Однодисковое фрикционное сцепление – Из каких деталей состоит однодисковая муфта сцепления. Особенности керамического сцепления. Механический тросовый привод

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.

Рисунок 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

Кожух 1 прикреплен болтами к маховику. Нажимной диск 2 соединен с кожухом упругими пластинами 5, которые обеспечивают передачу крутящего момента от кожуха на нажимной диск и осевое перемещение нажимного диска при включении и выключении сцепления. Ведомый диск установлен на шлицах первичного (ведущего) вала 9 коробки передач.

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 (рис. 2.2, б) 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 случае 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 конусной пружиной, установленной в центре нажимного диска.

Сцепление с периферийными пружинами несколько сложнее по конструкции (большое число 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 меньшую массу и размеры, а также меньшее число 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 размерах сцепления.

Преимуществом сцепления с центральной конической пружиной является то, 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.

Двухдисковое сухое сцепление. Двухдисковым называется сцепление, в котором для передачи крутящего момента применяются два ведомых диска.

Двухдисковое сцепление при сравнительно небольших размерах позволяет передавать значительный крутящий момент. Поэтому двухдисковые сцепления применяются на грузовых автомобилях большой грузоподъемности и автобусах большой вместимости.

В двухдисковом сцеплении (рис. 3) ведущими деталями являются маховик 13 двигателя, кожух 7, нажимной диск 8 и ведущий диск 11, ведомыми ‑ ведомые диски 9 и 12, деталями включения ‑ пружины 6, деталями выключения ‑ рычаги 4 и муфта выключения 5 с выжимным подшипником.

Кожух 7 прикреплен к маховику 13 и связан с нажимным 8 и ведущим 11 дисками направляющими пальцами 10, которые входят в пазы дисков. Вследствие этого нажимной и ведущий диски могут свободно перемещаться в осевом направлении и передавать крутящий момент от маховика на ведомые диски, установленные на шлицах первичного вала коробки передач.

При включенном сцеплении пружины 6 действуют на нажимной диск, зажимая между ним и маховиком двигателя ведущий и ведомые диски. При выключении сцепления муфта 5 давит на рычаги 4, которые через оттяжные пальцы 3 отводят нажимной диск от маховика двигателя. При этом между маховиком, ведомыми, ведущим и нажимным дисками создаются необходимые зазоры, чему способствуют отжимные пружины 1 и регулировочные болты 2.

Рисунок 3 ‑ Двухдисковое фрикционное сцепление: 1, 6 ‑ пружины; 2 ‑ болт; 3, 10 ‑ пальцы; 4 ‑ рычаг; 5 ‑ муфта; 7 ‑ кожух; 8 ‑ нажимной диск; 9, 12 ‑ ведомые диски; 11 ‑ ведущий диск; 13 ‑ маховик

В двухдисковых сцеплениях сжатие ведущих и ведомых деталей может производиться несколькими цилиндрическими пружинами, равномерно расположенными в один или два ряда по периферии нажимного диска. Сжатие также может осуществляться одной центральной конической пружиной. Двухдисковые сцепления сложнее по конструкции, чем однодисковые сцепления, и имеют большую массу.

Многодисковое сухое сцепление. Многодисковым называется сцепление, в котором для передачи крутящего момента применяется несколько ведомых дисков.

Многодисковое сцепление имеет большое число поверхностей трения, обеспечивает высокую плавность включения и передачу особенно большого крутящего момента при небольших размерах. По сравнению с однодисковым и двухдисковым сцеплениями многодисковое сложнее по конструкции, не обеспечивает чистоту выключения, имеет большой момент инерции ведомых частей, что затрудняет переключение передач и увеличивает возникающую при этом ударную нагрузку между переключаемыми деталями коробки передач. Кроме того, у многодискового сцепления худшее тепловое состояние, так как ведущие диски имеют небольшую толщину (не более 4 мм) и поэтому быстро перегреваются. Вследствие этого может быть нарушена стабильная и надежная работа сцепления. В связи с указанными недостатками многодисковые сцепления распространения на автомобилях почти не получили.

