Что значит фрикционное сцепление
Устройство автомобилей
Сцепление фрикционного типа устанавливается на маховике и состоит из ведущих и ведомых элементов, нажимного механизма и механизма выключения.
К ведущим элементам сцепления относятся те детали и узлы, которые воспринимают крутящий момент от маховика и передают его на ведомые детали. К ним можно отнести собственно маховик, кожух сцепления и нажимной диск.
Нажимной диск должен иметь возможность перемещаться в осевом направлении при включении и выключении сцепления, и в то же время не перемещаться в тангенциальном направлении относительно кожуха и маховика. С этой целью на некоторых сцеплениях нажимной диск соединяют с кожухом с помощью упругих пластин, которые одним концом закрепляются на кожухе, другим - на нажимном диске (рис. 1, а). Передача крутящего момента может также осуществляться бобышками нажимного диска, которые входят в окна, выполненные в кожухе (рис. 1, б).
При необходимости передачи большого крутящего момента кожух вообще исключается из участия в этой работе, а нажимные диски воспринимают крутящий момент сразу от маховика с помощью шипов, которые входят в пазы, выполненные на маховике (рис. 1, в).
Недостатком этого способа передачи крутящего момента является достаточно большое трение, возникающее между боковыми поверхностями пазов и шипов при осевом перемещении нажимного диска и препятствующее выключению сцепления.
К ведомым элементам сцепления относятся ведомые диски 4 (рис. 2), воспринимающие крутящий момент от ведущих элементов и передающих его на первичный вал коробки перемены передач.
Ведомые диски при включенном сцеплении не будут проскальзывать относительно ведущих деталей, если будет выполняться условие равенства максимального момента Мс трения сцепления и максимального крутящего момента Мmax двигателя с учетом коэффициента запаса:
Мс = β×Мmax = μ×Рпр×Rср×i, (1)
где β – коэффициент запаса сцепления; μ – коэффициент трения между активными поверхностями ведущего и ведомого дисков; Рпр – усилие, создаваемое нажимным устройством; Rср – средний радиус трения (зависит от радиуса активной поверхности трения ведущего и ведомого дисков); i – число поверхностей трения.
В зависимости от условий эксплуатации автомобиля сцепления могут выполняться с коэффициентом запаса равным 3 и более.
Из формулы (1) следует, что для передачи бόльшего крутящего момента диски должны выполняться бόльшего диаметра, а существенным фактором, обеспечивающим его работу, является коэффициент трения между активными поверхностями ведомого и ведущего дисков. Для повышения коэффициента трения на дисках крепятся фрикционные накладки, изготовленные из различных материалов, обладающих хорошими фрикционными свойствами, износоустойчивостью и термической стойкостью. Широко применяемые ранее фрикционные накладки с добавлением 50% асбеста в настоящее время применяются редко из-за экологической вредности асбестовой пыли, попадающей в воздух при производстве накладок и при их изнашивании в результате трения.
Ведомые диски оснащаются гасителями крутильных колебаний. Источником вынужденных колебаний валов трансмиссии в основном являются неравномерная работа двигателя и ведущих колес автомобиля при движении по неровностям дороги. При совпадении частот вынужденных колебаний и собственных колебаний трансмиссии могут возникнуть резонансные явления, вызывающие большие динамические знакопеременные нагрузки в трансмиссии, что может привести к поломке деталей и аварийной ситуации при движении автомобиля.
Поэтому в конструкции сцепления необходимо предусмотреть механизм, снижающий вероятность или полностью исключающий подобные явления.
С этой целью и применяются гасители крутильных колебаний, состоящие из нескольких цилиндрических пружин, размещенных по окружности на ведомом диске в специальной ступице на некотором расстоянии от оси вращения. Гаситель крутильных колебаний за счет упругости пружин и сил трения поглощает часть энергии колебательных и динамических перегрузок благодаря возможности относительного перемещения ведомого и ведущего диска в тангенциальном направлении (по касательной) к оси вращения. При этом энергия колебаний и превращается в тепловую энергию сил внутреннего (в витках пружины) и внешнего трения.
Нажимным механизмом является нажимная пружина 6 (см. рис. 2). От нажимного усилия зависит максимальное значение и надежность передачи крутящего момента от ведомых элементов сцепления к ведомым.
Наибольшее распространение получили центральная мембранная пружина и периферийные цилиндрические пружины, располагаемые в один или два ряда. С целью обеспечения равномерности усилия по всей площади нажимного диска число пружин должно быть кратным количеству рычагов выключения.
Механизм выключения сцепления включает рычаги выключения сцепления 12 (рис. 2) и вилки рычагов 11. Длины плеч рычагов должны обеспечить достаточный ход нажимного диска для чистоты выключения сцепления и облегчить водителю процесс выключения. Поэтому они выполняются с передаточным числом от 4,5 до 4,85. В некоторых конструкциях сцеплений для уменьшения износа концов рычагов к ним прикрепляют упорное кольцо, исключающее непосредственный контакт рычагов и подшипника выключения (выжимного подшипника). В сцеплениях с мембранной нажимной пружиной рычаги отсутствуют, а их функцию выполняют лепестки самой пружины.
Вилки рычагов должны иметь возможность наклоняться, т. е. совершать качательные движения, так как при перемещении рычагов изменяется их положение, и, следовательно, расстояние между опорами рычагов. С этой целью вилки рычагов закрепляются на кожухе сцепления не жестко, а через регулировочную гайку со сферической поверхностью.
Работа сцепления может проходить в трех режимах: во включенном положении, в выключенном положении и при частичном выключении-включении (при трогании автомобиля с места).
При включенном положении (рис. 2, а), когда педаль сцепления 8 отпущена, нажимные пружины 6, воздействуя на нажимной диск 2, плотно зажимают ведомый диск 4 между маховиком 3 и нажимным диском. Крутящий момент через активные поверхности трения передается от ведущих элементов на ведомые, при этом угловая скорость вращения ведущих и ведомых элементов одинакова.
При выключенном сцеплении (рис. 2, б), когда педаль 8 сцепления нажата, через привод осуществляется воздействие на подшипник выключения 7, который перемещается в сторону маховика 3 и воздействует на конец рычага 12. При этом противоположные концы рычага отодвигают нажимной диск 2 от ведомого диска 4, сжимая нажимные пружины 6. Крутящий момент с ведущих элементов на ведомые не передается, и ведомый диск сцепления не вращается.
При трогании автомобиля с места педаль 8 сцепления отпускается плавно, внутренние концы рычагов 12 перемещаются в сторону от маховика 3, а нажимной диск начинает постепенно прижиматься к ведомому диску и передавать на ведомый диск плавно возрастающий крутящий момент. Когда он станет достаточным для преодоления сил сопротивления движению автомобиля, ведомый диск начнет вращаться, и автомобиль тронется с места.
Этот режим работы сцепления является самым напряженным, поскольку он сопровождается выделением значительного количества теплоты при проскальзывании ведомого диска и динамическими нагрузками при резком отпускании педали сцепления. В этом режиме имеет место максимальный износ рабочих поверхностей фрикционных накладок.
Полнота выключения сцепления обеспечивается наличием свободного хода педали, который определяется зазором между рычагами 12 выключения и подшипником выключения 7. В процессе эксплуатации из-за изнашивания фрикционных накладок этот зазор уменьшается. Уменьшается и величина свободного хода педали сцепления. Это может привести к пробуксовыванию сцепления во включенном состоянии. Зазор восстанавливают соответствующими регулировками в приводе сцепления, но не изменением положения рычагов выключения сцепления.
Полнота выключения сцепления обеспечивается рабочим ходом педали сцепления (70…140 мм). В двухдисковых сцеплениях предусматриваются специальные устройства для принудительного отведения среднего нажимного диска и установки его в промежуточное положение относительно маховика и нажимного диска.
На некоторых сцеплениях легковых автомобилей зазор между рычагами и подшипником выключения сцепления отсутствует (подшипник все время прижат к рычагам и вращается вместе с ними). Это позволяет исключить ударные нагрузки на подшипник при выключении сцепления и продлить срок его службы. В этом случае полнота включения и выключения сцепления обеспечивается полным ходом педали.
Наглядно с работой фрикционного сцепления можно ознакомиться, посмотрев размещенный внизу страницы видеоролик. Здесь же рассказывается о взаимодействии сцепления с другими агрегатами трансмиссии и о том, как правильно управлять фрикционным сцеплением.
