В которой передача крутящего момента обеспечивается силами трения, гидродинамическими силами или электромагнитным полем. Такие муфты называются соответственно фрикционными, гидравлическими и электромагнитными.
Сцепление служит для временного разъединения двигателя и трансмиссии и плавного их соединения. Временное разъединение двигателя и трансмиссии необходимо при переключении передач, торможении и остановке автомобиля, а плавное соединение – после переключения передач и при трогании автомобиля с места. При движении автомобиля сцепление во включенном состоянии передает крутящий момент от двигателя к коробке передач и предохраняет механизмы трансмиссии от динамических нагрузок, возникающих в трансмиссии. Так, нагрузки в трансмиссии возрастают при резком торможении с двигателем, пре резком включении сцепления, неравномерной работе двигателя и резком снижении частоты вращения коленчатого вала , наезде колес на неровности дороги и т.д.
На автомобилях применяют различные типы сцеплений ().
Схема 1 – Типы сцеплений, классифицированных по различным признакам.
Все указанные сцепления, кроме центробежных , являются постоянно замкнутыми , т.е. постоянно включенными и выключаемыми водителем при переключении передач, торможении и остановке автомобиля.
На автомобилях наибольшее применение получили фрикционные сцепления . Однодисковые сцепления применяются на легковых автомобилях, автобусах и грузовых автомобилях малой и средней грузоподъемности, а иногда и большой грузоподъемности.
Двухдисковые сцепления устанавливают на грузовых автомобилях большой грузоподъемности и автобусах большой вместимости.
Многодисковые сцепления используются очень редко – только на автомобилях большой грузоподъемности.
Гидравлические сцепления, или гидромуфты, в качестве отдельного механизма на современных автомобилях не применяются. Ранее они использовались в трансмиссии автомобилей, но только совместно с последовательно установленным фрикционным сцеплением.
Электромагнитные сцепления имели некоторое применение на автомобилях, но широкого распространения не получили в связи со сложностью их конструкции.
Требования к сцеплениям
Одним из основных показателей сцепления является его способность к передаче крутящего момента. Для ее оценки используется понятие величины коэффициента запаса сцепления ß , определяемой следующим образом:
ß = М СЦ / М max
где М СЦ – максимальный крутящий момент, который может передать сцепление,
М max – максимальный крутящий момент двигателя.
Помимо общих требований, касающихся каждого узла автомобиля, к сцеплению предъявляется ряд специфических требований, среди которых:
Типовое устройство сцепления - однодисковое, фрикционное
Фрикционным сцеплением называется дисковая муфта, в которой крутящий момент передается за счет силы сухого трения.
Широкое распространение на современных автомобилях получили однодисковые сухие сцепления. Однодисковым сцеплением называется фрикционная муфта, в которой для передачи крутящего момента применяется один ведомый диск.
Однодисковое сцепление () состоит из ведущих и ведомых деталей , а также из деталей включения и выключения сцепления.
Схема 2 – Однодисковое фрикционное сцепление
а – включено; б – выключено; 1 – кожух; 2 – нажимной диск; 3 – маховик; 4 – ведомый диск; 5 – пластина; 6 – пружина; 7 – подшипник; 8 – педаль; 9 – вал; 10 – тяга; 11 – вилка; 12 – рычаг
Ведущими деталями являются маховик 3 двигателя, кожух 1 и нажимной диск 2, ведомыми – ведомый диск 4, деталями включения – пружины 6, деталями выключения – рычаги 12 и муфта с подшипником 7.
Кожух 1 прикреплен болтами к маховику . Нажимной диск 2 соединен с кожухом упругими пластинами 5. Это обеспечивает передачу крутящего момента от кожуха на нажимной диск и перемещение нажимного диска в осевом направлении при включении и выключении сцепления. Ведомый диск 4 установлен на шлицах первичного (ведущего) вала 9 коробки передач.
Сцепление имеет привод, в который входят педаль 8, тяга 10, вилка 11 и муфта с выжимным подшипником 7.
При отпущенной педали 8 сцепление включено, так как ведомый диск 4 прижат к маховику 3 нажимным диском 2 усилием пружин 6. Сцепление передает крутящий момент от ведущих деталей к ведомым через поверхности трения ведомого диска с маховиком и нажимным диском. При нажатии на педаль 8 () сцепление выключается, так как муфта с выжимным подшипником 7 перемещается к маховику, поворачивает рычаги 12, которые отодвигают нажимной диск 2 от ведомого диска 4. В этом случает ведущие и ведомые детали сцепления разъединены, и сцепление не передает крутящий момент.
Однодисковые сцепления просты по конструкции, дешевы в изготовлении, надежны в работе, обеспечивают хороший отвод теплоты от трущихся поверхностей, чистоту выключения и плавность включения. Они удобны в обслуживании при эксплуатации и ремонте.
В однодисковых сцеплениях сжатие ведущих и ведомых деталей может производиться несколькими цилиндрическими пружинами, равномерно расположенными по периферии нажимного диска. Оно также может осуществляться одной диафрагменной пружиной или конической пружиной, установленной в центре нажимного диска.
Сцепление с периферийными пружинами несколько сложнее по конструкции (большое количество пружин). Кроме того, поломка одной из пружин в эксплуатации может быть не замечена, что приведет к повышенному износу сцепления.
Сцепление с одной центральной пружиной проще по конструкции и надежнее в эксплуатации. При центральной диафрагменной пружине сцепление имеет меньшие массу и габаритные размеры, а также меньшее количество деталей, так как пружина кроме своей функции выполняет еще и функцию рычагов выключения сцепления. Кроме того, она обеспечивает равномерное распределение усилия на нажимной диск. Сцепления с центральной диафрагменной пружиной применяются на легковых автомобилях из-за трудности изготовления пружин с большим нажимным усилием при малых габаритных размерах сцепления.
Сцепление с центральной конической пружиной имеет преимущество в том, что нажимная пружина не соприкасается с нажимным диском и поэтому при работе сцепления меньше нагревается и дольше сохраняет свои упругие свойства. Кроме того, благодаря конструкции нажимного механизма сцепление может передавать большой крутящий момент при сравнительно небольшой силе пружины. Такие сцепления применяются на грузовых автомобилях большой грузоподъемности.
Приводы сцеплений
Приводы фрикционных сцеплений могут быть механическими, гидравлическими и электромагнитными. Наибольшее применение на автомобилях получили механические и гидравлические приводы.
Механические приводы просты по конструкции и надежны в работе. Однако они имеют меньший КПД, чем гидравлические приводы сцеплений.
Гидравлические приводы , имея большие КПД, обеспечивают более плавное включение сцепления и уменьшают усилие, необходимое для выключения сцепления. Но гидравлические приводы сложнее по конструкции и в обслуживании, менее надежны в работе, более дорогостоящи и требуют больших затрат при обслуживании в эксплуатации.
Для облегчения управления сцеплением в приводах часто применяют механические усилители в виде сервопружин, пневматические и вакуумные. Так, сервопружины уменьшают максимальное усилие выключения сцепления на 20…40%.
