НОУ   Русская Техническая Школа  
 

Главная

+7(499)-262-3400; 628-5150

     
 

Профессия: Слесарь по ремонту автомобилей 

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ

НЕКОММЕРЧЕСКОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ "РУССКАЯ ТЕХНИЧЕСКАЯ ШКОЛА"

"ТРАНСМИССИЯ"


«ФРИКЦИОННЫЕ СЦЕПЛЕНИЯ»

Сцепление

обеспечивает соединение двигателя и трансмиссии и осуществляет передачу крутящего момента (вращения) от коленчатого вала на валы коробки передач.

Работа фрикционных сцеплений основана на использовании сил трения, возникающих между твёрдыми поверхностями рабочих дисков узла сцепления при их взаимодействии друг с другом и с маховиком двигателя. Исходным (нормальным) состоянием сцепления является состояние – «сцепление включено» - т.е. когда все рабочие диски сцепления находятся в сжатом состоянии.
Когда, при изменении условий движения, необходимо переключить передачу в коробке передач сцепление отсоединяет коленчатый вал двигателя от трансмиссии.
Разъединение (выключение сцепления) достигается принудительным отведением рабочих дисков сцепления друг от друга и от маховика двигателя на некоторое расстояние. Включение сцепления подразумевает обратный процесс.
На автомобилях находят применение, одно, двух и многодисковые (пакетные) фрикционные сцепления с механическим, гидромеханическим или электрогидравлическим приводом, «сухие» или работающие в масляной ванне.

сцепление фрикционное однодисковое сухое

Однодисковое сцепление.

Устройство узла однодискового сухого фрикционного сцепления легкового автомобиля показано на рисунке 1.5.
Узел сцепления имеет кожух (4) в сборе с нажимным диском и лепестковой (диафрагменной) нажимной пружиной; ведомый диск (6) в сборе со ступицей, гасителем крутильных колебаний (демпфером) и фрикционными накладками (5), а также другие детали.
Кожух сцепления изготавливается методом штамповки из листовой стали. При установке на маховик кожух центрируется при помощи установочных элементов, например, штифтов, запрессованных в маховик.
Нажимной диск чугунный крепится к кожуху посредством пластинчатых пружин, позволяющим диску перемещаться в осевом направлении.
Нажимная пружина изготовлена из листовой пружинной стали, имеет круглую форму с внутренними радиальными разрезами, образующими «лепестки» («диафрагму»). В свободном состоянии пластина нажимной пружины имеет форму конуса. Пружина расположена между кожухом и нажимным диском. Своим наружным краем тарелка пружины опирается на внешний выступ нажимного диска, соединена с ним посредством скобы или иным способом, и воздействует на него за счёт своей упругости. На внутренние края лепестков пружины при выключении сцепления будет воздействовать усилие от исполнительных элементов привода сцепления (педали сцепления и др. деталей).
В некоторых конструкциях сцеплений вместо пластинчатой диафрагменной лепестковой пружины может применяться комплект из спиральных цилиндрических пружин, размещаемых по центральному периметру нажимного диска и воздействующих на него.
Ведомый диск сцепления изготовлен из тонкого стального листа, обладающего пружинными свойствами. Диск имеет лепестки, размещённые по его внешнему периметру, слегка отогнутые в противоположные стороны в шахматном порядке (через один), что обеспечивает «подпружинивание» диска при включении сцепления и большую плавность включения. К лепесткам заклёпками крепятся передняя и задняя фрикционные накладки (передняя накладка крепится к лепесткам, отогнутым в одну сторону, задняя – к лепесткам, отогнутым в другую сторону). Центральная часть диска соединяется со ступицей через детали демпфера крутильных колебаний.
Ведомый диск при установке сцепления на двигатель размещается между нажимным диском и маховиком.
Ступица ведомого диска представляет собой стальную штамповку в виде диска со шлицевым отверстием в центральной части. Шлицевым отверстием ступица ведомого диска устанавливается на шлицы первичного вала коробки передач. Фланец ступицы через несколько промежуточных дисков и фрикционных колец соединяется с ведомым диском сцепления. Диски стянуты между собой штифтами, торцы которых расклёпаны. Во фланце ступицы, а также в основании ведомого диска и в промежуточных дисках выполнены вырезы (окна) прямоугольной формы, в которых размещаются цилиндрические спиральные пружины. Промежуточные диски, фрикционные кольца, ступица и пружины в сборе образуют гаситель крутильных колебаний, обеспечивающий плавность включения сцепления и предотвращающий поломку валов из-за чрезмерных нагрузок, возникающих при работе.
Фрикционные накладки (фрикционные диски) изготавливаются на основе минерального волокна (например, базальтовой ваты) с добавлением других компонентов, таких как медь, олово, графит, свинец, окись алюминия, оксид титана и пр. Фрикционный состав может содержать десятки ингредиентов. Связующим материалом является фенолоформальдегидная или иная смола, каучук, смеси смол и каучука, а также полимеры.