***
Сухое однодисковое сцепление
k-a-t.ru
Назначение и принцип работы фрикционного сцепления
Категория:
Устройство автомобиля
Назначение и принцип работы фрикционного сцепления
Назначение сцепления — разъединять двигатель и коробку передач во время переключения передач и вновь плавно соединять их, не допуская резкого приложения нагрузки, а также обеспечивать плавные трогание автомобиля с места и его остановку без остановки двигателя. При резком торможении без выключения сцепления оно, пробуксовывая, предохраняет трансмиссию от перегрузок инерционным моментом. Во включенном состоянии сцепление должно надежно соединять двигатель с трансмиссией, не пробуксовывая. Подавляющее большинство сцеплений, применяемых на отечественных автомобилях, относится к фрикционным сухим дисковым сцеплениям, в которых использованы сила трения сухих поверхностей. По числу ведомых дисков сцепления делят на одно- и двухдисковые.
Наибольшее распространение получили однодисковые сцепления благодаря простоте их конструкции, надежности, «чистоте» выключения и плавности включения, а также удобству при эксплуатации и ремонте. Двухдисковые сцепления применяют в тех случаях, когда необходимо передать большой крутящий момент.
Сцепление состоит из ведущей и ведомой частей, нажимного механизма и механизма выключения. Детали ведущей части сцепления воспринимают от маховика крутящий момент двигателя, а детали ведомой части передают этот момент первичному валу коробки передач. Нажимной механизм обеспечивает плотное прижатие ведущей и ведомой частей сцепления для создания необходимого момента трения. Механизм выключения служит для управления сцеплением. Привод выключения сцепления может быть механическим или гидравлическим. Для облегчения выключения сцепления в некоторых конструкциях применен пневматический усилитель.
Ведущая часть однодискового сцепления имеет маховик с обработанной торцовой поверхностью, нажимной диск, кожух муфты сцепления и направляющие пальцы. Ведомая часть однодискового сцепления имеет ведомый диск с фрикционными накладками из прессованного асбеста или медно-асбестовой плетенки и первичный вал коробки передач. Нажимной механизм образуют нажимные пружины, установленные в кожухе. В состав механизма выключения сцепления входят оттяжные пальцы, опоры выключающих рычагов, отжимные рычаги, передвижная муфта, педаль, тяга педали, вилка выключения, оттяжная пружина. Все детали сцепления помещены внутри картера маховика.и картера муфты сцепления.
При включенном сцеплении крутящий момент от коленчатого вала через маховик и нажимной диск благодаря трению передается зажатому . между ними ведомому диску, ступица которого имеет шлицевое соединение с первичным валом коробки передач. Для выключения сцепления нажимают на педаль, которая через тягу, вилку и муфту, через рычаги и пальцы отводит назад нажимной диск. При этом сжимаются пружины и освобождают ведомый диск, по обеим сторонам которого образуются зазоры. При плавном отпускании педали пружины возвращают все детали механизма выключения в исходное положение, т. е. пружины постепенно прижимают нажимной диск к ведомому диску, а последний — к поверхности маховика.
Рис. 1. Сцепления: а — однодисковое; б — двухдисковое; 1 — коленчатый вал двигателя; 2 — маховик; 3 — ведомый диск с фрикционными накладками; 4 — нажимной диск; 5 — картер муфты сцепления; 6 — кожух муфты сцепления; 7 — оттяжные пальцы; 8 — опоры выключающих рычагов; 9 — отжимной рычаг; 10 — передвижная муфта; И — первичный вал коробки передач; 12 — педаль; 13 — тяга; 14 — вилка выключения; 15 — оттяжная пружина; 16 — нажимная пружина; 17 и 23 — направляющие пальцы; 18 — роликоподшипник; 19 — отжимная пружина промежуточного диска; 20 — регулировочный болт промежуточного диска; 21 — нажимной (ведущий) диск; 22 — задний ведомый диск; 24 — промежуточный (ведущий) диск; 25 передний ведомый диск
В двухдисковом сцеплении (рис. 1, б) ведущая часть состоит из двух дисков, а ведомая — из двух дисков. Для обеспечения необходимых зазоров между ведущими и ведомыми дисками в выключенном состоянии (т. е. для «чистоты» выключения) служит отжимная пружина и регулировочный болт промежуточного диска. Нажимные пружины могут быть винтовыми или диафрагменными. Винтовые пружины равномерно располагают по периферии окружности, а центральную пружину устанавливают одну.
Для облегчения управления сцеплением и плавности его включения применен гидравлический привод управления сцеплением. Плавность включения обеспечивают также пружинящие ведомые диски. Для этого накладку (рис. 2, а) с одной стороны диска крепят к его секциям пластинчатыми пружинами, изогнутыми впереди, а накладку с другой стороны диска — такими же пружинами, изогнутыми назад. Это обеспечивает в свободном состоянии зазор между накладками, равный 1—2 мм. Пружинящие свойства ведомого диска могут быть также усилены установкой под одну из накладок плоских пружин. Уменьшение зазора между накладками в процессе включения сцепления обеспечивает плавность соприкосновения трущихся поверхностей и возрастания силы трения.
Для предохранения валов трансмиссии от крутильных колебаний ставят гаситель крутильных колебаний (демпфер), увеличивающий плавность включения сцепления и повышающий долговечность деталей трансмиссии.
Пружины гасителя крутильных колебаний обеспечивают упругую связь ведомого диска сцепления с его ступицей. Подбором стальных колец регулируют силу сжатия ведомого диска, гасителя и ступицы, а также фрикционных (паронитовых) колец.
Рис. 2. Гаситель крутильных колебаний: а — детали гасителя; б — нерабочее положение; в — рабочее положение; 1 и 10 — накладки диска; 2 — пластинчатые пружины; 3 — ведомый диск; 4 — фрикционные кольца; 5 — штифт; 6 — ступица ведомого диска; 7 — регулировочные кольца; 8 — пружины; 9 — гаситель крутильных колебаний
При отсутствии передачи крутящего момента прорези фланца ступицы (рис. 2, б) и ведомого диска, в которых расположены пружины, совпадают. При передаче же крутящего момента (рис. 2, в) от диска к ступице пружины вступают в действие, диск повертывается на некоторый угол по отношению к фланцу ступицы 6 ив дисках гасителя возникает трение. Предельное угловое смещение дисков ограничено размером вырезов во фланце ступицы под штифты, соединяющие диск и гаситель.
Все вращающиеся части сцепления балансируют.
Читать далее: Устройство и работа однодисковых сцеплений с периферийными пружинамиКатегория: - Устройство автомобиля
stroy-technics.ru
1.3. Сцепление. (Для сам. работы)
Лекция 12
сцепление. Назначение и типы
Сцеплением называется силовая муфта, 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 этом при помощи сцепления осуществляется разгон автомобиля.
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. Такие нагрузки в трансмиссии возникают при резком торможении автомобиля, резком включении сцепления, неравномерной работе двигателя и резком снижении частоты вращения коленчатого вала, а также при наезде колес автомобиля на неровности дороги и т.д.
На автомобилях применяются различные типы сцеплений, которые классифицируются по разным признакам (рис. 1).
Рисунок 1 ‑ Типы сцеплений, классифицированных по различным признакам
Все сцепления, кроме центробежных, являются постоянно замкнутыми, т.е. постоянно включенными и выключаемыми водителем при переключении передач, торможении и остановке автомобиля.
Наибольшее применение на автомобилях получили фрикционные сцепления ‑ однодисковые и двухдисковые.
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 грузовых автомобилях большой грузоподъемности.
Гидравлические сцепления, или гидромуфты, в качестве отдельного механизма трансмиссии на современных автомобилях не применяются. Ранее они использовались совместно с последовательно установленным фрикционным сцеплением.
Электромагнитные сцепления широкого распространения не получили в связи со сложностью их конструкции.
Требования к сцеплению
Для надежной работы автомобиля к сцеплению, кроме общих требований к конструкции автомобиля, предъявляются специальные требования, в соответствии с которыми оно должно обеспечивать:
- надежную передачу крутящего момента от двигателя к трансмиссии;
- плавность и полноту включения;
- чистоту выключения;
- минимальный момент инерции ведомых частей;
- хороший отвод теплоты от поверхностей трения ведущих и ведомых частей;
- предохранение механизмов трансмиссии от динамических нагрузок;
- поддержание нажимного усилия в заданных пределах в процессе эксплуатации;
- легкость управления и минимальные затраты физических усилий на управление;
- хорошую уравновешенность.