О П И С А Н И Е
Союа Советских
Социалистических
Республик
Зависимое от авт. свидетельства №
Заявлено 17.II I.1967 (X. 1142127/25-27) с присоединением заявки №
УДК 621.85-756.4(088.8) Приоритет
Комитет по делам иаобретеиий и открытий пои Совете Министров
В, Г. Степанов, А, 3.. Цапский, В. H. Плюхин и В. К. Выков
Заявитель Всесоюзный научно-исследовательский институт землеройного машино. строения
УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПРЕДОХРАНЕНИЯ ТРАНСМИССИИ
ОТ ПЕРЕГРУЗОК
Предмет изобретения
Известно устройство для защиты трансмиссии привода рабочего органа землеройных машин, состоящее из датчика и связанного с ним пружинно-рычажного механизма. Датчик выполнен в виде установленного между двигателем и редуктором шкива с планетарной передачей и стопорным приспособлением.
Предложенное устройство отличается тем, что для упрощения конструкции в качестве датчика в нем используется редуктор, установленный на раме на подшипниках, подпружиненный и связанный карданным сочленением с приводным валом.
Другой отличительной особенностью является то, что в пружинно-рычажный механизм введен эксцентрик, что повышает точность срабатывания механизма.
На чертеже изображена схема описываемого устройства.
Крутящий момент передается IIO карданному валу 1 к редуктору 2 и далее на выходной вал
8. Редуктор закреплен не жестко и может поворачиваться относительно вала 4. От этого проворачивания корпус редуктора удерживается с одной стороны пружиной 5, а с другой стороны — упором б, взаимодействующим с выступом 7 корпуса. Рабочая пружина 5 регулируется на передачу предельного крутя.цего момента. Выступ 7 корпуса редуктора через оычаг 8 связан с эксцентриком 9, плечи кото2 рого 10 и ll смещены на 10 — 15 млт относительно мертвой точки. В этом положении эксцентрик удерживается исполнительной пружиной 12 через вал 18, рычаг 14 и тягу 15.
5 При превышении отрегулированной величины крутящего момента пружина 5 сжимается под действием выступа 7, который, переместившись, тянет за собой рычаг 8. Рычаг 8, воздействуя на плечо 10 эксцентрика 9, повора10 чнвает его вокруг оси и переводит плечо 11 и тягу 15 через мертвую точку, освободив через рычаг 14 и вал 18 исполнительную пружину
12. Пружина 12 толкает вперед стержень lб, связанный шарнирно с рычагом 17 муфты
15 сцепления 18, и муфта, таким образом, отключается.
Педаль 19 служит для ножного включения муфты.
Возвращают механизм в состояние готовно20 сти, вставляя рычаг в отверстие 20.
1. Устройство для предохранения трансмис25 сии от перегрузок, например привода экскаватора, содержащее датчик, удерживаемый от проворота отрегулированной на определенной крутящий момент рабочей пружиной и связанным с ним пружинно-рычажным механиз30 мом, под действием которого происходит от220693
Составитель И черныи1бва редактор В. Н. Торопова Техред P. М. Новикова Корректор Л. В. Наделяева
Заказ 2607717 Тираж 530 Подписное
ЦИИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР
Москва, Центр, пр. Серова, д. 4
Типография, пр. Сапунова, 2 ключение привода, отличающееся тем, что. с целью упрощения конструкции, в качестве датчика используется редуктор, который для этой цели установлен на раме на подшипниках и подпружинен, а с приводным валом связан карданным сочленением.
Министерство общего и профессионального образования Ростовской области
ГОУ НПО "ПУ-97"
Предмет: "Устройство автомобиля"
Тема: Назначение устройство и работа сцепления
Выполнил: В. Н.
Проверил: Котляревский Э. Р.
Трансмиссия
Трансмиссия автомобиля это совокупность
агрегатов и механизмов, предназначенных для передачи крутящего момента от
двигателя к ведущим колесам и изменения его по величине и направлению.
Трансмиссия автомобиля состоит из сцепления, коробки передач, раздаточной коробки,
карданной передачи, главных передач, дифференциалов, полуосей.
Схема механизма сцепления автомобиля.
При переключении скорости выжимается сцепление и рычаги 10 через подшипник 7, систему рычагов 6 отводят нажимной диск 3 и диски сцепления 2, отключая движение от двигателя. Передача переключается. Затем плавно отпускается педаль сцепления, рычаги 10 и 6 под действием пружин 4 плавно возвращают нажимной диск сцепления в исходное положение, обеспечивая движение от маховика 1 на вал 9 коробки скоростей и дальше на ведущий мост автомобиля. При этом плавность движения автомобиля определяется плавностью прижатия фрикционных дисков 2.
Сцепление - механизм передачи вращения, который может быть плавно включён и выключен (выжат), обеспечивающий безрывковое трогание автомобиля с места и бесшумное переключение передач.
Сцепление предохраняет детали трансмиссии от перегрузок. При неравномерном вращении коленчатого вала двигателя в трансмиссии возникают колебания. Для их гашения в сцеплении имеется гаситель колебаний, или демпфер.
Дисков сцепления: устройство и ремонт
Каждый раз, когда мы переключаем передачи на ходу, мы не думаем о том, сколько переменных одновременно должны принять требуемое значение. На самом деле всю мощность автомобиля (иногда далеко не маленькую) передают на трансмиссию диски сцепления. Они эксплуатируются просто в экстремальных условиях. При запуске какое-то короткое время диск пребывает в бездействии, а затем зажимается двумя алюминиевыми плашками и начинает вращаться с огромной скоростью - до 6000 оборотов в минуту. Этот процесс сопровождает вибрация, трение и сильный нагрев.
В стандартную систему сцепления входят два устройства - диск сцепления и кожух сцепления. Последний состоит из нажимного диска и тарельчатой нажимной пружины. Диски сцепления могут быть оборудованы амортизирующими элементами для уменьшения скручивания. У спортивных дисков более высокий коэффициент трения, но они обеспечивают более жесткое сцепление диска с маховиком. При нормальной эксплуатации автомобиля замена дисков потребуется только после 80 тыс. км пробега.
Если при скорости 40 км/ч при надавливании на педаль газа обороты двигателя увеличиваются, но машина продолжает движение с той же скоростью, то пора устанавливать новые диски. После установке новых дисков сцепления рекомендуется проехать в спокойном режиме 300 км для их "обкатки" и оптимального "притирания". Грубая работа с педалями, езда на предельной скорости, а также движение по плохим дорогам укорачивают срок службы всех частей автомобиля и дисков сцепления, в том числе.
На легковых автомобилях устанавливают
однодисковые сухие фрикционные сцепления. Ведущая часть сцепления состоит из
маховика двигателя, нажимного диска и кожуха. Ведомая часть представляет собой
ведомый диск со ступицей и фрикционными накладками. На ведомом диске укреплен
гаситель колебаний. Сцепление имеет механизм выключения, оснащенный муфтой,
подшипником и пружиной. Во время включения сцепление пробуксовывает до тех пор,
пока угловые скорости (частоты) вращения ведущих и ведомых частей не станут
одинаковыми. Когда сцепление буксует, происходит изнашивание фрикционных
накладок, на трущихся поверхностях выделяется большое количество тепла (при
длительном буксовании температура поверхностей трения может превышать 300 °С).
Причем при температуре 200 °С наблюдается резкое снижение коэффициента трения,
сцепление начинает терять работоспособность, и для надежной его работы нужно
позаботиться об отводе тепла от трущихся поверхностей.
