия все они выполняют одну и ту же задачу – сохраняют распределение крутящего момента по осям в заданном соотношении.

В целом существующие блокировки делятся на три типа:

  1. Жесткая
  2. Частичная
  3. Электронная

Первые два типа включают множество вариантов, отличающихся по конструктивному исполнению, но используют единый принцип работы.

Жесткая блокировка

Основная особенность жесткого типа блокировки заключается в том, что после задействования она распределяет момент между осями поровну. То есть, ведущий мост начинает работать как будто дифференциала в его конструкции вовсе нет.

Самым простым конструктивным исполнением полной блокировки является создание жесткой связи между корпусом дифференциала, закрепленного на ведомой шестерне главной передачи, и одной из полуосей. В результате такой связи дифференциал теряет возможность распределения вращения и передачи его только на одно колесо.

Простейшее конструктивное исполнение полной блокировки сводится к посадке на шлицы полуоси дополнительной муфты с механизмом управления. На этой муфте, а также на корпусе дифференциала проделаны зубья, которыми осуществляется зацепление этих элементов.

Для блокировки достаточно лишь ввести в зацепление муфту с корпусом и полуось получается жестко связанной с главной передачей.

Механическая блокировка

Полная блокировка используется как на межколесных, так и межосевых дифференциалах внедорожников и имеет исключительно принудительное ручное включение. При этом нередко этот механизм на переднем мосту не используется, чтобы не влиять на управляемость авто.

Принцип работы механизмов полной блокировки идентичен для всех вариантов, отличия заключаются лишь в конструктивном исполнении. А вот приводы их могут быть разными:

  • механический;
  • гидравлический;
  • пневматический;
  • электрический.

При этом все виды приводов выполняют одну задачу – вводят в зацепление муфту с корпусом.

Механический тип привода представлен в виде системы тяг и рычагов, гидравлический — двумя цилиндрами (главным и рабочим), соединенных между собой трубопроводной магистралью, пневматический – пневмоцилиндром с рабочей камерой, электрический – электродвигателем.

Достоинством жесткой блокировки является обеспечение высокой проходимости авто, поскольку при любых условиях колеса всегда двигаются с одной скоростью.

Но есть и недостатки:

  • Повышенная нагрузка на трансмиссию;
  • Невозможность движения по дорогам с твердым покрытием;
  • Не допускаются высокие скорости передвижения;
  • Ручное управление.

Несмотря на это многие любители полноценных внедорожников предпочитают именно этот тип блокировки.

Механизмы частичной блокировки

Частичная блокировка отличается тем, что перераспределение момента выполняется в соотношении, меняющемся от условий движения. То есть, такой механизм при потере сцепления одного из колес лишь частично его замедляет, «перебрасывая» момент на другое колесо.

Механизмы частичной блокировки могут работать как в полностью автоматическом режиме (так называемые самоблокирующиеся дифференциалы), так и с принудительным включением.

К этому типу блокировки относятся различные виды муфт:

  • Повышенного трения;
  • Вискомуфты;
  • Электромагнитные.

Все эти муфты построены по одному принципу. Основными их рабочими элементами являются пакеты дисков. Одна часть этого пакета жестко связана с полуосью, а вторая – с корпусом дифференциала. Диски обоих пакетов чередуются между собой.

Принцип работы рассмотрим на примере муфты повышенного трения. В таком узле фрикционные диски прижаты друг к другу с определенным усилием, в одних за счет пружин, а в других за счет нажимных колец с пружинами в центре. При движении на ровном участке фрикционные пакеты вращаются с одной скоростью, поскольку моменты по колесам распределяются равномерно. Но как только одно из колес теряет сопротивление, один фрикционный пакет начинает вращаться быстрее второго. Поскольку полуосевые шестерни конусные дополнительно возникает осевая сила смещения, которая стремится их развести. А так как диски прижаты друг к другу, возникающая сила трения «притормаживает» полуось, перебрасывая момент на второе колесо.

Дифференциал повышенного трения

В вискомуфте диски механизма не контактируют между собой, но пространство между ними заполнено специальной жидкостью, у которой при перемешивании возрастает вязкость, вплоть до полного затвердевания. Несмотря на конструктивные отличия принцип действия вискомуфты не отличается от узла повышенного трения. То есть, пока нет разницы в скоростях вращения пакетов, муфта является разблокированной. А как только один из пакетов дисков начинается крутиться быстрее, вязкость жидкости возрастает, «притормаживая» ускорившийся пакет дисков, тем самым меняется распределение момента по осям.

И виско-, и муфта повышенного трения являются самоблокирующимися. А вот электромагнитная муфта может быть, как автоматической, так и с ручным управлением. Конструктивно она схожа с узлом повышенного трения, но в ней прижатие пакетов дисков осуществляется за счет магнитов. В ручном варианте при включении блокировки в муфте создается электромагнитное поле, сжимающее пакеты между собой.

Муфта повышенного трения может устанавливаться как на межколесном, так и межосевом дифференциалах в системах постоянного полного привода. Вискомуфта из-за значительных габаритов используется только между осями, а в конструкции ведущих мостов не применяется.

Электромагнитная муфта может устанавливаться как на ведущих осях, так и в качестве межосевого дифференциала системы привода с ручным и электронным управлением, поскольку позволяет делать все колеса ведущими только при надобности.

Отдельно в качестве частичной блокировки стоит упомянуть червячные автоматические дифференциалы, ярким представителем которых являются узлы Torsen. Его особенность заключается в использовании червячных шестерен в конструкции дифференциала. В червячных передачах при определенных условиях появляется эффект «расклинивания», который и использовали при создании планетарного редуктора Torsen.

У всех механизмов частичной блокировки есть один существенный недостаток – они не способы работать длительный срок с повышенной нагрузкой. Поэтому не стоит пытаться преодолеть серьезное бездорожье с ними, поскольку это приведет к поломке узлов. Частичные блокировки по большей части устанавливаются на кроссоверы.

Электронная система

Напоследок упомянем об электронной блокировке. Она не входит в конструкцию трансмиссии, и по сути, не является механизмом. Поэтому этот вариант нередко называют «системой имитации блокировки дифференциала». Но электронная блокировка выполняет ту же функцию – замедляет колесо, потерявшее сопротивление, чтобы перебросить момент на второе колесо. И делает это система путем воздействия на тормозные механизмы.

В целом электронная блокировка является лишь функцией системы ABS. Суть работы очень проста – датчики контролируют скорость вращения ведущих колес и при обнаружении, что одно из них ускорилось, блок управления АБС задействует исполнительный механизм, чтобы притормозить колесо.

Несмотря на то, что электронная блокировка не является механизмом, ее используют все чаще.

Блокировка дифференциалов автомобиля. Виды блокировок

« Назад

Блокировка дифференциалов автомобиля. Дифференциал повышенного трения («Квайфа»)  01.02.2019 08:16

   Дифференциал автомобиля — устройство, распределяющее крутящий момент с ведущего вала на правое и левое ведущие колеса одной оси (межколесный дифференциал) или передающее момент с двигателя на переднюю или заднюю ось ( межосевой  дифференциал). Это чисто механическое устройство отличается простотой (обычно в нем всего четыре конических шестерни), компактностью и полностью соответствует своему названию: если оба колеса моста имеют одинаковое сцепление с дорогой и усилие, необходимое для раскручивания каждого из колёс одинаковое, дифференциал  делит крутящий момент в фиксированном соотношении (обычно 50:50) и никак не препятствует вращению выходных валов с разной скоростью. 

 Но стоит только появится ощутимой разнице в сцеплении колёс с дорогой (например, одно колесо попало на лёд, а другое осталось на асфальте), как дифференциал тут же начнёт перераспределять момент на то колесо, усилие для раскрутки которого наименьшее (то есть на то, которое находится на льду). В результате, колесо, находящееся на асфальте перестанет получать крутящий момент и остановится, а колесо, находящееся на льду примет на себя весь момент и будет вращаться с увеличенной угловой скоростью, причем планетарный механизм будет играть роль редуктора, повышающего скорость вращения этого колеса. Естественно, это явление сильно ухудшает проходимость и управляемость автомобиля. Ведь по логике вещей, в рассмотренной ситуации момент желательно передавать на колесо, расположенное на асфальте, чтобы автомобиль мог продолжить движение. 

Выходом из подобной ситуации стало использование автоматического дифференциала повышенного трения . Автором этой конструкции является англичание Rod Quaife. 

Конструкция дифференциала представляет собой планетарный редуктор, состоящий из червячных шестерен: ведомых (полуосевых) и ведущих (сателлитов). Оси сателлитов параллельны полуосям , а сами сателлиты расположены в своеобразных  карманах чашки дифференциала. При этом парные сателлиты имеют не прямозубое зацепление, а образуют между собой еще одну гипоидную пару, которая расклиниваясь, так же участвует в процессе блокировки полуосей. 

Когда одно из колес (напрмер, правое) начинает отставать, связанная с ним полуосевая шестерня 1 вращается медленнее корпуса дифференциала
и поворачивает входящий с ней в зацепление червячный сателлит 2 . Он передает движение парному с ним сателлиту 3 из левого ряда, а тот — на левую полуосевую шестерню 4. Так обеспечиваются разные угловые скорости колес в повороте.

Благодаря разности крутящих моментов на колесах в винтовом зацеплении возникают осевые и радиальные силы, прижимающие полуосевые шестерни 1, 4 и сателлиты 2, 3 торцами к корпусу и крышке диференциала. Сателлиты 2 и 3 также прижимаются к поверхностям отверстий, в которых они расположены. За счет этого и возникают силы, осуществляющие частичную блокировку полуосей. Степень блокировки определяется коэффициентом блокировки . 

Основными характеристиками самоблокирующего дифференциала являются: коэффициент блокировки (%)  и величина преднатяга (кг).

 Кооффициент бокировки дифференциала (КБД) — это отношение между моментами на отстающем и забегающем колесе. КБД выражается в проценте — от 0 до 100%. Коэффициент блокировки определяется углом наклона зуба червячного сателлита. Обычно — 24 градуса.  Настоящий фирменный «Квайф» имеет угол наклона зуба сателлитов 36 градусов. Стопроцентым КБД обладают две сваренные между собой полуоси ведущего моста.

Преднатяг задается установкой пакета специальных пружинных шайб , что  обеспечивает предварительный «распор» шестеренок внутри блокировки. Набор шайб в пакете обычно равен 1 см в сложенном состоянии. Шайбы имеют различную толщину для возможности подбора и регулировки момента преднатяга. Ресурсным преднатягом является натяг до 5 кг, т.к. шайбы при таком натяге не сдавлены до полоского состояния.  Блокировка с таким натягом может критично не терять свих свойств 3…4 года. Любая натяжная блокировка теряет до 1 кг натяга в первые 2 месяца эксплуатации. По рекомендациям специалистов, величина преднатяга переднего винтового самоблокирующегося дифференциала не должна превышать 5,0 кг, а заднего — 7,0 кг. Если блокировка имеет максимальное значение преднатяга 8-9 кг, то шайбы в пакете будут сжаты до плоского состояния, что приведет к потере пружинных свойств пакета.   