Выполнение всех указанных требований обеспечить в одном сцеплении невозможно. Поэтому в разных сцеплениях в соответствии с конструкцией выполняются в первую очередь главные для них требования.
Рассмотрим требования, предъявляемые к конструкции сцепления.
Надежная передача крутящего момента от двигателя к трансмиссии.
Сцепление автомобиля должно обеспечивать возможность передачи крутящего момента, превышающего крутящий момент двигателя. При износе фрикционных пар, когда сила нажатия пружин ослабевает, сцепление может пробуксовывать. Длительное пробуксовывание сцепления приводит к выходу его из строя.
Момент МC, передаваемый сцеплением, создается в результате взаимодействия поверхностей трения ведомого диска с контртелом (маховиком, нажимным диском).
Максимальное значение передаваемого сцеплением момента определяется уравнением.
МС = Ме · β = Рпр · μ · Rср · i (1)
где Ме – максимальный крутящий момент развиваемый двигателем, Н·м;
β – коэффициент запаса;
Рпр – усилие пружин сцепления, Н;
μ – коэффициент трения;
Rср – средний радиус ведомого диска, м;
i – число пар трения.
Обычно принимают коэффициент запаса β = 1,2...2,5 в зависимости от типа сцепления и его назначения. Сцепления с регулируемым давлением пружин и сцепления с диафрагменными пружинами имеют наиболее низкое значение коэффициента запаса. Большие значения β коэффициент запаса принимают для сцеплений грузовых автомобилей и автобусов.
Надежная работа сцепления без перегрева и значительных износов особенно важна в тяжелых дорожных условиях движения автомобиля и при наличии прицепа и полуприцепа, когда имеют место более частые включения и выключения, а также буксование сцепления.
Плавность и полнота включения. Сцепление должно включаться плавно, чтобы не вызывать повышенных нагрузок в механизмах трансмиссии и очень больших ускорений автомобиля, которые отрицательно влияют на водителя, пассажиров и перевозимые грузы. Так, например, при резком включении сцепления скручивающие нагрузки в трансмиссии могут быть в 3…4 раза больше максимального крутящего момента двигателя. Это происходит потому, что при быстром отпускании педали управления усилие сжатия ведущих и ведомых частей сцепления в начальный момент создается не только нажимными пружинами, но и кинетической энергией перемещающегося к маховику двигателя нажимного диска и связанных с ним деталей. При этом в момент соприкосновения ведущих и ведомых частей сцепления усилие их сжатия в несколько раз превышает силу нажимных пружин.
При резком включении сцепления уменьшается угловая скорость коленчатого вала двигателя и на трансмиссию передается повышенный крутящий момент:
, (2)
где Ме ‑ крутящий момент двигателя;
Jе ‑ момент инерции вращающихся частей двигателя;
‑ускорение вращающихся частей двигателя.
При включении сцепление должно обеспечивать быстрый разгон автомобиля. Максимально допустимое ускорение при трогании автомобиля с места должно быть в пределах 3...4 м/с2, чтобы не вызвать дискомфорт пассажиров.
Плавность включения сцепления обеспечивается главным образом благодаря упругим свойствами ведомого диска, которые зависят от его конструкции. Плавности включения сцепления также способствуют пружины гасителя крутильных колебаний. Однако влияние этих пружин незначительно, так как их деформация при включении сцепления невелика. На плавность включения сцепления влияет и упругость деталей привода управления сцеплением. Так, например, в сцеплении с диафрагменной пружиной большую упругость имеют рычаги (лепестки) выключения сцепления, которые выполнены вместе с диафрагменной пружиной.
Наиболее высокую плавность включения обеспечивают многодисковые сцепления. Однако они применяются очень редко и только на тяжелых грузовых автомобилях.
Крутящий момент двигателя должен передаваться на трансмиссию без буксования сцепления.
Полнота включения сцепления достигается специальными регулировками сцепления и его привода. Эти регулировки обеспечивают необходимый зазор между выжимным подшипником муфты выключения сцепления и концами рычагов выключения, а также пропорциональный указанному зазору свободный ход педали сцепления, который обычно составляет 20...40 мм.
При значительном изнашивании трущихся поверхностей ведущих и ведомых частей сцепления указанный зазор уменьшается, и рычаги выключения упираются в выжимной подшипник муфты выключения, что препятствует созданию пружинами необходимого нажимного усилия.
Сцепления с гидравлическим приводом управления могут и не иметь зазора между подшипником муфты выключения и концами рычагов выключения. При этом выжимной подшипник постоянно прижимается к концам рычагов с небольшой силой. При изнашивании трущихся поверхностей рычаги перемещают подшипник с муфтой и через вилку выключения и толкатель поршня рабочего цилиндра привода сцепления вытесняют соответствующее количество жидкости в главный цилиндр привода. При этом регулировочный зазор между толкателем и поршнем главного цилиндра сохраняется. Обслуживание таких сцеплений упрощается.
Чистота выключения. Чистота выключения сцепления характеризует полное разъединение двигателя и трансмиссии, при котором ведущие детали сцепления не ведут за собой ведомые.
При неполном выключении сцепления затрудняется переключение передач (оно происходит с шумом), что приводит к изнашиванию шестерен и синхронизаторов. Если же сцепление выключено не полностью, а в коробке передач включена передача, то при работающем двигателе сцепление будет буксовать. Это приводит к нагреву деталей сцепления и изнашиванию фрикционных накладок ведомого диска.
Чистоте выключения сцепления препятствует трение в ступице ведомого диска, которая установлена на шлицах первичного вала коробки передач. При выключении сцепления ведомый диск находится под действием осевой силы, которая прижимает его к маховику. Значение осевой силы Ро ограничивается силой трения Fд в шлицевом соединении ступицы диска и первичного вала коробки передач:
Fд = Gд · μд,
где Gд ‑ вес ведомого диска;
μд ‑ коэффициент трения в шлицевом соединении.
При этом в шлицевом соединении создается дополнительная сила трения Fт за счет трения между маховиком и фрикционной накладкой ведомого диска:
Fт = μт · μд · 
· Ро,
где μт ‑ коэффициент трения между маховиком и фрикционной накладкой;
μд ‑ коэффициент трения в шлицевом соединении;
Rср – средний радиус фрикционной накладки ведомого диска;
rш – радиус шлицов;
Ро – осевая сила.
Таким образом, остаточная осевая сила в однодисковом сцеплении будет равна:
Р´о = Fд + Fт = Gд · μд + μт · μд · 
· Ро, (3)
В многодисковом сцеплении остаточная осевая сила подсчитывается последовательным суммированием сил трения, возникающих в шлицевых соединениях всех ведомых дисков.
Остаточная осевая сила в многодисковом сцеплении значительно больше, чем в однодисковом, вследствие этого требуемая чистота выключения многодискового сцепления не обеспечивается. В таком случае необходимо уменьшать остаточную осевую силу, что может быть достигнуто увеличением числа шлицов и тщательной их обработкой или увеличением диаметра шлицевого вала.
В однодисковых сцеплениях полное разъединение двигателя и трансмиссии обеспечивается соответствующим отводом нажимного диска от маховика. В двухдисковых сцеплениях принудительный отвод среднего ведущего диска осуществляется различными специальными устройствами (равноплечим рычагом, упорным стержнем и др.). Зазор между трущимися поверхностями при отводе нажимного диска в однодисковых сцеплениях составляет 0,75...1,00 мм, в двухдисковых ‑ 0,5...0,6 мм, а в многодисковых ‑ 0,25...0,30 мм. При этом ход нажимного диска при выключении сцепления не превышает 1,5...2,0 мм для однодисковых сцеплений и 2,0...2,5 мм для двухдисковых сцеплений.
Чистота выключения сцепления, как и полнота его включения, обеспечивается регулировками свободного хода педали управления и положения концов рычагов выключения сцепления в одной плоскости. При этом точная установка концов рычагов в одной плоскости предотвращает перекос нажимного диска при включении и выключении сцепления. Кроме того, в сцеплениях с периферийными пружинами для достижения чистоты выключения число нажимных пружин кратно числу рычагов выключения, что исключает перекос нажимного диска.
