Сцепление

Сцеплением называется силовая муфта, в которой передача крутящего момента обеспечивается силами трения, гидродинамическими силами или электромагнитным полем.

Сцепление служит для временного разъединения двигателя с трансмиссией 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. Применяемые на автомобилях сцепления классифицируются (рис.17):

по связи ведущих и ведомых колёс:

- фрикционные;

- гидравлические;

- электромагнитные;

по созданию нажимного усилия:

- с периферийными пружинами;

- с центральной пружиной;

- центробежные;

- полуцентробежные;

по числу ведомых дисков:

- однодисковые;

- двухдисковые;

- многодисковые;

по типу привода:

- с механическим приводом;

- с гидравлическим приводом.

Общее передаточное число трансмиссии в любой момент времени можно определить отношением частоты вращения коленчатого вала двигателя к частоте вращения ведущих колес.

Крутящий момент, передающийся на ведущее колесо, определяет тяговое усилие, действующее в контакте колеса с дорогой. Это усилие определяется делением величины крутящего момента на радиус колеса. Для движения автомобиля необходимо, чтобы тяговое усилие было больше суммы сил сопротивления движению. Максимальное тяговое усилие ограничивается не возможностью двигателя и трансмиссии, а сцеплением колеса с дорогой. Это усилие не должно превышать силу сцепления, иначе ведущие колеса будут проскальзывать.

Механическая трансмиссия должна иметь возможность кратковременного разъединения от работающего двигателя. Это необходимо при остановке автомобиля и при переключении передач в механической ступенчатой коробке передач. Кроме того, при троганье автомобиля с места и переключении передач соединение вала двигателя и трансмиссии должно происходить плавно, без резких рывков. В качестве устройства, обеспечивающем постепенное нагружение двигателя, применяют сцепление.

Использование сцепления необходимо для переключения передач, т.к. если трансмиссия находится под нагрузкой крутящим моментом, переключение невозможно. Прежде чем переключить передачу, необходимо выключить сцепление.

В качестве сцепления может быть использована любая управляемая муфта.

Первые автомобили были оборудованы ленточным сцеплением. С появлением коробок передач со скользящими шестернями появляются сцепления конусного типа. Главным недостатком такого сцепления было то, что обладающий большим моментом инерции ведомый элемент долго вращался после выключения сцепления, затрудняя переключение передач.

С появлением коробок передач со скользящими шестернями появились сцепления конусного типа. Конусные сцепления удерживались во включённом состоянии пружиной, а выключались, когда водитель, нажимая на педаль, сжимал пружину. Главным недостатком конусного сцепления было то, что обладающий большим моментом инерции ведомый элемент долго вращался после выключения сцепления, затрудняя переключение передач.

На смену конусному сцеплению пришло многодисковое сцепление, работающее в масле. Ведомый барабан с многочисленными ведомыми дисками обладал большим моментом инерции, что в значительной степени затрудняло переключение передач.

Следующей ступенью в развитии конструкции сцепления явилось сухое многодисковое сцепление. Недостатком такого сцепления было то, что ведомые металлические диски сильно нагревались при пробуксовке, что ускоряло износ накладок. Постепенное преимущество однодискового сцепления (рис. 18) получило всеобщее признание.

Сейчас в трансмиссиях автомобилей все чаще применяются также сцепления, построенные на иных принципах действия: гидравлические и электромагнитные.

В гидравлическом сцеплении (гидромуфте) ведущее лопастное колесо связано с двигателем, а ведомое (турбинное) лопастное колесо – с трансмиссией. В колесах имеются радиальные лопасти. Оба колеса помещены в корпусе, заполненном маслом. При вращении насосного колеса кинетическая энергия жидкости, расположенной между его лопастями и движущейся под действием центробежных сил, передается турбинному колесу. При достижении определенного числа оборотов эта энергия становится достаточной для того, чтобы автомобиль тронулся с места, а при дальнейшем увеличении числа оборотов колеса гидромуфты начинают вращаться практически с одинаковой скоростью. Гидромуфта применяется вместе с обычным фрикционным сцеплением, которое устанавливается за ней последовательно и служит лишь для переключения передач.

Электромагнитное порошковое сцепление получило некоторое распространение на автомобилях малого класса. Ведущим элементом сцепления является маховик с закрепленными на нем магнитопроводами с обмотками возбуждения. Ведомый диск закреплен на ведущем вале коробки передач. Если к обмоткам возбуждения подводится электрический ток, то за счет образования магнитного поля, частицы порошка выстраиваются по силовым линиям магнитного поля и создается силовое взаимодействие между ведущими и ведомыми элементами сцепления. Основное достоинство такой конструкции заключается в том, что управление сцеплением можно перенести с педали сцепления на ручной вариант управления кнопкой.

Рис. 18. Однодисковое сцепление автомобиля:

а – конструкция; б – втулка с пружинной пластинкой; 1 – нажимной диск;

2 – пружинные пластины; 3 – картер сцепления; 4 – нажимная пластина;

5 – кожух сцепления; 6 – упорный подшипник; 7 – вилка выключения сцепления; 8 – оттяжной рычаг; 9 – гайка; 10 – вилка оттяжного рычага;

11, 12 – оси; 13 – игольчатый подшипник; 14 – ведомый диск;

15 – ступица; 16 – пружина гасителя крутильных колебаний;

17 – соединительный болт; 18 – втулка, соединяющая пластину с нажимным диском

Однодисковое фрикционное сцепление в большинстве случаев является оптимальным конструктивным решением. На грузовых машинах нашли применение двухдисковые сцепления, использование которых вызвано необходимостью увеличения площади поверхностей трения без увеличения внешних размеров сцепления.

К конструкции сцепления предъявляются определенные требования: плавность включения, чистота включения, предохранение трансмиссии от динамических нагрузок, поддержание нажимного усилия в заданных пределах в процессе эксплуатации.

Привод фрикционного сцепления может быть механическим, гидравлическим или электромагнитным. На большинстве автомобилей применяются механические и гидравлические приводы. Электромагнитный привод применяется редко, в основном при необходимости автоматизации процесса управления сцеплением. Для облегчения управления на некоторых автомобилях в приводе сцепления используют пневматические и вакуумные усилители.

В качестве привода сцепления небольших легковых автомобилей часто используют механический тросовый привод. Его преимуществом является простота и дешевизна. Однако износ фрикционных накладок при таком типе привода приводит к изменению положения педали сцепления. Поэтому здесь предусмотрена возможность ручной или автоматической регулировки.

Гидравлический привод сцепления использует свойство несжимаемой жидкости. В качестве рабочей жидкости используют ту же, что и в тормозном приводе. Привод имеет главный и рабочий цилиндры, соединённые трубопроводом. Плунжер рабочего цилиндра через толкатель действует на вилку включения сцепления, связанную с выжимным подшипником.

Требования предъявляемые к сцеплению:

· надежная передача М_е от двигателя к трансмиссии;

· плавность и полнота включения;

· частота включения;

· минимальный момент инерции ведомых элементов;

· хороший отвод теплоты от поверхностей трения;

· предохранение трансмиссии от динамических нагрузок;

· поддержание нажимного усилия в заданных пределах в процессе эксплуатации;

· минимальные затраты физических усилий на управление;

· хорошая управляемость.

Общие требования предъявляемые к сцеплению как к механизму а/м:

· минимальные размеры и массы, простота устройства и обслуживания;

· технологичность и ремонтопригодность;

· низкий уровень шума.

Дата добавления: 2015-07-16