Сцепление
Сцепление является важным конструктивным элементом трансмиссии автомобиля. Оно предназначено для кратковременного отсоединения двигателя от трансмиссии и плавного их соединения при переключении передач, а также предохранения элементов трансмиссии от перегрузок и гашения колебаний. Сцепление автомобиля располагается между двигателем и коробкой передач.
В зависимости от конструкции различают следующие типы сцепления: фрикционное, гидравлическое, электромагнитное.
Фрикционное сцепление передает крутящий момент за счет сил трения. В гидравлическом сцеплении связь обеспечивается за счет потока жидкости. Электромагнитное сцепление управляется магнитным полем.
Самым распространенным типом сцепления является фрикционное сцепление. В зависимости от количества дисков различает следующие виды фрикционного сцепления: однодисковое, двухдисковое и многодисковое.
В зависимости от состояния поверхности трения сцепление может быть сухое и мокрое. В сухом сцеплении используется сухое трение между дисками. Мокрое сцепление предполагает работы дисков в жидкости.
На современных автомобилях устанавливается в основном сухое однодисковое сцепление. Конструкция однодискового сцепления включает маховик, нажимной и ведомый диски, диафрагменную пружину, подшипник выключения сцепления с муфтой и вилкой. Все конструктивные элементы сцепления размещаются в картере. Картер сцепления крепиться болтами к двигателю.
Маховик устанавливается на коленчатом вале двигателя. Он выполняет роль ведущего диска сцепления . На современных автомобилях применяется, как правило, двухмассовый маховик. Такой маховик состоит из двух частей, соединенных пружинами. Одна часть соединена с коленчатым валом, другая — с ведомым диском. Конструкция двухмассового маховика обеспечивает сглаживание рывков и вибраций коленчатого вала.
Нажимной диск прижимает ведомый диск к маховику и при необходимости освобождает его от давления. Нажимной диск соединен с корпусом (кожухом) с помощью тангенциальных пластинчатых пружин. Тангенциальные пружины, при выключении сцепления, выполняют роль возвратных пружин.
На нажимной диск воздействует диафрагменная пружина, обеспечивающая необходимое усилие сжатия для передачи крутящего момента. Диафрагменная пружина наружным диаметром опирается на края нажимного диска. Внутренний диаметр пружины представлен упругими металлическими лепестками, на концы которых воздействует подшипник выключения сцепления. 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 сцепления имеет жесткое болтовое соединение с маховиком. По характеру работы различают два типа корзин сцепления — нажимного и вытяжного действия. В распространенной корзине сцепления нажимного действия лепестки диафрагменной пружины при выключении сцепления перемещаются к маховику. В вытяжной корзине сцепления наоборот — лепестки диафрагменной пружины перемещаются от маховика. Данный тип корзины сцепления характеризуется минимальной толщиной, поэтому применяется в стесненных условиях.
Ведомый диск располагается между маховиком и нажимным диском. Ступица ведомого диска соединяется шлицами с первичным валом коробки передач и может перемещаться по ним. Для обеспечения плавности включения сцепления в ступице ведомого диска размещены демпферные пружины, выполняющие роль гасителя крутильных колебаний.
На ведомом диске с двух сторон установлены фрикционные накладки. Накладки изготавливаются из стеклянных волокон, медной и латунной проволоки, 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. На спортивных автомобилях устанавливают т.н. керамическое сцепление, накладки ведомого диска которого состоят из керамики, кевлара и углеродного волокна. Еще более прочные металлокерамические накладки, выдерживающие температуру до 600°С.
Подшипник выключения сцепления (обиходное название — выжимной подшипник) является передаточным устройством между сцеплением и приводом. Он располагается на оси вращения сцепления и непосредственно воздействует на лепестки диафрагменной пружины. Подшипник располагается на муфте выключения. Перемещение муфты с подшипником обеспечивает вилка сцепления.
На грузовых и легковых автомобилях с мощным двигателем применяется двухдисковое сцепление. Оно осуществляет передачу большего крутящего момента при неизменном размере, а также обеспечивает больший ресурс конструкции. Это достигнуто за счет применения двух ведомых дисков, между которыми установлена проставка. В результате получены четыре поверхности трения.