Принципиальная схема многодискового фрикционного сцепления показана на рис. 4. Ведущими деталями многодискового сцепления являются маховик 1 двигателя, ведущий барабан 2 и ведущие диски 3, ведомыми ‑ ведомый барабан 4 и ведомые диски 5, деталями включения ‑ центральная цилиндрическая пружина 10, деталями выключения ‑ муфта выключения с выжимным подшипником 8. Крышка 6, опорная тарелка 11 и соединительные болты 7 выполняют функции деталей включения и выключения сцепления.

Рисунок 4 ‑ Многодисковое сцепление: 1 ‑ маховик; 2 ‑ ведущий барабан; 3 ‑ ведущие диски; 4 ‑ ведомый барабан; 5 ‑ ведомые диски; 6 ‑ крышка; 7 ‑ болт; 8 ‑ подшипник; 9 ‑ вал; 10 ‑ пружина; 11 – тарелка

Ведущий барабан 2 соединен с маховиком 1 двигателя, а ведомый барабан 4 связан с ведущим валом 9 коробки передач. Ведущие 3 и ведомые 5 диски поочередно установлены между барабанами сцепления. Они прижимаются один к другому, а также к фланцу ведомого барабана при помощи крышки 6 центральной цилиндрической пружиной 10. Нажимная пружина размещена внутри ведомого барабана между его днищем и опорной тарелкой 11. В тарелку ввернуты болты 7, которые соединяют ее с крышкой 6. Болты проходят сквозь отверстия, выполненные специально для них в днище ведомого барабана 4 и крышке 6. Это обеспечивает давление пружины 10 на крышку 6 и сжатие ведущих и ведомых дисков сцепления. Ведущие и ведомые диски соединены со своими барабанами таким образом, что они могут перемещаться в осевом направлении, но вращаться с барабанами только как одно целое.

При включенном сцеплении крутящий момент двигателя от маховика передается к ведущему валу 9 коробки передач последовательно через ведущий барабан 2, ведущие диски 3, ведомые диски 5 и ведомый барабан 4. При выключении сцепления муфта выключения с подшипником перемещается в сторону от маховика 1, подшипник воздействует на крышку 6 и перемещает ее также от маховика. При этом усилие от крышки через болты 7 передается на опорную тарелку 711 и пружина 10сжимается. В результате сжатие ведущих и ведомых дисков сцепления прекращается, и они отходят друг от друга. Сцепление выключается, и крутящий момент не передается. При включении сцепления отпускается педаль управления, пружина 10 перемещает тарелку 11 к маховику и через болты 7 и крышку 6 сжимает ведущие и ведомые диски. Сцепление включается и передает крутящий момент от двигателя на трансмиссию.

Фрикционные однодисковые и двухдисковые сцепления автомобилей

 

содержание   ..  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  ..

 

28. Назначение типы и  конструктивные особенности сцепления.

Фрикционные однодисковые и двухдисковые сцепления автомобилей

 

 

28.1. Назначение и классификация.

 

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 движении автомобиля сцепление во включенном состоянии передает крутящий момент от двигателя к коробке передач и предохраняет механизмы трансмиссии от динамических нагрузок.

            На автомобилях применяются различные типы сцеплений (рис. 4.9).

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 ибольшой грузоподъемности. Двухдисковые сцепления устанавливают на грузовых автомобилях большой грузоподъемности и автобусах большой вместимости.

Рис. 4.9. Типы сцеплений, классифицированные по различным признакам

            Многодисковые сцепления используются редко — только на автомобилях большой грузоподъемности. Гидравлические сцепления, или гидромуфты, в качестве отдельного механизма на современных автомобилях не применяются. Электромагнитные сцепления имели некоторое применение на автомобилях, но широкого распространения не получили в связи со сложностью их конструкции.

 

 

28.2. Фрикционные однодисковые сцепления.

 

            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 (рис. 4.10, а) состоит из ведущих и ведомых деталей, а также деталей включения и выключения сцепления.

