Что такое дифференциал


принцип работы блокировки механизма трансмиссии

Привод на одно колесо в автомобилях не применяется, минимум на два, расположенные на одной оси. Таким образом, возникает необходимость в механизме, распределяющем крутящий момент между ними. Та же задача появляется при попытке организовать полный привод, то есть связь между осями.

Содержание статьи:

Зачем в машине нужен дифференциал

Назначение дифференциала – передать вращение на оба колеса или обе оси, при этом позволить им вращаться с разной скоростью.

Если между колёсами обеспечить жёсткую связь, то в поворотах возникнут проблемы. Каждое колесо движется по своей дуге окружности с разными радиусами. Соответственно, путь они проходят различный, и скорость вращения будет отличаться.

При жёсткой посадке на единую ось резина начнёт пробуксовывать, машина крайне неохотно входить в повороты, а все механизмы трансмиссии будут испытывать запредельные перегрузки.

Это интересно: Карбюратор Солекс 21083 устройство и регулировка

Дифференциал развязывает ведущие колёса, позволяя им свободно менять скорость, при этом сохраняет передачу на них крутящего момента, разделив его в определяемом конструкцией соотношении.

Где находится

Межколёсные дифференциалы располагаются в одном картере с редуктором ведущего моста, а межосевые обычно внутри раздаточной коробки.

Смазываются они из единой с редуктором масляной ванны, иногда довольствуясь тем же маслом, что и гипоидная пара шестерён, но часто требуя дополнительных свойств от присадок, если конструкция подразумевает повышенное трение.

Из чего состоит

В состав самых распространённых дифференциалов входят:

  • корпус (коробка) дифференциала, к которой прикладывается входящий момент через ведомую шестерню главной пары;
  • шестерни полуосей, надеты на шлицы выходных валов, через них вращение передаётся на колёса;
  • сателлиты, это небольшие шестерни, вращающиеся на осях, связанных с коробкой и входящие в зацепление с полуосевыми шестернями.

В коробке может быть два и более сателлитов, их количество зависит от величины нагрузки, передаваемой через редуктор. В самых распространённых случаях конических сателлитов легковых автомобилей их обычно два, для тяжёлых машин повышенной проходимости (джипов) количество возрастает до четырёх.

Принцип работы

Крутящий момент от двигателя через коробку передач передаётся на корпус дифференциала. У заднеприводных автомобилей посредством карданного вала, при переднем приводе дифференциал обычно устанавливается внутри КПП, образующей в таком случае моноблок трансмиссии, из которого наружу выходят уже шарнирные полуоси к колёсным ступицам.

Далее характер работы зависит от траектории движения и наличия достаточных сцепных свойств дорожного покрытия.

При прямолинейном движении

Когда автомобиль движется прямолинейно по гладкой поверхности с твёрдым сухим покрытием, обе полуоси вращаются с одинаковой угловой скоростью. Полуосевые шестерни находятся в покое одна относительно другой, весь дифференциал сильно похож на монолитную конструкцию.

Сателлиты, будучи связанными через свои зубья с обеими полуосевыми шестернями, относительно своих осей не вращаются. Момент распределяется поровну между осями, если дифференциал симметричный и свободный, то есть лишён блокировок. Впрочем, с блокировками в таком идеальном случае будет то же самое.

При повороте

В повороте, а это обычный режим работы дифференциала, поскольку идеальных прямых в природе не существует, одно из колёс всегда будет вращаться быстрее. Сателлиты придут в движение относительно своих осей, но связь между полуосевыми шестернями и корпусом не утратят. То есть момент продолжит передаваться от корпуса к колёсам, причём всё в том же соотношении 50/50.

Это очень любопытно рассмотреть с точки зрения мощности. Момент одинаков, а скорость у внешнего от поворота колеса больше, то есть и мощность на него передаётся пропорционально большая.

И это неудивительно, так как чем больше скорость, тем выше потери, которые компенсируются добавкой мощности. При этом ни малейших помех вращению колёс с разной скоростью создаваться не будет, в отличие от жёсткой связи.

При пробуксовке

Гораздо менее приятно дела обстоят в том случае, когда одно из колёс попало на относительно скользкий участок дороги и сорвалось в пробуксовку при разгоне. Сцепления с дорогой нет, а значит момент сопротивления покрытия резко падает. Но этот момент всегда равен тяговому, это закон физики. Значит и тяговый момент упадёт.

Свободный симметричный дифференциал делит тягу пополам между колёсами. Всегда 50/50. То есть при падении момента на одном до нуля, на втором он обнулится автоматически. Автомобиль начнёт терять скорость, а если речь идёт о трогании с места на льду или жидкой грязи, то он просто там и останется, не сумев выехать из засады.

Это надо знать: Что означает маркировка фар автомобиля

В этом главный недостаток свободного дифференциала. Он может передать усилие только то, которое способно переварить колесо, находящееся в худших условиях. Даже если второе будет на сухом чистом асфальте, автомобиль никуда не поедет. Вся энергия уйдет на быстрое и бесполезное вращение буксующего колеса.

Виды дифференциалов

Конкретных реализаций дифференциалов много, если не говорить только о самом распространённом – коническом свободном. И классифицировать их можно по разным признакам.

Место установки

Для развязки колёс одной ведущей оси используется межколёсный дифференциал в редукторе ведущего моста. Если этот редуктор установлен в коробке передач переднеприводной машины – значит там и смонтирован дифференциал.

Некоторые машины оснащены постоянным полным приводом. Это означает, что он включён всегда. Но при этом оси могут иметь разную скорость, например, в том же повороте. И тогда в элемент трансмиссии, называемый раздаточной коробкой, внедряется межосевой дифференциал, работающий так же, как было рассмотрено в случае межколёсного.

Вид зубчатой передачи

По типу применяемых зацеплений дифференциалы подразделяются на:

  • самый распространённый – конический, по форме полуосевых шестерён и сателлитов;
  • цилиндрический, применяется значительно реже, но иногда по компоновочным и функциональным соображениям незаменим, напоминает планетарную передачу;
  • червячный, бывает построен разными способами, чаще всего этот тип зацепления используется в самоблокирующихся дифференциалах, червячные пары могут создавать значительное внутреннее трение.

От размеров и организации зубчатых пар зависит также и симметрия дифференциала. Иногда важно отправлять на одну ось больший момент, чем на вторую. Например, в некоторых версиях 4-matic от Mercedes 65% момента идёт на заднюю ось, 35 – на переднюю.

По принципу блокировки

Блокируемые дифференциалы лишены упомянутого выше главного недостатка по части проходимости и динамичного разгона при недостаточном сцеплении с дорогой.

Достигается это разными способами:

  • Дисковые блокировки и их менее эффективные разновидности LSD работают по принципу поджатия пакета фрикционных дисков по мере увеличения разности в скоростях между колёсами оси, в результате часть момента всё же поступает на ту сторону, где есть зацеп;
  • Червячные работают примерно так же, но несколько мягче, за счёт дополнительного проворота сателлитов червячного типа перед их упором торцами в корпус с последующей блокировкой относительного смещения полуосей, это самые распространённые типы самоблоков, различаются ориентацией сателлитов относительно оси;
  • Электронной блокировкой принято называть её имитацию, когда вывешенное колесо зажимается тормозными колодками и момент перебрасывается на загруженное, чем эта схема работает эффективней, тем больше потери, перегрузки и износ тормозов, тем не менее она часто спасает легковые машины и кроссоверы в трудной ситуации;
  • Вискомуфты могут выполнять роль как дифференциалов, так и их блокировок, в первом случае они включаются последовательно в линию передачи момента и могут её прерывать, а во втором – блокируют входной и выходной валы, препятствуя работе свободного дифференциала.

Самой эффективной блокировкой будет жёсткая механическая с электрическим или пневмоприводом. Именно так и сделано на лучших внедорожниках, там блокируются все три дифференциала, межосевой и два межколёсных.

Неисправности

Свободный дифференциал достаточно надёжен и сам не сломается. Но его очень часто ломает водитель своими паническими действиями при буксовании автомобиля.