В ряде конструкций сцеплений зазор между рычагами выключения и выжимным подшипником муфты выключения сцепления отсутствует, так как сила давления рычагов на подшипник не превышает 50 Н. В этом случае отсутствие зазора практически не влияет на изнашивание подшипника и позволяет сцеплению включаться полностью независимо от степени износа фрикционных накладок ведомых дисков.
Чистота выключения сцеплений с дисками, работающими в масле (фрикционы), ниже, чем у сцеплений с сухими дисками, особенно при повышении вязкости масла при низких температурах. Требуемая чистота выключения этих сцеплений достигается поддержанием необходимой температуры масла. Для этого, например, сцепление размещают в общем картере коробки передач.
Минимальный момент инерции ведомых частей. Для уменьшения ударных нагрузок шестерен включаемых передач и работы трения в синхронизаторах при переключении передач в коробке передач момент инерции ведомых частей сцепления должен быть минимальным. При включении несинхронизованной передачи ударная нагрузка на зубья шестерен пропорциональна моменту инерции ведомых частей сцепления.
Ударный импульс при включенном сцеплении может быть в 50...200 раз больше, чем ударный импульс, возникающий при переключении передач с выключенным сцеплением.
Снижение момента инерции ведомых частей сцепления достигается уменьшением диаметра ведомого диска и массы фрикционных накладок. Так, диаметр ведомых дисков сцеплений автомобилей большой грузоподъемности обычно не превышает 400 мм. Толщина фрикционных накладок сцеплений составляет 3,3...4,7 мм. Однако это не всегда возможно, так как указанные размеры определяются крутящим моментом, передаваемым сцеплением. Кроме того, при уменьшении диаметра ведомого диска необходимо увеличивать число поверхностей трения, чтобы сцепление могло передавать крутящий момент. Но увеличение числа поверхностей трения при уменьшении диаметра ведомых дисков приводит не к уменьшению, а к значительному увеличению момента инерции ведомых частей сцепления. Так, например, момент инерции ведомых частей у двухдискового сцепления значительно больше, чем у однодискового, рассчитанного на передачу такого же крутящего момента.
Применение фрикционных накладок с повышенным коэффициентом трения (из спеченных материалов) позволяет уменьшить диаметр ведомого диска, но из-за увеличения массы фрикционных накладок момент инерции ведомых частей сцепления не снижается.
Таким образом, уменьшить момент инерции ведомых частей сцепления можно только за счет уменьшения массы ведомого диска. Поэтому ведомый диск выполняют из тонкого стального листа толщиной 2...3 мм.
Для уменьшения удара при переключении передач необходимо также уменьшить разность угловых скоростей вращения шестерен переключаемых передач. Это достигается применением синхронизаторов в коробках передач.
Хороший отвод теплоты от поверхностей трения ведущих и ведомых частей. Стабильная и надежная работа сцепления существенно зависит от его теплового состояния. Поэтому необходимо поддерживать постоянный тепловой режим сцепления.
При трогании автомобиля с места происходит буксование сцепления. Это приводит к нагреву деталей сцепления и выделению теплоты на поверхностях трения его ведущих и ведомых частей. Так, например, одно включение сцепления повышает температуру нажимного диска на 7...15°С. Температура фрикционных накладок ведомого диска также повысится и понизится коэффициент их трения. При этом надежная работа сцепления будет нарушена, так как сцепление будет буксовать не только при трогании автомобиля с места, но и во время движения.
При длительном буксовании сцепления температура его поверхностей трения может превысить 300 °С, тогда как уже при 200 °С коэффициент трения снижается почти в два раза. Высокая температура приводит к вытеканию связующего компонента фрикционных накладок, они становятся сухими, пористыми и быстро изнашиваются.
При высокой температуре также может произойти коробление ведомого и нажимного дисков, появление трещин на нажимном диске и выход сцепления из строя.
Для предохранения сцепления от указанных негативных явлений осуществляют различные конструктивные мероприятия, способствующие хорошему отводу теплоты от трущихся поверхностей ведущих и ведомых частей. Примером могут служить вентиляционные отверстия с металлическими сетками в картере сцепления и большое количество отверстий в кожухе сцепления, сделанные для улучшения циркуляции воздуха; рычаги выключения сцепления, выполненные в форме лопастей вентилятора, охлаждающего сцепление; массивный нажимной диск в виде кольца, обеспечивающий лучший отвод теплоты от ведомого диска; канавки в фрикционных накладках для циркуляции воздуха. Кроме того, канавки в фрикционных накладках служат для удаления под действием центробежных сил продуктов износа, снижающих коэффициент трения. Они также способствуют чистоте выключения сцепления, устраняя присасывание (прилипание) фрикционных накладок к рабочим поверхностям маховика двигателя и нажимного диска.
Для сохранения при нагреве нажимного диска работоспособности нажимных пружин сцепления их устанавливают на термоизоляционных прокладках (шайбах).
Предохранение трансмиссии от динамических нагрузок. Конструкция сцепления во многом определяет величину динамических нагрузок в трансмиссии. Динамические нагрузки, возникающие в механизмах трансмиссии, могут быть единичными (пиковыми) и периодическими.
Пиковые нагрузки могут возникнуть при резком изменении скорости движения автомобиля (резкое торможение с невыключенным сцеплением), резком включении сцепления, наезде на дорожную неровность и неравномерной работе двигателя.
При резком изменении скорости автомобиля, особенно при торможении с невыключенным сцеплением, динамическое нагружение трансмиссии происходит главным образом инерционным моментом вращающихся частей двигателя. При этом величина инерционного момента значительно больше крутящего момента двигателя.
Наибольшего значения пиковые нагрузки в трансмиссии достигают при резком включении сцепления. При этом происходит значительное повышение момента трения сцепления за счет кинетической энергии нажимного диска, перемещающегося к маховику двигателя. Поэтому в механических трансмиссиях могут сильно возрасти динамические нагрузки, так как сцепление начнет буксовать только при значительном увеличении его момента трения.
При резком включении сцепления трансмиссия автомобиля закручивается крутящим моментом двигателя Ме и моментом сил инерции Ми вращающихся частей двигателя:
Мс = Ме + Ми. (4)
Момент сил инерции (инерционный момент)
Ми = ωе · 
, (5)
где ωе ‑ угловая скорость коленчатого вала;
Jе ‑ момент инерции вращающихся частей двигателя;
сβ ‑ крутильная жесткость трансмиссии.
Следовательно, инерционный момент Ми зависит от угловой скорости коленчатого вала в момент резкого включения сцепления и от крутильной жесткости трансмиссии.
Уменьшение инерционного момента и снижение пиковой нагрузки достигается за счет пружин гасителя крутильных колебаний, установленных в ведомом диске сцепления. Однако максимальные пиковые нагрузки при резком включении сцепления ограничиваются буксованием сцепления.
Периодические нагрузки могут возникнуть в трансмиссии вследствие неравномерной работы двигателя и действия крутильных колебаний (неравномерности крутящего момента). Эти нагрузки создают шум и повышенные напряжения в механизмах трансмиссии и часто являются причиной поломок деталей механизмов от усталости, особенно при резонансе, когда частоты возмущающих нагрузок совпадают с частотами собственных колебаний трансмиссии.
Для гашения крутильных колебаний трансмиссии служат специальные гасители пружинно-фрикционного типа. Такие гасители поглощают энергию крутильных колебаний трансмиссии в результате трения их фрикционных элементов (колец, пластин и т.п.).
Работу трения гасителя крутильных колебаний можно определить по следующему выражению:
Lт = Pг ·μ ·rср ·α ·i, (6)
где Рг ‑ усилие сжатия фрикционных колец гасителя;
μ ‑ коэффициент трения;
rср ‑ средний радиус фрикционных колец;
α ‑ угол перемещения (буксования) фрикционных колец;
i ‑ число пар трения.
Момент трения гасителя крутильных колебаний,
Мтр = (0,15…0,20)· Мmax
Этот момент в различных конструкциях гасителя крутильных колебаний при эксплуатации может регулироваться, поддерживаться в заданных пределах или быть нерегулируемым (устанавливаться при сборке на заводе). В последнем случае по мере изнашивания фрикционных колец гасителя его момент трения уменьшается, что может привести к прекращению выполнения гасителем своих функций.