Рис. 4.10. Схемы работы однодискового фрикционного сцепления: 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

Однодисковое сцепление (рис. 4.10, а) состоит из ведущих и ведомых деталей, а также деталей включения и выключения сцепления. Ведущими деталями являются маховик 3 двигателя, кожух 7 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

Приводы фрикционных сцеплений. 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 (рис. 4.10, б) 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 случае 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 конусной пружиной, установленной в центре нажимного диска. Сцепление с одной центральной пружиной проще по конструкции и надежнее в эксплуатации. При центральной диафрагменной пружине сцепление имеет меньшую массу и габаритные размеры, а также меньшее количество деталей, так как пружина

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 больший КПД, обеспечивают более плавное включение сцепления и уменьшают усилие, необходимое для выключения сцепления. Но гидравлические приводы сложнее. 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 %.

            Однодисковые сцепления с периферийными пружинами. Сцепления такого типа получили широкое применение на легковых и грузовых автомобилях, а также на автобусах. На рис. 4.11 представлено сцепление грузовых автомобилей ЗИЛ. Сцепление — постоянно замкнутое, фрикционное, сухое, однодисковое, с периферийными пружинами и механическим приводом.

            Привод сцепления — механический. В привод входят педаль 16 с валом 19, рычаги 18 и 21, регулировочная тяга 20 и вилка 12 выключения сцепления. При нажатии на педаль поворачивается вал 19 и через рычаги и тягу действует на вилку 12, а она — на муфту выключения 11 с выжимным подшипником 9. Муфта с подшипником перемещает­ся и нажимает на внутренние концы рычагов 5, которые отводят своими наружными концами нажимной диск от ведомого. При этом нажимные пружины 14 сжимаются. В этом положении сцепление выключено, и крутящий момент от двигателя к трансмиссии не передается.

Рис. 4.11. Сцепление (а), детали (б) и привод (в) сцепления грузовых  автомобилей  ЗИЛ: 1 — маховик; 2 — нажимной диск; 3 — ведомый диск; 4, 19 — валы; 5, 18, 21 — рычаги; 6, 12— вилки; 7— картер; 8,9— подшипники; 10, 14, 17, 28— пружины; 11 — муфта; 13— кожух; 15— пластинчатая пружина; 16— педаль; 20— тяга; 22 — гайка; 23, 27 — диски; 24 — ступица; 25 — пластина;

                                                    26 — маслоотражатель

После отпускания педали муфта выключения с подшипни­ком возвращаются в исходное положение под действием соответственно пружин 10 и 17. При этом под действием нажимных пружин 14 нажимной диск прижимается к маховику. Теперь сцепление включено, и крутящий момент передается от двигателя к трансмиссии.

Однодисковые сцепления с центральной диафрагменной пружиной. Такие сцепления получили широкое применение на легковых автомобилях.

            Сцепления имеют простую конструкцию, небольшие габаритные размеры и массу. Для их выключения требуется небольшое усилие, так как усилие, создаваемое диафрагменной пружиной, при выключении уменьшается. Однако величина при­жимного усилия диафрагменной пружины ограничена.

            На рис. 4.12 показано сцепление легковых автомобилей ВАЗ повышенной проходимости. Сцепление — однодисковое, сухое, с центральной диафрагменной пружиной и гидравлическим приводом. Сцепление имеет один ведомый диск, а ведущие и ведомые его части прижимаются друг к другу центральной пружиной.

 Крутящий момент от двигателя сцепление передает за счет сил сухого трения. Усилие от педали к вилке выключения сцепления передается через жидкость.

            Сцепление имеет гидравлический привод. Гидравлический привод сцепления (рис. 4.13) состоит из подвесной педали 4 с пружиной 2, главного цилиндра 6 и его бачка, рабочего цилиндра 18, соединительных трубопроводов со штуцерами 10, 21 и вилки 13 выключения сцепления с пружиной 16. Педаль и главный цилиндр прикреплены к кронштейну педалей сцепления и тормоза, соединенному с передним щитом кузова, а рабочий цилиндр установлен на картере сцепления. При выключении сцепления усилие от педали 4 через толкатель 5 главного цилиндра передается на поршни 7 и 8 с пружиной 9, которые вытесняют жидкость в трубопровод и рабочий цилиндр.

