Лабораторна робота № 3

МЕХАНІЗМИ І АГРЕГАТИ ТРАНСМІСІЇ АВТОМОБІЛІВ і ТРАКТОРІВ: ЗЧЕПЛЕННЯ, ГІДРОТРАНСФОРМАТОРИ

Мета роботи - вивчити класифікацію, принципи будови, роботи та конструктивні варіанти деталей автомобільних і тракторних зчеплень.

Наочні посібники:

- технічний опис, плакати, альбоми по конструкції агрегатів трансмісій автомобілів і тракторів;

- макети шасі та розрізні агрегати, вузли і деталі елементів трансмісій автомобілів і тракторів: розрізні двигуни КамАЗ-740, ЗМЗ-53, ЗМЗ-402, 406, МеМЗ-245, ВАЗ-2101; трансмісія автомобіля ГАЗ-24; силова передача двигуна DEUWO «Маtiz»;

- деталі фрикційного зчеплення: натискний диск з корзиною та натискним механізмом; ведений диск з деталями демпфера крутильних коливань;

- гідромуфти; гідротрансформатори;

- елементи конструкції електромагнітного зчеплення з феронаповнювачем ЗАЗ.

5.1 Перелік питань, що вивчаються на занятті

5.1.1 Вимоги, яки висуваються до зчеплень. Загальна будова зчеплення. Розміщення деталей зчеплення.

5.1.2 Класифікація зчеплень. Схеми типів зчеплень за характером роботі та формі елементів тертя.

5.1.3 Будова, принцип роботи механічних приводів зчеплень.

5.1.4 Призначення, конструкція, принцип дії демпферів крутильних коливань.

5.1.5 Варіанти з’єднання ведучих дисків з маховиком.

5.1.6 Пристрої для чистоти виключення дводискового зчеплення.

5.1.7 Зчеплення спеціальних типів (відцентроване, гідромуфта, електромагнітне): елементи конструкції, принцип дії.

5.1.8 Зчеплення механічної установки малотонажних промислових судів.

5.1.9 Гідротрансформатори: призначення, класифікація, елементи конструкції, схеми компоновки.

5.2 Основні теоретичні положення щодо розуміння змісту навчальних питань

Зчеплення

До зчеплення як механізму трансмісії машин пред'являються наступні специфічні вимоги:

- надійна передача крутного моменту від двигуна до трансмісії;

- плавність і повнота включення;

- чистота виключення;

- мінімальний момент інерції відомих елементів;

- хороше відведення теплоти від поверхонь тертя;

- оберігання трансмісії від динамічних навантажень;

- підтримка натискного зусилля в заданих межах в процесі експлуатації;

- мінімальні витрати фізичних зусиль на управління;

- хороша врівноваженість.

Крім того, до зчеплення, як і до всіх механізмів автомобіля, трактора, механічної установки судна, пред'являються загальні вимоги:

- забезпечення мінімальних розмірів і маси;

- простота пристрою і обслуговування;

- технологічність;

- ремонтопридатність;

- низький рівень шуму.

Рисунок 5.1 - Класифікація зчеплень

а	б
в	г
а - постійно замкнуте одно дискове, б - мінливо замкнуте дводискове, в - постійно замкнуте дводискове, г - постійно замкнуте двопоточне: 1 - маховик, 2 - ведений диск, 3 - натискний диск, 4 - важіль виключення, 5 - підшипник, 6 - педаль (важіль) приводу, 7 - вал коробки передач, 8, 10 - пружини, 9 - кожух зчеплення, 11 - вінець приводу, 12 - прямуюча руху; 13-15 - важелі приводу натискного диска Рисунок 5.2 - Схеми типів зчеплень за характером роботи та форми елементів тертя

а	б
а - тросовий: 1 - важіль вилки виключення зчеплення, 2 - трос, 3 - гумовий демпфер, 4 - наконечник, 5 - регулювальна гайка, 6 - оплітка троса с внутрішнім поліетиленовим шаром, 7 - пружина повернення педалі, 8 - педаль; б - важільний тракторів МТЗ-80/82 Рисунок 5.3 - Механічні приводи зчеплення