Принцип работы сцепления
Однодисковое сухое сцепление постоянно включено. Работу сцепления обеспечивает привод сцепления.
При нажатии на педаль сцепления привод сцепления перемещает вилку сцепления, которая воздействует на подшипник сцепления. Подшипник нажимает на лепестки диафрагменной пружины нажимного диска. Лепестки диафрагменной пружины прогибаются в сторону маховика, а наружный край пружина отходит от нажимного диска, освобождая его. При этом тангенциальные пружины отжимают нажимной диск. Передача крутящего момента от двигателя к коробке передач прекращается.
При отпускании педали сцепления диафрагменная пружина приводит нажимной диск в контакт с ведомым диском и через него в контакт с маховиком. Крутящий момент за счет сил трения передается от двигателя к коробке передач.
Назначение, типы и устройство сцеплений
Сцепление предназначено для плавного соединения и кратковременного разъединения вала двигателя и трансмиссии, что необходимо для плавного трогания трактора или автомобиля с места или их остановки. Сцепление необходимо и при переключении передач для предотвращения возникновения ударных нагрузок.
Сцепление должно обеспечивать надежную передачу крутящего момента, быстрое и полное отключение двигателя от коробки передач, постепенное нагружение трансмиссии и увеличение ускорения трактора. Усилие для управления сцеплением должно быть небольшим.
По принципу действия и способу передачи крутящего момента сцепления подразделяются на механические (фрикционные), передающие крутящий момент за счёт сил трения, возникающих между ведущими и ведомыми элементами сцепления, и гидравлические, передающие крутящий момент в результате воздействия жидкости на ведомые элементы. На тракторах и автомобилях наибольшее распространение получили фрикционные сцепления.
По форме трущихся поверхностей фрикционные сцепления бывают дисковые, конусные и колодочные. На тракторах и автомобилях чаще всего применяются дисковые сцепления.
В зависимости от числа ведомых дисков сцепления бывают однодисковыми, двухдисковыми и многодисковыми.
По виду трения сцепления могут быть сухие и мокрые, работающие в масле. Сцепления, работающие в масле, применяются на тракторах в приводе к ВОМ, а также в приводном механизме пускового двигателя. В трансмиссиях тракторов и автомобилей используются в основном сухие сцепления.
По распределению крутящего момента сцепления подразделяются на однопоточные, передающие силовой поток на трансмиссию и одновременно на ВОМ, и на двухпоточные, передающие крутящий момент по двум независимым силовым потокам: от главного сцепления на трансмиссию и от муфты привода к ВОМ.
По конструкции нажимного механизма сцепления бывают постоянно замкнутые, когда сжатие трущихся поверхностей дисков осуществляется с помощью пружин, и непостоянно замкнутые, в которых сжатие трущихся поверхностей дисков осуществляется с помощью рычажного нажимного механизма. В тракторах и автомобилях наибольшее применение нашли постоянно замкнутые сухие дисковые сцепления.
В постоянно замкнутом однодисковом сцеплении (рис. 202, а) ведомой частью служит ведомый диск 3 с фрикционными накладками, увеличивающими силу трения.
Диск прикреплён к ступице 17, свободно посаженной на шлицевой конец вала 11 сцепления. Ведомый диск расположен между торцом маховика 1 и нажимным диском 4, образующими ведущую часть сцепления. При помощи кожуха 6, прикреплённого к ободу маховика, и пальцев 16 нажимной диск связан с маховиком и постоянно вращается вместе с ним.
