Сцепление легкового автомобиля

 

 

 

 

При использовании тарельчатых  пружин упрощается конструкция сцепления, уменьшаются его размеры, число деталей, обеспечивается плавное включение, равномерная нагрузка на нажимной диск, малое изменение нажимного усилия при изнашивании накладок.

Ведущие диски (нажимные и промежуточные) передают крутящий момент двигателя ведомым дискам. Для обеспечения поглощения и рассеивания теплоты они выполняются массивными, часто с радиальными или спиральными вентиляционными каналами и ребрами. Ребра, помимо улучшения теплопередачи, способствуют повышению жесткости нажимного диска.

Ведущие диски должны вращаться  вместе с маховиком и иметь  возможность перемещаться в осевом направлении. При этом направляющими устройствами служат выступы, шипы, зубья или пальцы. Кроме того, могут применяться шпоночные соединения, а также равномерно располагаемые по  окружности  тангенциальные   пружины.

Выступы нажимного диска, входящие в пазы кожуха сцепления, обеспечивают их надежное соединение (рисунок 1.7, а). Вследствие значительного трения в соединении, возникающего при осевом перемещении диска, увеличивается усилие выключения сцепления. Соединение при помощи упругих пластин 8 (см. рисунок 1.2, а) обеспечивает перемещение нажимного диска без трения. В этом случае один конец пластины приклепывается к кожуху, а второй — крепится к нажимному диску. Такой способ соединения широко используется в сцеплениях легковых и грузовых автомобилей. В двухдисковых сцеплениях ведущие диски иногда перемещаются вдоль пальцев, закрепленных в маховике (рисунок 1.7, б). Промежуточные диски могут соединяться с маховиком при помощи шлиц, шипов (рисунок 1.7, в) или пальцев, запрессованных в маховик (рисунок 1.7, г). Эти пальцы входят в пазы промежуточного диска, чем обеспечивается возможность его осевого перемещения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для обеспечения чистоты  выключения двухдискового сцепления промежуточный диск принудительно отводится при помощи различных пружинных устройств. Некоторые варианты этих конструкций показаны на рисунок 1.8. Конструкция (рисунок 1.8, а) отличается простотой и состоит из пружин 2, установленных между маховиком 1, промежуточным 3 и нажимным 4 дисками. Чистота выключения сцепления достигается за счет правильного выбора жесткостей пружин и их точного изготовления. В ряде сцеплений используются пружины, расположенные между маховиком 1 и промежуточным диском3 (рисунок 1.8, б). Среднее положение диска в выключенном сцеплении определяется упором 5, ввернутым в кожух 6 сцепления. В современных сцеплениях часто применяют устройства (рисунок 1.8, в), состоящие из рычагов 7, установленных в промежуточном диске 3. При выключении сцепления рычаги под действием винтовых пружин 8 поворачиваются против часовой стрелки, упираясь своими концами в маховик 1 и нажимной диск 4, в результате чего промежуточный диск устанавливается в среднее положение. Ведомый диск (рисунок 1.9) устанавливается на шлицах первичного вала коробки передач и состоит из шлицованной ступицы, стального диска толщиной 2...3 мм, фрикционных накладок и гасителя крутильных колебаний. Для обеспечения лучшего контакта поверхностей трения, плавного включения и предупреждения коробления при нагреве стремятся уменьшить осевую жесткость ведомых дисков. С этой целью их выполняют разрезными. За счет устройства Т-образных прорезей (рисунок 1.10, а) уменьшается ширина перемычек между секторами, которые в свою очередь могут последовательно отгибаться в разные стороны (рисунок 1.10, б). Между диском и фрикционными накладками часто устанавливают пластинчатые пружины. Фрикционные накладки крепят независимо друг от друга к диску или к диску и пластинчатым   пружинам,   приклепанным к диску.