Преднатяг – это компромисс между комфортом езды и тяговыми качествами авто. Чем больше величина преднатяга, тем раньше и резче срабатывает блокировка, и это хорошо на бездорожье, но может быть опасно при обычных условиях движения. Особенно это важно при установке «самоблока» в передний мост, поскольку может привести к нежелательному рывку на руле. Вавод таков:  много ездите по бездорожью, вам важно раннее срабатывание блокировки – выбирайте большой предварительный натяг, большую часть времени катаетесь по нормальным дорогам – подойдут блокировки с меньшим значением.

 

Основные достоинства самоблокирующегося дифференциала «Квайфа» 

 

  • позволяет частично устранить пробуксовку при разных коэффициентах сцепления колес авто
  • повышает проходимость и управляемость авто при при движении на дорогах с разным покрытием
  • улучшает динамику разгона авто на дорогах с любым покрытием
  • не требует специальных усилий от водителя (включение самоблока происходит автоматически)
  • взаимозаменяем со стандартными дифференциалами
  • полной блокировки не наступает, что исключает поломку полуосей
  • разблокируется при сбросе газа

Винтовые самоблокирующиеся дифференциалы наиболее пригодны для использования на обычном автомобиле. Они надежны (сопоставимы по ресурсу с КПП), имеют наиболее сглаженные моменты включения-выключения и широкие возможности по блокировке.

 

Принцип работы дифференциала в автомобиле

Дифференциал — это передаточный механизм, который распределяет приложенный к нему крутящий момент между осями трансмиссии и позволяет колесам вращаться с разными угловыми скоростями. Особенно это заметно при повороте автомобиля. Дифференциал обеспечивает надежную и комфортную езду по дорогам с твердым покрытием. Но если машина выезжает за ее пределы и продолжает движение по пересеченной местности, а также в случае гололеда этот механизм может лишить автомобиль возможности двигаться.

Возникновение дифференциала в автомобилях

Дифференциал в автомобиле — это механизм, который распределяет крутящий момент карданного вала трансмиссии между ведущими колесами передней или задней оси, позволяя каждому из них вращаться без пробуксовки. Это основная цель дифференциала.

При прямолинейном движении, когда колеса одинаково нагружены и имеют одинаковую угловую скорость вращения, механизм действует как звено передачи. При повороте или пробуксовки нагрузка становится неравномерной. В этом случае необходимо, чтобы полуоси вращались с разными скоростями и как следствие, возникает необходимость распределять полученный крутящий момент между ними в определенной пропорции. Таким образом узел выполняет вторую основную функцию: обеспечение надежного маневрирования транспортного средства.

Схема дифференциала зависит от типа тяги автомобиля:

  • Передний привод — коробка передач.
  • Задний привод — корпус ведущего моста.
  • Полный привод — корпуса переднего и заднего моста (для передачи крутящего момента на ведущие колеса) или раздаточная коробка (для передачи крутящего момента на ведущие оси).

Дифференциал в машинах появился не сразу. Конструкторы первых «самоходных лафетов» были очень заинтригованы малой маневренностью их изобретений. Вращение колес с одинаковой угловой скоростью при прохождении кривой приводило к тому, что одно из них начинало буксовать или, наоборот, полностью теряло контакт с дорогой. Инженеры вспомнили, что первые прототипы машин, приводимых в движение паровыми двигателями, имели устройство, предотвращающее потерю управляемости.

Механизм распределения крутящего момента был изобретен французом Онесифором Пеккёром. Устройство Пеккёра содержало валы и шестерни. Через них на ведущие колеса подавался крутящий момент двигателя. Но даже после применения изобретения Пеккёра проблема проскальзывания колес на поворотах не была полностью решена. Выявились недостатки системы. Например, одно из колес в какой-то момент потеряло сцепление с дорогой. Наиболее ярко это проявилось в обледенелых районах.

Скольжение в таких условиях раньше приводило к авариям, поэтому конструкторы долго думали, как предотвратить занос автомобилей. Решение было найдено Фердинандом Порше. Он стал изобретателем кулачкового механизма, ограничивающего пробуксовку колес на ведущем мосте. Немецкий дифференциал нашел применение в автомобилях Volkswagen.

Как устроен дифференциал

Агрегат работает как планетарный редуктор. Кузов передает вращение через сателлиты на полуоси, которые вращают ведущие колеса. За счет работы сателлитов возможны разные угловые скорости. Значение крутящего момента остается неизменным.

Использование дифференциалов

Устройства используются для передачи крутящего момента на ведущие колеса и ведущие оси автомобиля.

Грузовые и легковые автомобили, независимо от типа привода, имеют межколесный дифференциал, передающий вращение колесам. Межосевой дифференциал, распределяющий крутящий момент между осями, используется только в автомобилях с полным приводом.

По типу используемой передачи различают следующие типы механизмов:

  • конический;
  • цилиндрический;
  • червячный.

По количеству зубьев шестерен полуосей:

  • симметричный;
  • несимметричный.

На автомобилях с полным приводом устанавливается несимметричный дифференциал с цилиндрической передачей, так как именно этот вид дифференциала имеет способность пропорционально распределять крутящий момент между осями.

Автомобили с задним и передним приводом оснащены коническим симметричным дифференциалом.

Червячная передача, являясь наиболее универсальной, используется во всех типах устройств со всеми приводами.

Как работает дифференциал

Рассмотрим принцип, по которому работает симметричный межколесный конический дифференциал, который распределяет крутящий момент между колесами в трех различных условиях:

  • прямолинейное движение;
  • поворот;
  • пробуксовка.

Прямолинейное движение

Прямолинейное движение характеризуется равномерным распределением нагрузки между колесами транспортного средства. У них одинаковая угловая скорость. Помещенные в корпусе сателлиты не вращаются вокруг своей оси. Они передают крутящий момент от ведущей шестерни главной передачи на полуосям с помощью неподвижное зубчатое зацепление.

Поворот

Во время поворота транспортного средства силы сопротивления и нагрузки распределяются следующим образом:

  • Внутреннее колесо, имеющее меньший радиус от центра поворота, испытывает большее сопротивление, чем внешнее колесо. Увеличение нагрузки приводит к ее замедлению.
  • Внешнее колесо, движущееся по большему радиусу (больший путь), наоборот, должно увеличивать угловую скорость, чтобы автомобиль поворачивался плавно, без пробуксовки.

Следовательно, колеса должны иметь разную угловую скорость. Замедление вращения полуоси внутреннего колеса приводит в движение сателлиты. Они, в свою очередь, с помощью конической передачи увеличивают скорость вращения внешней оси колеса. Крутящий момент, полученный от главной передачи, остается неизменным.

Пробуксовка

Колеса автомобиля, движущегося по прямой по скользкой дороге или бездорожью, могут нести разные нагрузки: одно из них скользит, теряя сцепление с дорогой; другое, становясь более нагруженным, тормозит. Схема поворота повторяется. Только вот сейчас она мешает: скользящее колесо может принимать 100% крутящего момента, получаемого дифференциалом, а нагруженное колесо вообще перестает вращаться. Движение автомобиля прекратится.

Эти недостатки работы узла устраняются разными методами:

  • ручной или автоматической блокировкой;
  • внедрением системы курсовой устойчивости.

Система курсовой устойчивости, блокировка дифференциала

Чтобы крутящий момент полуосей снова был одинаковый, необходимо заблокировать действие сателлитов или гарантировать его передачу от чашки к нагруженной полуоси.

Особенно это актуально для внедорожников 4х4. Не только потому, что они созданы для пересеченной местности. Автомобиль, оборудованный тремя дифференциалами (два межколесных, один межосевой), потерять сцепление по крайней мере в одной из четырех точек — значение крутящего момента остальных колес достигнет нуля, и автомобиль остановится.

Предотвращению проблем способствует блокировка, которая может быть частичной или полной (в зависимости от степени перераспределения сил между осями), либо ручной или автоматической (в зависимости от степени управляемости водителя).

Отлично проявили себя самоблокирующиеся дифференциалы, распределяющие крутящий момент с учетом его разницы в осях или исходя из значений угловых скоростей.

Самым сложным идеальным методом устранения недостатков агрегата является электронная блокировка, реализованный на базе системы курсовой устойчивости, датчики которой контролируют все необходимые параметры во время движения автомобиля. На основании полученных данных производится механическая коррекция работы автомобиля.

Итоги

Дифференциал был призван обеспечить надежное и комфортное маневрирование на трассе. Описанные выше недостатки связаны с ездой в экстремальных условиях и по пересеченной местности. Исходя из этого, если на автомобиле установлен привод ручной блокировки, его следует использовать только в подходящих дорожных условиях. А дорожные автомобили, которые сложно «уговорить» ехать медленнее 100 км / ч, использовать без дифференциала, в общем, нереально, а также опасно. Это простой, но бесконечно важный механизм передачи.

Несимметричный дифференциал — Энциклопедия по машиностроению XXL

Несимметричный дифференциал в разветвленной передаче используется для осуществления режима поворота транспортной машины (рис. 10.2.32). Два одинаковых несимметричных дифференциала J и С2 соединены постоянно и симметрично с выходными звеньями BJ и В2. С каждым из выходных звеньев соединено солнечное колесо и водило другого дифференциала. Центральные колеса bi и bj могут быть соединены с валом двигателя Д муфтами 1 и 2.  [c.582]
Устранить перечисленные отрицательные явления можно применением в раздаточной коробке межосевого дифференциала. Он позволяет валам 5 я 8 (рис. 119, б, в) вращаться с неодинаковыми угловыми скоростями. Распределение крутящих моментов между валами 5, 8 будет всегда одинаковым — 1 1 для симметричного дифференциала 5повышения проходимости автомобилей межосевые дифференци-  [c.183]

Раздаточная коробка с дифференциальным приводом на передний средний и задний ведущие мосты показана на рис. 122. В ней крутящий момент от ведущего вала 4 к валу 1 привода переднего моста и к валу 12 привода среднего и заднего мостов передается через несимметричный дифференциал. Все шестерни раздаточной коробки имеют косые зубья и находятся в постоянном зацеплении. Включение низшей передачи в раздаточной коробке осуществляется перемещением муфты 6 вправо, а высшей — влево.  [c.187]

Фиг. 809. Несимметричный дифференциал. Результирующее вращение на водиле не пропорционально сумме чисел оборотов центральных колес. Вычисление следует производить непосредственно по формуле (1) (см. стр. 203). Может применяться в качестве уравнительного механизма.
Шестерня 4 поворачивается относительно шестерни 5 только для компенсации разницы диаметров шин, проскальзывания задних колес относительно передних и на закруглениях дороги из-за различных радиусов поворота. Чтобы использовать автомобиль типа 4 X 4 в нормальных дорожных условиях с меньшими потерями на передачу и с большой скоростью, шестерню 5 отъединяют от карданного вала, идущего к передним колесам, и неподвижно сцепляют с картером, вследствие чего число оборотов шестерни заднего привода увеличится в отношении (2а+Ь) Ь (см. ниже раздел Несимметричный дифференциал ).  [c.26]

На фиг. 49 изображен схематически в разрезе типовой несимметричный дифференциал, где отдельные размеры обозначены теми же буквами, что и на схеме, заменяющей дифференциальный механизм (фиг. 50). Имеем передаточные отношения  [c.49]


Фиг. 49. Разрез несимметричного дифференциала (схематический).
Фиг. 50. Схема, заменяющая механизм несимметричного дифференциала.
Несимметричный дифференциал применяется тогда, когда оси должны быть приведены во вращение различными крутящими моментами вследствие различных нормальных давлений, чтобы полностью использовать это давление для силы сцепления с дорогой так, например, при приводе на четыре колеса применяется несимметричный дифференциал между передним и задним ведущими колесами (см. выше).  [c.50]