Ведомый диск сцепления 1 - фрикционные накладки; 2 - заклепки; 3 - пружина ведомого диска; 4 - пластина демпфера; 5 - демпферная пружина; 6 - ступица; 7 - фрикционные кольца; 8 - регулировочные кольца; 9 - ведомый диск; 10 - упорный палец; 11 - балансировочный грузик;
Во фрикционных сцеплениях тепло поглощается массивным маховиком двигателя и нажимным диском, для отвода тепла предусматривается вентиляция, сцепления и удаления из него продуктов износа. Уменьшить буксование можно, если при трогании с места включать сцепление при небольшой частоте вращения двигателя. При переключении передач также нежелательно иметь большую частоту вращения двигателя. Сцепление может пробуксовывать, когда не до конца отпущена педаль привода.
Во время длительной эксплуатации автомобиля фрикционные накладки ведомого диска изнашиваются. Диск с накладками становится тоньше, и сила нажатия пружин, которые прижимают ведомый диск к маховику и нажимному диску, ослабевает. Уменьшение силы нажатия пружин приводит к тому, что сцепление не может передавать необходимый крутящий момент и начинает часто пробуксовывать. Чтобы этого не происходило, работу сцепления рассчитывают на передачу крутящего момента, в 1,5...2,0 раза превышающего максимальный момент двигателя. Такое увеличение передаваемого момента называется запасом по сцеплению. Однако излишний запас по сцеплению ухудшает плавность включения, а его уменьшение при длительной эксплуатации приводит к частому буксованию.
Для плавного включения сцепления используют упругие ведомые диски (например, разрезные), упругие элементы в механизме привода (диафрагменные пружины), накладки из специальных фрикционных материалов, обеспечивающие плавное нарастание сил трения. Полное выключение сцепления принято называть чистотой выключения, она достигается необходимым отводом нажимного диска. Чистота выключения и полное включение в эксплуатации поддерживаются регулировкой привода сцепления.
Конструкция любого сцепления, в том числе и фрикционного, должна обеспечивать: надежную передачу крутящего момента от двигателя к коробке передач, плавное включение и полное отключение, отвод тепла от трущихся поверхностей, минимальную массу и инерцию ведомых частей, предохранение трансмиссии от перегрузок.
Начиная с конца 1986 г. на автомобилях
"ВАЗ-2108" и -2109" стали применять беззазорный привод, а
сервопружины заменили обычными. В беззазорном приводе отсутствует зазор между
муфтой с подшипником выключения и лепестками пружины. Такая конструкция привода
позволила уменьшить полный ход педали и улучшить полноту выключения сцепления.
Схема 2 - Однодисковое фрикционное сцепление:
а
- включено; б - выключено; 1 - кожух; 2 - нажимной диск; 3 - маховик; 4 -
ведомый диск; 5 - пластина; 6 - пружина; 7 - подшипник; 8 - педаль; 9 - вал; 10
- тяга; 11 - вилка; 12 - рычаг
Ведущими деталями являются маховик 3 двигателя, кожух 1 и нажимной диск 2, ведомыми - ведомый диск 4, деталями включения - пружины 6, деталями выключения - рычаги 12 и муфта с подшипником 7.
Кожух 1 прикреплен болтами к маховику. Нажимной диск 2 соединен с кожухом упругими пластинами 5. Это обеспечивает передачу крутящего момента от кожуха на нажимной диск и перемещение нажимного диска в осевом направлении при включении и выключении сцепления. Ведомый диск 4 установлен на шлицах первичного (ведущего) вала 9 коробки передач.
Сцепление имеет привод, в который входят педаль 8, тяга 10, вилка 11 и муфта с выжимным подшипником 7.
При отпущенной педали 8 сцепление включено, так как ведомый диск 4 прижат к маховику 3 нажимным диском 2 усилием пружин 6. Сцепление передает крутящий момент от ведущих деталей к ведомым через поверхности трения ведомого диска с маховиком и нажимным диском. При нажатии на педаль 8 сцепление выключается, так как муфта с выжимным подшипником 7 перемещается к маховику, поворачивает рычаги 12, которые отодвигают нажимной диск 2 от ведомого диска 4. В этом случает ведущие и ведомые детали сцепления разъединены, и сцепление не передает крутящий момент.
Однодисковые сцепления просты по конструкции, дешевы в изготовлении, надежны в работе, обеспечивают хороший отвод теплоты от трущихся поверхностей, чистоту выключения и плавность включения. Они удобны в обслуживании при эксплуатации и ремонте.
В однодисковых сцеплениях сжатие ведущих и ведомых деталей может производиться несколькими цилиндрическими пружинами, равномерно расположенными по периферии нажимного диска. Оно также может осуществляться одной диафрагменной пружиной или конической пружиной, установленной в центре нажимного диска.
Общие сведения.
Существует много различных типов сцепления, но большинство основано на одном или нескольких фрикционных дисках, плотно сжатых друг с другом или с маховиком пружинами. Фрикционный материал очень похож на используемый в тормозных колодках и раньше почти всегда содержал асбест, в последнее время используются безасбестовые материалы. Плавность включения и выключения передачи обеспечивается проскальзыванием постоянно вращающегося ведущего диска, присоединенного к валу двигателя, относительно ведомого диска, соединенного через шлиц с коробкой передач.
Усилие от педали сцепления передается на механизм путем гидравлического привода или троса. Выжимание педали сцепления разжимает диски сцепления, в итоге оставляя между ними свободное пространство, а отпускание педали приводит к плотному сжатию ведущего и ведомого дисков. Почти все стандартные типы сцепления содержат пружины демпфера крутильных колебаний (видны на снимке), служащие для выравнивания небольших постоянных колебаний момента, неизбежно возникающих при передаче его шестернями коробке передач.
Классификация сцеплений.
По виду энергии различают механические, гидравлические и электромагнитные муфты сцепления. Наиболее распространённые механические муфты сцепления подразделяют:
По виду трения - на сухие и работающие в масле (мокрые).
По режиму включения - постоянно замкнутые и непостоянно замкнутые.
По числу ведомых дисков - одно- , двух- и многодисковые.
По типу и расположению нажимных пружин - с расположением пружин по периферии нажимного диска и с центральной диафрагменной пружиной.
По способу управления - с механическим, гидравлическим, электрическим или комбинированным приводом (например, гидромеханическим).
Сколько дисковые сцепления бывают?
Однодисковые сцепления применяются на легковых автомобилях, автобусах и грузовых автомобилях малой и средней грузоподъемности, а иногда и большой грузоподъемности.
Двухдисковые сцепления устанавливают на грузовых автомобилях большой грузоподъемности и автобусах большой вместимости.
Многодисковые сцепления используются очень редко - только на автомобилях большой грузоподъемности.
Гидравлические сцепления, или гидромуфты, в качестве отдельного механизма на современных автомобилях не применяются. Ранее они использовались в трансмиссии автомобилей, но только совместно с последовательно установленным фрикционным сцеплением.
Электромагнитные сцепления имели некоторое
применение на автомобилях, но широкого распространения не получили в связи со
сложностью их конструкции.