 

 

Рис. 4.12. Сцепление легковых автомобилей ВАЗ: а — общий вид; б — схема; 1— диафрагменная пружина; 2 — ведомый диск; 3 — фрикционная накладка; 4 — диск; 5 — ступица; 6 — гаситель; 7 — нажимной диск; 8— маховик; 9— картер; 10— болт; 11 — вал; /2— муфта; 13— вилка; 14 — подшипник; 15 — фланец;  16 — кожух;  17 — пружина;  18 — крышка;  19 —кольцо; 20 — фиксатор

Рис. 4.13. Гидравлический привод сцепления легковых автомобилей ВАЗ: а — педаль и главный цилиндр; б — рабочий цилиндр и вилка; 1, 2, 9, 16, 20 —пружины; 3 — ограничитель; 4 — педаль; 5— толкатель; 6, 18 — цилиндры; 7, 8,  19 — поршни;   10, 21 — штуцера;  11 — подшипник;   12 — опора;  13 —вилка;

                                      14— шток; 15, 17 — гайки

Поршень 19 рабочего цилиндра с пружиной 20 через шток 14 поворачивает на шаровой опоре 12 вилку 13 выключения сцепления с пружиной 16, которая перемещает муфту с подшипником 11. Подшипник через упорный фланец 15 (см. рис. 4.12) перемещает внутренний край пружины 1 в сторону маховика 8. Пружина выгибается в обратную сторону, ее наружный край через фиксаторы 20 отводит нажимной диск 7 от ведомого диска 2, и сцепление выключается.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

содержание   ..  30  31  32  33  34  35  36  37  38  39  40  ..

 

 

Московский государственный технический университет «мами»

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

А.В. Острецов,

П.А. Красавин,

В.В. Воронин

АВТОМОБИЛЬНЫЕ СЦЕПЛЕНИЯ

Учебное пособие

Рекомендовано УМО вузов РФ по образованию в области транспортных машин и транспортно-технологических комплексов в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся по специальности «Автомобиле — и тракторостроение»

г. Москва – 2011

УДК 629.113 – 578

Острецов А.В., Красавин П.А., Воронин В.В. Автомобильные сцепления: Учебное пособие по дисциплинам «Конструкция автомобиля и трактора» и «Конструирование и расчет автомобиля» для студентов вузов, обучающихся по специальности 190201 (150100) «Автомобиле — и тракторостроение». – М.: МГТУ «МАМИ», 2011. – 98 с.

В учебном пособии изложены особенности конструкций автомобильных сцеплений, их приводов и стандартного двухмассового маховика. Даны классификация сцеплений и предъявляемые к ним требования. Приведены порядок расчета сцепления в целом и отдельных его деталей, а также примеры выбора параметров диафрагменной нажимной пружины и определения размеров фрикционных накладок ведомого диска. Даны тенденции развития систем управления сцеплением.

Рецензенты:Зав. кафедрой «Колесные и гусеничные машины» МГТУ «МАМИ» засл. деятель науки РФ, д-р техн. наук, проф. ШАРИПОВ В.М.; Начальник отдела тяжёлых наземных комплексов НПЦ СМ МГТУ им. Н.Э. Баумана, д-р техн. наук, проф. БЕЛОУСОВ Б.Н.