Поддержание нажимного усилия в заданных пределах в процессе эксплуатации. Во время эксплуатации автомобиля при изнашивании трущихся поверхностей сцепления усилие нажимных пружин снижается, что приводит к буксованию сцепления со всеми вытекающими последствиями. Поэтому очень важно поддерживать усилие нажимных пружин в требуемых пределах, обеспечивающих необходимый коэффициент запаса сцепления в процессе эксплуатации.
Поддержание усилие нажимных пружин в требуемых пределах достигается применением сцеплений с диафрагменными пружинами, с регулируемым в эксплуатации нажимным усилием (с центральной конической пружиной) и уменьшением жесткости нажимных пружин (двойные цилиндрические пружины, два рада периферийных пружин). Однако в сцеплениях с периферийными пружинами нажимные пружины деформируются под действием центробежных сил и их усилие снижается. Поэтому целесообразнее применять диафрагменные пружины.
Легкость управления и минимальные затраты физических усилий на управление. Управление сцеплением состоит из его выключения, удержания в выключенном состоянии и включения. При этом удержание сцепления в выключенном положении и включение составляют наибольшую часть работы по управлению им.
Управление сцеплением особенно на автомобилях большой грузоподъемности затруднено и требует от водителей значительной затраты физических сил.
Облегчение управления сцеплением достигается: применением диафрагменной нажимной пружины, уменьшающей усилие для удержания сцепления в выключенном состоянии (у выключенного сцепления сила диафрагменной пружины меньше, чем у включенного); установкой сервопружины в механическом приводе сцепления (снижается на 20...40 % усилие удержания в выключенном положении), применением гидравлического привода сцепления (имеет высокий КПД), установкой рычагов выключения сцепления на игольчатых подшипниках (увеличивается КПД привода). Значительно облегчает управление применение полуцентробежных сцеплений, полуавтоматических (центробежных, гидравлических) и сцеплений с автоматическим управлением (центробежных, электромагнитных порошковых).
Управление сцеплением должно быть легким и требовать наименьшей затраты физических усилий. Так, при отсутствии усилителя в приводе сцепления усилие на педали управления должна быть в пределах 200... 250 Н. Особенно важна легкость управления сцеплением для автомобилей, эксплуатируемых в городе. Так, например, водителям автобусов в условиях города приходится пользоваться сцеплением до 2000 раз за смену.
Работа по управлению сцеплением не должна превышать определенных значений: 25 Дж для легковых автомобилей, 30 Дж для грузовых автомобилей и автобусов.
Приложение чрезмерных физических усилий в процессе управления автомобилем, в том числе и сцеплением, приводит к профессиональным заболеваниями водителей (искривление позвоночника, радикулит и др.).
Хорошая уравновешенность. Фрикционное сцепление должно быть уравновешенным, так как усилие, сжимающее ведущие и ведомые части сцепления при его работе, может достигнуть больших значений. Если это усилие в сцеплении не уравновешено, то оно будет создавать дополнительную нагрузку на подшипники коленчатого вала двигателя, валов коробки передач и вызывать их изнашивание. Особенно это относится к постоянно действующему осевому усилию при включенном сцеплении.
При выключенном сцеплении осевое усилие действует кратковременно. Поэтому требование уравновешенности предъявляется в первую очередь к включенному сцеплению.
Обычно сцепление уравновешивают (балансируют) в сборе с маховиком двигателя. Допустимый дисбаланс сцеплений в сборе при динамической балансировке в зависимости от их размеров 0,2...0,8 Н·см, а дисбаланс ведущего диска сцепления 0,10...0,25 Н·см. Уравновешивание сцепления достигается снятием металла, сверлением отверстий и т.п.
Принципиальные схемы фрикционных сцеплений
Фрикционным сцеплением называется дисковая муфта, в которой крутящий момент передается за счет силы сухого трения. Поэтому такие сцепления называются также сухими.
На автомобилях широкое распространение получили однодисковые и двухдисковые фрикционные сцепления. Многодисковые фрикционные сцепления применяются очень редко на тяжелых грузовых автомобилях.
Однодисковое сухое сцепление. Однодисковым сцеплением называется фрикционная муфта, в которой для передачи крутящего момента применяется один ведомый диск.
Принципиальная схема однодискового фрикционного сцепления показана на рис. 2. Сцепление состоит из ведущих и ведомых деталей, а также из деталей включения и выключения сцепления. 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 выжимным подшипником 7.
StudFiles.net
Сцепление
Категория:
Техническое обслуживание автомобилей
Сцепление
Сцепление служит для кратковременного отсоединения двигателя от трансмиссии и плавного их соединения в момент начала движения (трогания с места) автомобиля, а также после переключения передач в коробке передач в процессе движения. Кроме того, сцепление предохраняет детали двигателя и агрегатов трансмиссии от перегрузки, возникающей при резком торможении автомобиля с неотключенным двигателем.
Принцип работы сцепления (рис. 14.2). С маховиком жестко соединен кожух, связанный шарнирами с нажимным диском. Шарниры позволяют нажимному диску перемещаться в осевом направлении и воспринимать крутящий момент от кожуха. Между нажимным диском и маховиком установлен ведомый диск. Нажимной и ведомый диски прижимаются к маховику нажимными пружинами и в результате сил трения крутящий момент от маховика передается ведомому диску, установленному на шлицах ведущего вала коробки передач. В этом случае сцепление включено и крутящий момент от ведущего вала передается к агрегатам трансмиссии.
Если нажать на педаль, то она через тягу повернет вилку выключения сцепления, которая переместит выжимной подшипник, установленный на муфте. Перемещаясь, выжимной подшипник нажимает на внутренние концы рычагов, при этом их внешние концы отводят нажимной диск вправо, сжимая пружины, расположенные между нажимным диском и кожухом. Ведомый диск освобождается, и крутящий момент на ведущий вал коробки передач не передается. В этом случае сцепление выключено. Если педаль отпустить, то она, а вместе с ней и выжимной подшипник под действием оттяжных пружин возвращаются в исходное положение, а нажимные пружины прижимают нажимной и ведомый диски к маховику. Сцепление снова включено.
Детали, воспринимающие крутящий момент от маховика, относятся к ведущим частям сцепления, а детали, передающие момент на ведущий вал коробки передач,— кведомым.
По числу ведомых дисков фрикционные сцепления делятся на одно-и двухдисковые. К однодисковым сцеплениям относятся также фрикционные сцепления с одной мембранной пружиной, при помощи которой при включении сцепления осуществляется прижатие ведомого и нажимного дисков к маховику.
Однодисковые сцепления могут быть с периферийным расположением пружин и с одной мембранной пружиной.
Однодисковое сцепление с периферийным расположением пружин. На автомобилях ЗИЛ-130, ГАЗ-66-11, ГАЗ-бЗ-12, ГАЗ-24-10 «Волга», автобусах ПАЗ-672М, РАФ-2203 «Латвия» и др. устанавливают одно-дисковые фрикционные сцепления с периферийными нажимными пружинами.
Рис. 14.2. Схема фрикционного сцепления
В качестве нажимного устройства в таких сцеплениях может использоваться несколько цилиндрических пружин с периферийным расположением по окружности нажимного диска. Сцепление с такими пружинами отличается достаточно высоким нажимным усилием и простотой обслуживания. Сцепление автомобиля ЗИЛ-130 (рис. 14.3, а) расположено в чугунном картере, установленном на блоке цилиндров. Ведущая часть сцепления включает в себя маховик, нажимной диск и кожух, прикрепленный к маховику болтами. К нажимному диску при помощи игольчатых подшипников крепятся рычаги, установленные на пальцах опорных вилок, закрепленных гайками в кожухе сцепления. По окружности кожуха расположено нажимных пружин, под которые со стороны нажимного диска подложены теплоизоляционные шайбы, уменьшающие передачу тепла к пружинам, теряющим при нагреве свои упругие свойства.
Рис. 14.3. Сцепление автомобиля ЗИЛ-130: а—устройство; б—привод сцепления
Ведомая часть сцепления состоит из ведомого диска, ступицы и ведущего вала коробки передач. С обеих сторон к ведомому диску прикреплены фрикционные накладки из медно-асбестовой плетенки или другой металлоасбестовой композиции, обладающей высокими фрикционными свойствами. Со ступицей 24 ведомый диск соединяется при помощи пружин, которые являются составной частью пружино-фрикционного гасителя крутильных колебаний (демпфера).