Головки заклепок размещаются  в отверстиях противоположных накладок с зазором (рисунок 1.10, б, в). В выключенном сцеплении диск и пластинчатые пружины находятся в свободном состоянии. При включении сцепления они распрямляются, благодаря чему усилие сжатия трущихся поверхностей нарастает более плавно. Поверхность трения фрикционных накладок может

иметь вентиляционные канавки (обычно прямолинейные с небольшим увеличением глубины к периферии накладки) для удаления продуктов изнашивания.

 

 

Фрикционные накладки автомобильных сцеплений изготовляют на асбестовой основе четырех типов: 1 — формованные, 2 — тканые, 3 — картинно-бакелитовые, 4 — спирально навитые. Использование прессованных накладок в автомобильных сцеплениях ГОСТ 1786—80 не предусматривает. Фрикционные накладки должны иметь высокий и стабильный коэффициент трения, быть износостойкими, не схватываться с контактирующей поверхностью.

 

 

 

 

 

 

 

 

Они способны выдерживать  длительный нагрев до 200 °С и кратковременный (продолжительностью не более 10 с) — до 350 °С. Для улучшения механических свойств накладок используют различные добавки: цинк способствует стабилизации коэффициента трения, медь — улучшению теплоотдачи, свинец — уменьшению скорости изнашивания, предупреждению задиров ведущих дисков (но при его добавлении уменьшается термостойкость накладок).

При изготовлении формованных  накладок используется низкосортный коротковолокнистый асбест

с большим количеством различных добавок. Накладки способны выдерживать значительные нагрузки, и предназначены для сцеплений грузовых автомобилей. Тканые накладки изготовляются из хлопчатобумажной и асбестовой высокосортной длинноволокнистой пряжи с металлическими и с неметаллическими наполнителями. В первом случае используют проволоку, обычно латунную, реже медную или цинковую. Затем весь материал пропитывается под давлением специальным связующим материалом, например бакелитом. Такие накладки применяют в сцеплениях легковых и грузовых автомобилей. Картонно-бакелитовые накладки изготовляют прессованием из асбестового картона, пропитанного фенолформальдегидной смолой. Они обладают невысокими фрикционными и механическими характеристиками. Спирально-навитые накладки имеют высокие антивибрационные и прочностные свойства, повышенный коэффициент трения за счет спирального расположения волокон. Они используются в сцеплениях легковых автомобилей. Твердость по Бринеллю накладок составляет НВ 170...470.

В ведомый диск сцепления  встраивают гасители крутильных колебаний, которые предназначены для снижения или полного устранения высокочастотных колебаний, возникающих в трансмиссии от действия периодических возмущений. Они изменяют упругую характеристику трансмиссии и уменьшают вероятность возникновения резонанса при совпадении собственных и вынужденных частот крутильных колебаний. Все гасители вне зависимости от их конструкции работают по принципу рассеивания энергии. Они состоят из упругого элемента, обеспечивающего относительное перемещение ведущей и ведомой частей диска, и диссипативного элемента, предназначенного для рассеивания энергии колебаний за счет трения. Упругими элементами являются пружины, торсионы, резина.

Наибольшее распространение в  автомобилях получили гасители, в которых используется трение без смазочного материала, с применением пружин в качестве упругих элементов. Примеры конструктивного оформления таких гасителей приведены на рисунок 1.11. Пружины 3 устанавливаются в окнах ступицы 6 ведомого диска и в дисках 1 и 4 с предварительным натягом. Рассеивание энергии происходит на поверхностях трения, образованных дисками 1, 2, 4 к 5, 9. Сжатие поверхностей трения осуществляется с помощью заклепок или болтов 7.

 

В последнем случае для придания стабильности усилию сжатия устанавливают тарельчатые 8 или цилиндрические пружины. С этой же целью диски гасителя могут выполняться в виде тарельчатых пружин.