Дело в том, что шестерёнки дифференциала работают на подшипниках скольжения, причём самых простейших. Они не рассчитаны на долгое и тяжёлое вращение под нагрузкой, когда крутится только одно колесо.

Антифрикционные шайбы перегреваются, зубья изнашиваются, появляются люфты и стуки, а при резкой остановке колеса, внезапно попавшего на асфальт после раскрутки, ломаются оси сателлитов и шлицевые соединения.

Ремонт чаще всего заключается в замене коробки дифференциала в сборе. Иногда можно поставить ремкомплект из шестерён и пальца с новыми регулировочными шайбами. Совсем редко обходятся только регулировкой подбором шайб.

Обслуживание

ТО исправного дифференциала сводится к замене масла в редукторе или раздатке. Никаких регулировочных или иных сервисных операций не предусмотрено, только ремонт при износе и поломках. На самоблоках иногда потребуется восстановить величину предварительного натяга подбором пакета пружинных шайб.

Обычно все дифференциалы повышенного трения требуют применения специального масла типа LSD (Limited Slip), но сейчас лучшие универсальные масла уже обладают подобными свойствами, о чём указано на этикетке.

В любом случае, лучше руководствоваться инструкцией изготовителя конкретного изделия.

устройство, виды и принцип работы

Дифференциал – это механизм трансмиссии, распределяющий подводимый к нему крутящий момент между приводными валами и позволяющий колесам вращаться с разными угловыми скоростями. Особенно это заметно, когда машина проходит поворот. Дифференциал обеспечивает безопасное и комфортное вождение на сухой дороге с твердым покрытием. Однако если автомобиль покинет ее пределы и продолжит двигаться по пересеченной местности, а также в случае гололеда (и других тяжелых погодных условий) этот механизм может лишить автомобиль возможности передвигаться. О том, что такое дифференциал, как он устроен, в чем его вред для внедорожников и как с этим бороться – пойдет речь ниже.

Дифференциал как часть трансмиссии

Дифференциал в автомобиле  —  это механизм, распределяющий крутящий момент карданного вала трансмиссии между ведущими колесами передней или задней оси (в зависимости от типа привода), позволяя каждому из них вращаться без пробуксовки. В этом заключается основное назначение дифференциала.

Ведуший мост с дифференциалом в разрезе

При прямолинейном движении, когда колеса нагружены одинаково и имеют равную угловую скорость вращения – механизм работает в качестве передаточного звена. Если условия движения изменяются (поворот, пробуксовка) – нагрузка становится неравномерной. У полуосей появляется необходимость вращаться с разными скоростями, и, как следствие, становится необходимым распределить полученный крутящий момент между ними  в определенном соотношении. Тогда узел выполняет вторую важную функцию: обеспечение безопасного маневрирования автомобиля.

Схема расположения дифференциала зависит от типа привода автомобиля:

  1. Передний привод – картер коробки передач.
  2. Задний привод – корпус ведущего моста.
  3. Полный привод – корпусы переднего и заднего мостов (для передачи крутящего момента ведущим колесам) или раздаточная коробка (для передачи крутящего момента ведущим мостам).

Дифференциал на автомобилях появился не сразу. Конструкторы первых «самодвижущихся экипажей» были очень озадачены плохой маневренностью своих изобретений. Вращение колёс с одинаковой угловой скоростью во время прохождения поворота приводило к тому, что одно из них начинало буксовать или, наоборот, полностью теряло контакт с дорогой. Инженеры вспомнили, что на ранних прототипах первых автомобилей, снабжаемых паровыми двигателями, было устройство, позволявшее избежать потери управляемости.

Механизм распределения вращающего момента изобрёл француз Онесифор Пеккёр. В устройстве Пеккёра присутствовали валы и шестерни. Через них крутящий момент от мотора поступал к ведущим колёсам. Но даже после применения изобретения Пёккера проблема пробуксовки колёс на поворотах не решилась полностью. Выявились недостатки системы.  Например, одно из колес в какой-то момент терял сцепление с дорогой. Сильнее всего это проявлялось на обледенелых участках.

Пробуксовка в таких условиях часто приводила к  авариям, поэтому конструкторы надолго задумались над тем, как предотвратить занос машины. Решение было найдено Фердинандом Порше. Он стал изобретателем кулачкового механизма, который ограничивал проскальзывание колёс ведущего моста. Немецкое устройство дифференциала нашло применение в ав

что такое дифференциал в автомобиле?

Дифференциал – это важный узел в конструкции трансмиссии автомобиля. Назначение дифференциала – разделение мощности, поступающей от двигателя, на два отдельных потока.

Что такое дифференциал и для чего он нужен

При повороте колеса автомобиля проходят различный путь. Это приводит к сильному износу шин, пробуксовке и к ухудшению управляемости машины. Дифференциал нужен, чтобы компенсировать разность угловых скоростей колес.

На некоторых автомобилях этого узла нет. Зачем нужен дифференциал, если, например, каждое из ведущих колес на машине имеет отдельный двигатель? Если допустима пробуксовка колес (например, в раллийных автомобилях), узел заваривается.

Как работает дифференциал?

По принципу действия дифференциал прост. В основе лежит планетарная передача, которая состоит из шестерен-полуосей, шестерен-саттелитов, ведомой и ведущей шестерни (передача вращения выполняется через ведущую шестерню).

Есть 3 режима:

  • Движение по прямой дороге. Колеса автомобиля встречают одинаковое сопротивление - из-за этого шестерни-саттелиты не приводятся в движение. Поэтому мощность распределяется в соотношении 50/50 – поровну на каждое колесо. При этом период вращения колес равен периоду вращения ведомой шестерни.
  • Поворот. Иная ситуация возникает при повороте. Из-за разного сопротивления угловая скорость одного из колес уменьшается, в результате замедляется и шестерня полуосей. Она приводит в движение саттелиты. Их вращение обеспечивает увеличение частоты вращения второй шестерни полуосей. Именно поэтому меняется соотношение скоростей вращения колес (крутящий момент распределяется в равных пропорциях), а их проворачивание отсутствует.
  • Пробуксовка. Если автомобиль застрял или попал на сколькое покрытие, может возникнуть пробуксовка одного из колес. Скользящее колесо почти не встречает сопротивления, а для застрявшего оно максимально. За счет дифференциала, находящегося в автомобиле, происходит перераспределение мощностей. Соотношение может доходить до 0/100 (одно колесо стоит, а второе вращается с удвоенной скоростью). Тогда машина встает и не может тронуться. Поэтому многие современные автомобили оснащены блокировкой дифференциала.

По виду зубчатой передачи типы автомобильных дифференциалов бывают такими: цилиндрические, конические и червячные. Наиболее универсальной является последняя разновидность - ее устанавливают как в системах полного привода, так и на автомобилях с 1-й ведущей осью. Цилиндрический больше подходит для установки между мостами полноприводной машины. А передне- и заднеприводные авто оснащают коническими.

Блокировка дифференциала

Наиболее важна блокировка в авто с полным приводом. И причина не только в том, что их чаще эксплуатируют на бездорожье. Из-за особенностей конструкции таких автомобилей при потере сцепления с дорогой одного колеса крутящий момент может сократиться и на трех остальных. Из-за этого авто не будет ехать.

Блокировка происходит за счет «отключения» шестерен-саттелитов либо переноса мощности на загруженную полуось. В зависимости от способа перераспределения механизмы блокиро

устройство и принцип работы, преимущества и недостатки, виды

Интересное механическое устройство, известное человечеству с давних времен. Несколько лет назад ученые считали, что первый механизм, работающий по типу дифференциала, был использован в антикитерском механизме – удивительной находке, поднятой со дна моря, и оказавшейся самым настоящим древним калькулятором для астрономических вычислений. Так что сама идея дифференциала не нова, однако настоящее признание она получила только с появлением первых автомобилей.

Что такое дифференциал и для чего он нужен?

Дифференциал – это механизм, отвечающий за распределение момента вращения и угловых скоростей от главной передачи на колёса автомобиля (или на оси, если говорить про межосевой дифференциал). Зачем это нужно? Затем, чтобы дать возможность транспорту нормально поворачивать, не нарушая равномерного сцепления с дорогой каждого колеса.