На рис. 26 показаны схемы простых зубчатых дифференциалов. Схема конического несимметричного дифференциала показана на рис. а, цилиндрического — на рис. б, а симметричного конического и цилиндрического — на рис. виг.  [c.67]

Связь между передними и задними мостами у автомобилей с отключаемыми передними мостами блокированная (ГАЗ-66, ЗИЛ-131), у автомобилей с постоянно включенными мостами дифференциальная (КАЗ-4540, Урал-4320 ). У трехосных автомобилей межосевой дифференциал в раздаточной коробке делают несимметричным, распределяющим крутящий момент в соотношении 1 2 у двухосных и четырехосных — симметричным, с соотношением крутящих моментов к передним и задним мостам 1 1.  [c.84]

Прямозубые конические колеса дифференциала автомобиля, обычно имеющие малое число зубьев и передающие большие нагрузки, изготовляют с углом зацепления а = 22° 30, а более нагруженные — с углом а = 25°. Так как у гипоидных передач профиль зубьев несимметричный, принято задавать суммарный угол зацепления. Сумма углов зацепления обеих сторон зуба для гипоидных передач общего машиностроения равна 42° 30, грузовых автомобилей и тракторов 45°, легковых автомобилей 38°.  [c.54]

Главная передача и дифференциал заключены в картер, к которому крепятся кожухи полуосей, образуя ведущий мост. Главная передача переднего ведущего моста расположена несимметрично по отношению  [c.182]

Дифференциал, у которого солнечные колеса имеют одинаковое число зубьев, называют симметричным. Если число зубьев у этих колес разное, то дифференциал называют несимметричным. При симметричном дифференциале  [c.98]

При использовании на кране электрических машин переменного тока грузоподъемные лебедки основного подъема снабжают двумя электродвигателями, соединенными цилиндрическим несимметричным дифференциалом. Од1 и пз электродвигателей называется основным, а второй—дополнительным. Мощность основного электродвигателя в 5—8 раз превосходит мощность дополнительного. Вал основного электродвигателя непосредственно соединен с валом дифференциала, а вал дополнительного электродвигателя для выравнивания кру-  [c.181]

Таким образом, распределение моментов между осями при несимметричном дифференциале зависит от значения передаточного числа дифференциала ( д). В частном случае, когда Г1== Гг и = = / 2 (симметричный дифференциал),  [c.283]

Симметричный меж осевой дифференциал применяют в тех случаях, когда сцепные веса обеих ведущих осей одинаковы. В противном случае используют дифференциал несимметричного типа.  [c.283]


Дифференциал, распределяющий крутящий момент между полуосями, называют симметричным или несимметричным в зависимости от того, распределяет он крутящий момент между полуосями поровну или не поровну.  [c.231]

Дифференциал, распределяющий крутящий момент между полуосями поровну, называется симметричным, и несимметричным, если он распределяет крутящий момент между полуосями не поровну.  [c.223]

Схема сил, действующих на сателлит симметричного конического дифференциала, показана на рис. 26, д, а несимметричного — на рис. 26, е.  [c.70]

Рассмотрим теперь случай несимметричного дифференциала. Его примером может служить дифференциал, представленный на рис. 520 при Г1 + Г4. Пусть, например, = 5 4. Тогда г4 1 = —5, и формула (24) обращается в  [c.534]

Рис. 3.214. Несимметричный дифференциал. Результирующее вращение на водиле 1 не пропо>рционально сумме чисел оборотов центральных колес 21 и гд. Вычисление следует производить непосредственно по формуле (1) (см. стр. 225). Может применяться в качестве уравнительного механиз1ма. Зубчатые колеса 22 и 2з а также 24 и 25 жестко соединшы между собой.
Рассмотрим, как распределяются крутящие моменты между осями 3 несимметричного дифференциала, схема которого приведена на рисунке 5.33, в. В дифференциале имеются двойные конические сателлиты 4. Через шестерню 2 они соединяются с его передней осью, а через шестерню 12—с задней. Из условия равновесия блока сателлитов относительно его оси РхГ = Р2Г2 или  [c.283]

Если включены обе муфты i и 2, то оба дифференциала вращаются как одно целое с вьЕходными звеньями В1 и В2 и осуществляется режим движения машины прямо. Если включена только одна муфта I или 2, то вступает в действие дифференциал соответственно l или С2 и осуществляется поворот машины в одну или другую сторону. Происходит это потому, что устанавливается соотношение моментов, соответствующее включенному несимметричному дифференциалу при включенной муфте 1  [c.582]

Конструкция несимметричного межосевого дифференциала с цилиндрическими сателлитами, распределяющего момент иа передний и задний мосты трехосного автомобиля ( Урал-375 ), представлена на рис. VI. 16. Момент от промежуточного вала 12 раздаточной коробки передается на шестерню 5, прнболченную к корпусу 6 межосевого дифференциала. Момент от корпуса передается на оси сателлитов /У и далее на шестерни 3 и 7. Шестерня 7 передает через вал 5 момент на передний мост, а шестерня 3 с внутренним зацеплением, жестко посаженная на вал 4 — на задние мосты.  [c.257]

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ М. (ДИФФЕРЕНЦИАЛ) (от лат. differentia -разность, различие) — м., обеспечивающий движение звеньев с различными скоростями при сохранении соотношения сил, действующих на эти звенья. В зависимости от обеспечиваемого соотношения сил различают Д. симметричный — при равных силах (без учета потерь на трение) и несимметричный — при неравных силах (см., например. Суммирующий механизм).  [c.98]

Четырехскоростная лебедка СЛ-5001А имеет два электродвигателя мощностью 22 и 16 кВт, соединенных несимметричным дифференциалом, размещенным в корпусе цилиндрического двухпарного редуктора. Шестерня первой (быстроходной) пары зубчатых колес редуктора выполнена заодно с водилом дифференциала (см. рис. 56). Входные валы дифференциала непосредственно соединены зубчато-подвижными муфтами с валами электродвигателей. Соединительная муфта имеет тормозной шкив. Максимальная скорость навивки каната (v — Vi- -V2) в этой лебедке достигается включением обоих электродвигателей в одну сторону (на подъем). Вторая по величине скорость навивки каната получается при включении электродвигателя мощностью 22 кВт. Минимальная скорость получается при включении электродвигателей в разныестороны v=vi—Vz). Часто вал одного электродвигателя соединяют с валом дифференциала с помощью дополнительного редуктора, а вал второго электродвигателя — непосредственно со вторым валом дифференциала. Это позволяет оснащать лебедку элект-  [c.98]


Дифференциал К-700 и К-701: схема и приницп работы

В данной статье Вы узнаете схему и принцип работы дифференциала тракторов К-700 и К-701, если Вы не знакомы с ведущим мостом К-701 и 700, рекомендуем предварительно ознакомится с предыдущей статьей.

Дифференциал ведущего моста К-700 и К-701

Дифференциал изготовлен в виде двухсторонней зубчатой муфты свободного хода. При прямолинейном движении и на поворотах по скользкому грунту он блокирует полуоси и оба колеса вращаются с одинаковой частотой. При повороте на твердом грунте он автоматически отключает наружное колесо и тяговое усилие передается только внутреннему колесу.

Схема дифференциала ведущего моста К-700 и К-701

Приведем схему дифференциала ведущего моста и дадим её описание.

Дифференциал ведущего моста тракторов К-701 К-700: 1 — полуось; 2 — чаша; 3, 10 и 11— ступицы; 4 — стакан пружины; 5 и 9 — ведомые полумуфты; 6 — ведущая муфта; 7 — шпонка; 8 и 17 —пружины; 12 — внутренняя полумуфта; 13 и 16 — разрезные кольца; 14 — стопорное кольцо; 15 — кольцо ведущей муфты; 18 —втулка; В — выступы ведомых полумуфт; П и Н — силовые кулачки; Т — трапециевидные зубцы.

Корпус дифференциала собран из ступицы 10, чаши 2 и ведущей муфты 6. На обеих торцевых поверхностях муфты 6 расположены прямоугольные силовые кулачки П. Такие же кулачки Н находятся на торцах двух ведомых полумуфт 5 и 9. Соединены эти полумуфты зубчатыми венцами со ступицами 3 и 11 полуосей ведущего моста. Промежутки между силовыми кулачками значительно шире самих кулачков.

Пружины 8 и 17 прижимают ведомые полумуфты 5 и 9 к ведущей муфте. В таком положении корпус дифференциала, вращаясь ведомой шестерней, передает крутящий момент через силовые кулачки обеим полуосям.

При повороте правые и левые колеса трактора должны вращаться с разными скоростями. Это достигается автоматически с помощью специального устройства, имеющегося в корпусе дифференциала. Оно состоит из деталей, смонтированных в муфте 6 и полумуфтах 5 и 9.

В отверстие муфты 6 закреплено пружинным стопорным кольцом 14 и шпонкой 7 кольцо 15 с трапециевидными зубцами Т на обоих торцах. На внутренние полумуфты 12, прикрепленные к полу муфтам 5 и 9, надеты разрезные кольца 13 и 16 с такими же трапециевидными зубцами. Шпонка 7 входит в вырезы этих колец.

При повороте трактора, например, влево забегающее правое колесо начинает вращаться быстрее и связанная с ним полумуфта 9 обгоняет ведущую муфту 6. В первоначальный момент это происходит за счет свободного промежутка между кулачками Н и П. Вместе с полумуфтой поворачивается на небольшую величину и разрезное кольцо 13. При этом ее трапециевидные зубцы скользят по таким же зубцам кольца 15 и отжимаются ими вправо, полностью выводя силовые кулачки Н и П из зацепления.

Поэтому правое колесо трактора будет свободно перекатываться, а весь крутящий момент от дифференциала передаваться только левому колесу.

Расстояние между стыками разрезных колец 13 и 16 и диаметром шпонки 7 подобрано так, чтобы кольца повернулись только на полшага зуба, а затем задержались шпонкой. После этого кольцо 13 будет вращаться вместе с ведущей муфтой 6, скользя в пазу полумуфты 12. Благодаря этому кулачки не щелкают во время работы трактора.

При выходе из поворота отключенное колесо начинает отставать, и его полумуфта 9 силой трения увлекает за собой разрезное кольцо 13. Зубья этого кольца сходят с торцов зубьев кольца ведущей муфты, и полумуфта 9 под действием пружины входит в зацепление с ведущей муфтой. С этого момента оба колеса будут приводиться дифференциалом.

Дифференциал дак принцип работы

• Механизм представляет собой симметричный, механический дифференциал с автоматической блокировкой.
• Дифференциал не содержит электронных, пневматических, гидравлических и других компонентов управления.
• Чисто механическая система деталей, не требует регулировки, настройки или наладки.
• Система смазки стандартная, как у классического дифференциала.
• Габариты и вес устройства аналогичен классическому дифференциалу.
• Количество основных деталей, 6 шт.
• Монтаж автоматического дифференциала на автомобиль не отличается от монтажа классического дифференциала.

• Автоматический дифференциал предназначен для работы в трансмиссиях любых колёсных транспортных средств, на различных дорогах и бездорожье, во всёх диапазонах скоростей и нагрузок.