Сцепление двухдисковое сухое

Двухдисковые сцепления

имеют по два ведомых и два нажимных диска. Устройство двухдискового сцепления показано на рисунке 1.6. Такие сцепления находят применение на грузовых автомобилях повышенной грузоподъёмности, тракторах, военной технике.

Рис. 1.6. Двухдисковое сцепление.
1 – кожух с лепестковой диафрагменной пружиной; 2 – нажимной диск сцепления; 3 – маховик двигателя; 4 – ведомый диск сцепления со ступицей, демпфером и фрикционными накладками.

На легковых автомобилях двухдисковые сухие сцепления используют в компактных механических коробках передач с автоматизированным управлением.
Схема такого сцепления для семиступенчатой коробки передач автомобиля Volkswagen с двумя первичными и двумя вторичными валами, приведено на рисунке 1.6 а. Конструкция сцепления и его привода, а также конструкция механизма КП позволяет управлять переключением передач в коробке без разрыва потока мощности.

Во включённом состоянии сцепление 1 осуществляет передачу крутящего момента на первичный вал 1, а сцепление 2 – на первичный вал 2. Первичные валы передают вращение на, соответственно, вторичный вал 1 и 2. В конкретный момент времени только одно из двух сцеплений может находиться в состоянии - «включено».
Через сцепление 1, первичный вал 1 и вторичный вал 1 осуществляется включение 1, 3, 5 и 7 передачи в коробке передач. Через сцепление 2, первичный вал 2 и вторичный вал 2, включаются 2, 4, 6 передачи и передача заднего хода.
Одновременно в коробке передач может быть включено две передачи, одна из которых будет неактивной, поскольку сцепление этой передачи разомкнуто (т.е. находится в состоянии - «выключено»).

Рис. 1.6 а. Сухое двухдисковое сцепление автомобиля Volkswagen

Двухдисковое сцепление Фольцваген

Многодисковые сцепления

имеют в своём составе кожух сцепления и несколько фрикционных дисков.  Одна часть дисков изготавливается из металла (или специального пластика), имеющего покрытие, обладающее большим коэффициентом трения,  другая часть – из композитного фрикционного материала. Диски собраны в пакет, в котором фрикционный диск находится между двумя металлическими дисками. Первый, относительно кожуха сцепления, металлический диск связан с нажимной пружиной и является нажимным диском. Металлические диски по внешнему контуру имеют выступы – зубья, входящие в пазы, выполненные во внутренней полости кожуха сцепления, и могут вращаться только совместно с кожухом. Фрикционные диски имеют аналогичные выступы, выполненные по периметру отверстия в основании (центральной части) диска. Фрикционный диск зубьями входит в зацепление с зубьями ведомой зубчатой шестерни первичного вала коробки передач и может вращаться только совместно с ней.
В собранном состоянии узел сцепления устанавливается на маховик двигателя. Под воздействием нажимной пружины все диски прижаты друг к другу и к рабочей поверхности маховика коленчатого вала.
Устройство многодискового сцепления показано на рисунке 1.8.

Сцепление многодисковое сухое

Рис. 1.8. Многодисковое сцепление.
1 – кожух сцепления с нажимной диафрагменной пружиной; 2 и 6 – диски сцепления (2 – металлические, 6 – фрикционные); 3 – ведомая шестерня; 4 – обод корпуса узла сцепления; 5 – маховик.

Работа сцепления.

Передача крутящего момента от коленчатого вала двигателя на валы коробки передач осуществляется за счёт сил трения, возникающих между рабочими поверхностями ведущих и ведомых дисков узла сцепления, когда сцепление включено.
При выключении сцепления усилие «выключения», передаётся через детали механизма выключения сцепления (исполнительный механизм) на лепестки диафрагменной пружины. Центральная часть пружины прогибается по направлению приложения силы, а края пружины, двигаясь в противоположном направлении, отводят нажимной диск от ведомого диска. Усилие прижатия ведомого диска к маховику ослабевает и вращение маховика на ступицу ведомого диска и, через неё, на валы коробки передач больше не передаётся (т.е. передача крутящего момента от двигателя на трансмиссию не осуществляется).
При снятии с исполнительного механизма нагрузки «выключения» диски возвращаются в исходное состояние под воздействием пружин.

