Принцип работы сцепления автомобиля

Что такое сцепление?

Сцепление – это устройство для передачи момента от двигателя, обеспечивающее его подачу и выключение, и плавное переключение передач автомобиля.

Элементы сцепления относятся к трансмиссии автомобиля. Впервые принцип работы сцепления автомобиля был описан Карлом Бенцом.

Функции сцепления в автомобиле

Назначение сцепления в автомобиле заключается в возможности подводить и отводить крутящий момент от колеса. То есть, сцепление позволяет в тот момент, когда нам необходимо чтобы колеса не приводились в движение просто отвести от него усилие двигателя, который выдаёт крутящий момент.

Важную функцию сцепление выполняет и в момент начала движения: оно позволяет произвести его без рывков, плавно соединяя уже пришедший в движение вал двигателя и ещё неподвижный вал колёс. Сцепление постепенно притирает два этих вала, именно поэтому необходимо плавно отпускать педаль сцепления.

Как работает сцепление в автомобиле?

Принцип работы сцепления автомобиля основывается на трении, возникающем между дисками, расположенными на валах. Нажимной диск соединён с двигателем, а диск сцепления, в свою очередь, с трансмиссией. В тот момент, когда отпускается педаль сцепления, металлические лепестки пружин прижимают нажимной диск к диску сцепления.

В результате, за счёт особенностей поверхностей они притираются друг к другу и вращаются уже с одинаковой угловой скоростью вместе. В зависимости от того, какую силу необходимо удержать сцеплению, поверхности диска бывают более и менее шероховатые. Так же это зависит и от силы лепестков пружин.

Когда выжимается сцепление, трос либо гидравлический поршень двигают вилку, которая воздействует на выжимной подшипник, который, в свою очередь, упирается в пружины нажимного диска. Они находятся в состоянии готовности прижать диск сцепления к нажимному диску. В такой момент вилка сцепления отсоединила трансмиссию от двигателя.

На окружности диска сцепления располагается ещё один вид пружин. Именно они поглощают трансмиссионные удары, когда неопытный водитель резко бросает педаль сцепления при начале движения.

vsepoedem.com

Назначение и общая характеристика сцепления

Сцепление (главный фрикцион) служит для кратковременного отъединения трансмиссии от двигателя перед включением передач, их плавного соединения после включения передач, а также для предохранения трансмиссии от динамических перегрузок, возникающих при движении транспортной машины.

По принципу действия сцепления подразделяют на фрикционные, гидравлические (гидромуфты) и электромагнитные (порошковые). В зависимости от формы и конструкции трущихся деталей фрикционные сцепления могут быть дисковыми, специальными (колодочные, ленточные) и конусными.

По условиям работы поверхностей трения дисковые сцепления (главные фрикционы) делятся на сухие и работающие в масле.

В зависимости от материала поверхностей трения различают следующие сцепления (главные фрикционы):

• сталь по фрикционному материалу
• сталь по стали
• чугун по oстали
• чугун по фрикционному материалу

По способу создания силы, сжимающей диски, выделяют следующие сцепления:

• пружинные (с несколькими периферийными или одной центральной пружиной)
• полуцентробежные
• центробежные
• электромагнитные

В зависимости от типа механизма выключения различают сцепления (главные фрикционы) с рычажным и шариковым механизмами.

По типа привода выключения сцепления (главные фрикционы) бывают с механическим, гидравлическим, пневматическим, гидропневматическим и электромагнитным приводами.

Сцепление обычно устанавливается у маховика двигателя и представляет собой фрикционную муфту, через которую с помощью сил трения вращающий момент от двигателя передается к коробке передач и далее к ведущим колесам.

На изучаемых транспортных машинах применяются, как правило, фрикционные дисковые сухие, постоянно замкнутые сцепления (главные фрикционы у гусеничных машин) с периферийным расположением нажимных пружин и механическим приводом управления. В зависимости от числа ведомых дисков сцепления подразделяются на одно-, двух- и многодисковые.

Сцепление состоит из ведущей и ведомой частей, нажимного механизма и механизма выключения. Детали ведущей части сцепления воспринимают от маховика вращающий момент двигателя, а детали ведомой части сцепления передают этот момент ведущему валу коробки передач.

Ведущая часть сцепления включает в себя маховик 3, установленный на коленчатом валу двигателя, кожух 1 и нажимной диск 2. Маховик имеет обработанную торцевую поверхность, и к нему прикрепляется болтами кожух, соединенный с нажимным диском упругими стальными пластинами 5, что обеспечивает передачу вращающего момента от кожуха на нажимной диск, позволяя последнему перемещаться в осевом направлении при включении и выключении сцепления.

Рис. Схема однодискового сцепления с приводом выключения:
1 — кожух; 2 — нажимной диск; 3 — маховик; 4 — ведомый диск; 5 — упругая пластина; 6 — нажимная пружина; 7 — ведущий вал; 8 — рычаг; 9 — выжимной подшипник; 10, 13 — оттяжные пружины; 11 — вилка; 12 — педаль; 14 — тяга

К ведомой части относится тонкий ведомый диск 4 с прикрепленными к нему фрикционными накладками и ступицей, установленной на шлицах на вал 7, являющийся ведущим валом коробки передач. Нажимной механизм состоит из нажимных пружин 6, сила упругости которых обеспечивает включение сцепления. Механизм выключения состоит из выключающих рычагов 8, муфты выключения с выжимным подшипником 9 и вилки 11, предназначенной для перемещения муфты выключения. К приводу выключения сцепления относят тягу 14 и рычаг 8 с педалью 12 и пружиной 13. Если педаль отпущена, то сцепление включено, так как ведомый диск зажат между маховиком и нажимным диском усилием нажимных пружин, расположенных между нажимным диском и кожухом сцепления. Вращающий момент с помощью сил трения передается от ведущей части на ведомую.

Включение сцепления осуществляется плавным отпусканием педали — нажимной диск перемещается в сторону маховика и прижимает к нему ведомый диск. Пока сила, прижимающая диск к маховику, мала, сила трения между поверхностями ведущих и ведомых частей также мала, и ведомый диск будет вращаться с меньшим числом оборотов, чем маховик. Чем больше сила, прижимающая диск к маховику, тем больше сила трения, а следовательно, и вращающий момент, передаваемый от маховика на вал 7. При полностью отпущенной педали сила трения возрастает настолько, что ведущие и ведомые части вращаются как одно целое, и через сцепление может быть передан полный вращающий момент двигателя. Сцепления рассчитываются на передачу вращающего момента, который в 1,5 — 3 раза больше максимального вращающего момента двигателя, что необходимо для предотвращения буксования сцепления во включенном состоянии при резком изменении усилий на ведущих колесах, торможении, попадании смазки или воды на поверхности трения дисков сцепления.

При нажатии на педаль 12 сцепление выключается, так как муфта выключения, перемещаясь в осевом направлении к маховику, упорным подшипником нажимает на выключающие рычаги и поворачивает их относительно осей, закрепленных в кожухе, а наружные концы выключающих рычагов отодвигают нажимной диск 2 от ведомого диска 4, освобождая его и обеспечивая зазор с каждой стороны ведомого диска примерно по 1 мм. Сила трения между поверхностями ведущих деталей и ведомого диска отсутствует, вследствие чего вращающий момент от маховика на ведомый диск, а следовательно, и к ведущим колесам передаваться не будет.

К сцеплениям предъявляется ряд требований, основными из которых являются плавность включения, чистота и легкость выключения, безотказность работы, малый момент инерции ведомых частей, хороший отвод теплоты и гашение крутильных колебаний. Перечисленные требования определяют рациональную конструкцию элементов сцепления.

ustroistvo-avtomobilya.ru

Сцепление автомобиля — назначение, типы и классификация. Требования к сцеплениям. Устройство однодискового фрикционного сцепления. Привод

Назначение и типы

Сцеплением называется силовая муфта, в которой передача крутящего момента обеспечивается силами трения, гидродинамическими силами или электромагнитным полем. Такие муфты называются соответственно фрикционными, гидравлическими и электромагнитными.

Сцепление служит для временного разъединения двигателя и трансмиссии 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. При движении автомобиля сцепление во включенном состоянии передает крутящий момент от двигателя к коробке передач и предохраняет механизмы трансмиссии от динамических нагрузок, возникающих в трансмиссии. Так, нагрузки в трансмиссии возрастают при резком торможении с двигателем, пре резком включении сцепления, неравномерной работе двигателя и резком снижении частоты вращения коленчатого вала, наезде колес на неровности дороги и т.д.

На автомобилях применяют различные типы сцеплений (схема 1).

Схема 1 – Типы сцеплений, классифицированных по различным признакам.

Все указанные сцепления, кроме центробежных, являются постоянно замкнутыми, т.е. постоянно включенными и выключаемыми водителем при переключении передач, торможении и остановке автомобиля.

На автомобилях наибольшее применение получили фрикционные сцепления. Однодисковые сцепления применяются на легковых автомобилях, автобусах и грузовых автомобилях малой и средней грузоподъемности, а иногда и большой грузоподъемности.

Двухдисковые сцепления устанавливают на грузовых автомобилях большой грузоподъемности и автобусах большой вместимости.

Многодисковые сцепления используются очень редко – только на автомобилях большой грузоподъемности.

Гидравлические сцепления, или гидромуфты, в качестве отдельного механизма на современных автомобилях не применяются. Ранее они использовались в трансмиссии автомобилей, но только совместно с последовательно установленным фрикционным сцеплением.

Электромагнитные сцепления имели некоторое применение на автомобилях, но широкого распространения не получили в связи со сложностью их конструкции.

Требования к сцеплениям

Одним из основных показателей сцепления является его способность к передаче крутящего момента. Для ее оценки используется понятие величины коэффициента запаса сцепления ß, определяемой следующим образом:

ß = М_СЦ / М_max

где М_СЦ – максимальный крутящий момент, который может передать сцепление,

М_max – максимальный крутящий момент двигателя.

Помимо общих требований, касающихся каждого узла автомобиля, к сцеплению предъявляется ряд специфических требований, среди которых:

1. Плавность включения. В эксплуатации она обеспечивается квалифицированным управлением, но некоторые элементы конструкции предназначены для повышения плавности включения сцепления даже при низкой квалификации водителя.
2. Чистота выключения. Абсолютное выключение, при котором крутящий момент на выходном вале сцепления равен нулю, труднодостижимо, но если момент, передаваемый выключенным сцеплением, достаточно мал и не мешает включать передачи, то можно считать, что такое сцепление выключено практически чисто.
3. Надежная передача крутящего момента при любых условиях эксплуатации. Слишком низкое значение коэффициента запаса приводит к увеличению времени буксования сцепления при трогании автомобиля (особенно в тяжелых эксплуатационных условиях), повышенному его нагреву и износу. Излишне большая величина коэффициента запаса сопровождается увеличением размеров и массы сцепления, повышением усилия, необходимого для управления им, и ухудшением предохранения трансмиссии и двигателя от перегрузок. Обычно значение коэффи

carspec.info