1. Фланец шестерни главной передачи.
2. Корпус дифференциала.
3. Полуоси транспортного средства.
4. Полуосевые элементы.
5. Канал для прохождения шариков.
6. Тела качения – шарики.

«ДАК» — состоит из корпуса 2, с расположенными в центре двумя цилиндрическими полуосевыми элементами 4 торцами соприкасающимися друг с другом. На поверхностях полуосевых элементов выполнена винтовая резьба, на одном правого, на другом левого направления вращения. В корпусе 2 продольно оси его вращения выполнены два параллельных отверстия 5 близко расположенные друг к другу, равные диаметру применяемого шарика. Концы этих отверстий, соединены между собой, образуют замкнутый канал овальной формы, который заполняется шариками 6 одного диаметра.

Замкнутая цепочка из шариков 6, если убрать полуосевые элементы 4, может перемещаться в овальном канале 5 совершенно свободно, без помех.

Цепочка шариков в канале представляет собой как бы шестерню овальной формы, зубьями которой являются шарики.

Одна длинная ветвь овального канала 5 расположена ближе к оси вращения полуосевых элементов 4 и вскрыта вдоль для погружения частей шариков в винтовые канавки резьбы полуосевых элементов. В каждый виток резьбы, заглублено по одному шарику цепочки, соединяя цепочкой шариков оба полуосевых элемента в единую кинематическую схему.

Если мы станем поворачивать полуосевые элементы 4 в противоположные стороны, то цепочка шариков 6 придёт в движение, разрешая полуосевым элементам 4 легко и свободно поворачиваться. В этом случае «ДАК» работает как обычный дифференциал.

Вращая корпус устройства 2, мы передаём мощность, через цепочку шариков 6 на винтовые канавки полуосевых элементов 4, а они, через полуоси 3, на колёса транспортного средства.

При прямолинейном движении автомобиля полуосевые элементы неподвижны. Неподвижны и цепочки шариков их соединяющие. Оба ведущих колеса вращаются с одинаковой скоростью.

В повороте наружное колесо увеличивает свои обороты относительно внутреннего колеса. Полуосевой элемент начинает вращаться, воздействуя на цепочки шариков своими винтовыми канавками. Цепочка шариков плавно сдвигается в овальном канале, позволяя другому полуосевому элементу, имеющему винтовые канавки противоположного направления вращения, вращаться в противоположную сторону, уменьшая обороты внутреннего колеса в той же пропорции, в которой увеличиваются обороты наружного. Таким образом, выполняется поворот автомобиля.

В случае, когда одно из колёс попадает на скользкий участок, обычный, «классический» дифференциал позволяет колесу с наименьшей тягой увеличивать свои обороты, т.е. буксовать, юзить и т.д. С дифференциалом «ДАК» этого не происходит. Так как в этом случае полуосевой элемент буксующего колеса начинает вращаться. Его вращение, неизбежно вызывает вращение соединённого с ним цепочками шариков противоположного полуосевого элемента, который мгновенно довернёт другое колесо и вытолкнув машину, не даст ей буксовать. То есть проходимость, устойчивость и вездеходность автомобиля существенно увеличивается.

«ДАК» — чувствительный к моменту

Впервые ДАК был изготовлен в 2002 году. Разработка является дальнейшим развитием самоблокирующихся систем. Дифференциал ДАК, в полной мере обладает всеми свойствами дифференциала Torsen, — добавляя ряд серьёзных преимуществ:

— Передаёт больший крутящий момент, (более прочен и долговечен).

— Имеет малые габариты.

— Легко монтируется, взамен обычного дифференциала.

— Не требует переделки конструкции автомобиля.

— Не влияет отрицательно, на управление и устойчивость.

Эти свойства ДАК, в сравнении с дифференциалом Torsen, позволяет прогнозировать бурный всплеск интереса к шариковому дифференциалу, у производителей любых колёсных машин.

С 2005 года были проведены успешные (неофициальные) испытание ДАК на автомобильном заводе «ГАЗ» г. Нижний Новгород.

Сейчас ДАК выпускается малыми сериями в городе Челябинске. На сегодняшний день он является альтернативой, любому типу дифференциала, известному в автомобильном мире.

Дифференциальные механизмы, такие как ДАК, следует называть не «самоблокируемыми», а «перераспределяющими» силовые потоки пропорционально сцеплению ведущих колёс с дорогой. Это существенная разница. Такие механизмы в отличие от самоблокируемых, практически не вносят искажений в управление и устойчивость автомобиля.

Дифференциал Автоматический Красикова (ДАК) — это первый дифференциал, который позволяет добиться 100% автоматической блокировки колес.

Благодаря этому автомобиль уверенно себя чувствует и на бездорожье, и в городе во время дождя, грязи, снега или гололеда.

В отличие от большинства блокировок, ДАК реагирует на разницу нагрузок на колеса. Он срабатывает раньше, чем колесо начинает пробуксовывать, и не требует участия водителя.

Как работает ДАК

ДАК предназначен для работы в трансмиссиях любых колёсных транспортных средств на различных дорогах и бездорожье, во всех диапазонах скоростей и нагрузок.

При движении машины, пока тяга двигателя не превышает сцепных свойств «слабого» колеса (колесо, которое имеет худшие сцепные свойства в данный момент времени), ДАК не блокируется и работает как классический дифференциал.

Когда тяга двигателя превысит сцепные свойства «слабого» колеса, ДАК автоматически заблокируется, не позволив прокрутиться «слабому» колесу.

Колеса начнут вращаться с одинаковой скоростью, тяга двигателя перераспределится на «сильное» колесо, имеющее лучшие сцепные свойства.

Направления блокировки ДАК

Важно знать, что ДАК имеет несимметричную характеристику блокировки: в одну сторону он блокируется на 100%, а в другую на 90%.

90% — цифра условная, она лишь означает, что при полном вывешивании ведущего колеса для блокировки ДАК в этом направлении необходима дополнительная нагрузка на вывешенное колесо. Её можно создать при помощи ручника (вытянуть на 2-3 щелчка) либо педалью тормоза. В данном направлении ДАК «мягко» работает на твердом покрытии, благодаря чему ресурс ДАК увеличивается.

Несимметричная характеристика блокировки позволяет выбрать оптимальную схему установки ДАК, исходя из Ваших потребностей.

Существуют 3 марки ДАК:

· ДАК — для бездорожья;

· ДАК7 — преимущественно для бездорожья;

· ДАК5 — для города и бездорожья.

Марка ДАК предназначен для бездорожья. Он устанавливается в передний подключаемый мост с направлением блокировки 100/90. ДАК обеспечивает автомобилю максимальные возможности на бездорожье: повышает маневренность, устойчивость на скользком покрытии и проходимость. Он работает во всех диапазонах скоростей и нагрузок. Производится только для УАЗ.

Марка ДАК7 имеет среднюю жёсткость блокировки. Преимущественно устанавливается в мост, подключаемый на скользкой поверхности или на бездорожье. Выбирается для автомобилей, которые эксплуатируются и в городе, и на бездорожье.

У ДАК7 расширен диапазон сил, при котором он находится в разблокированном состоянии. Напротив, диапазон сил, при котором ДАК7 находится в заблокированном состоянии, сужен. Благодаря этому ресурс ДАК7 больше по сравнению с ДАК.

Марка ДАК5 блокируется «мягко» и выбирается для постоянно включенных мостов, которые работают как на асфальте, так и на бездорожье. Подходит для автомобилей, используемых преимущественно для езды по твердому покрытию.

У ДАК5 расширен диапазон сил, при котором он находится в разблокированном состоянии. Напротив, диапазон сил, при котором ДАК находится в заблокированном состоянии, сужен. Благодаря этому ресурс ДАК5 больше по сравнению с ДАК и ДАК7.

Особенность ДАК5: при полном вывешивании одного из ведущих колес он не блокируется полностью. Для блокировки необходимо создать нагрузку на слабом колесе:

— в сторону 90% — тормозом;

— в сторону 100% — резкой подачей газа (немного, но резко) или тормозом, как в сторону 90%.

Он в значительной степени зависит от условий эксплуатации и манеры вождения.

Средний ресурс ДАК — 60-80 тыс. км, у ДАК5 и ДАК7 — 70-100 тыс. км. Это меньше, чем у штатного дифференциала и на это есть объективные причины. Классический дифференциал сбрасывает излишки мощности через «слабое» колесо (которое имеет меньшее сцепление с поверхностью), и это является своеобразным защитным механизмом от перегрузки. В то время как ДАК передает мощность через «сильное» колесо, а значит, такого механизма защиты не имеет.

Чтобы ДАК служил дольше, пользуйтесь специальными приёмами вождения. О них мы расскажем дальше в данной статье. Также приёмы вождения описаны в инструкции по эксплуатации ДАК, которая прилагается к дифференциалу при покупке.

Чем ДАК отличается от других дифференциалов?

Рассмотрим основные виды блокировок:

· Принудительная блокировка. Она включается вручную только на бездорожье и используется при прямолинейном движении автомобиля. Имеет ряд недостатков: ограничение по скорости, ограничение по использованию на асфальте и на скользкой дороге.

· Дифференциалы повышенного трения. Работают автоматически. Они хороши на влажной дороге и в неглубокой луже, но бессильны в серьезных ситуациях.

· Кулачковые муфты (муфты Порше – БТР, Lokka). При своей простоте они работают не всегда корректно. Их применение ограничено на скорости и на зимней дороге.

· Электронные системы. Они притормаживают «слабое» колесо для того, чтобы автомобиль двигался вперед. Из-за этого на бездорожье тормозная система перегревается. У электронных систем ограниченные возможности для преодоления препятствий.

ДАК же справится с любыми препятствиями и повысит устойчивость автомобиля на скользкой трассе.

· Увеличение проходимости по бездорожью: ДАК позволяет автомобилю продолжать движение, даже если одно колесо не имеет сцепления с поверхностью.

· Повышение курсовой устойчивости: ДАК значительно уменьшает шансы на занос автомобиля и увеличивает его курсовую устойчивость.

· Повышение управляемости: ДАК облегчает управление автомобилем в неблагоприятных дорожных условиях (дождь, грязь, снег, гололед).

· Повышение динамики разгона автомобиля на асфальте и особенно на скользкой дороге.

· Увеличение эффективности торможения двигателем: при торможении траектория заднеприводного автомобиля стабилизируется.

· Возможность установки 100% блокировки ДАК в передний управляемый мост.

Благодаря всем этим качествам, ДАК уже давно заслужил доверие, как у профессиональных гонщиков и любителей езды по бездорожью, так и у простых водителей, для которых важно иметь уверенность на скользкой дороге.

Как выбрать ДАК

1. Определиться с маркой ДАК:

· ДАК — для бездорожья;

· ДАК7 — преимущественно для бездорожья;

· ДАК5 — для города и бездорожья.

2. Выбрать направление блокировки.

Необходимо придерживаться основного правила: постоянно работающие мосты оснащаются ДАК с направлением 90/— вперед, 100 — назад). В подключаемом мосте можно применять оба направления 100/90 или 90/100.

3. Схема трансмиссии автомобиля.

Существует две основные схемы полноприводного авто:

— «Парт-тайм»: жесткое подключение (без межосевого дифференциала) второго ведущего моста. Такую схему имеют все УАЗы.

— «Фулл-тайм»: схема с постоянно включенными мостами с межосевым дифференциалом. Такую схему имеют «Нивы».

Схема «Парт-тайм» с двумя ДАК

Это универсальная схема, отвечающая большинству задач, и при этом имеющая большой ресурс:

· Передний мост — ДАК7 по схеме 100/90;

· Задний мост — ДАК5 по схеме 90/100.

При такой схеме установки ДАК5 в заднем мосту обеспечивает курсовую устойчивость на скользком покрытии.

Передний мост, который подключается на бездорожье, придаст максимальный арсенал при преодолении препятствий. Например, возможно преодоление диагонального вывешивания как передним, так и задним ходом.

Для участия в спортивных скоростных дисциплинах удобнее в передний мост установить ДАК7 с направлением блокировки 90/100. В этом случае авто будет иметь большую управляемость на высоких скоростях.

Но у такой схемы есть и минусы: более слабый арсенал для бездорожья.

Схема «Парт-тайм» с одним ДАК

В этом случае марка ДАК выбирается исходя из особенностей эксплуатации автомобиля.

Если авто используется на зимниках, лучше установить ДАК по схеме 90/100 в задний мост.

Если автомобиль предназначен только для бездорожья, следует устанавливать ДАК по схеме 100/90 в передний мост. Это особенно важно для УАЗов с вагонной компоновкой.

Схема «Фулл-тайм» с двумя ДАК

· Задний мост ДАК5 по схеме 90/100;

· Раздатка — межосевой ДАК.

Это оптимальный вариант для универсального автомобиля. Такая схема придаст курсовую устойчивость короткобазного авто и высокую проходимость на бездорожье без изменения управляемости.

Для участия в спортивных скоростных дисциплинах удобнее в передний мост установить ДАК7 с направлением блокировки 90/100, в задний мост — ДАК5 по схеме 90/100. Она обеспечит максимальные возможности авто на бездорожье, но при этом изменится управляемость.

Схема «Фулл-тайм» с одним ДАК

Для универсального автомобиля, использующегося в городе и в выездах выходного дня, удобнее будет установить ДАК5 по схеме 90/100 в задний мост. Она обеспечит проходимость авто и повысит курсовую устойчивость на скользкой дороге.

Для сугубо городского автомобиля лучше установить межосевой ДАК в раздатку. Он обеспечивает устойчивость авто на зимней дороге, повышает его проходимость.

Кстати, ресурс межосевого ДАК не меньше, чем у штатного дифференциала.

Все предложенные выше схемы установки ДАК справедливы и для иномарок.

Как установить ДАК

Установка ДАК не требует изменения конструкции транспортного средства. ДАК устанавливается в мост автомобиля вместо штатного дифференциала. Он может устанавливаться как в передний, так и в задний мост, а для некоторых моделей авто имеется межосевой ДАК.

Установку ДАК можно осуществить:

· Обратившись в автосервис, обслуживающий Ваш автомобиль;

· Установить самостоятельно, сверяясь с описанием операций в «Руководстве по эксплуатации и ремонта» Вашего автомобиля;

· Для некоторых моделей автомобилей можно заказать редуктор моста в сборе с ДАК.

В процессе эксплуатации ДАК дополнительная регулировка не нужна.

Режимы работы ДАК

ДАК имеет 3 режима:

1. ДАК разблокирован

ДАК разблокирован, когда тяга двигателя отключена:

· режим «средней тяги»;

· МКПП в положении «нейтраль»;

· подключаемый мост отключен;

· рычагом раздаточной коробки.

В этом состоянии ДАК ведет себя так же как свободный дифференциал. Распределяет мощность на ведущие колеса поровну, при этом колеса могут вращаться с разной скоростью.

2. ДАК заблокирован

В этом режиме ДАК ведет себя, как принудительная блокировка. Передает 100% мощности двигателя на «сильное» колесо, ведущие колеса вращаются с одной скоростью. В данном режиме ДАК испытывает большие нагрузки.

3. Переходный режим

Это промежуточное состояние ДАК. В этом состоянии ДАК ведет себя подобно дифференциалу повышенного трения. ДАК имеет переменный коэффициент блокировки от 0 до полной блокировки. Ведущие колеса вращаются с разной скоростью, на «сильное» колесо передается часть мощности двигателя.

Приемы вождения с ДАК

При движении по прямой, водитель может использовать всю мощность двигателя. Движение должно проходить с заблокированным ДАК. Тогда автомобиль будет иметь стабильную траекторию движения и отличную динамику разгона, особенно на скользком покрытии. Для блокировки ДАК осуществляем резкий разгон или торможение двигателем. Также ДАК заблокируется при наличии разной дорожной ситуации под колесами.

Повороты проходятся на «средней тяге», без разгона и торможения двигателем. ДАК должен находиться в режиме «разблокирован». Если появляется необходимость поворачивать с увеличением тяги двигателя, например, поворот с подъемом в гору, необходимо многократно делить траекторию на части: прямой отрезок и поворот. На прямом отрезке — разгон, при сбросе «газа» — поворот.

Резкий поворот с разгоном или трогание с места с выкрученным рулевым колесом в стесненных условиях

В этих случаях необходимо трогаться с рулевым колесом в положении прямо, после начала движения по прямой совершать поворот.

Полное вывешивание ведущего колеса

Если ведущее колесо полностью вывешено или находится на очень скользкой поверхности, в направлении 100/90 ДАК заблокируется автоматически.

В направлении 90/100 ДАК самостоятельно не заблокируется. Для блокировки необходимо слегка догрузить «слабое» колесо с помощью «ручника» или педали тормоза.

Блокировки ДАК для УАЗ

Пожалуй, самый противоречивый блокирующий дифференциал для УАЗ, который существует. Если про остальных представителей рынка можно составить определенное мнение, пусть затратив на изучение вопроса достаточно много времени, то про Дифференциал Автоматический Крассикова, в народе «ДАК», составить однозначного мнения так и не удалось.


Блокировка ДАК для УАЗ

Чем больше я читал, тем больше убеждался в равных силах оппозиций. На официальном сайте ДАК представлен очень даже положительно, эдакий супервен на ниве блокировния колес: «первый механический дифференциал с полной автоматической блокировкой колес. ДАК обладает уникальными свойствами: повышает проходимость на бездорожье, придает курсовую устойчивость автомобилю на скользком покрытии».

ДАК представляет собой планетарный механизм, роль сателлитов в котором выполняют шариковые цепочки. При равномерном движении, когда в ДАКе присутствует равновесие сил, шариковая цепочка свободно перемещается вдоль каналов и как сателлит перераспределяет мощность поровну между колесами. При разном сопротивлении на колесах шариковая цепочка нагружается, соотношение сил в поворотном канале становится таким, что цепочка запирается. Дифференциал блокируется. Принцип блокировки подобен принципу самоторможения червячной передачи. Чем больше нагружаем, тем больше запирается ДАК. ДАК реагирует не на разницу скоростей вращения колес, а на разницу нагрузок на ведущих колесах и тяги двигателя.


Блокировка ДАК для УАЗ

Вот такой вот принцип работы, не привычный для понимания обывателя. Но не надо быть семи пядей во лбу, дабы понимать какие требования к точности изготовления и качеству обработки металла должны быть предъявлены. И было бы лишним напоминать о том, что металл обрабатывать у нас не хотят. Металла у нас много, но только у нас металл превращается в пластилин. А отсюда и негативные отзывы о качестве, хотя у каждого продукта есть негативные отзывы.


ДАК немного поизносился.


Зубья чуток сносились.


Корпус блокировки ДАК дал трещину.

Когда ДАК только появился, обсуждения нового продукта напоминали битву заказных статей. Кто-то выливал на производителей ушат грязи, кто-то на заднем приводе обгонял в болоте гусеничный трактор. Всякое можно было прочесть. Говорили, что на форуме производителя модераторы подчищали сообщения негативного характера. Наверное, такое тоже было. Но и положительные отзывы я встречал с той же периодичностью. Интуитивно отделив рекламные посты я понял, что качество хоть и не выдаётся ничем сверхьестественным, но ниже плинтуса его пытались уронить искуственно. Точнее, не совсем заслуженно.

Брака было очень много, но политика компании на этот счет была очень порядочная. Изделие, сломавшееся в гарантийный срок должно быть выслано на завод, где пройдет дефектовку, либо замену. Люди ломались, отсылали, получали обратно. Но то ли люди такие, толи качество такое. В общем, ломались многие часто, меняли по гарантии и год езды им был обеспечен. А думаю о том, что были и те, кто излишне щадил свой ДАК, либо те, для кого нервы и время были дороже денег, заплаченных за ДАК. Эти люди попросту сглаживали статистику брака, увеличивая прибыль производителя.

Но с такой же уверенностью можно сказать и то, что ДАК реально работает, пусть его хватает на ограниченный срок, пусть он менее надежен, чем какой-либо другой дифференциал, но это можно списать на сложность конструкции и не плохо сгладить эффектом, который ДАК реально придает. Как бы его не ругали — он работает. И работает он хорошо. Некоторые обсуждали покупка ДАК для спорта, убивать его за гонку и менять. Лично я считаю, что пустышка таких телодвижений не стоит, значит есть в нем что-то.

Говоря о гарантии хочу заметить, что производители ДАК прописывают, что гарантия распространяется только на автомобили со штатным размером колес. Так же если колеса в зацеплении всегда, то гарантия составляет 6 месяцев. Если же колеса подключаются хабами, то гарантия составляет 12 месяцев. Если подумать, то пробег за 6 месяцев лично у меня тысяч 5. Вот такая гарантия.

Умеется усиленная версия ДАК Спорт, про нее отзывов не наблюдается, вероятно, из-за сложности монтажа. «Устанавливается в мост тимкен («гражданский», «разрезной», «колхозный», «обычный») путем монтажа кольца толщиной 36 мм между «чулками» моста. При этом длина моста увеличивается на 36 мм, смещаются точки крепления моста на 18 мм на сторону. Кольцо имеет место под крепление опоры для А-образного рычага».

Дифференциальный усилитель

: что это такое? (Схема операционного усилителя и биполярного транзистора)

Что такое дифференциальный усилитель?

Дифференциальный усилитель (также известный как дифференциальный усилитель или вычитатель операционных усилителей ) представляет собой тип электронного усилителя, который усиливает разницу между двумя входными напряжениями, но подавляет любое напряжение, общее для двух входов. Дифференциальный усилитель представляет собой аналоговую схему с двумя входами (V 1 и V 2 ) и одним выходом (V 0 ), в которой выход идеально пропорционален разнице между двумя напряжениями.

Формула для простого дифференциального усилителя может быть выражена:

, где

    7 V 0 — выходное напряжение

  • V 1 и V 2 — это входные напряжения
  • A D коэффициент усиления усилителя (т.е. коэффициент усиления дифференциального усилителя)

Из формулы выше видно, что при V 1 = V 2 , V 0 равно нулю, а значит, выходное напряжение подавляется.Но любая разница между входами V 1 и V 2 умножается (т.е. усиливается) на коэффициент усиления дифференциального усилителя A d .

Вот почему дифференциальный усилитель также известен как дифференциальный усилитель – усиливается разница между входными напряжениями.

Схема дифференциального усилителя

Существует два различных типа схем дифференциального усилителя:

  1. Дифференциальный усилитель BJT — это дифференциальный усилитель, построенный на транзисторах, биполярных транзисторах (BJT) или полевых транзисторах (FET)
  2. Операционный усилитель Дифференциальные усилители, построенные с использованием операционных усилителей

BJT и схем вычитания операционных усилителей, показаны ниже.

