Сцепление легкового автомобиля, Меmax = 160 Н∙м

Техническая характеристика сцепления  автомобиля ГАЗ 31105

приведена в  табл.1.5.

Таблица 1.5.

Техническая характеристика сцепления автомобиля ГАЗ 31105

Максимальный крутящий момент двигателя, Н∙м	210
Максимальный крутящий момент, передаваемый сцеплением, Н∙м	270
Число трущихся поверхностей	2
Диаметр фрикционных накладок, мм: наружный внутренний	225 168
Толщина, мм: ведомого диска с накладками накладки	9,5 3,5
Нажимная пружина: тип количество	Центральная, диафрагменная 1
Параметры нажимной диафрагменной пружины: количество лепестков	16
Тип демпфера	Пружинно-фрикционный
Ход муфты выключения сцепления, мм: свободный рабочий	нет 10
Педаль сцепления: ход, мм максимальное усилие, Н (кгс);	170 140
Привод управления сцеплением	Гидравлический

 

 

 

 

 

 

 

Сцепление (рис.1.4.) состоит  из двух основных частей: ведущего диска  в сборе (кожух, нажимной диск (5), нажимная диафрагменная пружина, соединительные пластины, опорные кольца) и ведомого диска (4) в сборе с фрикционными накладками.

Управление сцеплением осуществляется посредством привода

выключения сцепления (подвесная  педаль, главный и рабочий цилиндры

гидропривода) и механизма  выключения (вилка выключения сцепления (10) и

муфта выключения с подшипником  в сборе(8)).

 

Рис.1.4.Сцепление  автомобиля ГАЗ 31105

 

 

 

 

 

1.5.4. Сцепление автомобиля  Daewoo Nexia 1,6л

Техническая характеристика сцепления  автомобиля Daewoo Nexia

приведена в  табл.1.6.

Таблица 1.6.

Техническая характеристика сцепления автомобиля Daewoo Nexia

Максимальный крутящий момент двигателя, Н∙м	160
Максимальный крутящий момент, передаваемый сцеплением, Н∙м	210
Число трущихся поверхностей	2
Диаметр фрикционных накладок, мм: наружный внутренний	216 144
Толщина, мм: ведомого диска с накладками накладки	7,7 2,9
Нажимная пружина: тип количество	Центральная, диафрагменная 1
Параметры нажимной диафрагменной пружины: количество лепестков	18
Тип демпфера	Пружинно-фрикционный
Ход муфты выключения сцепления, мм: свободный рабочий	нет 9
Педаль сцепления: ход, мм максимальное усилие, Н (кгс);	135 140
Привод управления сцеплением	Гидравлический

 

 

 

 

 

Сцепление (рис.1.5) состоит из корзины (9) (нажимного диска в сборе) и ведомого диска (8). Корзина представляет собой стальной кожух, в который установлены нажимная диафрагменная пружина и нажимной диск. Со стороны кожуха диск поджимает нажимная пружина диафрагменного типа. Корзина сцепления прикреплена шестью болтами к маховику (7). Между нажимным диском и маховиком установлен ведомый диск.

К двум сторонам ведомого диска приклепаны фрикционные  накладки. Для гашения крутильных колебаний в момент включения  сцепления в ведомый диск встроен демпфер с четырьмя цилиндрическими пружинами. Ступица ведомого диска входит в шлицевое зацепление с первичным валом коробки передач (12).

Гидропривод выключения сцепления состоит из главного (3) и рабочего цилиндров (13) выключения сцепления, связанных трубопроводом (2).

 

Рис.1.5.Сцепление  автомобиля Daewoo Nexia

Сводная таблица  технических характеристик рассматриваемых  сцеплений указана в табл.1.7.

 

Табл.1.7.

