Анализ и оценка конструкций фрикционных сцеплений
Лабораторная работа №1
по теме:
Сцепления
Выполнил:
студент группы ЭРА-10
Меметов А.А.
Принял:
Эреджепов М. К.
Симферополь 2013 г
Содержание:
1. Классификация сцеплений
2. Требования, предъявляемые к сцеплениям общие и специфические
3. Анализ и оценка конструкций фрикционных сцеплений
3.1 Надежная передача крутящего момента
3.2 Плавность и полнота включения
3.3 Чистота выключения
3.4 Минимальный момент инерции ведомых элементов
3.5 Предохранение трансмиссии от динамических нагрузок
3.6 Поддержание нажимного усилия в заданных пределах в процессе эксплуатации
3.7 Минимальная затрата физических усилий
3.8 Хорошая уравновешенность
4 Основные элементы фрикционного сцепления
4.1 Нажимной диск
4.2 Рычаги выключения сцепления
4.3 Ведомый диск сцепления
4.4 Фрикционные накладки
4.5 Кожух сцепления
5 Привод сцепления
5.1 Типы приводов сцеплений (привести схему и эскиз конструкций, описать работу):
- механический;
- гидравлический;
- пневматический;
5.2 Детали приводов сцепления:
-педаль сцепления;
- вилка выключения сцепления;
- подшипник выключения сцепления
6. Материалы, применяемые в конструкциях сцеплений
Классификация сцеплений
Требования, предъявляемые к сцеплениям общие и специфические
Общие
требования: обеспечение минимальных размеров и массы, простота устройства и обслуживания,
технологичность, ремонтопригодность, низкий уровень шума.
Специфические требованиями:
надежная передача крутящего момента от двигателя к трансмиссии;
плавность и полнота включения;
чистота выключения;
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 уравновешенность.
Анализ и оценка конструкций фрикционных сцеплений
3.1Надежная 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.
Максимальное значение передаваемого сцеплением момента определяется уравнением
Обычно принимают коэффициент запаса β=1,2...2,5 в зависимости от типа сцепления и его
назначения. Сцепления с регулируемым давлением пружин (рис. 12, б) и сцепления с
диафрагменными пружинами (рис. 12, в) имеют наиболее низкое значение коэффициента запаса.
Большие значения β принимают для сцеплений грузовых автомобилей и автобусов.
Момент МС, передаваемый сцеплением, создается в результате взаимодействия
поверхностей трения ведомого диска с контртелом (маховиком, нажимным диском).
Рис. 12. Основные типы конструкций сцеплений:
а—однодисковое с периферийными пружинами; б—однодисковое с центральной конической
пружиной; в— однодисковое с диафрагменной пружиной; г—двухдисковое с периферийными
пружинами; 1— ведомый диск; 2— пружина; 3— главный цилиндр; 4— выжимной подшипник;
5— регулировочная гайка; 6— рабочий цилиндр; 7— маховик двигателя; 8— нажимной диск; 9—
рычаг выключения; 10— пружина гасителя крутильных колебаний; 11— прокладки; 12—
центральная пружина; 13—диафрагменная пружина
3.2Плавность и полнота включения.Наиболее высокую плавность включения имеют
многодисковые сцепления, однако они применяются редко. В однодисковых и двухдисковых сцеплениях плавность включения достигается рядом мероприятий: применением фрикционных материалов, обеспечивающих плавное нарастание силы трения; использованием упругих ведомых дисков (разрезной диск, имеющий некоторую конусность или выпуклость секторов, пластинчатые пружины между ведомым диском и одной из фрикционных накладок и др.); созданием упругих элементов в механизме выключения (лепестки диафрагменной пружины).
В небольшой степени способствуют плавности включения пружины гасителя крутильных
колебаний.
Для обеспечения полноты включения, необходимой при передаче полного момента
двигателя без пробуксовывания, предусматривают специальные регулировки сцепления и его привода. Эти регулировки предназначены для создания необходимого зазора между подшипником муфты выключения сцепления и концами рычагов выключения, а следовательно, пропорционального этому зазору холостого хода педали. При значительном износе трущихся поверхностей зазор уменьшается и рычаги выключения упираются в подшипник муфты выключения, что препятствует созданию пружинами необходимого нажимного усилия.
3.3Чистота выключения.Полное разъединение двигателя и трансмиссии в однодисковых
сцеплениях достигается созданием необходимого отвода нажимного диска; в двухдисковых сцеплениях (а также в трехдисковых, имеющих унифицированные с двухдисковыми элементы) должно предусматриваться для принудительного отвода внутреннего диска специальное устройство. Оно предназначено для установки внутреннего нажимного диска в положение, при котором оба ведомых диска находятся в свободном состоянии, когда наружный нажимной диск принудительно отводится при выключении сцепления.
В сцеплениях автомобилей КамАЗ равноплечий рычаг автоматически устанавливает
средний нажимной диск на одинаковом расстоянии от маховика и наружного нажимного диска
(рис. 14, а). В сцеплениях автомобилей МАЗ стержень связан со средним нажимным диском,
имеющим разрезное пружинное кольцо, которое позволяет перемещаться этому диску на
расстояние, равное зазору между пружинным кольцом и скобой (рис. 14, б). При износе накладок
ведомого диска пружинное кольцо усилием нажимных пружин сцепления устанавливается в новое
положение. Таким образом, регулирование происходит автоматически. На рис. 14, в показан
периодически регулируемый в эксплуатации упорный стержень.
3.4Минимальный момент инерции ведомых элементов.Он необходим для уменьшения
ударных нагрузок зубчатых колес и работы трения в синхронизаторах при переключении передач. При включении не-синхронизированной передачи ударная нагрузка на зубья пропорциональна моменту инерции ведомых элементов сцепления, снизить который можно только уменьшением диаметра диска (снижение маховой массы диска) и массы фрикционных накладок. Диаметр ведомых дисков сцеплений автомобилей большой грузоподъемности редко превосходит 400 мм.
Толщину накладок в соответствии с ГОСТ 1786—88 выбирают в пределах 3,3...4,7 мм.
3.5Предохранение трансмиссии от динамических нагрузок.Динамические нагрузки в
трансмиссии могут быть единичными (пиковыми) и периодическими.
Пиковые нагрузки возникают в следующих случаях: при резком изменении скорости
движения (например, при резком торможении с невыключенным сцеплением); при резком
включении сцепления; при наезде на неровность.
Наибольшие пиковые нагрузки элементы трансмиссии испытывают при резком включении сцепления. В этом случае трансмиссия закручивается не только крутящим моментом двигателя, но в большей степени моментом касательных сил инерции Ми вращающихся частей двигателя.
Таким образом, инерционный момент зависит от угловой скорости коленчатого вала в
момент резкого включения сцепления и от крутильной жесткости трансмиссии. Включение в трансмиссию упругого звена способствует уменьшению этого момента. Таким упругим звеном может быть упругий полукарданный шарнир, установленный в карданной передаче (автомобили ВАЗ), в меньшей степени (снижают нагрузки на 5...10 %) эти функции выполняют пружины гасителя крутильных колебаний, устанавливаемые в сцеплении.
Периодические нагрузки возникают в результате неравномерности крутящего момента
двигателя. Они являются источником шума в зубчатых передачах, повышенного напряжения в элементах трансмиссии, а часто — причиной поломок деталей от усталости, особенно при резонансе.
Для гашения крутильных колебаний трансмиссии в сцеплении устанавливают гаситель крутильных колебаний.
В настоящее время широко применяются гасители крутильных колебаний упруго-
фрикционного типа. Основное назначение таких гасителей — поглощать энергию колебаний трансмиссии при совершении работы трения фрикционных элементов, размещенных в гасителе.
Крутящий момент, передаваемый при максимальной деформации пружин гасителя,
несколько превышает расчетный максимальный момент сцепления Mг=(1,2... 1,3)МСmах. Этим
обеспечивается гашение колебаний при значении крутящего момента больше расчетного, что
необходимо для преодоления трения покоя в сцеплении.
Рис. 16. Упругие характеристики гасителей крутильных колебаний
Типовая упругая характеристика гасителя крутильных колебаний приведена на рис. 16
(штриховая линия); петля гистерезиса, площадь которой эквивалентна рассеиваемой гасителем
энергии за один цикл колебаний, не показана, точки перегиба соответствуют максимальной
деформации пружин гасителя.
3.6Поддержание нажимного усилия в заданных пределах в процессе эксплуатации.
Применение сцеплений с регулируемым в эксплуатации нажимным усилием, установка сцеплений с диафрагменными пружинами, уменьшение жесткости нажимных пружин — все это позволяет поддерживать нажимное усилие в расчетных пределах.
Упругая характеристика конической
пружины такова, что уменьшение деформации приводит к резкому снижению нажимного усилия. Поэтому при эксплуатации автомобилей с таким сцеплением необходимо строго следить за неизменностью свободного хода педали сцепления, так как увеличение свободного хода свидетельствует о снижении нажимного усилия. Своевременное регулирование свободного хода педали предотвращает буксование сцепления и выход его из строя.
Автоматически поддерживается нажимное усилие в определенных пределах в сцеплении с диафрагменной пружиной.
В начальной стадии изнашивания фрикционных накладок нажимное усилие не
уменьшается, а несколько увеличивается.
Рис. 17. Упругие характеристики нажимных пружин:
1— конической; 2— диафрагменной; f`1 и f2 — деформации пружин;
Рпр1 и Рпр2— усилия пружин до износа; P',v2 —усилие пружины после износа
Применение диафрагменной пружины в сцеплении позволяет упростить конструкцию, так
как число деталей сцепления сокращается примерно в 2 раза, а длина сцепления уменьшается в результате совмещения одной деталью функций нажимной пружины и рычагов выключения. Диафрагменная пружина обеспечивает равномерное распределение нажимного усилия по всей накладке. Важным преимуществом диафрагменной пружины по сравнению с периферийными является то, что при повышенной угловой скорости центробежные силы не искажают ее характеристику.
Рис. 18. Сцепление с диафрагменной пружиной
(выпуклость пружины направлена внутрь сцепления)
Рис. 19. Сравнительная характеристика цилиндрических