Дифференциальный усилитель BJT

На рис. 1 показана такая схема дифференциального усилителя BJT, состоящая из двух BJT (Q 1 и Q 2 ) и двух источников питания противоположной полярности, V CC и –V EE , которые использует три резистора, среди которых два резистора коллектора, R C1 и R C2 (по одному на каждый транзистор), а один резистор эмиттера R E общий для обоих транзисторов.

Здесь входные сигналы (V 1 и V 2 ) подаются на базу транзисторов, а выходные сигналы собираются на их коллекторных клеммах (V o1 и V o2 ).Принципиальная схема дифференциального усилителя BJT показана ниже:

В этом случае, если V 1 при Q 1 является синусоидальным, то по мере увеличения V 1 транзистор начинает проводить, и это приводит к при сильном токе коллектора I C1 увеличивается падение напряжения на R C1 , вызывая уменьшение V o1 .

Из-за того же эффекта увеличивается даже I E1 , что увеличивает ток общего эмиттера I E , что приводит к увеличению падения напряжения на R E .

Это означает, что эмиттеры обоих транзисторов направлены в положительную сторону, что, в свою очередь, означает, что база Q 2 начнет становиться все более и более отрицательной.

Это приводит к уменьшению тока коллектора I C2 , что, в свою очередь, уменьшает падение напряжения на резисторе коллектора R C2 , что приводит к увеличению выходного напряжения V o2 .

Это указывает на то, что изменения синусоидального сигнала, наблюдаемые на входе транзистора Q 1 , отражаются как таковые на выводе коллектора Q 2 и проявляются с разностью фаз 180 o на выводе коллектора Q 1 .

Дифференциальное усиление может управляться с учетом выходного сигнала между выводами коллектора транзисторов Q 1 и Q 2 .

Дифференциальный усилитель операционного усилителя

Операционный усилитель, работающий в дифференциальном режиме, может легко действовать как усилитель-вычитатель , поскольку его выходное напряжение определяется выражением: его инвертирующие и неинвертирующие входные клеммы (могут быть взяты в любом порядке), а A d относится к его дифференциальному усилению.

Согласно этому уравнению, выходной сигнал операционного усилителя должен быть равен нулю, когда напряжения, подаваемые на его клеммы, равны между собой.

Однако на практике это будет не так, так как усиление не будет одинаковым для обоих входов.

Таким образом, в практическом сценарии математическое выражение для выхода вычитающего усилителя может быть дано как:
Где A C называется усилением синфазного сигнала усилителя. Таким образом, ожидается, что функционально хорошие разностные усилители будут демонстрировать высокий коэффициент подавления синфазного сигнала (CMRR) и высокий импеданс.

Однако следует отметить, что операционный усилитель можно соответствующим образом сконфигурировать, чтобы получился очень практичный дифференциальный усилитель , как показано на рисунке 2.

Комбинация инвертирующих и неинвертирующих усилителей.

Следовательно, его выходное напряжение будет равно сумме выходных напряжений, создаваемых схемой операционного усилителя, работающей как инвертирующий усилитель, и схемой операционного усилителя, работающей как неинвертирующий усилитель.Таким образом, получается:

Теперь, если R 1 = R 2 и R 3 = R f , то: Рисунок 2 дан .
Кроме того, следует отметить, что базовая схема, показанная на рис. 2, может быть изменена многими способами, что приведет к различным схемам, включая дифференциальный усилитель на мосту Уитстона, светоактивируемый вычитающий усилитель , и инструментальный усилитель.

Эти устройства используются в качестве контроллеров двигателей и/или сервоприводов, усилителей сигналов, аналоговых умножителей, переключателей, регуляторов громкости, автоматических регуляторов усиления, амплитудных модуляторов и т. д. и охватывают широкий спектр применений, в том числе в измерительных системах, микрофонах, аналого-цифровые преобразователи и множество приложений.

Дифференциальный усилитель | Дискретные полупроводниковые схемы

ЧАСТИ И МАТЕРИАЛЫ

  • Две 6-вольтовые батареи
  • Два NPN-транзистора — рекомендуются модели 2N2222 или 2N3403 (каталог Radio Shack № 276-1617 — это пакет из пятнадцати NPN-транзисторов, идеально подходящий для этого и других экспериментов)
  • Два потенциометра 10 кОм, однооборотные, с линейным конусом (каталог Radio Shack № 271-1715)
  • Два резистора по 22 кОм
  • Два резистора по 10 кОм
  • Один резистор 100 кОм
  • Один 1.Резистор 5 кОм

Значения резисторов не являются особенно важными в этом эксперименте, но они были выбраны для обеспечения высокого коэффициента усиления по напряжению для дифференциального усилителя, подобного компаратору.

ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ

Уроки электрических цепей , том 3, глава 4: «Транзисторы с биполярным переходом» Уроки электрических цепей , том 3, глава 8: «Операционные усилители»

ЦЕЛИ ОБУЧЕНИЯ

ПРИНЦИПАЛЬНАЯ СХЕМА

 

 

  РИСУНОК

 

 

ИНСТРУКЦИИ

Эта схема составляет основу большинства схем операционных усилителей: дифференциальная пара .В показанной здесь форме это довольно грубый дифференциальный усилитель, довольно нелинейный и несимметричный в отношении выходного напряжения по отношению к входному напряжению (напряжениям).

Благодаря высокому коэффициенту усиления по напряжению, создаваемому большим отношением резисторов коллектор/эмиттер (100 кОм/1,5 кОм), он действует в первую очередь как компаратор: выходное напряжение быстро изменяется по мере того, как два сигнала входного напряжения приближаются к равенству. Измерьте выходное напряжение (напряжение на коллекторе Q 2 относительно земли) при изменении входного напряжения.

Обратите внимание, как два потенциометра по-разному влияют на выходное напряжение: один вход имеет тенденцию управлять выходным напряжением в одном направлении (неинвертирующий), а другой имеет тенденцию управлять выходным напряжением в противоположном направлении (инвертирующий). В этом основная особенность дифференциального усилителя : два взаимодополняющих входа с противоположным воздействием на выходной сигнал.

В идеале выходное напряжение такого усилителя строго зависит от разности между двумя входными сигналами.Эта схема значительно отстает от идеала, как покажет даже беглый тест.

Идеальный дифференциальный усилитель игнорирует все синфазные напряжения , то есть любой уровень напряжения, общий для обоих входов. Например, если на инвертирующем входе 3 вольта, а на неинвертирующем входе 2,5 вольта, дифференциальное напряжение будет 0,5 вольта (3 — 2,5), но синфазное напряжение будет 2,5 вольта, так как это самый низкий уровень входного сигнала.

В идеале, это условие должно давать такое же напряжение выходного сигнала, как если бы входы были установлены на 3.5 и 3 вольта соответственно (дифференциал 0,5 вольта, при синфазном напряжении 3 вольта). Однако эта схема , а не , дает одинаковый результат для двух разных сценариев входного сигнала. Другими словами, его выходное напряжение зависит как от дифференциального напряжения , так и от синфазного напряжения .

Каким бы несовершенным ни был этот дифференциальный усилитель, его поведение могло бы быть и хуже. Обратите внимание, что потенциометры входного сигнала ограничены резисторами 22 кОм до регулируемого диапазона примерно от 0 до 4 вольт при напряжении питания 12 вольт.

Если вы хотите увидеть, как эта схема ведет себя без какого-либо ограничения входного сигнала, просто обойдите резисторы 22 кОм с помощью перемычек, что позволит получить полный диапазон регулировки от 0 до 12 В для каждого потенциометра. Не беспокойтесь о чрезмерном нагреве при регулировке потенциометров в этой схеме!

В отличие от схемы токового зеркала, эта схема защищена от теплового разгона эмиттерным резистором (1,5 кОм), который не позволяет току транзистора, достаточному для возникновения каких-либо проблем.

 

СВЯЗАННЫЙ РАБОЧИЙ ЛИСТ:

Учебное пособие по схеме дифференциального усилителя

с использованием BJT и операционного усилителя

Дифференциальный усилитель

В этом посте подробно описаны дифференциальный усилитель на биполярных транзисторах и дифференциальный усилитель на операционных усилителях. Пожалуйста, пройдите их оба, чтобы лучше понять.

Электрические схемы и подробные уравнения предоставляются вместе со статьей. Пожалуйста, пройдите через них.

Дифференциальный усилитель на транзисторе

Дифференциальный усилитель предназначен для получения разницы между двумя входными сигналами.Схема показана ниже.

Схема дифференциального усилителя

Как показано на схеме выше, имеется два входа, I/P1 и I/P2, и два выхода V1OUT и V2OUT. I/P1 подается на базу транзистора TI, а IP2 подается на базу транзистора T2. Эмиттеры T1 и T2 подключены к общему эмиттерному резистору, так что на две выходные клеммы V1OUT и V2OUT воздействуют два входных сигнала I/P1 и I/P2. V CC и V EE — два напряжения питания для схемы.Схема также будет работать нормально, используя только один источник напряжения. Возможно, вы также заметили, что на схеме нет клеммы заземления. Следовательно, следует автоматически понимать, что противоположные точки как положительного, так и отрицательного напряжения питания считаются подключенными к земле.

Работа дифференциального усилителя

Когда на один из входов подается дифференциальный усилитель, выход появляется на обоих выходах коллектора. Это поясняется диаграммой ниже.

Дифференциальный усилитель работает

Когда входной сигнал I/P1 подается на транзистор T1, будет высокое падение напряжения на сопротивлении коллектора R COL1 , и, таким образом, коллектор T1 будет менее положительным. Когда I/P1 отрицательный, T1 выключается, и падение напряжения на R COL1 становится очень низким, и, таким образом, коллектор T1 будет более положительным. Таким образом, можно сделать вывод, что на коллекторе Т1 появляется вставленный выход для подачи сигнала на I/P1.

Когда T1 включается положительным значением I/P1 , ток через сопротивление эмиттера R EM увеличивается, поскольку ток эмиттера почти равен току коллектора (I E I C ).Таким образом, падение напряжения на R EM увеличивается и заставляет эмиттер обоих транзисторов двигаться в положительном направлении. Сделать эмиттер T2 положительным — это то же самое, что сделать базу T2 отрицательной. В таком состоянии транзистор T2 будет проводить меньший ток, что, в свою очередь, приведет к меньшему падению напряжения на RCOL2, и, таким образом, коллектор T2 будет двигаться в положительном направлении для положительного входного сигнала. Таким образом, мы можем сделать вывод, что неинвертирующий выход появляется на коллекторе транзистора Т2 для входа на базе Т1.

Усиление может управляться дифференциально путем подачи выходного сигнала между коллекторами T1 и T2.

Как показано на рисунке выше, если предположить, что транзисторы T1 и T2 идентичны по всем характеристикам, и если напряжения равны (V BASE1 = V BASE2 ), то ток эмиттера может также считается равным

I EM1 = I EM2

Суммарный ток эмиттера, IE = IEM1 + IEM2

V EM = V BASE – V BASE EM

I EM = (V BASE – V BASE EM )/R EM

Ток эмиттера I EM остается практически постоянным независимо от значения hfe транзисторов.

Начиная с ICOL1  IEM1 и ICOL2  IEM2, ICOL1  ICOL2

также, V COL1 3 COL1 = V COL2 = V CC — I — I COL R COL , предполагающий устойчивость к коллекционеру R COL1 = R COL2 = R COL .