Пальцы входят в пазы по окружности нажимного диска, обеспечивая его осевое перемещение. Между кожухом и нажимным диском установлены в сжатом состоянии цилиндрические нажимные пружины 15, которые сжимают диски и удерживают сцепление включённым. Сцепление расположено в литом чугунном картере 5, прикреплённом к картеру 2 маховика
Рис. 202. Схемы постоянно замкнутых сцеплений: а — сухого однодискового; б — сухого двухдискового; 1 — маховик; 2 — картер маховика; 3 — ведомый диск; 4 — нажимной диск; 5 — картер сцепления; 6 — кожух; 7 — отжимной болт, 8 — кронштейн, 9 — отжимной рычаг; 10 — подвижная муфта; 11 — вал сцепления; 12 — педаль; 13 — тяга; 14 — вилка выключения; 15 — нажимная пружина; 16 — направляющий палец; 17 — ступица ведомого диска; 18 — отжимная пружина промежуточного диска; 19 — регулировочный болт; 20 — промежуточный диск
Для выключения (разъединения дисков) сцепления служит механизм, состоящий из педали 12, тяги 13, вилки выключения 14 и подвижной муфты (отводки) 10. При нажатии на педаль муфта перемещается влево и нажимает на концы рычагов 9, шарнирно установленных на кронштейнах 8. Рычаги при помощи отжимных болтов 7 отводят нажимной диск 4, преодолевая упругую силу пружин, и выключают сцепление. Трение между дисками исчезает, и ведомый диск останавливается. Для плавного включения сцепления необходимо постепенно отпускать педаль. Двухдисковое постоянно замкнутое сцепление (рис. 200, б) имеет два ведомых диска 3 и два ведущих — промежуточный 20 и нажимной 4. Ведущие диски сжимают пружины 15. В остальном устройство и действие двухдискового сцепления такое же, как и однодискового, с той лишь разницей, что при его выключении промежуточный ведущий диск 20 отодвигается от переднего ведомого диска 3 назад специальными пружинами 18. Перемещение диска 20 под действием пружин ограничивается регулировочным болтом 19.
Для быстрой остановки вала сцепления и вращающихся с ним деталей применяется специальный тормозок. Притормаживание вала позволяет избежать ударов при переключении шестерён в коробке передач.
Сцепления тракторов и автомобилей снабжены гасителями крутильных колебаний, которые предохраняют трансмиссии от возникновения в валах крутильных колебаний, вызывающих преждевременный износ деталей. Источником крутильных колебаний является неравномерность вращения коленчатого вала двигателя, а также резкие изменения частоты вращения валов трансмиссии при колебаниях тяговой нагрузки трактора или автомобиля.
Сцепление тракторов МТЗ-80 и МТЗ-82 фрикционное, однодисковое, постоянно замкнутое с пружинным нажимным механизмом и гасителем крутильных колебаний. Оно размещено в отдельном чугунном корпусе, в котором находятся редуктор ВОМ и ходоуменьшитель. Корпус, соединённый с блок-картером двигателя и корпусом коробки передач, является частью остова трактора.
Сцепление (рис. 203) состоит из ведущей и ведомой частей.
Рис. 203. Сцепление тракторов МТЗ- 80 и МТЗ-82:
- 1 — маховик; 2 — ведомый диск;3 — отжимной рычаг; 4 — регулировочный винт;
- 5 — выжимной подшипник; 6 — тормозок; 7 — нажимная пружина; 8 — опорный диск; 9 — нажимной диск; 10 — шлицевая ступица; 11 — вал сцепления
Ведущими частями являются: маховик 1, опорный диск 8, прикреплённый к маховику, и нажимной диск 9. На двенадцати приливах нажимного диска и соответствующих им стаканах в опорном диске размещены пружины 7. Нажимной диск имеет три ушка, проходящие в прорезях опорного диска. Ушки предназначены для присоединения отжимных рычагов 3.
Ведомыми частями сцепления являются: ведомый диск 2 с фрикционными накладками, шлицевая ступица 10 и вал сцепления 11. Ведомый диск с шлицевой ступицей, а следовательно, и с валом 11, связан резиновыми вставками.
Для выключения и включения сцепления служит отводка с выжимным подшипником 5. При перемещении отводки влево, т.е. в сторону маховика, выжимной подшипник действует на отжимные рычаги, которые поворачиваясь, отводят назад нажимной диск и тем самым освобождают ведомый диск сцепления. Регулировочный винт 4 служит для регулировки задора между отжимным рычагом с подшипником отводки и ступицей опорного диска.
Тормозок 6 обеспечивает более быстрое торможение вала 11 при выключении сцепления.