Если попробовать развернуть на ходу любую повозку с жесткой осью, выяснится, что колесо, находящееся внутри радиуса поворота, пробуксовывает. Одновременно с этим другое колесо, которое находится на наружной дуге и должно двигаться быстрей, теряет сцепление с поверхностью. Другими словами, поворачивать вот так, с двумя колесами, насаженными на одну ось, очень сложно. Можно только посочувствовать лошадям, вынужденным таскать неповоротливые телеги…

Однако автомобиль – давно уже не телега, в том числе и потому, что во время поворота срабатывает дифференциал, который распределяет скорость вращения так, чтобы замедлить колесо внутри дуги поворота и ускорить второе, которое движется по внешней дуге. Всё это происходит без вмешательства водителя, только за счет механического распределения момента вращения.

Где находится дифференциал?

Расположение дифференциалов

Размещение дифференциала зависит от того, какой тип привода использован в автомобиле.

  1. В переднеприводных автомобилях установлен передний дифференциал, который находится внутри коробки передач.
  2. В заднеприводных моделях установлен в заднем мосту на ведущей оси.
  3. В полноприводных автомобилях с постоянным полным приводом ставится межосевой дифференциал в раздаточной коробке (он распределяет усилия между передней и задней осью) и межколесные на каждую ось.
  4. А вот подключаемый полный привод не требует межосевого распределителя, в таких автомобилях устанавливается межколесный дифференциал на каждую из осей.

Почему только на ведущую ось (внедорожников это тоже касается, у них обе оси ведущие)? Просто потому, что дифференциал предназначен для того, чтобы распределять момент вращения, идущий от двигателя, а значит, на ведущей оси.

Устройство и принцип работы

С технической точки зрения дифференциал устроен достаточно просто, но при этом он способен выдерживать огромные нагрузки. Что внутри этого узла и как он работает?

Устройство типового дифференциала

По своему типу это планетарный редуктор со всеми необходимыми элементами.

  1. Шестерня главной передачи – подает вращение от КПП на дифференциал.
  2. Ведомая шестерня связана и с главной передачей, и с шестернями-сателлитами.
  3. Сателлиты – закреплены в «чашке» ведомой шестерни, так что вращаются вместе с ней.
  4. Шестерни полуосей – соединены с сателлитами и не контактируют с остальными элементами дифференциала.

Как это работает?

Детально показано на видео-ролике, ниже.

  1. От КПП выходит вал главной передачи, от которого вращение передается на ведомую шестерню.
  2. Ведомая шестерня и скрепленная с ней «чашка» (водило) принимают крутящий момент.
  3. Вращаясь, ведомая шестерня и чашка приводят в движение шестерни-сателлиты.
  4. Сателлиты, в свою очередь, передают вращение на полуоси.
  5. При равной нагрузке на полуоси (когда автомобиль движется по прямой дороге с равномерным покрытием) сателлиты не вращаются. Работает только ведомая шестерня, в чашке которой закреплены сателлиты, и они описывают обороты вместе с ней, при этом не совершая вращения вокруг своей оси. Таким образом, момент вращения распределяется на полуоси поровну, 50:50.
  6. Когда автомобиль поворачивает и одно из колес должно замедлить, а второе – ускорить движение, сателлиты приходят в движение. За счет конической зубчатой передачи они, вращаясь, замедляют одну полуось и ускоряют вторую. Другими словами, перераспределяют момент вращения в нужной пропорции, вплоть до 0:100 без потери усилия.
  7. При пробуксовке одного колеса включается механизм блокировки, без которого на то колесо, которое вращается быстрее, ушел бы весь момент вращения. Без блокировки автомобиль останавливается при попадании хотя бы одного колеса на скользкую поверхность.

Преимущества и недостатки

Основное преимущество дифференциала – это то, что он дал возможность выполнять повороты. Скорость движения каждого колеса на ведущей оси подстраивается под дорожную ситуацию совершенно автоматически, без участия водителя, так что безопасность и маневренность транспортного средства выросли в десятки раз после внедрения этого механизма. Сегодня дифференциал той или иной конструкции используется во всех видах автомобильного транспорта.

Еще одно преимущество – довольно высокая надежность узла. Планетарная передача выдерживает большие нагрузки, а особенности некоторых типов дифференциала еще дополнительно повышают его мощность и стойкость к износу

Основным недостатком можно назвать необходимость использовать механизм блокировки, чтобы автомобиль мог двигаться и по льду, и по сложным дорогам. Ручная, автоматическая или электронная – любой тип блокировки должен применяться обязательно, а это означает, что появляется дополнительный механизм, который может выйти из строя.

И, конечно, нельзя забывать о контроле за техническим состоянием узла. Это еще один узел, в котором нужно менять масло, хоть и не часто, и отслеживать износ деталей. И, кстати, о необходимости этой процедуры многие автовладельцы забывают.

Виды дифференциалов

За годы эволюции это устройство менялось и совершенствовалось. Так что теперь в автомобилестроении используют различные виды дифференциалов, в зависимости от того, на какие нагрузки рассчитан автомобиль, для каких дорожных условий предназначен, какую цель ставили перед собой конструкторы.

  1. По особенностям конструкции различают конический, цилиндрический и червячный типы. Название зависит от того, какой тип передачи используется для вращения полуосей. В настоящее время самый распространенный вид – конический.
  2. По распределению усилия на полуоси различают симметричный и несимметричный. В первом случае количество зубцов на шестернях равное, получаем симметричное распределение вращения. При неравном количестве зубцов усилие распределяется несимметрично, что выгодно для внедорожников высокой проходимости.

Виды блокировки дифференциала. Система блокировки разрабатывалась для внедорожников, для которых пробуксовка любого колеса означает полную остановку автомобиля. На видео, ниже, подробно рассказано о системах блокировки.

Существует три основных типа блокировки.

  1. Ручная блокировка дифференциала – это система, при которой водитель самостоятельно включает и выключает блокировку по своему усмотрению. Возле водительского места находится рычаг или кнопка управления блокировкой, с помощью которых принудительно останавливается вращение сателлитов вокруг свой оси. Фактически, дифференциал начинает работать так же, как при движении по прямой, распределяя усилие на обе полуоси поровну. При этом ухудшается управляемость, ведь повороты с заблокированным дифференциалом выполнить крайне сложно.
  2. Автоматическая блокировка или самоблокировка – система, которая облегчает управление автомобилем, снимая с водителя необходимость самостоятельно блокировать дифференциал. Самоблокирующийся тип называют еще дифференциалом повышенного трения.
  3. Электронная блокировка – это, по сути, имитация работы дифференциала, используемая в антипробуксовочных электронных системах. При необходимости забуксовавшее колесо принудительно замедляется тормозом, после чего дифференциал перераспределяет усилие, давая больше нагрузки на вторую полуось, которая имеет лучшее сцепление с дорогой.

Самоблокирующийся делятся на два основных типа.

  1. Тип Torque – блокировка, срабатывающая от разницы крутящего момента на полуосях. При пробуксовке срабатывают гасители скорости, подтормаживающие ту полуось, скорость вращения которой выше.
  2. Тип Speed Sensitive – блокировка с помощью вискомуфты, которая срабатывает, если одна из полуосей движется быстрее другой.

На сегодняшний день существует несколько видов дифференциалов, используемых в современных автомобилях.

  1. Квайф (Quaife) – самая простая конструкция, главной особенностью которой является использование нескольких пар сателлитов, сцепляющихся между собой попарно. Благодаря возникающим силам трения механизм автоматически подстраивается под дорожные условия, правильно распределяя момент вращения при поворотах и пробуксовке.
  2. Вискомуфта – устройство блокировки, основанное на применении жидкости с переменной вязкостью. Чем выше скорость ее перемешивания (соотношение скоростей вращения левой и правой полуосей), тем выше вязкость жидкости, вплоть до полной блокировки контактных дисковых блоков. Вискомуфта устанавливается на кроссоверы и легковые автомобили, то есть она не рассчитана на условия жесткого бездорожья.