© ОСТРЕЦОВ А.В., КРАСАВИН П.А., ВОРОНИН В.В., 2011

© Издательство МГТУ «МАМИ», 2011

Содержание

Введение ………………………………………………………………………………………………. 5

1. Классификация сцеплений ………………………………………………………………. 8

2. Требования, предъявляемые к сцеплениям …………………………………… 10

3. Гидравлическое сцепление (гидромуфта) ……………………………………….. 11

4. Электромагнитное порошковое сцепление ………………………………………. 14

5. Конструкции фрикционных сцеплений ..………………………………… 16

5.1. Сцепление с диафрагменной нажимной пружиной ………………….… 16

5.2. Особенности конструкций сцеплений с периферийными пружи-

нами и центральной конической пружиной ………………………………….. 24

5.3. Полуцентробежное фрикционное сцепление ……………………………….. 27

5.4. Центробежное фрикционное сцепление ………………………………………. 29

5.5. Сцепление с автоматической компенсацией износа накладок

ведомого диска (система XTend) ……………………………………………………… 31

6. Расчет сцепления ………………………………………………….………. 34

6.1. Определение расчетного момента трения сцепления …….………….. 35

6.2. Определение работы Aб буксования сцепления, удельной рабо-

ты Aуд буксования и температуры t0 деталей сцепления в процессе

буксования ……………………………………………………..……………….. 36

7. Конструирование и расчет деталей фрикционных сцеплений ……. 43

7.1. Нажимной и средний ведущие диски ………………………………… 43

7.2. Ведомые диски ………………………………………………..……… 44

7.3. Пружины …………………………………………………………..…. 53

7.4. Рычаги выключения сцепления ………………………………….…. 63

7.5. Кожух сцепления ………………………………………………………. 63

7.6. Картер сцепления ..…………………………………………….…….. 64

8. Привод сцепления ……………………………………..……………..……. 64

9. Тенденции развития систем управления сцеплениями ………………. 74

Список литературы …………………………………………………………………………… 81

Приложение 1. Двухдисковое сцепление с периферийными пружинами … 82

Приложение 2. Определение размеров фрикционных накладок для одно-

дискового сцепления автомобиля КамАЗ-4310 (6х6) …………………………….. 83

Приложение 3. Особенности конструкции стандартного двухмассового маховика ……………………………………………………………………………………………… 86

Приложение 4. Выбор параметров диафрагменной нажимной пружины

вдавливаемого типа для однодискового сцепления автомобиля КамАЗ-

4310 (6х6) ……………………………………………………………………………………………. 91

Приложение 5. Механический привод управления сцеплением с пневма-

тическим усилителем (пневмомеханический привод) …………………………….. 93

Приложение 6. Гидропневматический привод управления сцеплением …. 96

Введение

Сцепление предназначено для кратковременного разобщения коленчатого вала двигателя от трансмиссии и последующего их соединения, необходимого для осуществления плавного трогания автомобиля с места и переключения передач во время движения. Сцепление также служит для предохранения трансмиссии и двигателя автомобиля от перегрузок инерционными моментами.

Первые автомобили были оборудованы ленточными сцеплениями, в которых металлическая лента охватывала снаружи металлический барабан. Их особенность состояла в том, что в обычном положении они были постоянно выключены и включались путем перемещения рычага в определенное положение. Основным их недостатком была необходимость в использовании сложных регулировочных узлов, компенсирующих изнашивание рабочих поверхностей.

Появившиеся в дальнейшем конусные сцепления были постоянно включенными (рисунок 1). Маховик двигателя 2, являвшийся ведущим элементом сцепления, крепился к фланцу коленчатого вала и имел изнутри коническую поверхность. Соответствующую наружную коническую поверхность имел конус 9, являвшийся вместе с кожухом сцепления 7 ведомым элементом, который перемещался в осевом направлении по шлицам первичного вала коробки передач. Во включенном (рабочем) положении конус 9 с фрикционной накладкой 10 удерживались усилием пружины 8. Сцепление выключалось, когда водитель нажимал педаль сцепления 4 и через рычаг 5 и муфту выключения сцепления 3 сжимал пружину 8.

В конусных сцеплениях угол между поверхностью трения и осью конуса составлял 150. В последних конструкциях фрикционные накладки применялись из фрикционных материалов с асбестовой основой.

Главным недостатком конусных сцеплений был большой момент инерции ведомого элемента, в результате чего он долго вращался после выключения сцепления, затрудняя переключение передач.