Привод управления сцеплением снабжен усилителем — пружинным сервомеханизмом, облегчающим работу тракториста. Сервопружина 6 (рис. 204) через стакан 5 одним концом соединена с неподвижным кронштейном 8 посредством регулировочного болта 7, а вторым — с верхним плечом трёхллечего рычага 4, поворачивающегося на пальце 3. Нижнее плечо рычага тягой 9 связано с рычагом 10 вилки выключения сцепления.
Рис. 204. Привод управления сцеплением тракторов МТЗ-80 и МТЗ-82:
1 — рычаг педали; 2,9 — тяги; 3 — палец; 4 — трёхплечий рычаг; 5 — стакан; 6 — сервопружина; 7 — регулировочный болт; 8 — кронштейн; 10 — рычаг вилки выключения сцепления
Пружина 6, упираясь в регулировочный болт, удерживает педаль в верхнем положении, так как геометрическая ось пружины проходит выше продольной оси пальца 3. В начале цикла выключения эта пружина сжимается, что несколько увеличивает сопротивление педали. Но после того как рычаг повернётся на пальце 3 по направлению стрелки так, что ось пружины будет находиться ниже продольной оси пальца, пружина начнёт разжиматься, облегчая таким образом выключение сцепления и удерживая его в этом положении.
Устройство и работу сцеплений других марок тракторов и автомобилей смотрите в соответствующей литературе.
Устройство и принцип действия сцепления
Про такое узел автомобиля как сцепление знают наверняка все. И многие знают, что нужно оно для возможности безопасного переключения передач и при начале движения автомобиля. Но как же устроено сцепление, этот довольно капризный в освоении в автошколе узел?
Ранее, в статье «Сцепление автомобиля», мы говорили о предназначении и классификации сцеплений. Теперь рассмотрим подробнее устройство и принцип работы самого распространенного типа сцепления — фрикционного сухого однодискового.
Устройство фрикционного сухого сцепления
Сухое фрикционное сцепление состоит из следующих основных частей:
— Маховик;
— Нажимной диск («корзина» сцепления);
— Ведомый диск (диск сцепления);
— Выжимной подшипник (подшипник выключения сцепления) и нажимная муфта;
— Детали привода сцепления.
Маховик. Маховик закреплен непосредственно на коленчатом валу двигателя и именно через него производится передача крутящего момента на трансмиссию. Сегодня обычно используются двухмассовые маховики: одна его часть крепится на коленвале, а вторая играет роль ведущего диска сцепления — на ней закреплены фрикционные накладки, за счет которых обеспечивается вращение ведомого диска. Части маховика соединены через пружины, выполняющие функции демпферов, снижающих уровень вибраций.
Нажимной диск («корзина»). Этот узел состоит из корпуса (который по форме напоминает корзину, за что и получил свое название) и непосредственно нажимного диска, соединенного с корпусом через пружину (или пружины). Пружины постоянно прижимают нажимной диск к ведомому диску, за счет чего и производится передача крутящего момента от двигателя коробке передач. В «корзине» могут использоваться несколько пружин, расположенных по кругу, однако сейчас чаще применяется одна пружина (диафрагма), состоящая из ряда тангенциальных (расположенных по радиусу) пластин. С одной стороны пластины соединены с корпусом, а в центре — с выжимным подшипником. Корзина жестко закреплена на маховике, вращаясь с ним как единое целое.
Ведомый диск. Расположен между маховиком и нажимным диском, его ступица надета на первичный вал коробки передач. Диск имеет сборную конструкцию: его основу составляет металлический диск, на котором с двух сторон находятся фрикционные накладки. Также в диске предусмотрены демпфирующие пружины, которые смягчают удары и делают передачу крутящего момента более плавной.
Выжимной подшипник и нажимная муфта. Это подшипник особой конструкции, который упирается в центральную часть диафрагменной пружины и производит ее сжатие при выжимании сцепления. Выжимной подшипник здесь необходим по простой причине: корзина вращается вместе с маховиком, и если бы не было подшипника, нажимная муфта подвергалась бы сильному износу. Наличие подшипника решает эту проблему, так как муфта давит на его внешнюю часть, которая не вращается, а усилие на пружину передается через внутреннее кольцо.