    Вискомуфта

  3. Дисковая блокировка – конструкция с дополнительными коническими шестернями, муфтами и дисками. При разнице в скорости вращения полуосей разъединяются стыки между шестернями и система блокируется, после чего скорости вращения полуосей выравниваются.

    Дисковая блокировка

  4. Полная блокировка (кулачковая) – это тип с ручной блокировкой из салона автомобиля. Несмотря на некоторые неудобства его продолжают использовать во внедорожниках и есть много поклонников именно этого типа блокировки.
  5. Торсен (Torsen) – агрегат комбинированного, коническо-червячного типа. Это один из самых мощных и надежных типов механизма, используемый для условий жесткого бездорожья. Принцип его работы подробно описан на видео, ниже.

 

Заключение

Сегодня дифференциал используется на всех без исключения автомобилях, что говорит о его незаменимости. Многие автовладельцы и не задумываются о том, что там у них под днищем автомобиля, а обо всех нюансах и тонкостях этого узла знают только поклонники автоспорта и сурового бездорожья. Но от того, насколько качественно выполняет свою работу этот узел, зависит уверенность в маневрах и безопасность на дороге.

Что такое дифференциал, для чего он нужен, и как устроен

Дифференциал как автомобильный механизм скоро отметит двухвековой юбилей, однако его конструкция за эти долгие годы хоть и совершенствовалась, но сохранила ключевые особенности. Что же такое дифференциал, и какую роль он выполняет в автомобиле?

1. Что такое дифференциал?

Дифференциал в автомобиле – это механизм, который позволяет передавать мощность и, следовательно, вращение от коробки передач к колесам, разделяя поток этой мощности на два, для каждого из колес одной оси, с возможностью изменять соотношение передаваемой к ним мощности, и, следовательно, позволяя колесам вращаться с разной скоростью. Проще говоря, дифференциал разделяет 100% мощности, передаваемой коробкой передач, на два потока для каждого из колес на одной оси, и эти потоки могут перераспределяться в зависимости от условий движений от 50:50 до 100:0.

2. Для чего нужен дифференциал?

Основное предназначение дифференциала – обеспечить возможность вращения колес на одной оси с разной скоростью с сохранением неразрывного потока крутящего момента. Для автомобиля это важно прежде всего в поворотах: ведь при движении по дуге колеса на внешней стороне поворота проходят больший путь, чем колеса на внутренней, а значит, должны вращаться с большей скоростью для сохранения стабильности машины.

Если же колеса на оси будут соединены жестко, то внутреннее колесо в повороте будет пробуксовывать. Для заднеприводного автомобиля это повышает риск заноса, а для переднеприводного радикально ухудшает управляемость и контроль автомобиля в повороте. Таким образом, обеспечение свободного и независимого вращения колес на одной оси с сохранением постоянства передачи на них крутящего момента от двигателя было одной из принципиальных задач с момента создания автомобиля – и это задача была успешно решена.

3. Как устроен дифференциал?

Дифференциал являет собой частный случай планетарной передачи. Физически он обычно представляет собой набор из четырех шестерней, вращение к которым передается пятой – ведомой шестерней главной передачи, объединенной с корпусом дифференциала, выполняющим роль водила. Главная передача – это набор из двух шестерней: ведущая получает вращение от КПП и передает его ведомой. Ведомая же шестерня главной передачи передает вращение через корпус на шестерни-сателлиты, а они, в свою очередь, находятся в зацеплении с солнечными шестернями, жестко закрепленными на приводных полуосях колес.

Когда автомобиль движется по прямой, шестерни-сателлиты неподвижны, и скорость вращения шестерни главной передачи равна скоростям вращения солнечных шестерней: колеса вращаются с одинаковой скоростью. В повороте же шестерни-сателлиты начинают вращаться, обеспечивая разницу скоростей солнечных шестерней и, следовательно, колес на внешней и внутренней стороне поворота.

4. Каковы недостатки дифференциала?

Главным недостатком дифференциала одновременно является его главное преимущество – возможность передавать до 100% мощности на одно из колес. Исходя из этого, в условиях, когда одно колесо имеет недостаточное сцепление с поверхностью, основная часть мощности будет передаваться именно на него. Таким образом, порой даже имея одно колесо на поверхности с достаточным сцеплением, автомобиль не может тронуться с места.

Для устранения этой проблемы были разработаны разнообразные конструкции – дифференциалы с повышенным внутренним сопротивлением (так называемые самоблоки) и дифференциалы с принудительной блокировкой, ручной или автоматизированной. В зависимости от конструкции и назначения они могут как изменять перераспределение потока мощности в пользу колеса с хорошим сцеплением с поверхностью, так и полностью замыкать дифференциал, заставляя колеса на оси вращаться с одинаковой скоростью. Разные типы таких дифференциалов мы рассмотрим в отдельных материалах.

Дифференциал. Устройство и виды, назначение.

Дифференциал.

Дифференциа́л (от лат. differentia – разность, различие) — механизм в составе трансмиссий транспортных и (реже) технологических машин по передаче мощности посредством вращения с одновременным делением единого потока мощности

Дифференциа́л — в общем случае есть механизм по передаче мощности вращением, позволяющий без каких-либо пробуксовок и потерь КПД складывать два независимых по своим угловым скоростям входящих потока мощности в один исходящий, раскладывать один входящий поток мощности на два взаимозависимых по своим угловым скоростям исходящих, а также работать в первом и втором вариантах попеременно. Основное назначение дифференциала в технике — трансмиссии транспортных машин, в которых дифференциал разветвляет поток мощности от двигателя на два между колёсами, осями, гусеницами, воздушными и водными винтами. Прочее использование дифференциалов в технике вообще и в транспортной технике в частности является вторичным и нечастым. Механической основой дифференциала по умолчанию является планетарная передача, как единственная из всех передач вращательного движения, имеющая две степени свободы.

Назначение

Применение дифференциалов в трансмиссиях автомобилей обусловлено необходимостью обеспечить вращение ведущих колёс одной оси с разной частотой. В первую очередь это необходимо в поворотах, но также и при разном диаметре ведущих колёс, что возможно при вынужденной установке шин двух разных типоразмеров или при разности давления в шинах. В случае, если оба колеса имеют жёсткую кинематическую связь, любое рассогласование частот вращения по вышеупомянутым причинам приводит к возникновению так называемой паразитной циркуляции мощности. Это безусловно вредное явление вызывает проскальзывание колеса с меньшей силой сцепления относительно поверхности дороги, дестабилизирует движение автомобиля по дуге, нагружает трансмиссию и двигатель, повышает расход топлива и проявляется тем сильнее, чем меньше радиус поворота и выше силы сцепления, действующие на колёса. Дифференциал, установленный в разрез валов привода колёс одной оси, позволяет разорвать жёсткую кинематическую связь между колёсами и устранить паразитную циркуляцию мощности, не потеряв при этом возможностей по передаче мощности на каждое колесо с КПД близким к 100%. Подобный дифференциал называется «межколёсным», а данная область применения является основной для дифференциалов вообще, так как межколёсный дифференциал присутствует в приводе ведущих колёс всех легковых, грузовых и абсолютно подавляющей части внедорожныхспортивных и гоночных автомобилей.

Помимо привода ведущих колёс автомобиля дифференциалы также применяются:

  • В приводе двух и более постоянно ведущих осей от одного двигателя (так называемый «межосевой» дифференциал).
  • В приводе соосных воздушных и водных винтов противоположного вращения (в качестве дифференциала и редуктора одновременно).
  • В дифференциальных механизмах поворота гусеничных машин (в связке из одного-двух-трёх дифференциалов с разными принципами совместной работы).
  • При сложении передаваемой вращением мощности от двух двигателей с произвольными частотами вращения на один общий вал.

При повороте автомобиля, все его колеса проходят разный по длине путь, и если между двумя ведущими колесами существует жесткая связь, они начнут проскальзывать. Скольжение колес при повороте приводит к повышенному расходу топлива, износу шин, нарушению устойчивости и т. п.

Дифференциал позволяет ведомым валам вращаться с разными угловыми скоростями и выполняет функции распределения подводимого к нему крутящего момента между колесами или ведущими мостами. Дифференциалы бывают межколесными и межосевыми (в случае установки между несколькими ведущими мостами).