Фрикционные муфты.

Разновидностью многодисковых сцеплений являются многодисковые фрикционные муфты.

Фрикционная многодисковая муфта

Фрикционные муфты находят широкое применение на транспортных средствах, где используются в качестве соединительных элементов в механизмах и агрегатах трансмиссии. Преимуществом многодисковых муфт является их компактность и способность, при относительно малых размерах, передавать существенные крутящие моменты.

На рисунке 1.9 показано сцепление мотоцикла Хонда. В левой части рисунка узел сцепления показан в сборе, а в правой части – по детально (масштаб левой и правой части рисунка разный – примечание автора).
Привод данного сцепления механический.

 

Рис. 1.9. Сцепление мотоцикла Хонда.
1 – крышка; 2 – ведущая шестерня; 3 – ведомая шестерня; 4 – диски.

Для лучшего охлаждения деталей фрикционной муфты через корпус муфты может циркулировать масло. Управление муфтой (включение – выключение) также может осуществляться под давлением масла, поступающего в специальную полость, именуемую «бустером» и воздействующего на нажимной диск (поршень). Такие узлы сцепления уже не относятся к категории «сухих» поскольку работают в так называемых «масляных ваннах», но передача ими крутящего момента, как и в конструкциях рассмотренных ранее, осуществляется за счёт сил трения между поверхностями рабочих дисков.

Схема сдвоенного сцепления

6-ти ступенчатой коробки передач S-tronic автомобиля Audi, работающего в масляной ванне и с электрогидравлическим управлением показана на рисунке 1.10.
Под термином «сдвоенное» понимается, что узел состоит из двух сцеплений, каждое из которых отвечает за передачу крутящего момента на один из двух первичных валов механической коробки передач (по принципу – или на первый вал, или на второй).Сдвоенное многодисковое сцепление

 

Каждое из двух сцеплений имеет свой пакет дисков. Сцепление К1 осуществляет соединение первичного вала К1 (красный цвет) со ступицей ведомого диска, а сцепление К2 соединяет ступицу ведомого диска с первичным валом К2 (зелёный цвет). Подобные конструкции позволяют переключать передачи в механических коробках передач без разрыва потока мощности (т.е. так же, как в трансмиссиях с автоматической коробкой передач).

Сочленение узла сцепления показанного на рисунке 1.10 с валами коробки передач можно посмотреть на этом изображении. Фотография узла показана здесь.

Управление механическим сцеплением

осуществляется водителем посредством педали сцепления через механизм привода сцепления.
Широко применяется схема механического тросового и гидромеханического привода сцепления.

Механический тросовый привод

показан на рисунке 1.11.

тросовый привод сцепления

 


При нажатии водителем на педаль сцепления трос натягивается и за рычаг 2 поворачивает шток вилки сцепления 3. Вилка через подшипник 13 воздействует на лепестковую нажимную пружину. Сцепление выключается (см. выше - «Работа сцепления»).

Рис. 1.11. Сцепление с механическим тросовым приводом.
1 – первичный вал КП; 2 – рычаг вилки выключения сцепления; 3 – ось вилки выключения сцепления; 4 – кожух сцепления в сборе с нажимным диском и нажимной диафрагменной пружиной; 5 – ведомый диск в сборе со ступицей, демпфером и фрикционными накладками; 6 – маховик; 7 – кронштейн крепления троса к педали сцепления; 8 – педаль сцепления; 9 – уплотнительная манжета, 10 – оболочка троса; 11 – трос; 12 – регулировочная гайка; 13 – подшипник нажимной. А – величина хода троса.

Гидромеханический привод сцепления

показан на рисунке 1.12. Привод имеет более сложную конструкцию, по сравнению с тросовым приводом, но обеспечивает большую плавность работы и сглаживает рывки, возникающие при включении сцепления.гидромеханический привод сцепления

Рис. 1.12. Сцепление с гидромеханическим приводом.
1 – ведомый диск в сборе со ступицей, демпфером и фрикционными накладками; 2 – кожух сцепления в сборе с нажимным диском, нажимной диафрагменной пружиной и фланцем нажимного подшипника; 3 – нажимной подшипник; 4 – бачок для рабочей жидкости гидропривода; 5 – трубка бачка гидропривода; 6 – главный гидроцилиндр; 7 – возвратные пружины педали сцепления; 8 – винт – упор педали сцепления; 9 – педаль сцепления; 10 – вилка выключения сцепления; 11 – опорный болт вилки выключения; 12 и 14 – трубопровод; 13 – пружина; 15 – рабочий гидроцилиндр;16 – штуцер для удаления воздуха из гидропривода; 17 - маховик.