Дифференциальный усилитель представляет собой схему усилителя с обратной связью, которая усиливает разницу между двумя сигналами.Такая схема очень полезна в измерительных системах. Дифференциальные усилители имеют высокий коэффициент подавления синфазного сигнала (CMRR) и высокое входное сопротивление. Дифференциальные усилители могут быть изготовлены с использованием одного или двух операционных усилителей. Обе эти конфигурации объясняются здесь.

Дифференциальный усилитель на операционном усилителе

Принципиальная схема дифференциального усилителя на одном ОУ показана ниже. R1 и R2 — входные резисторы, Rf — резистор обратной связи, RL — нагрузочный резистор.

Дифференциальный усилитель на одном операционном усилителе

Вывод для коэффициента усиления по напряжению.

Уравнение для коэффициента усиления по напряжению дифференциального усилителя с использованием одного операционного усилителя можно вывести следующим образом. Схема представляет собой просто комбинацию инвертирующего и неинвертирующего усилителя. Нахождение выходных напряжений s этих двух конфигураций по отдельности, а затем их суммирование приведет к общему выходному напряжению.

Если Vb обнуляется, схема становится инвертирующим усилителем.Выходное напряжение Voa, обусловленное только Va, может быть выражено с помощью следующего уравнения.

Когда Va обнуляется, схема становится неинвертирующим усилителем. Пусть V1 будет напряжением на неинвертирующем входном контакте. Связь между Vb и V1 может быть выражена с помощью следующего уравнения.

Выходное напряжение Vob, обусловленное только Vb, находится в соответствии с уравнением

.

Пусть R1 = R2 и R3 = Rf, тогда

Тогда общее выходное напряжение равно

.

Таким образом, общий коэффициент усиления равен

.

Дифференциальный усилитель на двух операционных усилителях.

Принципиальная схема дифференциального усилителя с использованием двух операционных усилителей показана ниже. Основное преимущество дифференциального усилителя с двумя операционными усилителями заключается в том, что он имеет увеличенный общий коэффициент усиления. R1 — входной резистор для IC1, а R3 — входной резистор для IC2. Rf — резистор обратной связи. Va и Vb — это два входных напряжения, которые подаются на неинвертирующие входы IC2 и IC1 соответственно. RL — нагрузочный резистор. V+ и V- — положительное и отрицательное напряжения питания.

Дифференциальный усилитель на операционных усилителях

Получение коэффициента усиления по напряжению.

Уравнение для выходного напряжения V1 первого операционного усилителя (IC1) выглядит следующим образом.
V1 и Va являются входами второй ступени (IC2). Выходное напряжение только благодаря Va .

Выходное напряжение, обусловленное только Vb, равно

Общее выходное напряжение Vo = Voa + Vob

Пусть R1 = R2 и Rf = R1, тогда мы имеем

Следовательно, общий коэффициент усиления по напряжению Av можно выразить с помощью уравнения

Практичный дифференциальный усилитель.

Практический дифференциальный усилитель с операционным усилителем uA741 показан ниже.При использовании используемых компонентов усилитель имеет коэффициент усиления около 5. Помните уравнение Av = -Rf/R1. Здесь Rf = 10К и R1 =2,2К, -Rf/R1 = -10/2,2 = -4,54 = ~-5. Знак минус представляет инверсию фазы. Используйте двойной источник питания +/-12 В постоянного тока для питания схемы. uA 741 должен быть установлен на держателе.

Практическая схема дифференциального усилителя

Как получить передаточную функцию дифференциального усилителя — Освоение проектирования электроники

Передаточную функцию дифференциального усилителя, также известного как дифференциальный усилитель, можно найти в статьях, на веб-сайтах, в таблицах формул, но откуда она берется? Почему передаточная функция дифференциального усилителя соответствует следующему математическому соотношению?

(1)

, где резисторы показаны на рисунке 1.

Рисунок 1

Во-первых, важное замечание: эта формула применима только для идеального операционного усилителя. Это означает, что усилитель имеет большой коэффициент усиления, настолько большой, что его можно считать бесконечным, а входное смещение достаточно малое, чтобы его можно было считать нулевым. Также входные токи смещения достаточно малы, чтобы их можно было считать нулевыми. Однажды меня спросили: «А что достаточно мало?» Напряжение или ток в электронике считаются достаточно малыми, когда их численное значение составляет 1/100 или меньше по сравнению с преобладающими напряжениями или токами в цепи.Например, если уровни входного напряжения в схеме на Рисунке 1 составляют около нескольких вольт, а входное смещение операционного усилителя составляет милливольты или субмилливольты, то мы можем пренебречь входным смещением и считать его нулевым.

Сказав это, нужно ли нам знать эту формулу наизусть? Конечно, нет. Все, что нам нужно знать, это как его получить. Это совсем не сложно.

Передаточная функция может быть получена с помощью теоремы о суперпозиции. Эта теорема гласит, что воздействие всех источников в линейной цепи есть алгебраическая сумма всех воздействий каждого источника, взятого в отдельности, в той же цепи.Другими словами (вернемся к рисунку 1), если мы удалим V1 и заменим его замыканием на землю и рассчитаем выходное напряжение, а затем проделаем то же самое с V2, выходное напряжение дифференциального усилителя будет суммой оба выходных напряжения, так как они были рассчитаны для каждого источника отдельно.

Давайте сначала удалим V1. R1 нельзя оставлять неподключенным, так как в исходной цепи через него протекал ток. Поэтому заземлим R1 (см. рис. 2).

Рисунок 2

Мы видим, что наш усилитель становится инвертором, у которого неинвертирующий вход подключен к земле через резисторы R1 и R2.Vout2 дается уравнением (2).

(2)

Прочитайте MasteringElectronicsDesign.com: Как получить передаточную функцию инвертирующего усилителя для доказательства этой функции.

Теперь удалим V2 и заземлим R3 (см. рис. 3).

Рисунок 3

Это неинвертирующий усилитель. Для идеального операционного усилителя Vout1 является функцией V, которое представляет собой напряжение относительно земли на неинвертирующем входе операционного усилителя.

Резисторы R1 и R2 являются аттенюатором для V1, так что V можно определить следующим образом.

(4)

Заменяя V в уравнении (3), Vout1 становится:

(5)

Теперь, когда у нас есть Vout1 и Vout2, и с помощью теоремы о суперпозиции Vout является алгебраической суммой Vout1 и Vout2,

(6)

, которая представляет собой передаточную функцию дифференциального усилителя.( QED )

Схема дифференциального усилителя на транзисторах

Краткая форма операционного усилителя — операционный усилитель, который также работает как дифференциальный усилитель. Операционный усилитель является важным компонентом различных электронных схем. Операционные усилители — это линейные устройства, которые используются для выполнения математических операций и фильтрации, преобразования сигналов. Эти устройства предназначены для использования во внешних электрических и электронных компонентах, таких как резисторы, конденсаторы и их клеммы i/p и o/p.Эти компоненты регулируют работу усилителя и функциональные результаты и преимущества измененных конфигураций обратной связи, таких как резистивная или емкостная, усилитель может выполнять различные операции, и это называется операционным усилителем. Операционный усилитель состоит из двух выводов, а именно инвертирующего и неинвертирующего, которые представлены с помощью + &-. Основная функция этого усилителя заключается в том, что он усиливает изменения между двумя входными напряжениями. Но, побеждает любое напряжение, взаимное для двух входов.


Дифференциальный усилитель

Дифференциальный усилитель

Все операционные усилители являются дифференциальными усилителями из-за их конфигурации i/p. Если первый сигнал напряжения подключен к клемме i/p, а оставшийся сигнал подключен к противоположной клемме i/p, то результирующее напряжение o/p связано с разницей между двумя сигналами напряжения i/p. Выходное напряжение можно рассчитать, подключив каждый вход к земле 0 В, используя теорему суперпозиции.

Схема дифференциального усилителя

Схема дифференциального усилителя на транзисторах

Подробно объясняется схема дифференциального усилителя с использованием биполярных транзисторов, а для лучшего понимания приводится принципиальная схема с соответствующими уравнениями.Следующая схема разработана с использованием транзисторов для получения разницы между двумя сигналами i/p.

Схема дифференциального усилителя с использованием биполярных транзисторов

Как показано на схеме выше, схема состоит из двух входов и двух выходов, а именно I/P1, I/P2 и O/P1, O/P2. Вход I/P1 подается на базовую клемму транзистора T1, а IP2 подается на базовую клемму транзистора T2. Эмиттерные клеммы двух транзисторов подключены к общему эмиттерному резистору, так что две клеммы o/p повреждаются двумя сигналами i/p.Два напряжения питания схемы: Vcc и Vss. Схема также работает с одним источником напряжения, и мы можем заметить, что схема не имеет клеммы заземления.

Работа дифференциального усилителя

Работа дифференциального усилителя на транзисторах показана ниже.

При подаче первого входного сигнала на транзистор Т1 будет большое падение напряжения на сопротивлении коллектора (RCOL1) и коллектор транзистора Т1 будет менее положительным.Когда вход 1 отрицательный, транзистор T1 будет выключен, и падение напряжения на резисторе коллектора RCOL1 станет очень низким, а коллектор транзистора T1 станет более положительным

Работа схемы дифференциального усилителя с использованием биполярных транзисторов

Таким образом, можно сделать вывод, что вставленный о/п появится на коллекторе транзистора Т1 для подачи сигнала на вход 1. Когда транзистор Т1 включается положительным значением на входе 1, ток через резистор REM увеличивается, ток эмиттера становится равным току коллектора.

Таким образом, падение напряжения на резисторе REM увеличивается и заставляет эмиттеры обоих транзисторов T1, T2 течь в положительном направлении. Сделать транзистор T2 таким же, как сделать базу транзистора отрицательной, в этом случае транзистор T2 будет работать с меньшим током, что, в свою очередь, приведет к меньшему падению напряжения на RCOL2, и, таким образом, коллектор транзистора T2 пойдет в направлении +Ve для +Ve i/p сигнал. Таким образом, можно сделать вывод, что о/п неинвертирующего вывода появляется на коллекторе транзистора Т2 для входа в базу Т1.Усиление транзистора можно управлять по-разному, отключив коллектор обоих транзисторов T1 и T2, показанных на приведенной выше схеме.

Если предположить, что оба транзистора одинаковы по всем характеристикам, и если напряжения одинаковы (VBASE1 = VBASE2), то эмиттерный ток транзисторов также можно назвать одинаковым.

IEM1 = IEM2
Общий ток эмиттера (т. Е.) = IEM1 + IEM2
VEM = VBASE — VBASE EM
IEM = (VBASE — VBASE EM) / REM

Эмиттерный ток транзистора остается почти постоянным независимо от значения hfe транзистора.Поскольку ICOL1 IEM1 и   ICOL2 IEM2, ICOL1 ICOL2.
Кроме того, VCOL1 = VCOL2 = VCC – ICOL RCOL, исходя из сопротивления коллектора RCOL1 = RCOL2 = RCOL.

Схема дифференциального усилителя представляет собой усилитель с замкнутым контуром, который увеличивает расхождение между двумя сигналами. Такая схема очень подходит для измерительных систем. Дифференциальные усилители имеют высокий CMRR (коэффициент подавления синфазного сигнала) и высокий импеданс i/p. Дифференциальные усилители могут быть разработаны с использованием одного или двух операционных усилителей.