Для гасіння крутильних коливань в трансмісії (пікові, періодичні навантаження при зміні частот обертання валів) встановлюють гасителі крутильних коливань. В теперішній час широко застосовують гасителі крутильних коливань пружно-фрикційного типу (рис. 5.4). Такі гасителі призначені для поглинання енергії коливань трансмісії при здійсненні роботи тертя фрикційних елементів, які розміщенні в гасителі. Маточина веденого диска і сам ведений диск зв’язані між собою у тангенціальному напрямку пружинами гасителя. Коливання, що виникають в трансмісії, визивають відносне кутове переміщення веденого диска та його маточини за рахунок деформації пружин гасителя, які супроводжуються тертям фрикційних елементів гасителя.

Робота тертя гасителя визначається зусиллям, що стискає його фрикційні кільця, коефіцієнтом тертя, середнім радіусом тертя фрикційних кілець, відносним кутом переміщення (кутом буксування), числом пар тертя. В зчеплення автомобілів МАЗ момент тертя регулюється затяжкою болтів.

В зчепленнях ГАЗ-3102 момент тертя підтримується в заданих межах центральною пружиною. В зчеплені автомобіля ЗІЛ-411, 410 момент тертя встановлюється при збірки.

а	б
в
а - двосторонніми пружинами, б - пружиною і упором, в - двоплечим важелем; 1 - маховик, 2 - пружина, 3 - середній (проміжний) ведучий диск, 4 - натискний диск, 5 - упор, 6 - кожух зчеплення, 7 - двоплечий важіль, 8 - гвинтова пружина Рисунок 5.4 - Пристрої для чистоти виключення дводискового зчеплення
а	б	в
а - автомобілі марки МАЗ, б - легковий автомобіль ГАЗ-3102, в - вантажний автомобіль ЗІЛ-43410: 1 - ведений диск, 2 - маточина веденого диска, 3 - болт кріплення, 4 - центральна пружина, 5 - ізолююче кільце, 6 - фрикційне кільце Рисунок 5.5 - Конструкція демпферів крутильних коливань
а	б	в	г
а - виступами диска і вікнами в кожусі, б - направляючими пальцями, в - виступами диска і упорами маховика, г - прорізами диска і направляючими штифтами; 1 - маховик, 2 - натискний диск, 3 - з’єднувальний елемент, 4 - ведений диск, 5 - зубчатий вінець Рисунок 5.6 - Варіанти з’єднання ведучих дисків з маховиком

5.2.2 Зчеплення спеціальних типів (відцентроване, гідромуфта, електромагнітне)

Відцентрові зчеплення

У таких зчепленнях тиск на натискний диск створюється відцентрованими вантажами. Відцентровані зчеплення нормально разомкнуті, тобто при малій кутовий швидкості обертання колінчастого валу, а також при непрацюючому двигуні зчеплення виключено. Схема і конструкція одного з відцентрових зчеплень показані на рис. 5.7.

У вимкненому стані зчеплення реактивний диск 2 зафіксовано в осьовому напрямі в положенні, показаному на схемі. Фіксація обумовлена тим, що цей диск утримується важелями 5 виключення, кінці яких упираються в підшипник муфти 6 виключення. Перемащенню управо самого підшипника разом з натискною муфтою перешкоджає упор 7 (на рис. 5.7 не показаний). Натискний диск 1 віджимними пружинами 8 підтягається до реактивного диска 2, що забезпечує необхідний зазор між веденими і відомими елементами зчеплення.

а	б
а - схема, б - конструкція; 1 - натискний диск, 2 - реактивний диск, 3 - картер, 4, 8 - пружини, 5 - важелі, 6 - муфта с підшипником, 7 - упор, 9 - відцентрові вантажі Рисунок 5.7 - Відцентрове зчеплення

У міру збільшення кутової швидкості колінчастого валу двигуна відцентрові вантажі 9 під дією відцентрових сил розходяться і, упираючись п'ятами в натискний диск 1 і реактивний диск 2, заставляють натискний диск переміщатися вліво, створюючи при цьому тиск на відомий диск. При невеликій деформації пружин 4, що має місце навіть при малому збільшенні кутової швидкості, важелі виключення 5 повертаються на опорах і між кінцями важелів і підшипником муфти виключення 6 створюється необхідний зазор.