Характеристика	Лада  Гранта	KIA Spectra	ГАЗ 31105  2,4л	Daewoo Nexia 1,6л
Максимальный крутящий момент двигателя, Н∙м	145,0	145,0	210	160
Максимальный крутящий момент, передаваемый сцеплением, Н∙м	180,0	190,0	270	210
Число трущихся поверхностей	2	2	2	2
Диаметр фрикционных накладок, мм: наружный внутренний	200 140	210 145	225 168	216 144
Толщина, мм: ведомого диска с накладками накладки	8,3 3,0	8,5 3,2	9,5 3,5	7,7 2,9
Нажимная пружина: тип количество	Центральная, диафрагменная 1
Параметры нажимной диафрагменной пружины: количество лепестков	12	12	16	18
Тип демпфера	Пружинно-фрикционный
Ход муфты выключения сцепления, мм: свободный рабочий	нет 9	нет 10	нет 10	нет 8
Педаль сцепления: ход, мм максимальное усилие, Н (кгс);	146,0 150	150 130	170 140	135 140
Привод управления сцеплением	Механический	Гидравлический

 

 

1.6.Анализ  и оценка конструкций сцеплений

При анализе  и оценке конструкций сцеплений  следует руководствоваться предъявляемыми к ним требованиями.

1.Надежная  передача крутящего момента. 

Сцепление автомобиля должно обеспечивать возможность передачи крутящего момента, превышающего крутящий момент двигателя.

2) Плавность  и полнота включения. 

В однодисковых и двухдисковых сцеплениях плавность  включения достигается рядом  мероприятий: применение фрикционных  материалов, обеспечивающих плавное  нарастание силы трения; использование  упругих ведомых дисков; создание упругих элементов в механизме  выключения; использование гасителей  крутильных колебаний.

3) Чистота  выключения.

Полное разъединение двигателя и трансмиссии в  однодисковых сцеплениях, достигается  созданием необходимого отвода нажимного  диска.

4) Минимальный  момент инерции ведомых элементов. 

При включении  передачи ударная нагрузка на зубья  пропорциональна моменту инерции  ведомых элементов сцепления, снизить  который  можно только уменьшением диаметра ведомого диска D (снижение маховой массы диска) и массы фрикционных накладок.

5) Хороший  отвод теплоты от поверхностей  трения.

Поддержание постоянного теплового режима обуславливает  стабильность работы сцепления.

6) Предохранение  трансмиссии от динамических  нагрузок.

Для гашения  крутильных колебаний трансмиссии  в сцеплении устанавливают гаситель крутильных колебаний.

 

 

8) Минимальные  затраты физических усилий на  управление.

Выполнение  этого требования обеспечивается как  конструкцией механизма сцепления, так и конструкцией его привода.

Сравнительный анализ рассмотренных конструкций  сцеплений представлен в табл.1.8.

Табл.1.8.

Требование	Показатель	Лада Гранта	KIA Spectra	ГАЗ 31105	Daewoo Nexia
Передача крутящего момента	Коэффициент запаса сцепления  β = Мдв.max/Мсц.max	1,24	1,30	1,28	1,31
Плавность и полнота включения	Количества лепестков пружины  n	12	12	16	18
Чистота выключения	Зазор между поверхностями трения ∆, мм	0,5…0,75	0,5…0,75	0,5…1,0	0,5…0,75
Минимальный момент инерции ведомых  элементов	Средний диаметр ведомого диска, мм Dcр. = (D+d)/2	170	177,5	196,5	180
Отвод теплоты от поверхностей трения	Допустимый нагрев нажимного диска  сцепления за одно включение t	< 150С	< 150С	< 150С	< 150С
Уравновешенность	Дисбаланс ведущего диска	< 60 г∙см	< 50 г∙см	< 46 г∙см	< 50 г∙см
Минимальные затраты усилий на управление	Усилие на педали, Н	150	130	140	140

 

1.7.Вывод

Фрикционное сцепление с центральной диафрагменной пружинной более полно отвечает требованиям, предъявляемым к автомобильным сцеплениям. Данное сцепление обладает следующими достоинствами:

1. Надежная передача крутящего момента за счет равномерного распределения нажимного усилия диафрагменной пружины;

2. Поддержание нажимного усилия в заданных пределах в процессе эксплуатации, за счет характеристики пружины. В начальной стадии изнашивания фрикционных накладок нажимное усилие не уменьшается, а несколько увеличивается;

3. Плавность и полнота включения сцепления обеспечивается за счет деформации лепестков диафрагменной пружины;

4. Чистота выключения обеспечивается отсутствием зазора между муфтой выключения сцепления и диафрагменной пружиной;

5.Простота  конструкции и меньшая масса  сцепления, за счет сокращения  числа деталей сцепления.