Основные неисправности
Неполное
выключение сцепления Недопустимое
увеличение свободного хода педали сцепления Коробление
ведомого диска Неровности
на рабочих поверхностях дисков сцепления или маховика Зачистить
накладки металлической щёткой, поверхность маховика проточить, при
необходимости заменить диск с кожухом и диафрагменной пружиной Ослабление
крепления или поломка фрикционных накладок ведомого диска Заменить
накладки Заедание
ступицы ведомого диска на шлицах ведущего вала коробки передач Очистить
шлицы и смазать. Заменить ведущий вал, а при необходимости и ведомый диск,
если шлицевая часть изношена или смята Наличие
воздуха в системе гидропривода Прокачать
систему Утечка
жидкости из системы гидропривода через соединения или трубопроводы Подтянуть
соединения, заменить повреждённые детали, прокачать систему гидропривода Засорение
отверстия в крышке бачка, вызывающее разрежение в главном цилиндре и подсос
воздуха в цилиндр через уплотнения Прочистить
отверстие в крышке бачка, прокачать систему Нарушение
герметичности при загрязнении или износе кольцевого клапана главного цилиндра Очистить
кольцевой клапан, при износе заменить Заменить
кожух сцепления с нажимным диском в сборе Ослабление
крепления диафрагменной пружины. Перекос или повреждение нажимного диска
вследствие отгибания фиксаторов Неодновременное
нажатие подшипника муфты выключения сцепления на рычаги выключения сцепления Отрегулировать
взаимное расположение концов рычагов выключения сцепления Неполное
включение сцепления (сцепление "буксует") Отрегулировать
свободный ход педали сцепления Повышенный
износ фрикционных накладок ведомого диска Заменить
фрикционные накладки или ведомый диск в сборе Тщательно
промыть уайт-спиртом замасленные поверхности Засорено
или перекрыто кромкой уплотнительного кольца компенсационное отверстие
главного цилиндра Промыть
цилиндр и прочистить компенсационное отверстие Загрязнение
или несоответствие техническим условиям тормозной жидкости, вызывающее
заедание поршня рабочего цилиндра при его движении Слить
тормозную жидкость, систему гидропривода промыть, повреждённые детали
заменить. Заполнить систему рекомендованной тормозной жидкостью Повреждение
или заедание привода сцепления Устранить
неисправности, вызывающие заедание Неполный
возврат педали сцепления при потере упругости оттяжной пружины Заменить
пружину Неправильная
установка фрикционных накладок на ведомом диске Заменить
накладки и проверить их торцевое биение Ослабление
нажимных пружин сцепления Заменить
пружины новыми Разбухание
манжет главного и рабочего цилиндра в результате применения тормозной жидкости
несоответствующего состава либо попадания в жидкость бензина или минерального
масла Слить
тормозную жидкость, всю систему гидропровода тщательно промыть, повреждённые
резиновые детали заменить. Заполнить систему тормозной жидкостью
соответствующего состава Рывки
при работе сцепления Заедание
ступицы ведомого диска на шлицах ведущего вала Очистить
шлицы и смазать. Если шлицевая часть изношена или смята, заменить ведущий
вал, а при необходимости и ведомый диск Замасливание
фрикционных накладок ведомого диска, поверхностей маховика и нажимного диска Тщательно
промыть уайт-спиртом замасленные поверхности и устранить причину замасливания Заедание
в механизме привода выключения сцепления Деформированные
детали заменить Недопустимый
износ фрикционных накладок ведомого диска Заменить
накладки новыми Коробление
ведомого диска Отрихтовать
диск или заменить новым Ослабление
крепления накладок ведомого диска Заменить
неисправные заклёпки, при необходимости заменить накладки Повреждение
нажимного диска Заменить
кожух сцепления в сборе Неодновременное
нажатие подшипника муфты выключения сцепления (угольно-графитового
подтяпника) на рычаги выключения сцепления Отрегулировать
взаимное расположение рычагов выключения сцепления Потеря
упругости пластинчатых пружин ведомого диска Заедание
рычагов выключения сцепления в опорах или выступов нажимного диска в окнах
кожуха Заменить
изношенные детали Износ
окон под пружины гасителя крутильных колебаний в ведомом диске, ступице и
пластине демпфера. Осадка или поломка пружин гасителя крутильных колебаний Заменить
ведомый диск в сборе Повышенный
шум при выключении сцепления Износ,
повреждение или плохая смазка подшипника муфты выключения сцепления Заменить
подшипник Недопустимый
зазор в шлицевом соединении ступицы ведомого диска и ведущего вала коробки
пердач Заменить
изношенные детали Износ
переднего подшипника ведущего вала коробки передач Заменить
подшипник Снять
механизм сцепления и с помощью спец. приспособления регулировкой положения
пяты отжимных рычагов устранить повышенное биение пяты Задевание
обоймы подпятника за пяту сцепления вследствие уменьшения высоты (повышенного
износа) графитового подпятника Заменить
графитовый подпятник Повышенный
шум при включении сцепления Поломка
или потеря упругости пружин демпфера ведомого диска Заменить
ведомый диск в сборе Недостаточный
свободный ход педали сцепления Отрегулировать
свободный ход Поломка,
потеря упругости или соскальзывания оттяжной пружины вилки выключения
сцепления Заменить
пружину новой или закрепить соскользнувшую Недопустимый
зазор в шлицевом соединении ступицы ведомого диска и ведущего вала коробки
передач Заменить
изношенные детали Скрип
при нажатии на педаль сцепления при неработающем двигателе Смазать
пластмассовые втулки коллоидно-графитным препаратом или заменить изношенные
новыми Увеличение
усилия, требуемого для выключения сцепления Заедание
в шарнирных сочленениях механизма сцепления или его привода Устранить
заедание или заменить изношенные детали Дрожание
педали в начальный момент выключения сцепления Повышенное
биение пяты отжимных рычагов Снять
механизм сцепления и регулировкой положения пяты отжимных рычагов устранить
повышенное биение пяты трансмиссия автомобиль
сцепление двигатель Наиболее характерные из них: пробуксовывание,
неполное выключение (сцепление "ведет") и рывки при включении.
Пробуксовывание сцепления - это проскальзывание ведомого диска относительно
маховика и нажимного диска; при этом увеличение частоты вращения коленчатого
вала двигателя не приводит к повышению скорости движения автомобиля или она
повышается медленнее, чем увеличивается частота вращения коленчатого вала. Эта
неисправность возникает из-за отсутствия свободного хода педали, сильного
износа или замасливания фрикционных накладок сцепления. Устраняют ее
регулировкой свободного хода педали, заменой или промывкой фрикционных
накладок. При неполном выключении сцепления его ведомый диск и ведущий вал
коробки передач не останавливаются, что затрудняет, а иногда делает невозможным
включение передач в коробке передач. Эту неисправность устраняют уменьшением
свободного хода педали сцепления. Рывки при включении возникают вследствие
износа шлицев ступицы ведомого диска сцепления или ведущего вала коробки
передач, а также поломки демпферных пружин. Для устранения неисправности
следует заменить изношенные или поломанные детали. Техническое обслуживание сцепление. В процессе работы сцепления происходит износ
фрикционных поверхностей, сопряжений привода управления, потеря герметичности
усилителя, что ведет к нарушению регулировочных параметров. Расходуется также
смазочный материал. Интенсивность перечисленных процессов зависит, главным
образом, от дорожных условий, величины нагрузки в кузове и на крюке, количества
транспортных средств на дорогах, а также от практических навыков водителей.