Рассматриваемые гасители имеют линейную характеристику в  пределах угла замыкания, под которым  понимают максимальное относительное смещение ведущих и ведомых элементов гасителя.   Получили  распространение также гасители с нелинейной характеристикой, позволяющие  более эффективно  устранять  крутильные  колебания. Они имеют различную конструкцию: в одних — используют различной длины   пружины, устанавливаемые  в окнах одинаковых  размеров,  которые включаются в работу последовательно; в других — последовательное   включение в  работу пружин обеспечивается соответствующим    выбором   размеров окон в дисках и ступице. В таких гасителях увеличено общее число пружин (обычно до 10); пружины одной жесткости   равномерно   чередуются с пружинами другой. Существуют гасители, имеющие три комплекта   пружин   малой, средней и большой жесткости (соотношение жесткостей 1 : 10:20). Нелинейность   характеристики    гасителя может достигаться также использованием пластинчатых пружин или резиновых упругих элементов.

Отжимные рычаги должны иметь высокое передаточное отношение (в автомобильных сцеплениях — 3,8...5,5) при малом трении в шарнирах. Число рычагов в сцеплении составляет 3...5, они устанавливаются по окружности равномерно радиально или наклонно для увеличения передаточного отношения. Чтобы не уменьшалось усилие сжатия трущихся поверхностей и не затруднялось выключение сцепления, должен отсутствовать поворот отжимных рычагов при действии центробежных сил.

Для уменьшения трения отжимные рычаги устанавливают на ножевых опорах, перекатывающихся роликах, игольчатых подшипниках. Одна из опор рычага выполняется жесткой, а вторая — должна компенсировать изменение расстояния между ними (около 1 мм) при повороте рычага. В старых конструкциях сцеплений отжимные рычаги устанавливали свободно на отжимных пальцах (рисунок 1.12, б). Одной опорой служила ножевая кромка А прорези в кожухе 7, а второй — торец самоустанавливающейся шайбы 8, расположенной на пальце. Положение рычага определяется пружинами 5 и 9. Более совершенными являются конструкции с использованием в качестве одной опоры игольчатого подшипника 3 (рисунок 1.12, в), установленного в проушине нажимного диска 1. Другая опора образована осью 10 и перекатывающимся роликом 11, установленными на стойке 12, которая закреплена на внутренней стороне кожуха 7 сцепления.

 

 

 

 

 

В современных сцеплениях рычаги чаще всего устанавливаются на двух игольчатых подшипниках 3 (рисунок 1.12, а). Одна опора выполняется жесткой, обычно на нажимном диске 1, а конструкция второй опоры должна обеспечить компенсацию изменения расстояния между опорами при помощи гайки 4 с подвижной сферической опорой. Установка зазоров между рычагами 2 и упорным кольцом 6 (или подшипником) осуществляется гайка ми 4. Для удержания с некоторым усилием рычагов в определенном положении устанавливают оттяжные пружины 5.

При выключении сцепления происходит передача усилия от не вращающейся муфты к вращающимся отжимным рычагам. Для уменьшения трения между этими деталями устанавливают подшипники скольжения или качения. Подшипники скольжения, используемые иногда на легковых автомобилях, представляют собой пропитанные специальными маслами угольно-графитовые втулки, не требующие подвода смазочного материала в течение всего срока службы. Гораздо чаще используют подшипники качения с защитным кожухом, а смазочный материал подается по гибкому шлангу через масленку, которая устанавливается на корпусе сцепления. В последнее время широко используют герметичные подшипники, заполненные смазочным материалом, обеспечивающим их работоспособность в течение всего срока службы автомобиля. Размеры выбираемого подшипника определяются конструктивно и в первую очередь зависят от диаметра первичного вала коробки передач.

 

1.3. Привод сцепления.