Гаситель крутильных колебаний уменьшает крутильные колебания, возникающие из-за неравномерности вращения коленчатого вала двигателя, при резких изменениях частоты вращения валов трансмиссии, движении автомобиля по неровностям дороги, резком включении сцепления и т. д. Эффективное уменьшение (гашение) крутильных колебаний повышает долговечность механизмов трансмиссии, особенно зубчатых передач и карданных валов.
Рассмотрим устройство гасителя крутильных колебаний. К ведомому диску заклепками крепится стальное кольцо, на котором с обеих сторон размещено восемь пар стальных фрикционных пластин. Два стальных диска с прямоугольными окнами жестко крепятся к фланцам ступицы ведомого диска вместе с маслоотражателями. Диски конструктивно выполнены так, что они с некоторым усилием прижимаются к фрикционным пластинам. Восемь пружин установлены в прямоугольных окнах, расположенных по окружности стальных дисков и стального кольца. Концы пружин упираются в стальные пластины, размещенные в прямоугольных окнах.
При такой установке пружин ведомый диск центрируется по наружному диаметру ступицы и может поворачиваться вокруг нее на определенный угол в обе стороны, сжимая при этом пружины. Угол поворота ведомого диска ограничивается сжатием пружин до соприкосновения витков. При перемещении ведомого диска возникает сила трения между стальными дисками и фрикционными пластинами, что приводит к гашению (уменьшению) крутильных колебаний, возникающих на валах трансмиссии при резких изменениях их частоты вращения. Гаситель крутильных колебаний способствует также более плавному нарастанию сил трения и крутящего момента во фрикционном сопряжении сцепления в момент начала движения автомобиля или при переключении передач, обеспечивая тем самым (даже при быстром отпускании педали сцепления) сравнительно легкое включение сцепления.
Управление сцеплением осуществляется при помощи механизма выключения, привод которого может быть механическим или гидравлическим. Для облегчения пользования сцеплением иногда в механический привод встраивают вакуумный или пневматический усилители (автомобиль МАЗ-5335).
Механизм выключения сцепления состоит из муфты с выжимным подшипником и четырех рычагов. Перемещение муфты с подшипником по направлящей осуществляется вилкой выключения сцепления, к которой муфта прижимается оттяжной пружиной. При этом подшипник отжимается от рычагов на 1,5—3 мм, что соответствует свободному ходу педали сцепления 35— 50 мм (рис. 14.3, б). При меньшем зазоре подшипник во время работы двигателя может постоянно или периодически нажимать на рычаги, вызывая пробуксовку сцепления и увеличивая тем самым изнашивание фрикционных накладок и подшипника. При большом зазоре сцепление
полностью не выключается, в результате чего появляется шум зубчатых колес в коробке передач при переключениях с одной передачи на другую. Зазор регулируют, изменяя рабочую длину тяги с установленной на ней пружиной и гайкой.
Привод механизма выключения сцепления механический, смонтирован на левом лонжероне рамы и соединен при помощи рычагов и тяг с вилкой выключения сцепления. При нажатии на педаль сцепления ее вал поворачивается и через рычаг, тягу и рычаг действует на вилку, а через нее на муфту 11 и выжимной подшипник. В результате этого муфта вместе с подшипником перемещается и нажимает на внутренние концы рычагов, которые, опираясь средней частью на пальцы опорной вилки, отводят своими наружными концами нажимной диск от ведомого.
После прекращения нажатия на педаль и плавном ее отпускании муфта с подшипником под действием пружины и педаль привода под действием оттяжной пружины возвращаются в исходное положение. В момент включения сцепления крутящий момент от маховика передается к кожуху 13, а от него через четыре пары пластинчатых пружин на нажимной диск. При этом под действием нажимных пружин ведомый диск надежно зажимается между рабочими плоскостями маховика и нажимного диска. Таким образом передается крутящий момент от маховика двигателя через ведомый диск и его шлицевое соединение в коробку передач и далее к другим агрегатам трансмиссии.
Сцепления автомобилей ГАЗ-53-12, ГАЗ-66-11, ГАЗ-24-10 «Волга» одно-дисковые фрикционного типа, по устройству они не отличаются одно от другого, за исключением привода выключения сцепления. У автомобиля ГАЗ-53-12 он механический, а у автомобилей ГАЗ-66-11 и ГАЗ-24-10— гидравлический. Отличие указанных сцеплений от сцепления
ЗИЛ-130 состоит в том, что с одной стороны фрикционные накладки прикреплены не непосредственно к поверхности ведомого диска, а через шесть упругих пластин, что способствует более плавному нарастанию крутящего момента. Число нажимных пружин уменьшено до 12 (вместо 16). Крутящий момент от кожуха сцепления передается не через пластинчатые пружины, а через выступы нажимного диска и связанные с ними верхние концы рычагов.
Максимальный крутящий момент, передаваемый сцеплением, зависит от силы нажатия пружин, размеров дисков, коэффициента трения и числа трущихся поверхностей. Повышение крутящего момента, передаваемого сцеплением на автомобилях большой грузоподъемности, достигается в основном путем увеличения числа ведомых и нажимных дисков.
Однодисковые сцепления с мембранной пружиной. Мембранная пружина применяется в сцеплениях автомобилей семейств «Москвич» и ВАЗ, а также в сцеплениях грузовых автомобилей особо малой грузоподъемности. Особенностью такого сцепления является то, что в нем функции нажимных пружин и рычагов, отводящих нажимной диск, выполняет мембранная пружина. В свободном состоянии она имеет форму тарельчатого диска в виде усеченного конуса. От отверстия у вершины конуса идут радиальные прорези, образующие лепестков, выполняющих роль выжимных рычагов сцепления.
К преимуществам такой пружины следует отнести то, что она способствует созданию более равномерного и постоянного давления на нажнмной диск, а также поддержанию заданного крутящего момента во фрикционном сопряжении по мере изнашивания накладок ведомого диска.
Сцепление с мембранной пружиной (рис. 14.4, а) состоит из двух неразборных в процессе эксплуатации частей. В одну из них входит кожух с установленными в нем мембранной пружиной и нажимным диском, а в другую — ведомый диск с гасителем крутильных колебаний. Кожух центрируется относительно маховика на штифтах и крепится к нему болтами. Крутящий момент от кожуха к нажимному диску передается через три упругие пластины. С внутренней стороны кожуха при помощи ступенчатых заклепок установлены два кольца, которые являются опорами для мембранной пружины. Располагаясь между кольцами, она имеет возможность прогибаться относительно них.
Рис. 14.4. Сцепление с мембранной пружиной: а — продольный разрез; б — сцепление включено; в — сцепление выключено
При включенном сцеплении (рис. 14.4, б) мембранная пружина 8 благодаря своей форме и установке между опорными кольцами, нагружает нажимной диск, надежно зажимая ведомый диск между ним и плоскостью маховика, в результате чего крутящий момент передается на ведущий вал (см. рис, 14.4, а) коробки передач,
При нажатии на педаль сцепления вилка выключения сцепления перемещает расположенный на муфте выжимной подшипник, который через специальное фрикционное кольцо перемещает центральную часть мембранной пружины в сторону маховика (рис. 14.4, в). При этом ее наружная часть удаляется от него и tipn помощи фиксаторов перемещает за собой нажимной диск, освобождая при этом ведомый диск. Передача крутящего момента на ведущий вал коробки передач прекращается.
Широкое распространение на легковых автомобилях и автобусах получил гидравлический привод сцепления, так как он обеспечивает более плавное нарастание момента трения между фрикционными поверхностями деталей сцепления в момент начала движений автомобиля, а также при переключении передач.
Гидравлический привод сцепления автомобиля ГАЗ-ЗШ2 (рис. 14.5) состоит из резервуара, главного цилиндра с поршнем и рабочего цилиндра, поршень которого через толкатель перемещает вилку выключения сцепления. Главный и рабочий цилиндры соединены трубопроводом. Толкатель поршня главного цилиндра шарнирно соединен с педалью при помощи пальца и пластмассовой втулки.