Рисунок 1 – Конусное сцепление:

1 – фланец коленчатого вала; 2 – маховик; 3 – муфта выключения сцепления; 4 – педаль сцепления; 5 – рычаг выключения сцепления; 6 – вал сцепления; 7 – кожух сцепления; 8 – пружина; 9 – конус сцепления; 10 – фрикционная накладка

На смену конусным сцеплениям пришли многодисковые сцепления, работающие в масляной ванне. Они состояли из чередующихся стальных и бронзовых дисков, закрепленных на шлицах с ведомым и ведущим барабанами, т.е. имели большое число поверхностей трения и обеспечивали высокую плавность включения. Однако ведомый барабан с многочисленными ведомыми дисками обладал большим моментом инерции, что в значительной степени затрудняло переключение передач. Кроме того, при отрицательных температурах окружающего воздуха масло густело, ведущие и ведомые диски слипались, и сцепление не выключалось. В дальнейшем такие сцепления нашли широкое применение в качестве дисковых фрикционных элементов управления в планетарных коробках передач, а также в качестве многодисковых муфт.

Дальнейшим развитием многодисковых сцеплений стали сухие многодисковые сцепления. Их ведущие диски снабжены накладками из фрикционного материала, приклепанного к дискам с обеих сторон. Эти сцепления могут передавать особо большой крутящий момент при относительно небольших размерах. Однако им присущ тот же недостаток – большой момент инерции ведомых частей. Кроме того, ведомые металлические диски, расположенные между фрикционными накладками, имеют небольшую толщину (не более 4 мм), обладают низкой теплопроводностью, сильно нагреваются при буксовании сцепления, что ускоряет износ накладок, а иногда приводит к короблению дисков и нарушению чистоты выключения сцепления.

Сухие однодисковые сцепления начали применяться с 1910 года и к середине 20-х годов прошлого века, благодаря присущим им преимуществам, получили всеобщее признание и практически вытеснили другие конструкции.

Свобода выбора: сцепление для грузовиков

Выбирать запчасти просто и сложно одновременно. От обилия брендов рябит в глазах, а цены на свободном рынке различаются очень существенно. Особенно если речь идет о дорогостоящих компонентах. Где золотая середина? Мы решили изучить этот вопрос на примере сцепления — узла, который сильнее всего подвержен износу в силовой установке автомобиля

В коммерческом транспорте, где важна простота, функциональность, а каждая мелочь рассматривается с точки зрения себестоимости километра пробега, доля автомобилей, оснащенных механическими коробками передач с обычным фрикционным сцеплением, чрезвычайно высока. Это своего рода классика жанра. Неудивительно, что многие специалисты считают фрикционную муфту, предназначенную для кратковременного отсоединения коробки передач от маховика, одним из самых консервативных узлов автомобиля. Ее изобретение приписывают Карлу Бенцу. Однако из поколения в поколение с учетом роста мощности силовых агрегатов и скоростей конструкция компонентов этого механизма серьезно эволюционировала: менялись материалы и технологии, элементы конструкции становились надежнее и безотказнее.

СУММА ТЕХНОЛОГИЙ

На современных грузовых автомобилях устанавливается в основном сухое однодисковое сцепление. Его конструкция включает в себя маховик, нажимной и ведомый диски, диафрагменную пружину, подшипник выключения сцепления с муфтой и вилкой. Сцепление, в котором нажимное усилие создается центральной диафрагменной пружиной, уже давно используется в грузовых автомобилях и автобусах вместо ранее широко распространенной конструкции с цилиндрическими пружинами.

Существенным преимуществом диафрагменной пружины является ее нелинейная характеристика. При изменении нажатия на такую пружину усилие сначала возрастает, а затем, дойдя до определенного значения, начинает падать, в то время как у цилиндрических пружин усилие всегда пропорционально их сжатию. Кроме этого сцепление с периферийными пружинами (использовалось, в частности, на автомобилях ГАЗ-53А и ГАЗ-24) имело три основных недостатка: снижение нажимного усилия по мере износа диска, чувствительность к повышению числа оборотов вследствие влияния центробежной силы и необходимость в большем монтажном пространстве.