Поэтому при эксплуатации автомобилей предусматривается обслуживание сцепления.
При ТО-2: проверить герметичность привода, целостность оттяжных пружин педали
сцепления и рычага нала вилки выключения сцепления; отрегулировать свободный
ход толкателя поршня главного цилиндра привода и свободный ход рычага вала
вилки выключения сцепления; смазать подшипники муфты выключения сцепления и
вала вилки выключения сцепления; проверить уровень жидкости в бачке главного
цилиндра привода сцепления, при необходимости долить жидкость; затянуть болты
крепления пневмоусилителя; сменить жидкость в системе гидропривода сцепления
(один раз в год осенью). При эксплуатации, по мере износа накладок ведомых
дисков, необходимо регулировать привод сцепления для обеспечения свободного
хода муфты выключения сцеплений. Регулирование привода сцепления заключается в
проверке и регулировке свободного хода педали сцепления, свободного хода муфты
выключения сцепления и полного хода толкателя пневмоусилителя. Свободный ход
муфты выключения сцепления проверять перемещением вручную рычага вала вилки.
При этом отсоединить пружину от рычага. Если свободный ход рычага, измеренный
на радиусе 90 мм, окажется менее 3 мм, отрегулировать его сферической гайкой
толкателя до величины 3,7...4.6 мм, что соответствует свободному ходу муфты
выключения сцепления 3,2...4 мм." Полный ход толкателя пневмоусилителя
должен быть не менее 25 мм. Проверить полный ход толкателя пневмоусилителя
нажатием педали сцепления до упора. При меньшей величине хода не обеспечивается
полное выключение сцепления. В случае недостаточного хода толкателя
пневмоусилителя проверить свободный ход педали сцепления, количество жидкости в
бачке главного цилиндра привода сцепления, а при необходимости прокачать
гидросистему привода сцепления. Свободный ход педали, соответствующий началу
работы главного цилиндра, должен составлять... 15 мм. Измерять его надо в
средней части площадки педали сцепления. Если свободный ход выходит за пределы,
указанные выше, отрегулировать зазор между поршнем и толкателем поршня главного
цилиндра эксцентриковым пальцем, который соединяет верхнюю проушину толкателя с
рычагом педали. Регулировать зазор при положении, когда оттяжная пружина
прижимает педаль сцепления к верхнему упору ч. Повернуть эксцентриковый палец
так, чтобы перемещение педали от верхнего упора до момента касания толкателем
поршня составило... 15 мм, затем затянуть и зашплинтовать корончатую гайку.
Полный ход педали сцепления должен составлять 185... 195 мм. Прокачку
гидросистемы выполнять для удаления воздушных пробок, возникающих из-за
нарушения герметичности гидропривода, в следующем порядке: снять с бачка
главного цилиндра пробку и заполнить бачок рабочей жидкостью до уровня не менее
15... 20 мм от верхней кромки заливной горловины бачка. Заполнить систему
рабочей жидкостью, применяя сетчатый фильтр во избежание попадания в систему
посторонних примесей; снять с перепускного клапана на пневмоусилителе колпачок
и надеть на головку клапана шланг для прокачки гидропривода. Свободный конец
шланга опустить в стеклянный сосуд вместимостью 0,5 л, наполненный рабочей
жидкостью на 1/4... 1/3 высоты сосуда; отвернуть на 1/2...1 оборот перепускной
клапан и последовательно резко нажать на педаль сцепления до упора в
ограничитель хода с интервалами между нажатиями 0,5... 1 с до прекращения
выделения пузырьков воздуха из рабочей жидкости, поступающей по шлангу в
стеклянный сосуд; при прокачке добавлять рабочую жидкость в систему, не
допуская снижения ее уровня в бачке ниже 40 мм от верхней кромки заливной
горловины бачка во избежание попадания в систему воздуха; по окончании прокачки
при нажатой до упора педали сцепления завернуть до отказа перепускной клапан,
снять с головки клапана шланг, надеть колпачок; после прокачки системы долить
свежую рабочую жидкость в бачок до нормального уровня (15...20 мм от верхней
кромки заливной горловины бачка). Качество прокачки определяется величиной
полного хода толкателя пневмоусилителя. Для проверки уровня жидкости в процессе
эксплуатации открыть пробку заливной горловины бачка. При этом уровень жидкости
должен быть не ниже 15...20 мм от верхней кромки заливной горловины.
«……………………………»
Кафедра «………………………………»
Курсовая работа
Иваново 2009
Министерство образования и науки РФ
Федеральное агентство по образованию
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
«……………………………………………..»
Кафедра «………………………………………»
Расчётно-пояснительная записка
«Конструирование и расчет фрикционного сцепления автомобиля»
Выполнил: ………………
Принял: ….……………
Работа защищена
С оценкой «_________»
Дата «_____»__________2009
Иваново 2009
1. Назначение и требования к сцеплению
2. Анализ существующих конструкций сцепления
3. Предлагаемая конструкция
4. Расчет сцепления
4.1 Выбор основных параметров сцепления
4.2 Расчет сцепления на износ
4.3 Расчет деталей
4.3.1 Нажимной диск
4.3.2 Цилиндрическая нажимная пружина
4.4 Расчет вала сцепления
4.5 Ступица ведомого диска
4.6 Подшипник выключения сцепления
4.7 Расчет привода фрикционного сцепления
5. Техническое обслуживание спроектированной конструкции
Библиографический список
1. Назначение и требования к сцеплению
Сцепление представляет собой узел трансмиссии, передающий во включенном состоянии крутящий момент и имеющий устройство для кратковременного его выключения. Сцепление предназначено для плавного трогания автомобиля и кратковременного разъединения двигателя и трансмиссии при переключении передач и предотвращения воздействия на трансмиссию больших динамических нагрузок, возникающих на переходных режимах.
С учетом назначения, места в схеме передачи энергии трансмиссией автомобиля, к сцеплению предъявляются следующие специфические требования:
1.Надежная передача крутящего момента от двигателя к коробке передач. Обеспечивается необходимым запасом момента сцепления (момента трения) на всех режимах работы двигателя, сохранением нажимного усилия в необходимых пределах в процессе эксплуатации.
2.Полнота включения, т. е. отсутствие пробуксовывания ведущих и ведомых деталей сцепления, обеспечивающая надежную передачу крутящего момента двигателя. Достигается в эксплуатации наличием зазора в механизме выключения и недопущением попадания смазочного материала на трущиеся поверхности.
3.Полнота («чистота») выключения, обеспечивающая полное разъединение двигателя и трансмиссии. Достигается заданной величиной рабочего хода подшипника выключения и соответственно рабочим ходом педали сцепления.
4.Плавное включение, обеспечивающее заданную интенсивность трогания с места автомобиля или после включения передачи. Достигается конструкцией сцепления, его привода и темпом отпускания педали водителем.
5.Предохранение трансмиссии и двигателя от перегрузок и динамических нагрузок. Достигается оптимальной величиной запаса момента сцепления, установкой в нем гасителя крутильных колебаний, специальными мероприятиями в конструкции ведомых дисков.
6.Малый момент инерции ведомых деталей сцепления, снижающий ударные нагрузки на зубья колес при переключении передач.
7.0беспечение нормально теплового режима работы и высокой износостойкости за счет интенсивного отвода тепла от поверхностей трения.