При нажатии на педаль сцепления толкатель перемещает поршень главного цилиндра, в результате чего давление жидкости внутри цилиндра повышается и передается по трубопроводу в рабочий цилиндр. При этом поршень рабочего цилиндра перемещает толкатель, а вместе с ним и вилку, которая, поворачиваясь на шаровой опоре, перемещает муфту выжимного подшипника (см. вид А). При отпускании педали она занимает исходное положение под действием своей оттяжной пружины. Одновременно под действием пружин все части привода возвращаются в первоначальное положение, и сцепление включается. Для нормальной работы сцепления необходимо, чтобы зазор между головкой поршня и стержнем толкателя был в пределах 0,3—0,9 мм. Попавший в систему воздух удаляется (прокачкой) через перепускной клапан, установленный на корпусе рабочего цилиндра.
Рис. 14.5. Гидравлический привод сцепления
Двухдисковые сцепления. На автомобилях КамАЭ-5320, «Урал-4320», MA3-5335, автобусах ЛАЗ-4202 и др. устанавливают двухдисковые фрикционные сцепления с периферийным расположением пружин.
Сцепление автомобиля КамАЗ-5320 (рис. 14.6) установлено в картере. К ведущим деталям сцепления относятся маховик ведущий диск, нажимной диск и кожух. Ведущий и нажимной диски имеют на наружной поверхности по четыре шипа, которые входят в пазы приливов, расположенных на цилиндрической поверхности маховика, и передают на ведомые диски крутящий момент от двигателя. Одновременно обеспечивается возможность осевого перемещения дисков.
К ведомым деталям сцепления относятся два ведомых диска с фрикционными накладками и гасителями крутильных колебаний в сборе. Ступицы ведомых дисков установлены на шлицах ведущего вала коробки передач или делителя. Между кожухом и нажимным диском установлены нажимные пружины, под действием которых ведомые диски зажимаются между нажимным диском и маховиком.
Рис. 14.6. Сцепление автомобилей семейства КамАЗ
Механизм выключения сцепления состоит из рычагов, соединенных наружными концами с нажимным диском, а в средней части — с опорными вилками, которые установлены в кожухе, и упорного кольца рычагов выключения сцепления и муфты выключения с подшипником и вилки выключения.
При включенном сцеплении крутящий момент передается от маховика через шипы на средний ведущий и нажимной диски, затем на фрикционные накладки ведомых дисков и через гасители крутильных колебаний на их ступицы, которые установлены на ведущем валу коробки передач. Когда сцепление включено, упорное кольцо рычагов выключения отходит от подшипника муфты выключения. При этом образуется зазор А, равный 3,2-4-3,0 мм, обеспечивающий полноту включения сцепления.
При выключении сцепления муфта выключения с подшипником через упорное кольцо воздействует на внутренние концы рычагов, которые поворачиваются на игольчатых подшипниках опорных вилок. Наружные концы рычагов при этом оттягивают нажимной диск от заднего ведомого диска. Средний ведущий диск при помощи автоматического рычажного механизма, смонтированного на диске, самоустанавли’-вается в среднее положение между торцами нажимного диска и маховика, освобождая передний ведомый диск. Таким образом, между ведущими и ведомыми дисками сцепления при полном его выключении образуются зазоры, которые обеспечивают разъединение ведущих и ведомых деталей.
Привод сцепления (рис. 14.7) дис: танционный гидравлический с пнев-могидроусилителем.
Включение в гидравлический привод усилителя позволило существенно облегчить выключение и удержание в выключенном состоянии сцепления.
При нажатии на педаль (рис. 14.7, а) при выключении сцепления усилие через рычаг и шток передается к главному цилиндру, откуда жидкость под давлением по трубопроводу поступает в корпус следящего устройства, которое при этом обеспечивает пропуск сжатого воздуха, поступающего по воздухопроводу в цилиндр пневмоусилителя. Одновременно от главного цилиндра жидкость под давлением поступает в рабочий цилиндр усилителя. Следящее устройство, цилиндр пневмоусилителя и рабочий цилиндр выполнены в одном агрегате — пневмогидравлическом усилителе.
Рис. 14.7. Привод сцепления автомобилей семейства КамАЗ
Суммарное усилие, определяемое давлением воздуха в цилиндре пневмоусилителя и давлением жидкости в рабочем цилиндре, передается и через рычаг, вал и вилку выключения сцепления обеспечивает перемещение муфты с подшипником, необходимое для выключения сцепления. Принципиальная схема включения усилителя в гидропривод показана на рис. 14.7, б.
Главный цилиндр (рис. 14.8) установлен на кронштейне педали сцепления (см. рис. 14.7, поз. 2). В корпусе (см. рис. 14.8) главного цилиндра имеются цилиндрическая А и компенсационная Б полости, в которых находится рабочая жидкость. Корпус закрыт защитным кожухом. В цилиндрической полости А установлен поршень с торцовой уплот-нительной манжетой. В поршне имеется отверстие В, перекрываемое при рабочем ходе уплотнительной манжетой, имеющейся на конце штока. При отпущенной педали сцепления поршень находится в верхнем положении под действием пружины. Снизу цилиндрическая полость А закрыта пробкой, в центре которой имеется резьбовое отверстие для подсоединения трубопроводов гидропривода.
Когда педаль сцепления отпущена, цилиндрическая А и компенсационная Б полости сообщаются через отверстие В, так как между торцом штока и поршнем имеется зазор.
При нажатии на педаль сцепления шток перемещается в сторону поршня, перекрывает отверстие В и жидкость из цилиндрической полости А под давлением вытесняется поршнем через трубопроводы гидропривода к пневмогидравлическому усилителю. Давление рабочей жидкости при этом пропорционально усилию нажатия водителем на педаль сцепления.
Рис. 14.8. Главный цилиндр привода сцепления
Пневмогидравлический усилитель (рис. 14.9) привода сцепления служит для уменьшения усилия на педаль сцепления. Корпус усилителя состоит из двух частей: передней и задней, между которыми установлена диафрагма 5 следящего устройства, размещенного над цилиндром пневматического усилителя привода сцепления.
Следящее устройство обеспечивает автоматическое изменение давления воздуха на пневматический поршень в зависимости от усилия нажатия на педаль сцепления. К основным частям следящего устройства относятся следящий поршень с уплот-нительной манжетой, впускной и выпускной клапаны, диафрагма и пружины.
Когда педаль сцепления отпущена, пневматический поршень и поршень выключения сцепления находятся в крайнем правом положении под действием возвратной пружины пневматического поршня. Давление в полости перед поршнем и за поршнем соответствует атмосферному. Положение поршня 2 выключения сцепления определяется упором его толкателя в днище пневматического поршня. В следящем устройстве при этом выпускной клапан открыт, а впускной 6 закрыт.
При нажатии на педаль сцепления рабочая жидкость поступает под давлением к отверстию А, создавая давление в полости цилиндра выключения сцепления и у торца следящего поршня. Под давлением жидкости следящий поршень действует на клапанное устройство таким образом, что выпускной клапан 7 закрывается, а впускной 6 открывается, пропуская сжатый воздух, поступающий по трубопроводу к отверстию Б в корпусе усилителя. Под давлением сжатого воздуха пневматический поршень перемещается, воздействуя на шток поршня. В результате на толкатель поршня 1 выключения сцепления действует суммарное усилие, обеспечивающее полное выключение сцепления при нажатии на педаль сцепления.
При отпускании педали давление перед следящим поршнем падает, в результате чего в следящем устройстве перекрывается впускной и открывается выпускной клапаны. Сжатый воздух из полости за пневматическим поршнем постепенно выходит в атмосферу, воздействие поршня на шток уменьшается и осуществляется плавное включение сцепления.
При отсутствии сжатого воздуха в пневмосистеме сохраняется возможность управления сцеплением, так как выключение сцепления может быть осуществлено за счет давления только в гидравлической части усилителя. При этом усилие на педаль сцепления увеличивается.
Рис. 14.9. Пневмогидравлический усилитель привода сцепления
На автомобилях MA3-5335 и -500А устанавливается пневматический усилитель (рис. 14.10) привода двухдискового сцепления. Он состоит из силового цилиндра, в котором перемещается поршень, шарнирно-соединенный со штоком, и клапана управления. В корпусе 7 клапана размещены шток 5, пластинчатый клапан 8 и возвратная пружина штока.