Гідравлічне зчеплення (гідромуфта)

Гідромуфта має ряд позитивних якостей в порівнянні з фрикційною муфтою (рис. 5.8):

- гідромуфта менше зношується, унаслідок чого допускає плавніше зрушення машини з місця і рідкісніше перемикання передач;

- полегшує управління машиною і покращує його динамічні якості;

- знижує динамічні навантаження в силовій передачі;

- значно знижує шум силової передачі машини.

До конструкції гідромуфти пред'являються наступні вимоги:

- при передачі розрахунково моменту гідромуфта повинна мати просковзання не більше 3%;

- при малих оборотах двигуна на стоянці машини «стояночний момент» повинен бути незначним;

- гідрозчеплення повинно забезпечувати запуск двигуна з буксира і гальмування машини двигуном.

Порівняльна оцінка фрикційних і гідродинамічних муфт

Гідродинамічні муфти, в порівнянні з фрикційними, володіють наступними позитивними якостями:

- значно знижують динамічні навантаження трансмісії і двигуна при різких змінах режиму роботи, що підвищує надійність і довговічність конструкції. За даними деяких дослідників, при використанні гідродинамічних муфт динамічні навантаження трансмісії знижуються при різкому зрушенні з місця в 1,5-4,5 разу, розгоні машини - в 3 рази, наїзді на нерівності - в 2-3 рази;

- допускають тривалу роботу з великою пробуксовкою ведених і відомих елементів;

- не вимагають регулювань в процесі роботи, оскільки деталі муфти практично не зношуються;

- спрощують управління машиною;

- підвищують прохідність тракторного агрегату.

Проте разом з перевагами гідродинамічні муфти володіють і недоліками:

- гідродинамічні муфти не забезпечують «чистоту» виключення; муфта завжди «веде», що утрудняє переключення передач;

- навіть на найвигідніших режимах муфта завжди працює з буксуванням (ковзанням) 2-4%, що знижує економічність і продуктивність роботи.

Не дивлячись на істотні недоліки, застосування гідродинамічних муфт, виправдовується на машинах, що постійно працюють при змінних режимах, коли потрібно часто міняти напрям руху, перемикати передачі при різкому змінені робочого опору (бульдозери, дорожньо-будівельні машини, трельовочні трактори і т.д.).

Електромагнітне зчеплення

Електромагнітні зчеплення розділяються на дві групи:

- без феронаповнювача;

- з феронаповнювачем.

Принципова схема електромагнітного зчеплення без феронаповнювача представлена на рис. 5.9 а.

а	б
а - гідродинамічна муфта трактора «Альгайер»: 1 - колесо турбіни, 2 - колесо насоса, 3 - порожнина, б - гідравлічна муфта автомобіля: 1 - корпус, 2 - маточина, 3 - колесо насоса, 4 - колесо турбіни, 5 - порогова шайба, 6 - вал турбіни, 7 - шарикопідшипник; 8 - ущільнення Рисунок 5.8 - Гідравлічні муфти
а	б	в
г	д
а - без феронаповнювача: 1 - рухомий контакт, 2 - сердечник, 3 - обмотка збудження, 4 - якір; б, в, г, д - з феронаповнювачем: б, в - з вертикальним диском, г - з циліндровим диском, д - порошок розташовується по колу; 1 - сердечник, 2 - обмотка збудження, 3 - відомий диск, 4 - кожух Рисунок 5.9 - Схема електромагнітного зчеплення

Зчеплення має сердечник 2 електромагніту, якір 4 і обмотку збудження 3, яка вставлена в кільцеву виточку сердечника. Сердечник електромагніту і якір пов'язані відповідно з двигуном і коробкою передач. При проходженні струму через рухомий контакт 1 і обмотку збудження 3 навколо неї утворюється магнітне поле, внаслідок чого якір притягується до сердечника і за рахунок сили тертя, яка виникає між якорем і сердечником, забезпечується передача моменту, що крутить, від двигуна до коробки передач. При відключенні струму якір під дією пружини 5 одходить від сердечника і зчеплення вимикається.