Обратный выжим — основная особенность современных сцеплений для тяжелого коммерческого транспорта

Современная диафрагменная нажимная пружина — высокотехнологичное изделие. Она представляет собой тарельчатый диск, по форме напоминающий усеченный конус. От отверстия на вершине конуса идут радиальные прорези, образующие лепестки. Именно они выполняют функцию выжимных рычагов. Диафрагменная пружина закреплена в корпусе. Для закрепления используются распорные болты или опорные кольца.

Нажимной диск, диафрагменная пружина и корпус образуют единый конструктивный блок, который носит устоявшееся название — корзина сцепления. Корзина имеет жесткое болтовое соединение с маховиком. По характеру работы различают два типа корзин сцепления — нажимного и вытяжного действия. В распространенной в легковом сегменте корзине сцепления нажимного действия лепестки диафрагменной пружины при выключении сцепления перемещаются к маховику. В вытяжной корзине сцепления наоборот — лепестки перемещаются от маховика. Данный тип корзины сцепления характеризуется минимальной толщиной, поэтому применяется в стесненных условиях. Кроме этого, он имеет более легкую конструкцию кожуха.

Обратный выжим — основная особенность современных сцеплений для тяжелого коммерческого транспорта. У этой конструкции есть и еще одно, по всей видимости, главное преимущество: за счет выгодного положения плеча рычагов-лепестков центральной пружины вытяжное сцепление при прочих равных условиях требует приложения меньшего выжимного усилия, чем нажимное. Но тогда для выжимного подшипника требуется надежная фиксация в центре диафрагменной пружины. У каждого производителя сцеплений свои ноу-хау на этот счет, и это следует учитывать как при выборе ремонтных запчастей, так и при их монтаже. Другой сборочной единицей узла сцепления является ведомый диск. Он имеет в своем составе гаситель крутильных колебаний, демпферные пружины и фрикционные шайбы — этот набор необходим для выравнивания колебаний крутящего момента, неизбежно возникающих под влиянием переменных нагрузок и инерции массы при передаче его от двигателя к ведущим колесам и обратно. При некоторых условиях эти колебания могут привести к поломке валов, а значит, надежности этого устройства придается особое значение.

На ведомом диске с двух сторон установлены фрикционные накладки. Материал, из которого они изготовлены, очень похож на используемый в тормозных колодках и раньше почти всегда содержал асбест, но в последнее время используются безасбестовые материа лы: стеклянные волокна, медная и латунная проволока, которые запрессованы в смесь из смолы и каучука. Такой состав может кратковременно выдерживать температуру до 400 °С. Накладки ведомого диска могут иметь и более высокую тепловую характеристику.

Состав фрикционных накладок должен выдерживать температуру выше 400 °С

Размеры сцепления определяются наружным диаметром ведомого диска, который выбирают исходя из требования передачи максимального крутящего момента, развиваемого двигателем, и рассеивания тепла, появляющегося при буксовании сцепления в момент переключения передач. Что касается тяжелых грузовиков, то здесь наибольшее распространение получили 430-миллиметровые сцепления. А вот на специальной и строительной технике с двигателями увеличенной мощности применяется двухдисковое сцепление, в котором четыре поверхности трения. Оно осуществляет передачу большего крутящего момента при меньшем диаметре, а также обеспечивает больший ресурс конструкции. Отметим интересную деталь: европейские автопроизводители используют в грузовиках преимущественно однодисковые сцепления. А на американских грузовиках наоборот — ввиду особых причин используются только двухдисковые узлы.

Причиной поломки может быть низкое качество детали

Считается, что сцепление — это узел, который сильнее всего подвержен износу в автомобиле, оборудованном механической коробкой передач. При интенсивной эксплуатации коммерческого автомобиля по разным причинам могут возникнуть различные неисправности сцепления. К ним относятся износ и повреждения накладок ведомого диска, его деформация, поломка или ослабление диафрагменной пружины, износ или поломка выжимного подшипника и др.