Впервые дифференциал был применен в 1897г. на паровом автомобиле. В настоящее время все автомобили имеют межколесные дифференциалы на ведущих мостах. Наиболее распространенным является конический симметричный дифференциал, включающий в себя: корпус, сателлиты, ось сателлитов (или крестовину) и полуосевые шестерни. Обычно число сателлитов в дифференциалах легковых автомобилей - два, грузовых и внедорожных - четыре.

Симметричный дифференциал получил свое название за способность распределять подводимый момент поровну при любом соотношении угловых скоростей, соединенных с ним валов. Применение такого дифференциала в качестве межколесного, обеспечивает устойчивость при прямолинейном движении, а также при торможении двигателем на скользкой дороге.

Существенным недостатком обычного дифференциала является снижение проходимости автомобиля, если одно из его колес попадает в условия малого сцепления с опорной поверхностью. При этом на колесо, находящееся в нормальных сцепных условиях, нельзя подвести крутящий момент, превышающий тот, который может быть реализован на колесе, находящемся в условиях малого сцепления (это приводит к пробуксовке колеса). Для преодоления этого недостатка в некоторых конструкциях используются Дифференциалы полноприводных автомобилей различных конструкций.

Самоблокирующиеся дифференциалы могут выполняться следующим образом:

1) с электронной блокировкой;

2) с дисковым дифференциалом;

3) с вязкостной муфтой.

Управление системой осуществляется как механически водителем, так и с помощью специальных блоков управления, которые учитывают угловые скорости колес и разность крутящего момента на переднем и заднем приводе. Полностью автоматические системы позволяют экономить топливо, обеспечивают улучшение проходимости автомобиля, облегчая его управление на высокой скорости и лучше реализуют мощность мотора.

Сегодня подобные системы самоблокирующихся дифференциалов зарекомендовали себя с наилучшей стороны, они отличаются прочностью, надежностью и долговечностью, не требуя в процессе эксплуатации какого-либо сложного обслуживания и ремонта.

Дифференциал Торсена

Червячный дифференциал Торсена - это конструкция, которая отличается чувствительностью к показателям крутящего момента. По сути, это планетарный редуктор, внутри которого располагаются многочисленным ведомые и ведущие червячные шестерни. Отличительной особенностью такой конструкции является свойство червяных шестерён вращать другие валы, при этом оставаясь полностью неподвижными.

Такие конструкции получились надежными, долговечными, функциональными и способными выдерживать существенные нагрузки в процессе эксплуатации автомобиля. Сегодня эти системы устанавливаются на полноприводные седаны и универсалы, лёгкие кроссоверы и тяжёлые внедорожники. Рассматривать дифференциал Торсена как полноценную блокировку дифференциала всё же не следует, однако такая система существенно улучшает управляемость, позволяя эффективно перебрасывать крутящий момент между осями и отдельными колёсами на автомобиле.

Что такое дифференциал? | HowStuffWorks

Дифференциал - это устройство, которое распределяет крутящий момент двигателя на две части, позволяя каждому выходу вращаться с разной скоростью.

Дифференциал используется во всех современных легковых и грузовых автомобилях, а также во многих полноприводных (постоянных полноприводных) автомобилях. Эти полноприводные автомобили нуждаются в дифференциале между каждым набором ведущих колес, и им также нужен дифференциал между передними и задними колесами, потому что передние колеса проходят за поворот другое расстояние, чем задние колеса.

Объявление

Частично полноприводные системы не имеют дифференциала между передними и задними колесами; вместо этого они заблокированы вместе, так что передние и задние колеса должны вращаться с одинаковой средней скоростью. Вот почему этим машинам сложно поворачивать по бетону при включенной системе полного привода.

.

Дифференциал (механическое устройство) - Простая английская Википедия, бесплатная энциклопедия

Дифференциал - это механическое устройство, состоящее из нескольких шестерен. Применяется практически во всех механизированных четырехколесных автомобилях. Он используется для передачи мощности от карданного вала на ведущие колеса. Его основная функция заключается в том, чтобы позволить ведущим колесам вращаться с разной скоростью, позволяя колесам проходить повороты, получая при этом мощность от двигателя. [1]

  • Открытый дифференциал (OD) является наиболее распространенным типом.К тому же это самый дешевый. Открытый дифференциал позволяет автомобилю проходить повороты, не таща за собой внешнее колесо. Однако мощность передается на колесо с наименьшим тяговым усилием (сцеплением с дорогой). Если это колесо находится на льду или другой скользкой поверхности, транспортное средство не будет двигаться вперед, а колесо с мощностью просто вращается. В автомобилях с приводом на два колеса, если они имеют открытый дифференциал, они имеют только одно ведущее колесо. В полноприводных автомобилях с открытыми дифференциалами (обычно стандартными с завода) только одно колесо на каждой оси приводит в движение автомобиль.Преимущества включают в себя редкую поломку оси, меньший износ шин и бесплатность, поскольку большинство новых автомобилей поставляются с открытыми дифференциалами. [2]
  • Дифференциал повышенного трения (LSD) решает эту проблему. Используя серию сцеплений (называемых пакетом сцепления), LSD позволяет ограничить пробуксовку колес, сохраняя мощность на обоих ведущих колесах. [3] LSD популярны в гоночных автомобилях, так как часто бывают ситуации, когда они выходят из поворота и им нужно разогнаться без потери мощности на одном ведущем колесе. [3]
  • Блокировка дифференциала (шкафчик) позволяет заблокировать два ведущих колеса на оси. Преимущество в том, что оба колеса всегда имеют мощность. Недостатком является то, что поворот намного сложнее, так как оба колеса должны вращаться с одинаковой частотой вращения. Поэтому при резких поворотах большинство шкафчиков необходимо отключать. Шкафчики также могут представлять для водителя некоторые опасные ситуации. Например, при движении по склону (переходу по перекрестку), если одно ведущее колесо теряет сцепление с дорогой, теряется сцепление с дорогой, и транспортное средство может скользить вбок по склону.Водителей часто предупреждают не пересекать склон, если поверхность рыхлая или скользкая. [4] Шкафчики могут включаться и выключаться механически, электронным способом (электронный шкафчик) или сжатым воздухом (воздушный шкафчик). Шкафчики желательны на внедорожниках, но обычно бесполезны на улицах и шоссе.
  • Золотник - открытый дифференциал, оси которого механически скреплены между собой. [2] Это не позволяет колесам двигаться быстрее или медленнее на поворотах.Это дешево и почти не добавляет веса автомобилю, но обычно ограничивается соревнованиями по бездорожью и трейлраннингом. [2] Они не подходят для езды по улице, так как они будут "чирикать" шины при поворотах. [2]

Torsen - тот же торцевой эффект, что и ограниченное скольжение, но не использует сцепления или колеблется, чтобы сделать это

.

Разница между дифференциалом и производной

Чтобы лучше понять разницу между дифференциалом и производной функции, вам необходимо сначала понять концепцию функции.

Функция - это одно из основных понятий в математике, которое определяет отношение между набором входов и набором возможных выходов, где каждый вход связан с одним выходом. Одна переменная является независимой, а другая - зависимой.

Концепция функции - одна из самых недооцененных тем в математике, но она необходима для определения физических отношений. Возьмем, к примеру: утверждение «y является функцией x» означает, что что-то связанное с y напрямую связано с x некоторой формулой. Скажем, если на входе 6, а функция - добавить 5 ко входу 6. Результат будет 6 + 5 = 11, что и будет вашим выходом.

В математике есть несколько исключений, или, можно сказать, задачи, которые не могут быть решены обычными методами геометрии и алгебры.Для решения этих задач используется новый раздел математики, известный как исчисление.

Исчисление фундаментально отличается от математики, которая не только использует идеи геометрии, арифметики и алгебры, но также занимается изменением и движением.

Исчисление как инструмент определяет производную функции как предел определенного вида. Концепция производной функции отличает исчисление от других разделов математики. Дифференциальный - это подполе исчисления, которое относится к бесконечно малой разнице в некоторой переменной величине и является одним из двух основных разделов исчисления.Другая ветвь называется интегральным исчислением.

Что такое дифференциал?

Дифференциал - это один из основных разделов математического анализа, наряду с интегральным исчислением. Это подполе исчисления, которое имеет дело с бесконечно малыми изменениями некоторой переменной величины. Мир, в котором мы живем, полон взаимосвязанных величин, которые периодически меняются.

Например, площадь круглого тела, которая изменяется с изменением радиуса, или снаряда, который изменяется с изменением скорости.Эти изменяющиеся объекты в математических терминах называются переменными, а скорость изменения одной переменной по отношению к другой является производной. А уравнение, которое представляет собой взаимосвязь между этими переменными, называется дифференциальным уравнением.

Дифференциальные уравнения - это уравнения, содержащие неизвестные функции и некоторые их производные.

Что такое производная?

Концепция производной функции - одно из самых мощных понятий в математике.Производная функции обычно представляет собой новую функцию, которая называется производной функцией или функцией скорости.

Производная функции представляет собой мгновенную скорость изменения значения зависимой переменной относительно изменения значения независимой переменной. Это фундаментальный инструмент исчисления, который также можно интерпретировать как наклон касательной. Он измеряет, насколько крутым является график функции в некоторой заданной точке графика.

Проще говоря, производная - это скорость, с которой функция изменяется в определенной точке.

Разница между дифференциалом и производной

Определение дифференциала Vs. Производная

И термины «дифференциал», и «производная» тесно связаны друг с другом с точки зрения взаимосвязи. В математике изменяющиеся объекты называются переменными, а скорость изменения одной переменной по отношению к другой называется производной.

Уравнения, определяющие взаимосвязь между этими переменными и их производными, называются дифференциальными уравнениями.Дифференциация - это процесс нахождения производной. Производная функции - это скорость изменения выходного значения по отношению к входному значению, тогда как дифференциал - это фактическое изменение функции.

Отношение дифференциала к. Производная

Дифференциация - это метод вычисления производной, которая представляет собой скорость изменения выхода y функции по отношению к изменению переменной x.

Проще говоря, производная относится к скорости изменения y по отношению к x, и это соотношение выражается как y = f (x), что означает, что y является функцией x.Производная функции f (x) определяется как функция, значение которой порождает наклон f (x), где она определена, и f (x) дифференцируема. Это относится к наклону графика в данной точке.

Представление дифференциала Vs. Производная

Дифференциалы представлены как d x, d y, d t и т. Д., Где d x представляет небольшое изменение x, d y представляет небольшое изменение y и d т - небольшое изменение т.При сравнении изменений связанных величин, где y является функцией x, дифференциал d y может быть записан как:

d y = f (x) d x

Производная функции - это наклон функции в любой точке и записывается как d / d x. Например, производная sin (x) может быть записана как:

d / d x sin (x) = sin (x) = cos (x)

Дифференциальный vs.Производная: сравнительная таблица

Сводка дифференциала против Производная

В математике скорость изменения одной переменной по отношению к другой называется производной, а уравнения, которые выражают взаимосвязь между этими переменными и их производными, называются дифференциальными уравнениями. Короче говоря, дифференциальные уравнения включают производные, которые фактически определяют, как величина изменяется по отношению к другой. Решая дифференциальное уравнение, вы получаете формулу для величины, не содержащую производных.Метод вычисления производной называется дифференцированием. Проще говоря, производная функции - это скорость изменения выходного значения по отношению к его входному значению, тогда как дифференциал - это фактическое изменение функции.

Сагар Хиллар - плодовитый автор контента / статей / блогов, работающий старшим разработчиком / писателем контента в известной фирме по обслуживанию клиентов, базирующейся в Индии. У него есть желание исследовать самые разные темы и разрабатывать высококачественный контент, чтобы его можно было лучше всего читать.Благодаря его страсти к писательству, он имеет более 7 лет профессионального опыта в написании и редактировании услуг на самых разных печатных и электронных платформах.

Вне своей профессиональной жизни Сагар любит общаться с людьми из разных культур и происхождения. Можно сказать, что он любопытен по натуре. Он считает, что каждый - это опыт обучения, и это приносит определенное волнение, своего рода любопытство, чтобы продолжать работать. Поначалу это может показаться глупым, но через некоторое время это расслабляет и облегчает начало разговора с совершенно незнакомыми людьми - вот что он сказал."

Последние сообщения Sagar Khillar (посмотреть все)

: Если вам понравилась эта статья или наш сайт. Пожалуйста, расскажите об этом. Поделитесь им с друзьями / семьей.

Ссылка
Сагар Хиллар. «Разница между дифференциалом и производной». DifferenceBetween.net. 20 сентября 2018.

.

Исчисление / дифференциация / определение дифференциации - Викиучебники, открытые книги для открытого мира

Из Wikibooks, открытые книги для открытого мира

Перейти к навигации Перейти к поиску
Найдите Исчисление / дифференциация / дифференциация, определенная в одном из родственных проектов Викиучебника: Викиучебник не имеет страницы с таким точным названием.

Другие причины, по которым это сообщение может отображаться:

  • Если страница была создана здесь недавно, она может быть еще не видна из-за задержки обновления базы данных; подождите несколько минут и попробуйте функцию очистки.
  • Заголовки в Викиучебниках чувствительны к регистру , кроме первого символа; Пожалуйста, проверьте альтернативные заглавные буквы и подумайте о добавлении перенаправления сюда к правильному заголовку.
  • Если страница была удалена, проверьте журнал удалений и просмотрите политику удаления.
.

Дифференциальный диагноз: определение, примеры и многое другое

Дифференциальный диагноз - это процесс, при котором врач проводит различие между двумя или более состояниями, которые могут быть причиной симптомов человека.

При постановке диагноза врач может иметь единую теорию относительно причины симптомов человека. Затем они могут назначить анализы, чтобы подтвердить свой предполагаемый диагноз.

Однако часто не существует единого лабораторного теста, который мог бы окончательно диагностировать причину симптомов человека.Это связано с тем, что многие состояния имеют одинаковые или похожие симптомы, а некоторые проявляются по-разному. Для постановки диагноза врачу может потребоваться метод, называемый дифференциальной диагностикой.

В этой статье описывается, что такое дифференциальная диагностика, и приводятся некоторые примеры. Также будет объяснено, как интерпретировать результаты дифференциальной диагностики.

Поделиться на PinterestВрач может провести дифференциальный диагноз, когда нет единого лабораторного теста, который бы диагностировал причину симптомов человека.

Дифференциальный диагноз включает составление списка возможных состояний, которые могут вызывать у человека симптомы. Врач основывает этот список на информации, которую они получают из:

  • истории болезни человека, включая его симптомы, о которых он сам сообщил
  • результаты физикального обследования
  • диагностическое обследование

Реже в диагностическом подходе врач может его назначить теория о причине симптомов человека и тест на это состояние.

Однако многие состояния имеют одни и те же или похожие симптомы. Это затрудняет диагностику основного заболевания с использованием недифференциального диагностического подхода.

Метод дифференциальной диагностики полезен, когда может быть несколько возможных причин, которые следует учитывать.

Цели дифференциальной диагностики заключаются в следующем:

  • сузить рабочий диагноз
  • направить медицинское обследование и лечение
  • исключить угрожающие жизни или критические состояния
  • позволить врачу поставить правильный диагноз

Дифференциальный диагноз может потребоваться время.Чтобы врач мог установить правильный диагноз, он выполнит следующие действия.

1. Изучите историю болезни

При подготовке к дифференциальной диагностике врачу необходимо будет собрать полную историю болезни человека. Они могут задать следующие вопросы:

  • Каковы ваши симптомы?
  • Как долго вы испытываете симптомы?
  • Были ли у вас в семье определенные заболевания?
  • Вы недавно выезжали из страны?

Важно, чтобы человек отвечал на все вопросы честно и максимально подробно.

2. Проведите медицинский осмотр

Затем врач захочет провести базовое медицинское обследование. Обследование может включать следующее:

  • измерение частоты сердечных сокращений человека
  • измерение его артериального давления
  • прослушивание его легких или исследование других участков тела, в которых могут возникать симптомы

3. Проведение диагностических тестов

После сбора истории болезни и проведения физического обследования у врача может появиться некоторое представление о том, что может вызывать симптомы у человека.

Они могут заказать один или несколько диагностических тестов, чтобы исключить определенные условия. Такие тесты могут включать:

4. Отправить человека для направления или консультации

В некоторых случаях врач может посчитать, что у него нет специального опыта, чтобы диагностировать точную причину симптомов человека. В таких случаях они могут направить человека к специалисту для получения второго мнения.

Очень часто несколько врачей осматривают одного пациента во время дифференциальной диагностики.

Ниже приведены три примера распространенных дифференциальных диагнозов.

Боль в груди

Боль в груди - это симптом, который может иметь множество причин. Некоторые из них относительно легкие, в то время как другие серьезны и требуют немедленной медицинской помощи.

Если человек испытывает боль в груди, врачу нужно будет задать вопросы, чтобы определить определенные факторы, такие как место, тяжесть и частота боли.

Эти вопросы могут включать следующее:

  • Как вы себя чувствуете? Опишите ощущение.
  • Где болит?
  • Распространяется ли боль на другие части тела?
  • Что-нибудь вызвало боль?
  • Как долго длилась боль?
  • Что-нибудь сделало боль лучше или хуже?
  • Испытывали ли вы другие симптомы?

Задавая эти вопросы, врач, надеюсь, сможет разделить боль в груди на один из следующих типов:

  • Сердечная: Эти состояния относятся к сердцу.Примеры включают нестабильную стенокардию и сердечный приступ.
  • Легочные: Эти состояния относятся к легким. Примеры включают:
  • Желудочно-кишечный тракт: Эти состояния относятся к пищеварительной системе. Примеры включают гастроэзофагеальную рефлюксную болезнь, которая может привести к пищеводу Барретта, и язвенной болезни.
  • Скелетно-мышечная система: Эти состояния относятся к мышцам, костям и соединительным тканям. Примеры включают переломы ребер и другие травмы грудной стенки или грудины.
  • Разное: В этой категории описаны другие потенциальные причины боли в груди, например:

После того, как врач сузил тип боли, он назначит диагностические тесты для определения потенциальной причины боли. Эти тесты могут включать:

Головные боли

Головные боли - обычная проблема. Из-за этого врачу может быть сложно определить, когда головная боль является доброкачественным раздражением, а когда - серьезной проблемой для здоровья.

Во время дифференциальной диагностики врач будет искать определенные тревожные сигналы, указывающие на то, что головная боль - это больше, чем просто неудобство.Эти тревожные сигналы включают внезапное начало сильной головной боли и головной боли после травмы головы.

Внезапное начало сильной головной боли может указывать на несколько основных состояний, таких как субарахноидальное кровоизлияние или апоплексия гипофиза. Головная боль после травмы головы может указывать на внутричерепное кровоизлияние, субдуральную гематому или эпидуральную гематому.

Врач задаст следующие вопросы, чтобы определить, представляет ли головная боль серьезный риск для здоровья человека:

  • Головная боль началась постепенно или внезапно?
  • Что-нибудь вызывало головную боль?
  • Где боль?
  • Боль распространяется на другие области? Если да, то где?
  • Какая у вас боль? Это пульсирует, колет, тупит или что-то еще?
  • Насколько сильна ваша боль по шкале от 1 до 10?
  • У Вас регулярно болит голова?
  • Это ваша первая или самая сильная головная боль?
  • Эта головная боль похожа на те, которые у вас обычно возникают?
  • Есть ли у вас другие симптомы, сопровождающие головную боль?

В некоторых случаях врач может провести неврологический осмотр.Этот экзамен может оценивать несколько факторов, в том числе:

  • реакции учеников на свет
  • реакции или ощущение прикосновения
  • глубокие сухожильные рефлексы
  • сила моторики
  • походка

медицинский анамнез и физический осмотр могут сузиться возможные причины головной боли. Нейровизуализационные тесты с использованием КТ или МРТ могут помочь исключить или подтвердить определенные диагнозы.

Инсульт

Инсульт требует оперативной диагностики и лечения.Из-за этого многие врачи обращаются к методу дифференциальной диагностики при рассмотрении возможности инсульта.

Во время медицинского осмотра врач проверит человека на наличие следующих симптомов инсульта:

  • спутанность сознания
  • снижение умственной активности
  • проблемы с координацией и равновесием
  • проблемы со зрением
  • онемение или слабость лица , руки или ноги
  • проблемы с речью или общением

Врач просматривает историю болезни человека, чтобы узнать, есть ли у него какие-либо заболевания, которые могут увеличить риск инсульта.К таким условиям относятся:

Затем врач назначит один или несколько из следующих тестов:

  • анализы крови
  • компьютерную томографию для поиска возможного кровотечения в головном мозге
  • сканирование МРТ для проверки тканей мозга на наличие признаки повреждения
  • ЭКГ или ЭКГ для поиска проблем с сердцем, которые могли вызвать инсульт.

Человеку может потребоваться несколько офисных осмотров и диагностических тестов, прежде чем он получит окончательный диагноз.

У некоторых пациентов может быть несколько отрицательных результатов анализов до постановки диагноза.Однако каждый отрицательный результат теста приближает врача на один шаг к выяснению причины симптомов у человека.

Некоторым людям может потребоваться начать лечение до того, как врач подтвердит их диагноз. Это может произойти, если одна из потенциальных причин симптомов человека требует немедленного лечения для предотвращения дальнейших осложнений.

Реакция человека на конкретное лечение сама по себе может дать ценную информацию о причине его симптомов.

Дифференциальный диагноз - это список возможных состояний, которые могут вызывать у человека симптомы.Врач основывает этот список на нескольких факторах, включая историю болезни человека и результаты любых медицинских осмотров и диагностических тестов.

Многие заболевания имеют одинаковые симптомы. Это может затруднить диагностику определенных состояний с использованием недифференциального диагностического подхода. Дифференциальный диагностический подход может быть необходим в тех случаях, когда существует более одной потенциальной причины симптомов человека.

Дифференциальная диагностика может быть долгим, тревожным и разочаровывающим процессом.Однако это рациональный и систематический подход, который может позволить врачу правильно определить первопричину симптомов у человека.

.

Что такое дифференциальная сигнализация? | EAGLE

Есть что-то удивительное в возможности использовать новейшие технологии и интерфейсы в конструкции вашей печатной платы. Мы говорим о таких вещах, как USB 3.0, HDMI, Ethernet; список продолжается. Все, что добавляет вашему устройству современные функциональные возможности и выделяет его. Но есть компромисс при добавлении некоторых из этих передовых технологий на вашу доску; они внезапно бросают вас в мир высокоскоростного дизайна. Именно в этом мире вам нужно обращать внимание на большее количество переменных, чем когда-либо, таких как целостность сигнала (SI), электромагнитные помехи (EMI) и, что наиболее важно, дифференциальная сигнализация.Хотя в прошлом вы, возможно, использовали однолинейные трассировки, если вы хотите работать с новейшими технологиями, подготовьтесь к добавлению парной трассировки в микс. Так что же такое дифференциальная сигнализация и зачем вам вообще ее использовать на высокоскоростной печатной плате? Давайте узнаем.

К чему вы привыкли

Чтобы понять дифференциальную сигнализацию, вы сначала должны понять ее противоположность - несимметричную сигнализацию. Не позволяйте причудливому имени сбить вас с толку; Это именно тот вид сигналов, с которым вы работали над любой конструкцией печатной платы, которая не считается высокоскоростной.Как следует из названия, несимметричная сигнализация - это отправка сигнала от передатчика к приемнику с одним следом. Это оно.

Пример несимметричной сигнализации на схеме, обратите внимание на одиночную сигнальную линию от Data Into Data Out. (Источник изображения)

Это означает, что у вас будет одна медная дорожка, несущая ваш сигнал до конечного пункта назначения, а оттуда он направляется к вашей общей земле и обратно к вашему источнику. Это обычная практика для каждой стандартной компоновки печатной платы, над которой вы, возможно, работали в прошлом.Каждый раз, когда вы рисуете трассу в Autodesk EAGLE и соединяете ее от одного вывода к другому; то вы работаете с несимметричным сигналом.