Схема електромагнітного зчеплення з феронаповнювачем показана на рис. 5.9 б-д. Зчеплення складається з сердечника 1 з обмоткою обурення 2, відомого диска 3 і кожуха 4. Простір між сердечником, відомим диском і кожухом заповнене феронаповнювачем (феромагнітним порошком). При проходженні електричного струму через обмотку виникає магнітне поле, яке замикається через сердечник, відомий диск і ферронаповнювач. При певній величині струму частинки наповнювача стають нерухомими і зчеплення блокуються, тобто може передавати крутний момент. Для виключення зчеплення необхідно вимкнути струм обмотки обурення.

5.2.3 Зчеплення механічної установки малотонажних промислових судів

На судах цього типу головними двигунами являються бистрохідні нереверсивні дизелі потужністю від 7 до 110 кВт з частотою оберьання до 150 хв^-1. Для можливолсті здійснення маневрів ці двигуни виготовляють сумістно з реверсредукторами, за домомогою яких можливо змінювати напрямок оберання гребного гвінта та зменшувати його частоту обертання.

На рис. 4.10 приведена схема двухдискового реверсредуктора, в конструкцію якого входить також і разобщительний пристрій. Рухомі і нерухомі контактуючи дискі, що контактують по всієї поверхні розглядаються як кероване зчеплення.

При переміщені вправо диск 4 входить у фрикційне зчеплення з диском 15 і приводить його до обертання, а розом з ним через шестерню 12 та вал 11 - передній хід судна.

При переміщені вліво диск 4 входить у фрикційне зчеплення з диском 3 і разом з ним приводить до обертання вал 9. Обертання валу 9 передається ведомому валу 11 через шестерні 8 та 10. Напрям руху буде таким, як і валу 9, тоб то зверненим напрямку обертання шестерні 12 - задній хід судна.

При сереньому положенні диска 4 - «стоп». При цьому колінчастий вал двигуна продовжує обертатися, а гребний вал буде остановлений.

1 - фланець, що з’єднається з колінчастим валом, 2 - корпус, 3, 4, 15 - диски, 5 - важіль переключення, 6 - муфта переключення, 7, 8, 10, 12 – шестерні, 9, 11, 13 – вали, 14 - важільний механізм Рисунок 5.10 - Дводисковий реверс редуктор малотоннажних промислових судів

5.2.4 Гідротрансформатори

Гідротрансформатори є складовими частинами гідромеханічних передач (ГМП), виконують функцію безперервної і автоматичної трансформації силового потоку двигуна залежно від відносно вузького діапазону дорожніх опорів, що зустрічаються на шляху руху автомобіля (трактори).

Гідротрансформатори, що застосовуються в гідромеханічних передачах автомобілів і інших машин, можна класифікувати по наступних ознаках (рис. 5.11).

Схеми компоновок елементів конструкції гідротрансформаторів представлені на рис. 5.12 - 5.15.

Рисунок 5.11 - Класифікація гідротрансформаторів

У трансформаторів прямого ходу колеса направляючого апарату (реактора) встановлюються зазвичай перед насосним колесом, якщо дивитися по напряму циркуляції робочої рідини. Рідина, що виходить з насосного колеса обертає турбінне колесо в сторону насосного колеса.

а	б	в
а - прямого ходу, б - зворотного ходу, в - реверсивний; 1 - вал насосного колеса, 2 - вал турбінного колеса Рисунок 5.13 - Схеми круга циркуляції гідротрансформаторів

У трансформаторів зворотного ходу колеса прямуючого апарата встановлюються за насосним колесом. В цьому випадку потік робочої рідини при відповідному виборі кутів нахилу лопаток реактора може прийняти за реактором напрям, протилежний потоку до реактора, у наслідку чого турбіна отримує зворотне обертання.

а	б	в
а - комплексний, б - полімеричний з блокувальним фрикціоном, в - трьохступінчастий: Т1, Т2, Т3 - колеса турбін, А1, А2 - колеса прямуючого апарата Рисунок 5.14 - Схеми компоновки елементів гідротрансформаторів

Трансформатори реверсивні мають два зв'язаних між собою апарати, що направляють, з різним профілем лопаток. Направляючі апарати можуть зрушуватися, і один з них вводиться в круг циркуляції; виходить пряме або зворотне обертання турбінного колеса по відношенню до насосному.

У ГМП вітчизняних автомобілів застосовуються тільки трансформатори прямого ходу, що мають вищий ККД, чим трансформатори зворотного ходу. Реверсивні трансформатори не застосовуються, оскільки в ГМП реверс здійснюється простіше - зубчастим механізмом.

У комплексному трансформаторі направляючий апарат встановлено на муфті вільного ходу. При передавальному числі, близькому до одиниці, крутний момент на реакторі стає рівним нулю (муфта виключається) і трансформатор перетворюється на гідромуфту. ККД його різко підвищується і може досягати 0,95-0,96.

Полімеричний трансформатор має два колеса направляючого апарату, кожне з яких встановлене на муфті вільного ходу. У міру підвищення передавального числа відключається спочатку одно колесо і трансформатор з режиму 1 переходить на режим 2. Після відключення другого колеса трансформатор переходить на режим 3 гідромуфти. Це те ж саме, неначебто трансформатор був з’єднано з коробкою передач на дві ступені.

а	б
в
а - що послідовно з єднається з коробкою передач, б - с внутрішнім розгалуженням силового потоку, в - з зовнішнім розгалуженням силового потоку; 1 - насосне колесо, 2 - турбінне колесо, 3 - вхідний вал (від двигуна), 4 - реактор, 5 - муфта вільного хода, 6 - вихідний вал (на коробку передач), 7 - механізм, що підсумовує Рисунок 5.15 - Схеми гідротрансформаторів

У триступінчатому гідротрансформаторі між колесами турбіни Т₁, Т₂ і Т3 розташовуються колеса направляючого апарату А₁ і А₂. Колеса турбіни жорстко зв'язані між собою, а колеса направляючого апарату загальмовані.

Завдання

У відповідності зі змістом та інформацією, викладеною вище, оформити звіт у наступній послідовності:

- назва лабораторної роботи;

- питання, які були розглянуті та засвоєні під час лабораторної роботи (не менше трьох). Питання формулювати конкретно, в межах питань, що розглядаються по змісту роботи;

- перелік наочних посібників, які були використані при розгляді питань;

- письмово викласти у робочих зошитах відповіді на контрольні питання. При необхідності накреслити схему для пояснення відповіді. Для оцінки «задовільно» не менш трьох, «добре» - чотирьох; «відмінно» - п’яти.

5.4 Контрольні питання

5.4.1 За якими ознаками класифікуються зчеплення автомобілів (тракторів)?

5.4.2 З яких груп деталей складається фрикційне зчеплення та який між ними конструктивний зв'язок?

5.4.3 В чому полягає принцип дії гасителів крутильних коливань?

5.4.4 Як розрізняють фрикційні зчеплення за характером роботи, в чому різниця між ними?

5.4.5 Для чого забезпечувати чистоту виключення дводискового зчеплення?

5.4.6 В чому полягає принцип дії відцентрованого зчеплення?

5.4.7 В чому полягає принцип дії електромагнітного зчеплення?

5.4.8 Як класифікуються гідротрансформатори?

5.4.9 За якими ознаками розрізняють схеми компонування елементів гідротрансформаторів?

5.4.10 Які функції та як виконують елементи фрикційного зчеплення у реверс редуктор малотоннажних промислових судів?

5.4.11 Яка принципова різниця між фрикційною та гідравлічною муфтами?

5.5 Домашнє завдання

У відповідності до варіанта завдання, у продовження попереднього домашнього завдання для визначеної марки автомобіля, трактора письмово викласти наступне.

5.5.1 Дати характеристику зчеплення за характерними класифікаційними ознаками.

5.5.2 Зобразити схему зчеплення (елементи приводу не показувати). В якості приклада схеми наведені на рис. 5.2.

5.5.3 Приведіть послідовність передачі крутного моменту від маховика до валу трансмісії у відповідності з прикладом, наведеним на рис. 5.16.

 

Рисунок 5.16 - Послідовність передачі крутного моменту деталями зчеплення

Література: [2], с.109-120; [3], с.21-50, 86-87; [5], с.250-252; [6], с.109-120, 130, 168; [9], с.84-87, 140-147, 243-267; [11], с.310-331, 363.

Дата добавления: 2015-10-29