Сцеление — узел, сильнее всего подверженный износу в силовой установке

Причиной поломки сцепления может стать и низкое качество комплектующих. Автопроизводители настоятельно рекомендуют при покупке запасных частей отдавать предпочтение оригинальным компонентам, то есть деталям, номера которых значатся в официальном каталоге автопроизводителя и имеющим на упаковке и на самом узле обозначение соответствующего автобренда, например, Mercedes-Benz или Volkswagen. Однако перевозчики, учитывая непростую экономическую ситуацию, все чаще рассматривают более приемлемые с точки зрения бюджета решения. Как не попасть впросак?

АНТИКРИЗИСНОЕ РЕШЕНИЕ

Важный нюанс: подавляющее большинство компонентов автопроизводители не делают самостоятельно. Они заказывают их у сторонних компаний, среди которых сотни фирм, некоторые из которых на слуху (Luk, Sachs, Kayaba, Valeo), а другие известны больше специалистам: Mando, Eaton, Exedy… Фактически речь идет о деталях, полностью идентичных тем, что поставляются на конвейер, но продаваемых «в обход» автопроизводителя и без его маркировки. Такие компоненты, как правило, ощутимо дешевле «настоящих оригиналов», хотя по существу также являются оригиналами.

Другая группа запчастей — это аналоги, то есть компоненты, произведенные серьезными компаниями, но не поставляемые на конвейер автопроизводителя. Стоимость таких аналогов может быть существенно ниже оригинальных изделий при высоком качестве и надежности.

Лучшим способом подстраховаться от подделок является работа с известным и заслуживающим доверия магазином, который дорожит репутацией

В качестве примера приведем марку FLRS (принадлежит китайской компании Prawolf Clutch Co., LTD). Бренд специализируется на производстве узлов сцепления для коммерческого транспорта — грузовиков, автобусов, спецтехники российского и зарубежного (включая «большую европейскую семерку») производства. Завод был построен в 1992 году, спустя несколько лет компания Mercedes-Benz по контракту оснастила производство самым современным оборудованием с целью выпуска компонентов под своей маркировкой. Сейчас продукция FLRS, включая комплекты сцеплений и отдельные элементы, продается на свободном рынке. Основное отличие запчастей марки FLRS от других китайских производителей сцеплений — это используемые материалы и комплектующие. Например, для изготовления диафрагменной пружины используется сталь марки 51CrV4 производства германского сталелитейного концерна CDW. Накладка ведомого диска закупается у тайваньского производителя, который является единственным поставщиком для производства дисков Sachs, Luk и Valeo в Китае. При производстве пружин демпфера крутильных колебаний используется сталь марки 55CrSi, идентичная продукции Sachs. А еще в процессе сборки ведомого диска используется лазерная сварка. В компании утверждают, что эта технология повышает прочность соединения на 40 % по сравнению с клепаными изделиями. В 2014 году специалисты НТЦ «КАМАЗ» провели испытания механизмов сцепления размерностью 395 и 430 мм марки FLRS и рекомендовали их для установки на автомобили семейства КАМАЗ (в редакции «Автопарка» имеется копия заключения). В 2015 году ПАО «КАМАЗ» инициировало проверку производства Prawolf Clutch Co.,Ltd и сделало заключение, что сотрудничество с компанией возможно как в области проработки серийных моделей сцеплений, так и при разработке новинок.

Несколько слов о том, какие компоненты выбирать не стоит. Если автомобиль зарабатывает деньги, простои в ремонте дороги, то нет смысла гоняться за дешевой продукцией малоизвестных фирм. «Ноу неймы» и подделки могут выглядеть убедительно, однако низкая стоимость не позволяет их «авторам» обеспечить ничего более, чем внешняя схожесть.

Отличить подделку для неспециалиста может быть сложно, при этом рынок контрафактных запчастей огромен. Встречаются и «левые» ведомые диски, и корзины, и выжимные подшипники, а их использование нередко приводит к ремонту на значительно большую сумму, чем экономия на детали. И лучшим способом подстраховаться от подделок является работа с известным и заслуживающим доверия магазином, который дорожит репутацией.

Хочу получать самые интересные статьи

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о