При нажатии на педаль сцепления тяга передает усилие через двуплечий рычаг и поводок на шток клапана усилителя и сжатый воздух по шлангу поступает в цилиндр. Под давлением сжатого воздуха поршень через шток передает усилие на тягу, соединенную с вилкой выключения сцепления в дополнение к силе, приложенной к педали. При отпускании педали пластинчатый клапан закрывает подвод сжатого воздуха в цилиндр пневматического усилителя, сообщая его с атмосферой.
—-
Сцепление служит для кратковременного отъединения двигателя от трансмиссии (при переключении шестерен в коробке передач) и плавного соединения двигателя и трансмиссии (при трогании с места).
Принцип действия сцепления заключается в том, что крутящий момент передается благодаря трению, возникающему между ведущим и ведомым дисками, прижимаемыми друг к другу пружинами.
Сцепление устанавливается на маховик, который является одним из его ведущих дисков.
Устройство сцепления. Сцепление автомобиля ГАЗ-53А устроено и работает следующим образом. К шлифованной поверхности маховика двенадцать пружин через нажимной диск прижимают ведомый диск. Ступицей ведомый диск установлен на шлицах ведущего вала коробки передач. Таким образом, при включенном сцеплении крутящий момент от маховика передается за счет трения ведомому диску и далее через ведущий вал коробки передач последующим механизмам трансмиссии.
Привод сцепления механический. Чтобы выключить сцепление, надо нажать педаль, чтобы тяга с регулировочной гайкой повернула рычаг вилки, которая передвинет по втулке муфту с подшипником. Муфта повернет вокруг своих осей внутренние концы рычагов, а их внешние концы отведут нажимной диск, сжимая пружины, расположенные между стальным штампованным кожухом сцепления и диском. Ведомый диск освобождается, а крутящий момент последующим механизмам передаваться не будет. Если отпустить педаль, она переместится под действием пружин и сцепление снова включится.
Упорный шариковый подшипник, установленный в муфте, уменьшает трение между ней и концами рычагов в момент выключения сцепления. Вилка закреплена на картере сцепления с помощью шаровой опоры.
Рис. 55. Схемы трансмиссий автомобилей: а — с одним ведущим мостом ( 1 — сцепление; 2 — коробка передач; 3 — карданная передача; 4 — задний ведущий мост); б — с двумя ведущими мостами (5 — раздаточная коробка; 6 — карданная передача к переднему ведущему мосту; 7 — передний ведущий мост; 8 — карданные шарниры привода передних колес); в — с тремя ведущими мостами (9 — карданная передача ко второму ведущему мосту; 10 — второй
При включении сцепления его детали нагреваются из-за трения между ведущим и ведомым дисками. Теплоизоляционные шайбы, расположенные между нажимным диском и пружинами, уменьшают передачу теплоты к пружинам, теряющим при нагреве упругие свойства.
Диск сцепления. К стальному ведомому диску приклепаны шесть пружинных волнистых пластин и две фрикционные накладки. Накладки изготовлены из прессованного асбестового волокна, пропитанного бакелитом или синтетическими смолами, и обладают повышенным коэффициентом трения.
Одна накладка приклепана непосредственно к диску, а другая — к волнистым стальным пластинам. При включении сцепления по мере увеличения нажатия ведомого диска волнистые пластины постепенно выпрямляются и при полном включении сцепления становятся плоскими. Благодаря такому устройству передаваемый крутящий момент возрастает постепенно, и сцепление включается плавно.
Демпфер ведомого диска состоит из восьми пружин, входящих в окна, вы-штампованные во фланце ступицы диска, самом диске и приклепанной к нему пластине, и двух фрикционных шайб, установленных по обе стороны фланца ступицы. Крутящий момент передается от диска ступице через пружины. При возникновении колебаний ступица поворачивается относительно диска в ту и другую сторону на небольшой угол. Возникающее при этом трение между фланцем ступицы и диском гасит крутильные колебания трансмиссии.
Сцепление автомобиля ЗИЛ-130. По устройству и действию сцепление сходно с описанным выше сцеплением автомобиля ГАЗ-53А. Так же как последнее, око имеет один диск, снабженный демпфером, и механический привод.
Сцепление автомобиля ГАЗ-24 «Волга». Принципиально устроено так же, как и у автомобиля ГАЗ-53А. Оно (рис. 56) помещено в литом картере из алюминиевого сплава. Через окна картера в нем циркулирует воздух, чем обеспечивается вентиляция сцепления и улучшается отвод теплоты от рабочих поверхностей и деталей, что существенно облегчает температурный режим и улучшает работу сцепления.
Управляют сцеплением автомобиля ГАЗ-24 «Волга» при помощи гидравлического привода с подвесной педалью (рис. 57).
Сила от педали к вилке выключения сцепления передается под действием давления жидкости в главном цилиндре через соединительную трубку и рабочий цилиндр.
При нажатии педали, соединенной с толкателем поршня главного цилиндра, толкатель перемещает поршень в главном цилиндре. Вытесняемая из цилиндра жидкость по соединительной трубке перетекает в рабочий цилиндр, и его поршень через толкатель перемещает вилку выключения сцепления. При отпускании педали сцепления оттяжная пружина возвращает подвижные детали привода сцепления в исходное положение.
Система гидравлического привода сцепления заполняется тормозной жидкостью.
Для нормальной работы привода выключения сцепления между торцом толкателя и поршнем главного цилиндра должен быть зазор 0,3…0,9 мм, а свободный ход педали сцепления 12…28 мм.
Рабочий цилиндр (рис. 58) прикреплен к картеру сцепления двумя болтами. В его корпусе расположен поршень с уплотнительной манжетой. Для удаления воздуха из системы служит клапан, ввернутый в рабочий цилиндр и закрытый от загрязнения резиновым колпачком. Между сферическим углублением поршня и сухарем вилки выключения сцепления вставлен толкатель.
Рис. 56. Сцепление автомобиля «Волга» ГАЗ-24: 1— маховик; 2—ведомый диск; 3—теплоизолирующая шайба; 4 — нажимная пружина; 5 — упорный подшипник; 6 — муфта выключения; 7 — направляющая втулка; 8 — оттяжная пружина; 9 — шаровой палец; 10 — опорная вилка; И и 13 — оси; 12 — выключающая вилка; 14 — кожух; 15—картер сцепления; 16 — нажимной диск; 17 — рычаг; 18 — пружина; 19 — ступица; 20 — упор; 21 — стальная шайба; 22 — пружина; 23 — диск; 24 — палец; 25 — фрикционная накладка; 26 — волнистая секция; 27—теплоизолирующая шайба.
Рис. 57. Гидравлический привод сцепления автомобиля ГАЗ-24 «Волга»: 1 — соединительная трубка; 2 — главный цилиндр; 3 — поршень главного цилиндра; 4 — толкатель поршня главного цилиндра; 5 — педаль; 6 — вилка выключения; 7 — рабочий цилиндр; 8 — поршень рабочего цилиндра; 9— подшипнйк выключения сцепления; 1б — оттяжная пружина.
Рис. 58. Рабочий цилиндр выключения сцепления: 1 — резиновый колпачок; 2 — клапан; 3 — головка толкателя; 4 — опорное кольцо; 5 — защитный чехол; 6 — контргайка; 7 — шток толкателя; 8— вилка выключения сцепления; 9 — корпус; 10 — поршень; 11 — уплотни-тельная манжета.
Неисправности сцепления. 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.
При неполном выключении сцепления, которое обычно бывает следствием слишком большого хода педали, его ведомый диск и ведущий вал коробки передач не останавливаются, что затрудняет, а иногда делает невозможным включение передач в коробке передач.
Рывки при включении возникают из-за износа шлицев ступицы ведомого диска сцепления или ведущего вала коробки передач, а также поломки демпферных пружин.
Невозвращение педали сцепления в исходное положение после снятия с нее ноги возникает вследствие поломки или ослабления оттяжной пружины педали сцепления или заедания деталей в шарнирных соединениях механизма сцепления или его привода.
Неисправности в работе сцепления автомобиля ГАЗ-24 «Волга» возможны также из-за наличия воздуха в системе гидравлического привода сцепления. Для устранения такой неисправности воздух из системы надо удалить.
Читать далее: Коробка передач автомобиляКатегория: - Техническое обслуживание автомобилей
stroy-technics.ru