Детали привода сцепления. Это компоненты включения и выключения сцепления. Сюда входят вилка выключения сцепления (с ее помощью движется нажимная муфта), тросы (механический привод), гидроцилиндры и трубки (гидропривод), педаль и т.д.
Принцип работы фрикционного сцепления
Работа сухого однодискового фрикционного сцепления очень проста и сводится к следующему. Сцепление постоянно включено — это обеспечивается диафрагменной пружиной (или рядом пружин), которая прижимает нажимной диск к ведомому диску и к маховику. В таком положении весь узел сцепления вращается как единое целое, и крутящий момент полностью передается на коробку передач.
При переключении передач сцепление выключается: при нажатии на педаль пружина сжимается (с помощью привода сцепления, нажимной вилки, муфты и выжимного подшипника), ее пластины, закрепленные в «корзине», действуют как рычаги, и отводят нажимной диск от ведомого диска. В этот момент передача крутящего момента от двигателя коробке прекращается и можно переключить передачу.
После включения нужной передачи педаль сцепления отпускается, пружина возвращается в исходное положение, прижимая нажимной диск к ведущему диску и к маховику — передача крутящего момента возобновляется.
Однако главное преимущество и все возможности сцепления проявляются в момент начала движения автомобиля. Сцепление устроено таким образом, что диски могут прижиматься друг к другу с различным усилием, а поэтому передача крутящего момента может производиться в такой степени, в которой это необходимо. Если слегка отпустить педаль сцепления, то диски будут прижаты друг к другу слабо и проскальзывать, соответственно, и крутящий момент будет передаваться на коробку и колесам не полностью — так становится возможным трогание с места и плавный разгон автомобиля.
Двойное сцепление в автомобилях с АКП
В автомобилях с автоматической коробкой передач педали сцепления нет, однако само сцепление присутствует, но управляет им автоматика. При этом в разных типах «автоматов» работают различные типы сцепления. Например, в роботизированных АКП применяется двойное сцепление, которое имеет ряд принципиальных отличий от сцепления, описанного выше.
Двойное сцепление содержит два комплекта пластин, образующих фрикционные муфты, одна из которых отвечает за передачу крутящего момента к первичному валу нечетного ряда передач, вторая — к первичному валу четного ряда передач.
Двойное сцепление работает в масляной ванне (поэтому оно относится к «мокром» типу), в нем используется пакеты из нескольких фрикционных дисков (то есть, это многодисковое сцепление). В нормальном положении пластины разомкнуты и удерживаются с помощью пружин. Сжатие дисков (как переключение передач в АКП) осуществляется с помощью масла, подающегося под давлением в гидроцилиндры муфт.
Другие статьи
#Омывающие жидкости
29.09.2023 | Статьи о запасных частях
Зима и лето, два полюса, между которыми меняется весь наш мир. И в этом мире существуют омывающие жидкости — помощники, которые обеспечивают нашу безопасность на дороге. В этой статье мы окунемся в мир омывающих жидкостей и узнаем, какие они бывают, от чего зависит их температура замерзания и как их правильно выбрать.
#Рассухариватель клапанов
21.06.2023 | Статьи о запасных частях
Замена клапанов двигателя внутреннего сгорания затрудняется необходимостью съема сухарей — для этой операции используются специальные рассухариватели клапанов. Все об этом инструменте, его существующих типах, конструкции и принципе действия, а также о его выборе и применении читайте в данной статье.
#Переключатель света с регулировкой шкалы
14.06.2023 | Статьи о запасных частях
Во многих отечественных автомобилях ранних выпусков широко использовались центральные переключатели света с реостатом, позволяющим регулировать яркость подсветки приборов. Все о данных устройствах, их существующих типах, конструкции, работе, а также об их правильном выборе и замене читайте в статье.
#Пластина распределителя зажигания
07.06.2023 | Статьи о запасных частях
Одной из основных деталей распределителя зажигания является опорная пластина, отвечающая за функционирование прерывателя. Все о пластинах прерывателя, их существующих типах и конструктивных особенностях, а также о подборе, замене и регулировках данных компонентов подробно рассказано в данной статье.
Виды сцепления
Особенности работы, классификация и требования к конструкции сцепления
В трансмиссии автомобиля сцепление применяют как самостоятельный механизм и как часть механизма управления коробки передач (обычно планетарной).
В данной главе виды сцепления автомобиля рассмотрены сцепления, которые представляют собой самостоятельный механизм, который работает в основном совместно с коробкой передач, имеющей неподвижные оси валов (ГАЗ-52, Москвич-407). В данном случае сцепление служит для того, чтобы отсоединить двигатель от трансмиссии и снова соединять их, обеспечивая плавное трогание с места, разгон, а также переключение передач во время движения автомобиля с минимальными ударами в зубьях соединяемых шестерен или муфт.
Минимальному устойчивому числу оборотов вала двигателя двигателя nemin соответствует минимальное устойчивое число оборотов ведущих колес.
Расчет сцепления предполагает расчет минимального устойчивого числа оборотов ведущих колес:
Плавный разгон автомобиля от nk=0 доnkmin достигается при помощи сцепления.
Кроме того, сцепление предохраняет трансмиссию автомобиля от перегрузок инерционным моментом Мj.
По способу передачи крутящего момента различают сцепления фрикционные, гидравлические, электропорошковые и комбинированные.
Во фрикционных видах сцеплений для передачи крутящего момента от ведущих элементов к ведомым используется сила трения. По форме трущихся поверхностей сцепления бывают конусные, барабанные (колодочные) и дисковые.
Дисковые сцепления по числу ведомых дисков разделяются на однодисковые, двухдисковые и многодисковые. Фрикционные сцепления, являющиеся самостоятельным механизмом трансмиссии, в подавляющем большинстве случаев делают однодисковыми, так как при этом конструкция получается наиболее простой и дешевой. В современных автомобилях конусные сцепления перестали применять, барабанные сцепления устанавливают редко, главным образом при автоматизированном управлении, многодисковые сцепления, имеющие относительно небольшой диаметр, используют только в планетарных коробках передач, где они входят в механизм их управления.
Виды сцепления по типу управления различают сцепления с принудительным управлением, приводимым в действие водителем (обычно при помощи педали), и сцепления с автоматизированным управлением.
Виды сцепления по способу создания давления на нажимной диск фрикционные сцепления бывают пружинными, если давление создается пружинами (автомобили ГАЗ-52, ЗИЛ-130, МАЗ-200), электромагнитными, если давление создается электромагнитами, полуцентробежными, если давление создается и пружинами и центробежными силами от грузиков и центробежными.
Полуцентробежные сцепления получили некоторое распространение на легковых автомобилях, у которых максимальный момент двигателя соответствует относительно высоким числам оборотов. При этом уменьшается усилие на педали, необходимое для выключения сцепления при трогании с места и для удержания сцепления в выключенном положении при переключении передач.
Центробежные сцепления чаще применяются при автоматизации управления. В этих сцеплениях центробежная сила используется для включения и выключения сцепления, а давление на нажимной диск создается пружинами. Реже центробежную силу используют для создания давления на нажимной диск.
Гидравлические сцепления, выполненные по типу гидромуфт обычно применяют совместно с планетарными коробками передач или в комбинации с фрикционным сцеплением при работе с простой коробкой передач, имеющей неподвижные оси валов.
Сцепление, представляющее собой самостоятельный механизм, помимо основных требований (минимальный собственный вес, простота конструкции, достаточный срок службы) должно удовлетворять следующим специфическим требованиям:
1) Максимально снижать ударную нагрузку в зубьях коробки передач при трогании с места и при переключении ступеней на ходу автомобиля.
2) Плавно передавать крутящий момент от двигателя к трансмиссии автомобиля в процессе буксования сцепления.
3) Полностью отключать двигатель от трансмиссии автомобиля
4) Предохранять трансмиссию автомобиля от инерционных нагрузок
5) Обеспечивать удобство управления, небольшое усилие на педали и ограниченный ее ход при выключении сцепления или автоматизацию управления сцеплением.
Все эти особенности необходимо учитывать во время расчета сцепления. Где купить сцепление в Харькове.