Вискомуфта

Вискомуфта, вязкостная муфта, Viscous coupling unit — механическое устройство, передающее вращающий момент посредством вязкой жидкости. Применяется в разного рода дифференциалах и механических передачах (сама по себе дифференциалом не является). Отличается плавностью срабатывания и неспособностью переносить значительные нагрузки. Фактически срабатывает только при существенной разнице скоростей входного и выходного валов, в нормальном состоянии разомкнута.

Изобретена в 1917 году в США Мелвином Северном, но применения в то время не нашла. Была впервые установлена в качестве механизма автоматической блокировки межосевого дифференциала на автомобиле Interceptor FF английской компании Jensen в 1964 году.

Принцип действия вискомуфты

Вискомуфта принципиально отличается от гидромуфт и гидротрансформаторов тем, что использует вязкость жидкости для передачи момента, в то время как в гидромуфтах для передачи момента используются динамические свойства потока жидкости. Как следствие, вязкостные муфты менее требовательны к охлаждению (рабочие температуры до 200 градусов Цельсия). Величина передаваемого момента чувствительна к разнице скоростей вращения входного и выходного вала, но почти не зависит от абсолютных значений этих скоростей.

Конструктивно вискомуфта состоит из множества круглых пластин, имеющих выступы и отверстия. Эти пластины расположены очень близко друг к другу в герметичном корпусе.

Конструкция вискомуфты

В муфте имеются две группы пластин: ведущие, соединенные с ведущим валом, и ведомые — с ведомым. Ведущие и ведомые пластины расположены чередуясь и соосно. Корпус заполнен дилатантной жидкостью, часто созданной на силиконовой основе (жидкостью, вязкость которой возрастает при увеличении деформации сдвига; проще говоря, она сгущается при интенсивном перемешивании).

Сопряжение пластин вискомуфты

Когда пластины вращаются с одинаковой частотой, частицы жидкости почти не перемешиваются, и вязкость её невелика — через муфту передаётся крутящий момент. Когда один из валов начинает вращаться быстрее (или медленнее), чем другой, жидкость начинает перемешиваться, её вязкость, в силу дилатантных свойств, начинает прогрессивно возрастать. Жидкость может стать почти твёрдой и эффективно склеить пластины. В результате муфта может передавать больший крутящий момент. Величина момента определяется типом используемой жидкости, размером и количеством пластин, размером и формой отверстий и выступов в пластинах.

Вискомуфта

Вискомуфта в разрезе

В некоторых вязкостных муфтах жидкость аккумулирует тепло, образующееся при вязком трении. Как следствие, жидкость расширяется, и расширение муфты приводит к прижатию пластин друг к другу, что увеличивает трение (не вязкое) между ними.

Жидкость вискомуфты

Изменение передаваемого вискомуфтой крутящего момента (М) в зависимости от разницы в числе оборотов (Δn) ее дисков. Две кривые на графике соответствуют изменившейся в зависимости от температуры вязкости Θ силиконовой жидкости:

Конструкция вискомуфты

Конструкция вискомуфты

Преимущества и недостатки вискомуфты

Плюсами вискомуфты являются ее простота, необслуживаемость, плавность срабатывания.

Минусами вискомуфты являются ее склонность к перегреву в тяжелых условиях, неспособность переваривать серьезные нагрузки, значительные размеры. Т.к. степень блокировки прямо зависит от диаметра дисков, бОльшая степень блокировки требует бОльших размеров вискомуфты.

Отдельным недостатком вискомуфты при ее применении в полноприводной трансмиссии является невозможность ее принудительной разблокировки и потому трудность сопряжения с системой ABS (невозможность принудительно разблокировать дифференциал резко усложняет работу ABS).

Важно, что сама по себе вискомуфта не определяет тип полного привода и его эффективность и может применяться как в «недоприводах» вроде Syncro, так и в супер-приводах типа SuperSelect. Эффективность определяется тем, как применена вискомуфта. Есть простой принцип:

  • если одна ось подключена постоянно, а вторая через вискомуфту — привод «плохой»;
  • если обе оси подключены постоянно, а вискомуфта стоит между ними — привод «отличный».

Важно, что применение вискомуфты не ограничено межосевым дифференциалом:

  • На автомобиле Subaru Rex Twin Visco в задней оси были установлены сразу две вискомуфты, которые соединяли полуоси с главной передачей и одновременно выполняли функции дифференциала повышенного трения задней оси и включения привода на нее.
  • На Nissan Pulsar 4WD конструкторы установили сразу три вискомуфты: одна включала привод на заднюю ось, а две других осуществляли блокировку переднего и заднего межколесных дифференциалов.

Проверка работоспособности вискомуфты (Volkswagen)

Тест осуществляется на беговых барабанах. Машину (в данном примере — автомобиль с подключаемым полным приводом, в котором передняя ось подключена постоянно, а задняя через вискомуфту) ставят передними колесами на барабаны. Поскольку по итогам теста машина должна внезапно съехать вперед с барабанов, перед машиной должно быть обеспечено большое свободное пространство. Никто не должен стоять перед машиной!

  1. На 1й передаче поднимаем обороты до 1500 об/мин. Вискомуфта не должна блокироваться, автомобиль должен оставаться на барабанах.
  2. При повышении оборотов выше 1500 об/мин муфта должна немедленно заблокироваться и автомобиль должен съехать с барабанов.
  3. Если между 1500 и 2500 об/мин блокировки не происходит, значит, вискомуфта неисправна и требуется ее замена.

Поскольку при постоянном полном приводе, блокируемом в центре вискомуфтой, критерии блокировки другие, то данный тест для постоянного 4WD не подходит.

Первоисточники

Ответить

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

*