В качестве проектируемого сцепления принято  сцепление со следующей характеристикой: фрикционное, однодисковое, сухое, с  центральной диафрагменной пружиной, постоянно замкнутое.

          В качестве прототипа принят автомобиль Daewoо  Nexia.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

         2.Расчетная часть

2.1.Включенное и выключенное состояния сцепления

Во включенном состоянии сцепления ведомый диск зажат между маховиком и нажимным диском усилием Р_пр. диафрагменной пружины. Это усилие передается через детали: пружина — нажимной диск — ведомый диск — маховик — кожух — пружина. Таким образом, под нагрузкой от силы Р находится только эта силовая цепь, замкнутая внутри сцепления.

К сцеплению  приложено  два момента М₁ = М₂. Моменты М₁ и М₂ равны моменту, передаваемому сцеплением  М_С. Поверхность трения между маховиком и ведомым диском передает М₁/2, другая часть М₂/2 передается на кожух — нажимной диск — вторую поверхность трения ведомого диска.

При включенном сцеплении нагружена только периферийная часть диафрагменной пружины (силой  Р). Лепестки пружины, выполняющие роль рычагов, не нагружены.

 

 

Рис.2.1.Схемы  сил при включенном состоянии  сцепления

 

В выключенном состоянии сцепление не передает крутящий момент, но детали привода и ведущие части сцепления нагружены силами. При неавтоматическом управлении усилие выключения создает водитель, прикладывая к педали усилие Р_пед.

 

Рис.2.2.Схемы  сил при выключенном состоянии  сцепления

 

Извне к приводу  выключения сцепления приложена  сила Р_пед., которая увеличивается с помощью системы рычагов до значения Р_м.в. Через кожух сцепления и маховик передается на коленчатый вал сила Р_Rс = Р_м.в., которая через раму или кузов уравновешивается реактивными силами от педали и рычагов: Р_Rп = Р_п;  Р_R1 = Р_п + Р₁; Р_R2 = Р_п + Р_м.в.; Р_Rс = Р_м.в. Таким образом силовая цепь замыкается вне сцепления.

. При выключенном  сцеплении нагружена только внутренняя  часть (силой Р_м.в.) диафрагменной пружины (на рисунке зачернена) – лепестки, вывернувшие пружину дальше плоского состояния. При этом наружный край пружины, соединенный с нажимным диском, отодвинул его от ведомого диска, потому что внутренний край собственно пружины закреплен на кожухе сцепления.

 

2.2.Расчет  параметров конструкции сцепления

2.2.1.Выбор  коэффициента запаса сцепления β

Согласно  ГОСТ Р 53409-2009 «Сцепления сухие фрикционные», коэффициент запаса сцепления β, для легковых автомобилей, должен быть в пределах 1,25-1,75.

Конкретная  величина коэффициент запаса сцепления  β принимается в зависимости  от типа сцепления и его назначения. При этом минимальное значение β  имеют сцепления с диафрагменной  пружиной. С учетом указанного принято β = 1,25.

 

2.2.2.Расчет максимального  крутящего момента, передаваемого  сцеплением М_Сmax

М_Сmax = β∙Ме_max = 1,25∙ 160= 200,0 Н∙м

 

2.2.3.Расчет  размеров фрикционных накладок  ведомого диска

Наружный  диаметр фрикционных накладок D, рассчитывается, исходя из максимального крутящего момента, передаваемого сцеплением М_Сmax.

    

где р₀ – давление на фрикционные накладки, р₀ = 0,25 МПа; μ – коэффициент трения, μ = 0,30; i – число трущихся поверхностей, i = 2.

Внутренний  диаметр фрикционных накладок:

 d ≈ 0,6D = 0,6∙190,0 = 114,0 мм.

Окончательные размеры накладок определяются согласно ГОСТ 1786-95 «Накладки фрикционные» из стандартных размерных значений. Принято D = 190,0 мм, d = 130,0 мм, толщина накладки s = 3,0 мм.

Средний радиус фрик. накладок: R_ср.=0,25(D + d)= 0,25(190 +130)=80,0 мм 

2.3.Расчет  параметров диафрагменной пружины

2.3.1.Нажимное усилие пружины Р_наж.

Максимальный  крутящий момент, передаваемый сцеплением: