Сцепление
Сцепление и приводы управления сцеплением
Назначение и принцип действия сцепления. Сцепление автомобиля служит для кратковременного разъединения коленчатого вала двигателя от коробки передач и их плавного соединения, которые необходимы при переключении передач и трогании автомобиля с места.
На легковых и грузовых автомобилях наиболее распространено однодисковое сцепление фрикционного типа. Сцепление состоит из механизма и привода выключения. Механизм сцепления собран на маховике двигателя, а привод - на невращающихся деталях, установленных на раме или кузове автомобиля.
Среди других преимуществ, с этим решением вы можете даже воспользоваться рулевым колесом коленчатого вала для реализации внутри одного и того же конуса или дисков сцепления. Еще одна характеристика, уже очевидная в первых машинах, заключалась в том, что давление между поверхностями трения гарантировалось пружиной, а не силой, действующей на педаль. Таким образом, его значение является постоянным и независимым от силы, оказываемой водителем.
Требование к сцеплениям
Кожа, которая в течение многих лет составляла наиболее часто используемый фрикционный материал, легко нагревалась и теряла свои характеристики; кроме того, он был очень чувствителен к маслам и влаге и никогда не гарантировал постоянной работы. Утомленные муфты были недостатком более частых. Муфта конусов требовала колеса большого диаметра с большим весом, характеристики, которые не позволяли достичь большого числа оборотов. Именно для того, чтобы уменьшить вес этого органа, он был перенесен на муфты из нескольких дисков, образованные чередующимися бронзовыми дисками, и смонтировал один на внешней пластине с коленчатым валом, а другие на другой внутренней солидарности с изменением.
Схема фрикционного сцепления:
1 - маховик двигателя, 2 - ведомый диск, 3 - нажимный диск, 4 - пружины, 5 - вилка, 6 - тяга,
7 - педаль, 8 - ведущий вал, 9 - возвратная пружина, 10 - муфта, 11 - отжимные рычаги, 12 - кожух
Основными деталями механизма сцепления являются ведомый диск, установленный на шлицы ведущего вала коробки передач, нажимный диск с пружинами, размещенными на кожухе, который жестко прикреплен к маховику. На кожухе сцепления установлены на шаровых опорах отжимные рычаги, соединенные шарнирно с нажимным диском.
Классификация по связи ведущих и ведомых частей
Коэффициент трения был ниже, но количество дисков можно было увеличить по желанию до получения желаемой силы тяги. Этот тип сцепления, который был наложен в начале века, позволил иметь меньшее рулевое колесо, уменьшив его диаметр; однако вес был довольно разрушительным, так как его эффект был заметен в ускорениях.
Принять этот тип сцепления на более мощный двигатель было достаточно, чтобы увеличить количество дисков. Этот материал продемонстрировал свою способность выдерживать высокие температуры и давления, требуемые в однодисковой муфте, и высокие температуры, возникающие при запуске. Схематически этот тип муфты состоит из стального диска, на котором асбестовый материал прикреплен к валу изменения. Этот диск расположен между гранями двух других пластин, один из которых состоит из внутренней поверхности маховика двигателя, а другой - пластиной, которая, будучи неотъемлемой частью своего вращательного движения с маховиком двигателя, может скользить в осевом направлении относительно к нему.
Привод выключения сцепления состоит из муфты с выжимным подшипником и возвратной пружиной, вилки, тяги и педали.
При отпущенной педали сцепления ведомый диск зажат пружинами между маховиком и нажимным диском. Такое состояние сцепления называется включенным, так как при работе двигателя крутящий момент от маховика и нажимного диска передается за счет сил трения на ведомый диск и дальше на ведущий вал коробки передач. Если нажать на педаль сцепления, тяга перемещается и поворачивает вилку относительно места ее крепления. Свободный конец вилки давит на муфту, в результате чего она перемещается к маховику и нажимает на рычаги, которые отодвигают нажимный диск. При этом ведомый диск освобождается от сжимающего усилия, отходит от маховика и сцепление выключается.
Система пружин почти всегда в форме короны подталкивает вторую пластину к рулевому колесу, тем самым сжимая между двумя поверхностями стальной диск с асбестовыми вкладышами. В этих условиях промежуточный диск и конечный диск являются интегральными. Чтобы отключить, достаточно задействовать рычаг, который перемещает упорный подшипник, сжимающий пружины и оставляющий диск свободным. Как мультидисковую муфту, так и однодисковую муфту можно сушить или погружать в масляную ванну. Эта вторая система была широко распространена в прошлом, особенно для многодисковых муфт, поскольку она гарантировала определенное охлаждение дисков и, хотя она значительно уменьшала коэффициент трения, позволяла достигать более высоких давлений. с другой стороны, его сборка требовала наличия водонепроницаемого отстойника, а иногда и одного для охлаждения масла с помощью раздаточного насоса.
Приводы управления сцеплением.
Механический привод выключения сцепления применяют на большинстве отечественных грузовых автомобилей, так как он наиболее прост по конструкции и удобен в эксплуатации. Основными деталями привода выключения сцепления автомобиля ЗИЛ-130 являются педаль 1, которая закреплена на валу 5, связанном тягой 6 с рычагом 7 и вилкой 3 выключения сцепления.
Другие неудобства были связаны с увеличением масла, что благоприятствовало склеиванию Коэффициент трения муфт масляной ванны в 3-4 раза ниже, чем у сухих муфт. На практике муфты масляной ванны имеют более длительный срок, но также более высокую стоимость для Этот мотив не используется в автомобилях.
В чем отличие двух приводов?
Эволюция однодисковой муфты. Работа сухих муфт с одной муфтой была удовлетворительной только через 30 лет с момента ее введения. Действительно, в послевоенные годы его основные недостатки были устранены. В первых сцеплениях с жестким диском контакт был не совсем плоским, так как в рифленном дереве или в системе рычагов было достаточно маленькой игры для частичного контакта. Таким образом, сцепление вибрировало, и соединение было произведено ударами. Чтобы избежать этого неудобства, был изготовлен диск с гармонической сталью, причем внешняя окружность волнистая, так что она представляла собой род пружины между тремя фрикционными накладками.
При нажатии на педаль 1 все детали привода приходят во взаимодействие, в результате чего подшипник 2 муфты нажимает на внутренние концы рычагов выключения, нажимный диск отводится, а ведомый освобождается от усилия нажатия и сцепление выключается.
При включении сцепления педаль отпускают, муфта с подшипником под действием возвратной пружины 4 занимает исходное положение, освобождая рычаги выключения и сцепление включается.
Когда диск зажимается между маховиком и нажимным диском, как вкладыши были раздроблены постепенно, так что дефекты параллельности компенсируется. Однако этого решения было недостаточно, чтобы избежать внезапных и опасных суставов, вызванных менее опытными водителями, поэтому на диске была введена система пружин, чтобы избежать стука. Таким образом, движение педали, делающее соединение достаточно широким и регулируемым с ногой. В других случаях ход сцепления зависел от движения нескольких миллиметров педали: поэтому практически невозможно было сделать прогрессивные пуски.
Привод выключения сцепления автомобилей ЗИЛ-130
Гидравлический привод выключения сцепления сложнее по конструкции, чем механический, но он обеспечивает более плавное включение и допускает свободное расположение педали привода по отношению к механизму сцепления.
Другим недостатком муфты с одним сцеплением было почти общее использование 5-6 пружин. Погрузка этих пружин, по сути, не была абсолютно одинаковой и создавала большее давление с одной стороны. Кроме того, находясь в контуре, они подвергались центробежному эффекту, который с большой скоростью сжимал их и уменьшал их эффективность именно тогда, когда это было больше. Другие недостатки периферийных пружин представлены влияние температуры пластины толкателя и большого размера осевой группы сцепления.
Погрузка пружин пружины увеличивается при нажатии на муфту, в то время как при ее освобождении она уменьшается, что противоречит тому, что было бы удобно. Также износ диска заставляет пружины работать с более низкими давлениями, что облегчает занос сцепления.
Пневматический усилитель в приводе сцепления применяют на грузовых автомобилях, чтобы уменьшить усилие нажима на педаль при выключении сцепления.
Работает пневмоусилитель следующим образом. При нажатии на педаль сцепления давление жидкости из главного цилиндра передается под гидропоршень усилителя и следящий поршень. Последний перемещается и действует на клапаны управления, закрывая выпускной и открывая впускной. При этом сжатый воздух из системы начинает поступать в полость пневмопоршня, который перемещается, оказывая дополнительное усилие на шток выключения сцепления. В результате суммарное усилие от давления воздуха и педали на штоке выключения сцепления возрастает и сцепление выключается. При отпускании педали давление в гидропроводе исчезает и поршни под действием пружин отходят в исходное положение, сцепление включается, а воздух из пневмоусилителя выходит в атмосферу.
Разновидности привода сцепления
С этой системой пружина уникальна и состоит из большой стальной пластины в слегка конической форме. Основным преимуществом является то, что он может обеспечить равномерно распределенное давление и более короткий ход приводных вилок. С другой стороны, чашечные или диафрагменные пружины позволяют устранить 3 рычага, которые приводят в движение упорную пластину и, следовательно, получить зажимы сцепления и отсутствие органов, которые можно носить со временем и создавать механические игры, Характерной особенностью этого типа пружин является то, что даже при большом износе диска усилия, которые должны прилагаться к педали, постоянны.
Ведомый диск, связанный с первичным валом коробки передач, постоянно прижат к маховику нажимным диском под воздействием очень сильных пружин. За счет огромных сил трения между маховиком, ведомым и нажимным дисками, все это вместе, как единое целое, вращается при работе двигателя. Но это только тогда, когда водитель не трогает педаль сцепления, независимо от того едет ли или стоит на месте его автомобиль.
Фактически, в то время как пружины имеют нагрузку, которая линейно растет с деформацией, диафрагменные пружины имеют кривую возврата, которая гарантирует постоянное давление на значительном пространстве и не проявляет влияния возможного износа диска. Кроме того, на них не влияет центробежная сила или нагрев муфты. Сборка может быть легче сбалансирована, более компактна и менее подвержена вибрациям и шуму.
Работа муфты с пружиной диафрагмы аналогична работе пружин. Однако группа очень проста, так как рычаги управления не нужны, так как та же весна работает как рокер. Соотношения сцепления, элементы управления и недостатки. При проектировании муфты необходимо установить значение максимального крутящего момента, подлежащего передаче. Это более вероятно, когда сцепление горячее, так как коэффициент трения уменьшается с повышением температуры, тем самым уменьшая значение передаваемого момента. Кроме того, необходимо учитывать проникновение пыли и способность рассеивать тепло.
А для начала движения машины, необходимо прижать ведомый диск, связанный с ведущими колесами (через первичный вал коробки передач и другие составляющие трансмиссии), к вращающемуся маховику, то есть - включить сцепление, привести его в состояние монолита. И это сложная задача, так как угловая скорость вращения маховика составляет 20 - 25 оборотов в секунду, а скорость вращения ведущих колес – ноль.
По этой причине поверхность диска и контактное давление должны быть связаны с типом используемого сцепления. Как правило, этот расчет выполняется строителями муфты, которые, исходя из своего опыта, создают таблицы, в которых диск диаметром и материалом, определенным в соответствии с его применением, соответствует каждому типу передаваемого крутящего момента. Следует учитывать, что более высокие давления могут передаваться более крупными парами; однако сцепление также имеет функцию защитного уплотнения, то есть оно скользит в случае передачи более высокого крутящего момента, чем тот, для которого он проецируется.
На первом этапе работы по включению сцепления - приотпускаем педаль, то есть даем возможность пружинам нажимного диска подвести ведомый диск к маховику до их легкого соприкосновения. За счет сил трения диск, проскальзывая некоторое время относительно маховика, тоже начнет вращаться, а ваш автомобиль потихоньку ползти.
Основные неисправности сцепления
Это невозможно в смысле двигателя. Рычаг, управляющий муфтой, механически управляется педалью. В шестидесятые годы гидравлическое управление состояло из небольшого насоса, подобного одному из тормозов, и цилиндром привода. Благодаря этой системе устраняются игры и шумы, и достигается более равномерное управление. Очень важным органом управления является упорный подшипник. Так как сцепление является вращающимся элементом, а рычаг остановлен, соединение между этими двумя элементами требует соединения подшипника, внутренний канал которого вращается одновременно с муфтой.
На втором этапе – удерживаем ведомый диск от какого-либо перемещения, то есть на две - три секунды удерживаем педаль сцепления в средней позиции для того, чтобы скорость вращения маховика и диска уравнялись. Машина при этом немного увеличивает скорость движения.
На третьем этапе - маховик вместе с нажимным и ведомым дисками уже вращаются вместе без проскальзывания и с одинаковой скоростью, 100%-но передавая крутящий момент к коробке передач и далее на ведущие колеса автомобиля. Это соответствует состоянию механизма сцепления – включено, автомобиль едет. Теперь остается только полностью отпустить педаль сцепления и убрать с нее ногу. Если при начале движения педаль сцепления резко бросить, то автомобиль «прыгнет» вперед, а двигатель заглохнет. В худшем же варианте, что-нибудь еще и сломается, так как в этот момент возникает сильная ударная волна, которая многократно увеличивает нагрузки на все детали двигателя и агрегаты трансмиссии.
Требования и классификация муфт сцепления
Наиболее распространенными типами упорных подшипников являются графит и шарик. В те времена тип графита, образованный одним самосмазывающимся углем, применялся повсеместно. Это решение является недорогим, но очень ограниченным. Для слегка сложных операций предпочтительнее использовать шарикоподшипники радиального типа с боковым упорным корпусом и снабжены внутренним резервом герметичности. Они теоретически имеют неограниченную продолжительность, но по умолчанию смазка и конструкция могут стать шумными.
Для выключения сцепления водитель нажимает на педаль, при этом нажимной диск отходит от маховика и освобождает ведомый диск, прерывая передачу крутящего момента от двигателя к коробке передач. Нажимать на педаль сцепления следует достаточно быстрым, но не резким, спокойным движением до конца хода педали.
Основные неисправности сцепления.
Сцепление «ведет» (выключается не полностью) из-за большого свободного хода педали сцепления, перекоса нажимного подшипника, коробления ведомого диска или поломки пружин.
Для правильной работы регулятора упорного подшипника это очень важно точное центрирование управления вилкой. Хотя графитовый подшипник может работать даже слегка эксцентрично, шариковый подшипник должен быть установлен на втулке. Необходимо сделать рычаг сцепления и установочный винт на рычаге сцепления. Из-за износа прокладок холостой ход имеет тенденцию к уменьшению, так как плоскость, на которой должен поддерживаться подшипник, постепенно переходит к изменению. Ограничитель хода служит для предотвращения превышения значения хода привода, что приводит к серьезному повреждению внутренних частей муфты.
Для устранения неисправности отрегулировать свободный ход педали, удалить воздух из гидропривода, заменить неработоспособные диски и пружины.
Сцепление «пробуксовывает» (включается не полностью) из-за малого свободного хода педали, замасливания или износа фрикционных накладок ведомого диска, поломки пружин.
Для устранения неисправности необходимо отрегулировать свободный ход педали, промыть или поменять диски, пружины.
Дополнительное оборудование в приводе сцепления
Фактически, давление, оказываемое ногой, значительно, так как рычаг умножает на 10 его значение. Чтобы этого избежать, требуется остановка, которая останавливает подшипник не менее 2 мм до предела хода сепарации. В этой связи следует помнить, что при нажатии на педаль сцепления усилие передается на рулевое колесо, а оттуда - на коленчатый вал, опирающийся на сами подшипниковые кольца. С другой стороны, когда педаль нажата, изменение остается свободным, что, когда масло холодное, очень устойчиво к вращению.
Сцепление включается резко вследствие заеданий в механизме привода, задирах на рабочих поверхностях дисков, маховика и разрушения фрикционных накладок ведомого диска.
Для устранения неисправности следует заменить неисправные узлы привода, устранить задиры на поверхностях дисков, заменить ведомый диск.
Подтекание тормозной жидкости в приводе выключения сцепления возможно из главного или рабочего цилиндров, а также в соединительных трубках.
Для устранения неисправности следует визуально определить место утечки и заменить неисправные узлы, с последующей прокачкой всего гидропривода (удалить из него воздух).
Эксплуатация сцепления.
При эксплуатации автомобиля необходимо периодически проверять уровень в бачке, питающем жидкостью гидравлический привод сцепления. Если уровень окажется меньше нормы, то его обязательно следует восстановить, долив тормозной жидкости. В противном случае, когда ее уровень понизится до нуля, усилие вашей ноги на педали сцепления будет передаваться в никуда.
Пониженный уровень жидкости или неправильная регулировка сцепления может привести к тому, что передачи на вашем автомобиле будут включаться с огромным усилием или вообще включаться не будут. И если, при полностью нажатой педали сцепления, вам все-таки удастся «впихнуть» первую передачу, то автомобиль самопроизвольно начнет медленное движение, хотя по результатам всего предыдущего разговора в данный момент двигатель отделен от ведущих колес. Здорово, да? Все стоят на красный сигнал светофора, а вы уже едите! Как это может случиться и почему машина едет? Ответ прост – любая машина требует к себе постоянного внимания, она любит «смазку и ласку». А если по делу, то описанная неприятность называется - сцепление ведет . Суть происходящего следующая. В то время когда ведомый диск сцепления не должен иметь контакта с маховиком, он все-таки за него немного цепляется, и соответственно часть крутящего момента передается на вал коробки передач и далее на ведущие колеса.
На этом проблемы со сцеплением не заканчиваются. Так как каждый раз, отпуская педаль сцепления, мы заставляем обе поверхности ведомого диска сильно тереться о железный маховик и не менее железный нажимной диск, то естественно боковые поверхности ведомого диска изнашиваются. Это нормальный процесс, предусмотренный конструкцией автомобиля, и ведомый диск является расходным материалом. Однако наступает в жизни, опять же не очень смешной момент, когда все уже давно уехали с того самого перекрестка с красным сигналом светофором (после включения зеленого), а вы все еще стоите на месте. Хотя и первая передача включена, и педаль сцепления наверху, и «газуете» вы так, что у проезжающих мимо водителей «сердце кровью обливается». Но износ накладок ведомого диска оказался настолько велик, что теперь он не зажимается между маховиком и нажимным диском с должным усилием, и пробуксовывая не передает крутящий момент от двигателя к трансмиссии. Описанное явление имеет и свое название – сцепление пробуксовывает . Конечно, здесь описан пример совсем уж глухого и слепого водителя, потому что машина намного раньше «предупреждала» его о том, что «несмешной» случай может произойти в ближайший месяц. Еще раньше на подходе к максимальному износу, ведомый диск начал пробуксовывать, сначала на четвертой передаче, затем на третьей и так далее. А вообще, при нормальной грамотной эксплуатации автомобиля, замена ведомого диска сцепления требуется после 80 тыс. км. пробега и более.
Однако не все водители – мастера вождения, и износ диска может наступить значительно раньше. Начало критического износа легко определить, двигаясь на четвертой передаче со скоростью 40 – 45 км/ч. Если при активном нажатии на педаль газа обороты двигателя начинают увеличиваться, а машина продолжает движение с постоянной скоростью, то в подтверждение своей догадки вы еще и унюхаете специфический запах «подгорающих» накладок диска. Значит, пора покупать диск и искать автосервис подешевле или понадежней, кому что больше подходит. «Шелест» в районе сцепления и его пропадание при полностью нажатой педали сцепления означает, что вы должны готовиться к замене выжимного подшипника. Резкие старты и ускорения машины, постоянное «держание» ноги на педали сцепления при движении ведут к износу не только сцепления, но и других агрегатов автомобиля. Укорачивает срок службы сцепления и еще одна не очень «мудрая» привычка. Это когда водитель удерживает педаль сцепления в нажатом состоянии на все время остановки перед красным сигналом светофора. Грамотным ожиданием разрешающего сигнала светофора, по многим причинам, будет – нейтральная передача и полностью отпущенная педаль сцепления.
- в начало -
Привод сцепления предназначен для обеспечения выключения сцепления, а именно отжимания диафрагменной пружины. На современных автомобилях применяются приводы сцепления следующих видов: механический, гидравлический и электрогидравлический.
Наибольшее применение в автомобиле нашли механический и гидравлический приводы сцепления. Электрогидравлический привод используется для автоматизации управления сцеплением в роботизированной коробке передач , например, в коробке передач Easytronic .
Механический привод используется в качестве привода сцепления небольших легковых автомобилей. Данный вид привода отличает простота конструкции и невысокая стоимость.
Механический привод сцепления объединяет педаль сцепления, приводной трос и рычажную передачу. На тросе располагается механизм регулирования свободного хода педали сцепления.
Основным конструктивным элементом механического привода сцепления является трос, который соединяет педаль сцепления с вилкой выключения. Трос заключен в оболочку. При нажатии на педаль сцепления усилие через трос передается на рычажную передачу, которая в свою очередь перемещает вилку сцепления и обеспечивает выключение сцепления.
В системе предусмотрен механизм регулирования свободного хода педали сцепления, включающий регулировочную гайку на конце троса. Необходимость регулировки обусловлена постепенным изменением положения педали сцепления вследствие износа фрикционных накладок.
Гидравлический привод сцепления по конструкции аналогичен гидравлическому приводу тормозной системы. В нем используется свойство несжимаемости жидкости. В качестве рабочей жидкости применяется тормозная жидкость.
Гидравлический привод сцепления имеет более сложную конструкцию. Помимо педали привод включает главный и рабочий цилиндры, бачек рабочей жидкости и соединительные трубопроводы.
Конструктивно главный и рабочий цилиндры состоят из поршня с толкателем, размещенных в корпусе. При нажатии на педаль сцепления толкатель перемещает поршень главного цилиндра, происходит отсечка рабочей жидкости от бачка. При дальнейшем движении поршня рабочая жидкость по трубопроводу поступает в рабочий цилиндр. Под воздействием жидкости происходит движение поршня с толкателем. Толкатель воздействует на вилку сцепления и обеспечивает выключение сцепления.
Для удаления воздуха из системы гидропривода сцепления (прокачки системы) на главном и рабочем цилиндрах установлены специальные клапаны (штуцеры ).
Для облегчения управления на некоторых моделях автомобилей используются пневматический или вакуумный усилитель привода сцепления.