Качество привода, определяющее удобство и легкость управления, оценивается: работой, которую необходимо совершить водителю для полного выключения сцепления, Wвыкл (предельные значения для легковых автомобилей 23 Дж, для грузовых — 30 Дж), максимальным усилием на педали сцепления Fпед (для грузовых автомобилей .Fпед регламентируется ГОСТ 21398—75 и составляет не более 150 Н при наличии усилителя и 250 Н — без усилителя сцепления), полным ходом педали сцепления Fпед (для легковых,  устанавливаются на грузовых и практически на всех легковых автомобилях, а также автобусах).

Для снижения усилия на педали в привод может встраиваться механический, гидравлический, пневматический или вакуумный усилитель. Механические усилители устанавливаются на ограниченном числе марок легковых и грузовых автомобилей. Гидравлические усилители получили большее распространение на промышленных тракторах, пневматические — используются на большегрузных автомобилях, вакуумные— устанавливают обычно в системе управления автоматическим сцеплением малолитражных автомобилей.

Конструктивное оформление педали сцепления и ее крепление определяются из условий компоновки. Для сцеплений с гидроприводом характерно верхнее крепление педали на переднем щитке автомобиля. При этом улучшается доступ к приводу, герметичность кабины. Механический усилитель выполнен в виде пружины, соединенной с педалью при помощи крючка. На начальном этапе пружина оказывает незначительное сопротивление перемещению педали. Затем после перехода точки опоры через нейтральное положение, с помощью пружины снижается усилие на педали.

В механическом приводе педаль обычно имеет нижнее крепление. Верхнее крепление педали автомобилей МАЗ, имеющих механический привод, обусловлено наличием опрокидывающейся кабины. Поэтому при опрокидывании кабины система рычагов и тяг, остается практически неподвижной. Положение деталей соответствует включенному сцеплению. Одна  полость  механизма соединена с ресивером, а другая полость — с цилиндром пневмоусилителя. При включенном сцеплении другая полость сообщается с атмосферой через отверстие, а другие полости разобщены. При нажатии на педаль сцепления корпус  следящего механизма смещается относительно золотника на величину зазора 3,5 мм. При этом торец золотника упирается в клапан, который затем отрывается от своего седла. В результате полость отсоединяется от атмосферы, соединяется с полостью и сжатый воздух поступает в цилиндр усилителя, чем облегчается выключение сцепления водителем. При отпускании педали под действием пружин сцепления и оттяжной пружины рычаги и тяги привода возвращаются в исходное положение, шток клапана следящего механизма под действием пружины закрывает отверстие, через которое сжатый воздух подводится к цилиндру, и рабочая полость цилиндра соединяется с атмосферой.

Если водитель включит  сцепление не полностью, т. е. педаль будет выжата не до упора, то при неподвижном корпусе следящего механизма шток цилиндра усилителя будет стремиться смещать золотник вправо до тех пор, пока не установится равновесное положение, зависящее от соотношения приведенных усилий со стороны цилиндра Fy_C и нажимных пружин сцепления Fн. При Fус>Fн полость цилиндра будет отсоединена от ресивера и атмосферы. При Fус<Fн полость цилиндра будет соединена с ресивером и отсоединена от атмосферы.

Схема   гидропривода   сцепления с пневмоусилителем и его   конструктивное оформление показаны на рисунок 1.23... 1.25. Работа следящего механизма (КамАЗ) имеет некоторые особенности. При нажатии на педаль сцепления 2 (рисунок 1.23) жидкость из главного цилиндра 1 подается к цилиндру 8 следящего механизма и рабочему цилиндру 4, шток которого связан с рычагом 3 вилки выключения сцепления. Шток цилиндра 8 в свою очередь воздействует на клапан следящего механизма, через который воздух из ресивера поступает в цилиндр 5 пневмоусилителя, за счет чего облегчается выключение сцепления водителем.

При подводе воздуха  в полость справа от диафрагмы 7 усилитель осуществляет слежение по давлению в пневмоциллиндре и, следовательно, по усилию на педали сцепления, а при наличии калиброванного отверстия 6 — по скорости изменения усилия, что позволяет улучшить динамические свойства привода.