8.Хорошая уравновешенность с целью исключения «биений» и соответственно динамических нагрузок при работе сцепления.
9.Легкость и удобство управления, возможность автоматизации процессов включения и выключения.
К сцеплениям предъявляют и общие конструкционные требования, такие как: простота устройства, малая трудоемкость и удобство технического обслуживания; минимальные размеры и масса; технологичность и низкая стоимость производства; ремонтопригодность; низкий уровень шума.
2. Анализ существующих конструкций сцепления
В современном автомотостроении применяются фрикционные, гидравлические и электромагнитные типы сцепления.
Фрикционные сцепления бывают: полуцентробежные, с созданием нажимного усилия пружинами, с автоматической регулировкой нажимного усилия, с созданием нажимного усилия электромагнитными силами (Рис. 1)
Фрикционные сцепления получили основное распространение.
Данный тип сцеплений неприхотлив в эксплуатации, конструктивно прост, имеет малые трудовые затраты в изготовлении и эксплуатации. Конструкция данного типа сцепления обеспечивает выполнение всех требований, предъявляемых к автомобильным транспортным средствам. Передача крутящего момента осуществляется за счет сил трения нажимным, фрикционным и опорным дисками. Обеспечение величины силы трения осуществляется нажимными пружинами. Сцепление оборудовано узлами гашения крутящих колебаний. Выключение и плавное включение сцепления осуществляется системой рычагов и упорным подшипником.
Рис 1. Фрикционное сцепление с созданием нажимного усилия электромагнитными силами: 1 – кожух; 2 – нажимной диск; 3 – якорь электромагнита; 4 – диск; 5 – контактные кольца; 6 – муфта блокировки сцепления; 7 – щетки; 8 – электромагнит; 9 – пружины.
Гидравлическое сцепление (Рис. 2) в основе нашло применение в транспортной технике, работающей в трудных дорожных условиях, где требуется мягкая передача крутящего момента от двигателя к трансмиссии. Конструктивно данное сцепление сложное, критично к эксплуатационному обслуживанию, требуется постоянный контроль за состоянием деталей сцепления и рабочей гидрожидкости. Конструкция сцепления представляет собой гидронасос и турбину. Передача крутящего момента и плавность работы происходит за счет движения рабочей жидкости между насосом и турбиной. Выключение сцепления производится за счет удаления рабочей жидкости из сцепления.
Рис 2. Гидромуфта: 1 – насосное колесо; 2 – турбинное колесо; 3 – клапаны опорожнения; 4 – клапаны заполнения; 5 – радиатор; 6 – предохранительный клапан; 7 – бак; 8 – насос питания.
Электромагнитное сцепление (Рис. 3) предназначено для применения в автоматических системах трансмиссии. Конструктивно данный тип сцеплений представляет собой электромагнит с ферромагнитным рабочим веществом. Включение сцепления производится подачей в катушки электромагнита рабочего напряжения. Основной недостаток данного типа сцепления заключается в том, что катушка сцепления во все время работы находится под напряжением, что сокращает срок эксплуатации, жесткое включение сцепления. Данный тип сцепления применяется в ограниченных видах транспортной техники.
Рис 3. Электромагнитное порошковое сцепление
1 – маховик; 2,3,6,7 – магнитопровод; 4 – обмотка возбуждения; 5 – вывод; 8 – диски из немагнитного материала.
3. Предлагаемая конструкция
Выбор конструктивной схемы включения принятие решений по следующим вопросам: тип сцепления и привода, число ведомых дисков, тип и число нажимных пружин, размеры фрикционных накладок, значение коэффициента запаса сцепления.
В современных автомобилях наибольшее распространение получили сухие фрикционные одно- и духдисковые сцепления с неавтоматическим механическим приводом. Другие типы сцепления применяются, в основном, на специальных автомобилях. Механический привод применяется при размещении педали сцепления вблизи от сцепления. Гидравлический привод имеет более высокий КПД, обеспечивающий лучшую герметичность кабины (кузова), позволяет использовать подвесную педаль и проще по конструкции при значительном удалении педали от сцепления и опрокидывающейся кабине.
На основании вышеизложенного, а также достаточно высокого КПД соответствия всем требованиям к сцеплению выбираю на проектируемый автомобиль сухое фрикционное однодисковое сцепление с гидравлическим приводом.
Диафрагменные (тарельчатые) пружины получили широкое применение в сцеплениях легковых и изготовленных на их шасси грузовых автомобилях. Обычно применяют пружину, хотя известны конструкции с двумя пружинами (грузовые автомобили). На грузовых автомобилях, как правило, используются сцепления с периферийным расположением цилиндрических витых пружин, например сцепление автомобиля ГАЗ-53.
На основании вышеизложенного выбираю для проектируемого сцепления 9 цилиндрических витых пружин с их периферийным расположением.
Отечественные легковые и грузовые автомобили грузоподъемностью до 5т имеют однодисковые сцепления. Автомобили грузоподъемностью более 7т (МАЗ-500А, КАМАЗ, ЗИЛ-133Г), а также автомобили повышенной проходимости (УРАЛ-375, МАЗ-509) имеют двухдисковое сцепление. Следовательно, для проектируемого автомобиля выбираю однодисковую конструкцию сцепления.
Значение коэффициента выбирают в зависимости от типа автомобиля: для легковых автомобилей 1.3-1.75; грузовых одиночных 1.6-2.2.; грузовых работающих с прицепом 2.0-2.5; автомобилей повышенной проходимости, работающих с прицепом 2.5-3.0. Большие значения принимаются для сцеплений, работающих в тяжелых условиях (автобусы городского типа, автомобили-самосвалы, автомобили повышенной проходимости, автомобили с малой удельной мощностью).
Для проектируемого сцепления выбираю b = 1.8.
4. Расчет сцепления
4.1 Выбор основных параметров сцепления
С учетом данных ОСТ 37.001.463-87 по максимальному моменту двигателя M e max = 190 Н×м предварительно выбираем сцепление. В соответствии с определением с внешним диаметром сцепления и ГОСТом 1786-95 устанавливаем размеры накладок: D н = 250 мм; D в = 155 мм; толщина накладки = 4,0 мм.
4.2 Расчет сцепления на износ
Требуемое нажимное усилие на поверхностях трения вычисляется по формуле
где b - коэффициент запаса сцепления, принимаем b = 1,8;
m - коэффициент трения, принимаем m = 0,3;
i – число поверхностей трения, у однодискового сцепления i = 2
Удельное давление на фрикционные накладки
Величина q оказывает существенное влияние на интенсивность износа накладок и не должна превышать рекомендуемых значений (0,15…0,25 МПа)
Для расчета работы буксования используют формулы, базирующиеся на статической обработке экспериментальных данных. Для практических расчетов может быть использована следующая формула
где J a – приведенный момент инерции автомобиля, Н×м×с 2 ;
w е – угловая скорость вращения коленчатого вала, с -1 ;
М y - момент сопротивления движению автомобиля, приведенный к коленчатому валу двигателя, Н×м
Момент инерции J a определяют по формуле
где i k и i 0 – передаточные числа коробки перемены передач и главной передачи, по заданию i k = 3,1 и i 0 = 5,3;
m a – полная масса автомобиля, по заданию m a = 3550 кг
Угловая скорость коленчатого вала двигателя при максимальной скорости
Угловая частота вращения коленчатого вала двигателя в момент включения сцепления
Приведенный момент сопротивления движению
где y - коэффициент суммарного сопротивления дороги;
h тр – коэффициент полезного действия трансмиссии
Расчет работы буксования
Удельная работа буксования
Массу нажимного диска находим из формулы
где g - доля теплоты, приходящаяся на рассчитываемую деталь, g = 0,5;
с – удельная массовая доля чугуна, с = 481,5 (Дж/(кг×град))
Исходя из массы диска и плотности материала определим толщину нажимного диска
4.3 Расчет деталей
4.3.1 Нажимной диск
Нажимной диск обычно выполняется из чугуна, который имеет низкое сопротивление растяжению и при воздействии центробежных сил может разрушится. Поэтому он проверяется по величине окружной скорости
4.3.2 Цилиндрическая нажимная пружина
Нажимное усилие одной пружины вычисляют по формуле
где Р 1 – номинальная сила, действующая на пружину;
Z n – число пружин;
Dl – рабочий ход пружины, принимаем равным 3,0 мм
При выключении сцепления деформация пружин увеличивается на величину хода Dl, в результате чего сила упругости возрастает до значения Р 2 . Управление сцеплением не затрудняется, если усилие пружин при деформации увеличится на величину не более 10-20%,т.е.
Задаемся индексом пружины
Определяем коэффициент, учитывающий кривизну витков и влияние поперечной силы
Диаметр проволоки
С ГОСТ 14963-78 номинальный диаметр принимаем d = 5,0 мм
Средний диаметр пружины:
Жесткость пружины составляет величину
Число рабочих витков пружины:
где G – модуль упругости при кручении;
принимаем G = 80 Гпа
Полное число витков
Так как посадка витка на виток не допустима, то при предельной нагрузке Р 2 , должен оставаться зазор между витками
Шаг пружины t, в свободном состоянии
Высота полностью сжатой пружины
Высота пружины в свободном состоянии
Высота пружины при предварительной деформации (под нагрузкой Р 1)
4.4 Расчет вала сцепления
Вал сцепления рассчитывают на кручение по максимальному крутящему моменту двигателя M e max . Диаметр вала в самом узком сечении должен быть не менее
где [t] – допускаемые касательные напряжения, [t] = 100 МПа
В соответствии с ГОСТ 6636-69 – «Основные нормы взаимозаменяемости. Нормальные линейные размеры» расчетный диаметр вала принимаем d в = 21 мм.
4.5 Ступица ведомого диска
где a - коэффициент точности прилегания шлицев, a = 0,75;
z – число шлицев;
F – расчетная площадь шлицев, м 2 ;
r ср – средний радиус шлицев, м
Рабочая площадь шлицев
где l – рабочая длина шлицев;
D и d – диаметр вершин и диаметр впадин шлицев, соответственно, м;
f – фаска у головки зуба
Средний радиус шлицев
Для применяемых соотношений элементов шлицевых соединений основным является расчет на смятие
4.6 Подшипник выключения сцепления
где Р – эквивалентная динамическая нагрузка, Н;
L – долговечность подшипника, млн. об.;
n- степень для шариковых подшипников, n = 3
где Q – осевое усилие на подшипник, Н;
Y – переводной коэффициент осевой нагрузки, Y = 2,3;
k б – коэффициент безопасности, k б = 1,55;
k т – температурный коэффициент, k т = 1,0
Осевое усилие, действующее на подшипник, вычисляется по формуле
где i p – передаточное число рычагов выключения, i p = 4
Долговечность подшипника вычисляется по формуле
где 0,1 – коэффициент, показывающий, что время работы подшипника составляет 10% от времени работы автомобиля;
S – пробег автомобиля до капитального ремонта, км;
n – обороты подшипника при выключении сцепления, n = 1000 мин -1 ;
V ср – средняя скорость автомобиля, V ср = 35 км/ч
4.7 Расчет привода фрикционного сцепления
Передаточное число гидравлического привода выключения сцепления
где - передаточное число педали, в существующих конструкциях;
Передаточное число вилки;
Передаточное число рычага выключения;
Соотношение диаметров поршней
Полный ход педали сцепления
Определяем максимальное усилие на педаль сцепления
где h пр – КПД привода, h пр = 0,9
5. Техническое обслуживание спроектированной конструкции
Техническое обслуживание спроектированного сцепления заключается в регулировке его привода, своевременной подтяжке болтовых соединений, смазывании вала вилки выключение сцепления и вала педали, очистке деталей от грязи.
Нужно тщательно следить за затяжкой болтов крепления картера сцепления к блоку цилиндров. Момент затяжки болтов должен быть 80...100 Н×м. Болты нужно затягивать равномерно крест-накрест. Сцепление не должно пробуксовывать при включенном положении, а при нажатии на педаль должно полностью выключаться. Свободный ход педали должен составлять 30...45 мм, полный ход – 150-180 мм.
По мере износа фрикционных накладок уменьшается свободный ход педали, в результате чего сцепление может пробуксовывать. Это приводит к быстрому износу ведомого диска, износу подшипника выключения сцепления. В случае чрезмерного свободного хода (свыше 45мм) при нажатии на педаль не происходит полного выключения сцепления. Это ведет к повышенному износу ведомого диска и затрудняет переключение передач (повышается износ синхронизаторов в коробке передач).
Библиографический список
1. ГОСТ 2.105-95. Общие требования к текстовым документам, - Минск, Международный совет по стандартизации, метрологии и сертификации, 1996.-19 с.
2. Единая система конструкторской документации. Общие правила выполнения чертежей М.: Изд-во стандартов, 1991.-158 с.
3. Конструирование и расчет фрикционного сцепления автомобиля, Методическое указание к выполнению курсового проекта по дисциплине «Автомобили». Иваново-2006 г.
4. Сцепление транспортных и тяговых машин. Под редакцией Ф.Г. Геккера, В. М. Шарипова, Г. М. Щеренкова. Машиностроение 1989.-340 с.
Сцепление представляет собой элемент трансмиссии, передающий под действием сил трения крутящий момент от двигателя на трансмиссию и имеющий устройство для кратковременного их разъединения. Сцепление обеспечивает плавное трогание автомобиля, безударное переключение передач, предотвращает воздействие на трансмиссию больших динамических нагрузок, возникающих при резком изменении частоты вращения коленчатого вала двигателя или ведущих колес автомобиля. Крутящий момент двигателя в сцеплении не преобразуется, а при проскальзывании сцепления происходят потери энергии двигателя.
Типы сцеплений
По характеру работы различают постоянно замкнутые или постоянно разомкнутые сцепления. Большинство сцеплений постоянно замкнутые, т. е. постоянно включенные.
По характеру связи между ведущими и ведомыми элементами различают: фрикционные сцепления , передающие крутящий момент во включенном состоянии за счет сил трения; гидравлические (гидромуфты), в которых используется кинетическая энергия жидкости (рис. 11.1, а); электромагнитные , работающие на основе магнитного взаимодействия ведущих и ведомых элементов (рис. 11.1, б), в том числе порошковые, в которых используется сила трения, возникающая при движении порошка железа (ферронаполнителя) в магнитном поле.
Гидромуфта является разновидностью гидротрансформатора, рассмотренного ранее. В ней отсутствует реактор, и поэтому она не способна увеличивать крутящий момент двигателя, она лишь трансформирует его от нуля до максимума в зависимости от количества масла, находящегося внутри, и частоты вращения коленчатого вала двигателя. При этом потери на проскальзывание при передаче максимальной мощности составляют до 3 %. Включение и выключение гидромуфты связано с наполнением или сливом масла из полости гидромуфты, а это требует определенное время, кроме того, из-за достаточно большой инерционности турбинного колеса невозможно обеспечить чистоту выключения сцепления, а следовательно, безударное переключение передач. По этой причине гидромуфты используют совместно с фрикционным сцеплением.
В электромагнитном сцеплении ток, подводимый к электромагниту, создает магнитное поле, которое заставляет его перемещаться в сторону якоря. При этом создается усилие на нажимном диске, которое тем
Рис. 11.1. Схемы гидравлического (а) и электромагнитного (б) сцеплений: 1 - насосное колесо; 2 - турбинное колесо; 3 - корпус гидромуфты; 4 - кожух сцепления; 5 - нажимной диск; 6 - якорь; 7 - дисковый магнитопоровод; 8 - контактные кольца; 9 - муфта блокировки сцепления; 10 - щетки; 11 - электромагнит
больше, чем больше угловая скорость вращения коленчатого вала двигателя. При переключении передач электромагнит обесточивается специальным контактором и сцепление выключается. Из электромагнитных сцеплений чаще используются порошковые, так как в них силовое взаимодействие деталей значительно выше, но и они не получили широкого распространения на автомобилях.
По числу ведомых дисков фрикционные сцепления могут быть однодисковыми , двухдисковыми (рис. 11.2) или многодисковыми (с числом ведомых дисков три и более). Многодисковые сцепления применяются редко в случае необходимости передачи очень большого крутящего момента на большегрузных автомобилях.
По состоянию поверхностей трения различают сухое сцепление , у которого для создания сил трения используется сухое трение между ведущими и ведомыми дисками, и мокрое сцепление , когда для создания сил трения используются ведущие и ведомые диски, работающие в жидкости. На автомобилях марок «ВАЗ», «ГАЗ», «ЗИЛ», «Урал», «КамАЗ» применяют сухие одно- и двухдисковые сцепления. В планетарных коробках передач в качестве блокировочных фрикционов или тормозных фрикционов используют многодисковые мокрые сцепления.
Рис. 11.2. Схемы однодискового (а) и двухдискового (б) сцеплений: / - маховик; 2 - кожух; 3 - рычаг; 4 - муфта выключения; 5 - нажимные пружины; 6 - нажимной диск; 7 - ведомые диски; 8 - промежуточный диск; 9 - устройство для установки промежуточного диска в
среднее положение
По способу создания нажимного усилия различают: центробежные сцепления , в которых прижатие ведущих и ведомых дисков осуществляется за счет центробежных сил (рис. 11.3, а); сцепления с центральной пружиной , в которых прижатие ведущих и ведомых дисков осуществляется одной или несколькими винтовыми пружинами, расположенными концентрично относительно оси вращения сцепления (рис. 11.3, б); сцепления с мембранной пружиной , в которых прижатие ведомых и ведущих дисков осуществляется посредством тарельчатой пружины специ-
Рис. 11.3. Схемы сцеплений с различными типами нажимных устройств: а - центробежное; б - с центральной пружиной; в - с мембранной пружиной; / - маховик; 2 - нажимной диск; 3 - кожух сцепления; 4 - нажимной рычаг; 5 - нажимные пружины; 6 - нажимной
подшипник; 7 - пружина; 8 - грузик; 9 - ведомый диск
алычой формы (рис. 11.3, в); сцепления с периферийными пружинами, в которых прижатие ведомых и ведущих дисков осуществляется посредством цилиндрических пружин, расположенных по периферии (см. рис. 11.2).
Центробежные сцепления устанавливались ранее на некоторых зарубежных грузовых автомобилях и ряде отечественных автомобилей. В них нажимное усилие создается за счет центробежных сил, образуемых при вращении грузиков. Центробежное сцепление - нормально разомкнутое, т. е. при малой частоте вращения вала двигателя и при неработающем двигателе такое сцепление выключено. Сцепление с центральной цилиндрической пружиной использовалось в автомобилях марки «Татра».
Сцепление с центральной конической пружиной благодаря конструкции нажимного механизма может передавать достаточно большой крутящий момент при небольших габаритных размерах. Усилие пружины передается нажимному диску через рычаги, обеспечивая его равномерное прижатие к ведомым деталям. Поскольку нажимная пружина не соприкасается с нажимным диском, она меньше нагревается и дольше сохраняет упругость. Сцепление с центральной конической пружиной используется на грузовых автомобилях. Сцепление с мембранной пружиной применяется на легковых автомобилях и грузовых автомобилях малой грузоподъемности.
По типу привода различают сцепления с механическим и гидравлическим приводами. Механический привод содержит только механические элементы. В гидравлическом приводе усилие передается с помощью гидравлической системы.
По наличию и типу усилителя привода различают сцепления с пружинным усилителем (сервопружиной); с пневматическим усилителем, работающим с использованием энергии сжатого воздуха; с вакуумным усилителем, работающим с использованием энергии разрежения, возникающего во впускном трубопроводе двигателя; с гидравлическим усилителем, работающим с использованием энергии жидкости, находящейся под давлением.
С учетом условий работы, места в схеме передачи энергии трансмиссией автомобиля к сцеплению предъявляются следующие требования:
- надежная передача крутящего момента от двигателя к коробке передач - обеспечивается необходимым запасом момента сцепления (момента трения) на всех режимах работы двигателя, сохранением нажимного усилия в необходимых пределах в процессе эксплуатации;
- полнота включения, т. е. отсутствие пробуксовывания ведущих и ведомых деталей сцепления, обеспечивающая надежную передачу крутящего момента двигателя, - достигается в эксплуатации наличием зазора в механизме выключения и недопущением попадания смазочного материала на трущиеся поверхности;
- полнота («чистота») выключения, обеспечивающая полное разъединение двигателя и трансмиссии, - достигается заданной величиной рабочего хода подшипника выключения и соответственно рабочим ходом педали сцепления;
- плавное включение, обеспечивающее заданную интенсивность трогания с места автомобиля или после включения передачи, - достигается конструкцией сцепления, его привода и темпом отпускания педали водителем;
- предохранение трансмиссии и двигателя от перегрузок и динамических нагрузок - достигается оптимальной величиной запаса момента сцепления, установкой в нем гасителя крутильных колебаний, специальными мероприятиями в конструкции ведомых дисков;
- малый момент инерции ведомых деталей сцепления, снижающий ударные нагрузки на зубья колес при переключении передач;
- обеспечение нормального теплового режима работы и высокой износостойкости за счет интенсивного отвода теплоты от поверхностей трения;
- хорошая уравновешенность с целью исключения «биений» и соответственно динамических нагрузок при работе сцепления;
- легкость и удобство управления, возможность автоматизации процессов включения и выключения.
Фрикционные одно- и двухдисковые сцепления наиболее полно отвечают указанным требованиям и из-за простоты конструкции получили наибольшее распространение.
Загрузка...