В основе работы гидропривода лежит свойство не сжимаемости жидкости. При выключении сцепления водитель нажимает на педаль сцепления 19 (см. рисунок 1.13). Усилие от педали через шток педали 18 передаётся на поршни 5 и 3 главного цилиндра 1. Поршни, преодолевая усилие пружины 7, перемещаются во внутренней полости 10 цилиндра и воздействуют на жидкость, заполняющую контур. Жидкость в привод заливается через бачок 4 (здесь и далее см. рисунок 1.12). Давление поршней главного цилиндра через жидкость передаётся на поршни рабочего цилиндра 15. Поршни рабочего цилиндра перемещаются и, через шток, действуют на плечо вилки 10. Противоположное плечо вилки, поворачиваясь на опорном болте, 11 давит на нажимной подшипник 3. Подшипник воздействует на лепестки нажимной пружины. Сцепление выключается (см. выше - «Работа сцепления»). Устройство главного цилиндра сцепления с гидромеханическим приводом показано на рисунке 1.13.
Устройство рабочего цилиндра сцепления идентично главному и на рисунке не приводится.

гидроцилиндр привода сцепления

Рис. 1.13. Главный цилиндр сцепления.
1 – цилиндр; 2- штуцер; 3 и 5 – поршни; 4 – уплотнительные кольца; 6 – защитный чехол цилиндра; 7 – пружина; 8 – гайка корпуса; 9 – стопорное кольцо; 10 – рабочая (внутренняя) полость цилиндра; 11 – шайба; 12 – скоба; 13 – ось педали; 14 – кронштейн педали; 15 и 16 – возвратные пружины; 17 – винт-упор педали сцепления; 18 – шток педали; 19 – педаль сцепления.

Управление сдвоенным многодисковым сцеплением, показанным на рисунке 1.10, осуществляется давлением масла. Масло от масляного насоса через электрогидравлические клапаны N215 и N216 (см. рис. 1.15), поступает в специальные нагнетательные камеры – бустеры и воздействует на нажимные диски – поршни. Диски сжимают пакет фрикционов – сцепление включается.
При необходимости выключения сцепления происходит «запирание» гидроклапана через который  масло поступает в камеру нагнетания. Запирание клапана осуществляется по команде, поступающей с электронного блока управления коробкой передач. При запирании клапана давление в бустере снижается, возвратные пружины и давление, действующее в компенсационной камере, отводят поршень от пакета фрикционов, усилие сжатия фрикционов уменьшается и сцепление выключается.

Работу сцепления поясняет рисунок 1.14.сцепление в масляной ванне и его привод

 

Рисунок 1.14. Подача масла.
На верхней половине рисунка показано состояние «Сцепление К1 включено».
На нижней половине рисунка показано состояние «Сцепление К2 включено».
Для включения сцепления К1 в камеру нагнетания К1 под высоким давлением подаётся масло. Поршень К1 под воздействием масла сжимает пакет фрикционов К1. Сцепление К1 включается и крутящий момент с входной ступицы передаётся на первичны вал К1 (красный цвет).

Для включения сцепления К2 давление масла подаётся в камеру нагнетания К2. В этом случае крутящий момент с входной ступицы будет передаваться на первичный вал К2 (зелёный цвет).

Детали узла сцепления охлаждаются масляным потоком. Масло подается в систему механическим шестерёнчатым насосом. Давление и количество масла в системе охлаждения сцепления регулируется электронным блоком управления КП. В схеме электрогидравлического привода сцепления, показанной на рисунке 1.15, за количество масла, забираемого из главного масляного контура в контур охлаждения, отвечает электрогидроклапан N218. Максимальный поток масла в рассматриваемой схеме составляет 20 литров в минуту при давлении 2 бар.

На схеме также представлены элементы управления переключением передач в коробке передач.

 

гидравлическая система управления сцеплением

Курсы автослесарей, автоэлектриков, автожестянщиков, диагностов НОУ "Русская Техническая Школа". Пройти обучение.
 
 
Rambler's Top100     Яндекс.Метрика