Итак, речь идет о схеме дифференциального усилителя на биполярном транзисторе. Мы считаем, что вы лучше понимаете эту концепцию. Кроме того, любые сомнения относительно этой темы, пожалуйста, дайте свои ценные предложения, комментируя в разделе комментариев ниже. Вот вопрос к вам, каковы применения дифференциального усилителя?

DP-304A — Дифференциальный усилитель | Уорнер Инструментс

Обзор функций

  • Четырехканальный предварительный усилитель переменного/постоянного тока, предназначенный для усиления слабых сигналов, таких как ЭЭГ, ЭКГ и внеклеточные потенциалы действия.Входы включаются или выключаются индивидуально.
  • Питание от 110–130 В переменного тока при частоте 60 Гц или от 220 до 240 В переменного тока при 50 Гц с 10 В/А
  • Очень низкий уровень шума с размахом 8 микровольт (от 1 Гц до 10 кГц при закороченном входе)
  • Высокий коэффициент усиления с возможностью выбора x10, x100, x1000 и x10 000
  • Отличное подавление синфазного сигнала 120 дБ мин. (100 000:1) при 60 Гц при входном сопротивлении 10 12 Ом, типичное значение.
  • Фильтры верхних и нижних частот, каждый с несколькими настройками переключения.
    • Низкочастотный (высокочастотный) фильтр Настройки: 0,1, 1,0, 10 и 300 Гц
    • Фильтр высоких частот (низкочастотный) Настройки фильтра: 0,1, 0,3, 1,0, 3,0, 10 и 50 кГц
  • Смещение постоянного тока ± 600 мВ на выходе BNC работает как в режиме переменного, так и в постоянном токе.
  • Кнопка проверки на передней панели подает импульс 1 мВ на вход усилителя для проверки промежуточных коэффициентов усиления и вспомогательного оборудования.

Детали

Высокий вход Z, высокий CMR

Высокое подавление синфазного сигнала очень важно для минимизации электрических помех.Высокое входное сопротивление DP-304A (типичное значение 10 12 Ом) гарантирует, что высокий CMR прибора не будет ухудшаться из-за различий в импедансе источника на входе. Это важно при внеклеточной записи, когда разница в сопротивлении регистрирующего и индифферентного электродов часто велика.

Высокая устойчивость к постоянному току

Внеклеточные потенциалы действия обычно измеряются в микровольтах, но обычно сопровождаются гораздо большими напряжениями постоянного тока на электродах.DP-304A предназначен для усиления этих событий уровня микровольт до ± 2 В постоянного тока на входе.

Высокий коэффициент усиления, низкий уровень шума и ограничение полосы пропускания

При выборе коэффициента усиления x10, x100, x1000 и x10 000 даже микровольтные сигналы достаточно усиливаются для входных сигналов компьютера и записывающего устройства. Шум очень низкий, обычно 8 мкВ от пика до пика в полосе пропускания от 1 Гц до 10 кГц. Уменьшение полосы пропускания с помощью фильтров нижних и верхних частот еще больше снижает уровень шума.

Калибровочный сигнал

Внутренний сигнал Cal обеспечивает удобную проверку усиления и работы усилителя.

Монтаж в стойку

DP-304A поставляется с оборудованием для монтажа в стойку и питается от сети.

Входные кабели

В комплект поставки DP-304A входят входные кабели IC-2S (по 2 на канал), которые не заделываются на внешнем конце.
DP-304AIC включает входные кабели IC-4M (по 2 на канал) с 2-миллиметровым штырьком и зажимом типа «крокодил» на внешнем конце.
Усилитель полностью совместим с системой сбора данных HEKA.


Кабель IC-2S
Кабель IC-4M

Дифференциальный усилитель Danelectro

Сигналы всегда включают по крайней мере два пути для завершения цепи.Пошлите несколько электронов, например, по центральному проводу гитарного кабеля, и вы получите эквивалентное количество электронов обратно на экран. Поскольку стержень вилки соединен с землей в гнезде усилителя, мы склонны думать, что его напряжение всегда равно нулю. С другой стороны, напряжение на конце вилки зависит от сигнала. Это концептуальное понимание прекрасно работает в большинстве случаев работы с усилителями.

Когда напряжение на сетке триода 12AX7 возрастает относительно земли, мы можем с таким же авторитетом сказать, что напряжение на земле падает относительно сетки.Тот факт, что одно утверждение кажется научно обоснованным, а другое — признаком надвигающегося психоза, объясняется существенными физическими различиями между двумя контрольными точками. Один из них представляет собой крошечный штифт в основании гнезда трубки. Другой представляет собой массивное стальное шасси, соединенное силовым кабелем с километром больших зеленых проводов в стене.

Путь отправки и возврата сигнала, в данном случае штырек трубки и шасси, физически и электрически различны. Импедансы, управляющие ими, различны.Схема, подключенная к ним, несимметрична. Мы называем этот тип передачи сигнала «несбалансированным».



Гитарные усилители с несимметричными усилителями мощности остаются несбалансированными на всем пути прохождения сигнала от гитары до динамика.

Традиционные двухтактные усилители остаются несбалансированными из-за каскадов предусилителя. но используйте фазоинвертор, чтобы создать сбалансированный сигнал для управления усилителем мощности. Его входом является разность напряжений между сетками силовых ламп.Его выход представляет собой разность напряжений между пластинами силовой трубки. Выходной трансформатор преобразует симметричный сигнал в несимметричный. управлять динамиком.

Эти две концепции доминируют в конструкции систем гитарных усилителей. 1 Однако бывают редкие исключения, например размещение усиления каскад между фазоинвертором и усилителем мощности. Модель Silvertone 1335, выпускавшаяся с 1954 по 1957 год, и Данэлектро Модель 89, также выпускавшаяся в середине 1950-х годов, используйте дифференциальный усилитель для усиления обоих фазы симметричного сигнала в той же цепи.

«Многие парни загорелись лоу-файной красотой Данэлектро. и усилители Silvertone на протяжении многих лет.» 2 -Дэйв Хантер

Фазоинвертор представляет собой гармонику, также известную как катодин или фазоинвертор с разделенной нагрузкой. 3 За исключением катодных резисторов 4,7 кОм, дифференциальный усилитель очень похож на фазоинвертор с длинной парой.



Условия эксплуатации постоянного тока

Хвостовой резистор 15 кОм пропускает анодный ток двух триодов, поэтому эквивалент для одного триода составляет 30 кОм.

Если нет пластинчатого тока, то нет и падений напряжения через резисторы, поэтому напряжение между пластиной и катодом составляет 255 В. Если напряжение между пластиной и катодом равно 0 В, то по закону Ома пластинчатый ток

255 В / (100 кОм + 4,7 кОм + 30 кОм) = 1,9 мА

Это конечные точки линии нагрузки постоянного тока, показанные здесь красным цветом.

Если напряжение между сеткой и катодом равно -4 В, то по закону Ома пластинчатый ток

4 В / 4,7 кОм = 0,85 мА

Если напряжение между сеткой и катодом равно -6 В, то анодный ток равен 1.3 мА. Это конечные точки синей линии. Две линии пересекаются при смещении сетки постоянного тока -5 В, при напряжении между пластиной и катодом. 110 В и ток пластины 1,1 мА, которые представляют собой постоянный ток рабочая точка.



Условия эксплуатации переменного тока

Для аудиосигналов каждый пластинчатый нагрузочный резистор 100 кОм подключен параллельно. с резистором утечки через сетку 390 кОм, для эквивалентное сопротивление 80 кОм. Чтобы ток пластины переменного тока колебался до -1,1 мА, напряжение пластины должно увеличиться на

(1.1 мА)(80 кОм) = 88 В

Таким образом, напряжение на пластине колеблется от своего Значение постоянного тока от 110 В до пикового значения 198 В. Это отмечает конечную точку зеленой линии нагрузки переменного тока.

Это указывает на то, что напряжение пластины колеблется от 26 В до 198 В, что составляет от -84 В до +88 В относительно рабочей точки постоянного тока. Это намного больше, чем размах 19 В, необходимый для привода усилителя мощности. на полную мощность, таким образом, усилитель мощности находится в экстремальном перегрузе задолго до восходящая ступень достигает своих пределов запаса мощности.



Характеристики переменного тока

Поскольку два триода работают на противоположных фазах одного и того же сигнала, нет необходимости в шунтирующем конденсаторе на 15 кОм. хвостовой резистор.С другой стороны, резисторы 4,7 кОм несут ток только одной фазы, поэтому для максимального усиления они должны быть объединены, чтобы нести ток обеих фаз, как показано здесь.

Это фазоинвертор с длинной парой! В своей самой простой форме LTP представляет собой дифференциальный усилитель, одна из фаз которого подключена к земле переменного тока. Сопротивление 2,35 кОм, представляющее собой два резистора по 4,7 кОм. параллельно, обеспечивает те же условия постоянного тока. С другой стороны, для аудио отрицательная обратная связь из-за катодная дегенерация 4 удалена из схемы на максимизировать выигрыш.

6SN7 имеет коэффициент усиления 20, по сравнению со 100 у 12AX7. Сопротивление пластины, с другой стороны, составляет всего 7,7 кОм, поэтому 6SN7 может подавать больший ток на нагрузку переменного тока. Коэффициент усиления такой же, как и для обычного усилителя напряжения. Согласно калькулятору катодного обходного конденсатора, нагруженное усиление составляет 25 дБ.

(Для шунтирующего конденсатора введено произвольно большое значение 999 мкФ. для устранения вырождения катода.)

С отрицательным отзывом от отдельного 4.резисторы 7кОм, коэффициент усиления по напряжению снижается.

Согласно калькулятору коэффициента усиления предусилителя и выходного импеданса, выходное сопротивление 52 кОм.

Согласно калькулятору конденсатора связи, значение 0,01 мкФ создает достаточный басовый отклик.

Балансирующий акт

Моделирование SPICE 5 подтверждает эти результаты, если исходные данные идеально сбалансирован. Поскольку они идентичны, красная кривая для одного выхода закрывает синяя трасса для другого выхода.

Давайте перезапустим симуляцию, но добавим одному входу 10-процентное усиление: Пиковое значение 1 В на первом входе и пиковое значение 1,1 В на втором. В схеме Danelectro одна фаза входа усилителя мощности также получает 10-процентный прирост. Линейная шкала по оси Y показывает, что дифференциальный усилитель помогает сбалансировать сигнал. По сравнению с первым выходом, второй всего на 2 процента больше.

Это свидетельствует о том, что дифференциал Усилитель может улучшить баланс сигналов, подаваемых на усилитель мощностиВажно ли это в контексте гармонично богатого гитарный усилитель — дело личного вкуса.

Каталожные номера

1 Richard Kuehnel, Fundamentals of Guitar Amplifier System Design , (Сиэтл: Amp Books, 2019).

2 Дэйв Хантер, Amped , (Миннеаполис: Voyageur Press, 2012), с. 27.

3 Ричард Кюнел, Электроника гитарного усилителя: базовая теория , (Сиэтл: Amp Books, 2018), стр.130-134.

4 Ричард Кюхнел, Электроника гитарного усилителя: базовая теория , (Сиэтл: Amp Books, 2018), с. 61.

5 Ричард Кюнел, Электроника гитарного усилителя: моделирование схемы (Сиэтл: Amp Books, 2019).

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.