Когда вы начинаете втиснуть кучу трасс и компонентов в очень ограниченное пространство, вам нужен способ обойти проблемы с потенциальными электромагнитными помехами (EMI). Потому что если есть что-то, что нужно знать о проблемах с электромагнитным излучением, так это то, что он отлично справится с испорченным качеством сигналов, которые вы отправляете. Вот пример:

  • Допустим, вам нужно сохранить фрагмент данных в определенном месте в памяти DDR, поэтому вы отправляете сигнал из точки A в точку B.
  • Что происходит на пути этого сигнала, если он встречает электромагнитные помехи? Помехи могут повлиять на данные внутри сигнала. Превращаем нашу красивую квадратную волну в нечеткий беспорядок.
  • И прежде чем вы это узнаете, сигнал, который вы отправили, оказывается беспорядочным и неузнаваемым.

Чтобы помочь защитить целостность сигналов на пути их прохождения в высокоскоростной конструкции, вам нужен более надежный способ защиты передаваемой информации, чем может обеспечить односторонняя сигнализация.И это именно то, что помогает прикрыть дифференциальную сигнализацию.

Что такое дифференциальная сигнализация

В отличие от несимметричных сигналов, дифференциальные сигналы используют не одну, а две трассы, которые работают вместе в тандеме. Вот как это работает: у вас есть две трассы, каждая из которых несет один и тот же сигнал, одна из которых считается положительным сигналом, а другая - отрицательным.

Здесь расположены рядом дифференциальная сигнализация (внизу) и односторонняя сигнализация (вверху).(Источник изображения)

Когда информация передается по этой схеме с двумя трассами и достигает места назначения, приемник может извлечь данные, анализируя разность потенциалов между положительным и отрицательным сигналом. И анализируя этот двойной сигнал и его разность напряжений, ваш приемник может понять, передает ли этот сигнал 1 или 0, высокое или низкое напряжение.

Итак, для каждого дифференциального сигнала, который вам нужно добавить на вашу плату, вам нужно будет расположить две дорожки рядом друг с другом.Например, если у нас есть доска с 20 различными цепями, которые необходимо соединить, нам понадобится всего 40 отдельных трасс для выполнения работы.

Мы знаем, о чем вы теперь можете подумать - какого черта я мог бы когда-либо захотеть удвоить количество трасс на моем макете платы? Это займет некоторое ценное пространство на печатной плате, которое можно было бы использовать для размещения компонентов и облегчить мою работу по трассировке. На первый взгляд, вы правы, дифференциальные сигналы действительно занимают больше места на вашей печатной плате, но они имеют некоторые удобные преимущества в приложениях для высокоскоростного проектирования, например:

Сохранение отдельных энергосистем

Поскольку дифференциальные сигналы равны и противоположны, они не обязательно посылают обратный сигнал на землю; тогда вы можете сделать что-то вроде аналогового сигнала, поступающего на цифровое устройство, не беспокоясь о пересечении границ мощности.Это значительно упрощает разделение энергосистем. Однако следует иметь в виду одну вещь: если вы работаете с технологиями USB или RS-485, вам, скорее всего, понадобится общая земля, чтобы ваши дифференциальные сигналы оставались в пределах требуемого порога напряжения.

Сопротивление входящим электромагнитным помехам

Дифференциальная сигнализация также имеет дополнительное преимущество, заключающееся в уменьшении любых входящих электромагнитных помех или перекрестных помех от других зашумленных трасс. Любая помеха, которую поглощает дифференциальный сигнал, равномерно распределяется между положительной и отрицательной трассами, что снижает любое изменение амплитуды, которое может вызвать внешние электромагнитные помехи.

Как определить, что включено и выключено в этом зашумленном цифровом сигнале? (Источник изображения)

Сопротивление исходящим электромагнитным помехам

Ваши дифференциальные сигналы также будут генерировать собственные электромагнитные помехи при передаче информации, как и несимметричные сигналы. Однако, поскольку положительный и отрицательный сигналы в дифференциале имеют одинаковую полярность и расстояние, это эффективно нейтрализует любые электромагнитные помехи.

Еще один отличный пример того, как электромагнитные помехи в форме шума могут влиять на сигнал на его пути.К счастью, здесь использовались дифференциальные сигналы. (Источник изображения)

Нижнее напряжение

Дифференциальные сигналы также обладают дополнительным преимуществом, поскольку они могут работать при более низких напряжениях, чем несимметричные сигналы, при сохранении их отношения сигнал / шум (SNR). А при более низком напряжении вы получаете преимущество, заключающееся в возможности использовать более низкие напряжения питания, сниженное энергопотребление и уменьшенные эмиссии EMI.

Точность синхронизации

Несимметричных сигналы имеют кучу факторов, чтобы рассмотреть, чтобы определить, какой тип логического состояния они могут быть, как напряжение питания, опорное напряжение и т.д.Но с дифференциальными сигналами это определить намного проще. Если отрицательная трасса в дифференциальном сигнале имеет более высокое напряжение, чем положительная трасса, то у вас высокое логическое состояние, а если наоборот, то у вас низкое логическое состояние.

Логические состояния имеют как высокий, так и низкий диапазон, чтобы сигнализировать о передаче 1 или 0. (Источник изображения)

Использование дифференциальных сигналов в вашем проекте

Теперь, когда вы понимаете все огромные преимущества, которые дает использование дифференциальной сигнализации в вашей высокоскоростной конструкции, вы можете задаться вопросом, какие ограничения они требуют.Как вы, наверное, догадались, все преимущества дифференциальной передачи сигналов сильно зависят от возможности всегда держать эти трассы на постоянной длине и расстоянии друг от друга, иначе вы испортите преимущества равного напряжения и полярности между два. Вот три быстрых совета при настройке правил проектирования для дифференциальных сигналов в Autodesk EAGLE:

  • Правило 1 - Следы должны быть одинаковой длины . Если вы этого не сделаете, то вы испортите все преимущества двух трасс, соединенных вместе на всем пути их передачи от передатчика к приемнику.И потерять это означает иметь дело с некоторыми неприятными выбросами EMI, которые могут повредить ваши данные. В большинстве устройств разница в длине дорожек может составлять до 500 мил, но при этом сохраняйте их как можно ближе.
  • Правило 2 - Трассы дифференциальных трасс близко друг к другу . Это называется связью. Это опять же связано с проблемой электромагнитных помех. Чем ближе вы маршрутизируете свои дифференциальные сигналы вместе, тем меньше площадь контура индуцированного тока, который напрямую влияет на количество электромагнитных помех, излучаемых вашими дорожками.Хранение двух трасс рядом друг с другом значительно расширяет ваши возможности по устранению проблем с электромагнитными помехами.
  • Правило 3 - Поддерживайте постоянный импеданс . Важно всегда поддерживать постоянное дифференциальное сопротивление трассы на всем протяжении пути от передатчика до приемника. Ваш импеданс будет зависеть от многих вещей, таких как ширина ваших следов, толщина вашей меди и материалы, которые вы используете в своем слое. Наберите эти переменные, точно рассчитайте, каким должен быть импеданс, и придерживайтесь его.

В ногу со временем

Если вы собираетесь работать с новейшими технологиями в конструкции вашей печатной платы, такими как USB 3.0, HDMI, DDR, Ethernet и т. Д., Тогда дифференциальные пары станут вашим новым лучшим другом. Эти тесно связанные трассы не только помогают снизить входящие и исходящие электромагнитные помехи, но также упрощают разделение энергосистем и могут снизить общее напряжение, необходимое для питания вашего проекта. Помните, однако, чтобы получить все преимущества дифференциальной сигнализации, вам необходимо строго определить правила проектирования, чтобы ваши трассы имели одинаковую длину с небольшими интервалами и точным импедансом.Если вы этого не сделаете, вы испортите их выгодный баланс!

Готовы начать работу с дифференциальной сигнализацией в своем первом высокоскоростном проектном проекте? Попробуйте Autodesk EAGLE бесплатно сегодня!

.

Смотрите также