Какая сила используется в работе фрикционного сцепления: Назначение и принцип работы фрикционного сцепления

Содержание

Назначение и принцип работы фрикционного сцепления

Категория:

Устройство автомобиля

Публикация:

Назначение и принцип работы фрикционного сцепления

Читать далее:

Назначение и принцип работы фрикционного сцепления

Назначение сцепления — разъединять двигатель и коробку передач во время переключения передач и вновь плавно соединять их, не допуская резкого приложения нагрузки, а также обеспечивать плавные трогание автомобиля с места и его остановку без остановки двигателя. При резком торможении без выключения сцепления оно, пробуксовывая, предохраняет трансмиссию от перегрузок инерционным моментом. Во включенном состоянии сцепление должно надежно соединять двигатель с трансмиссией, не пробуксовывая. Подавляющее большинство сцеплений, применяемых на отечественных автомобилях, относится к фрикционным сухим дисковым сцеплениям, в которых использованы сила трения сухих поверхностей. По числу ведомых дисков сцепления делят на одно- и двухдисковые.

Наибольшее распространение получили однодисковые сцепления благодаря простоте их конструкции, надежности, «чистоте» выключения и плавности включения, а также удобству при эксплуатации и ремонте. Двухдисковые сцепления применяют в тех случаях, когда необходимо передать большой крутящий момент.

Сцепление состоит из ведущей и ведомой частей, нажимного механизма и механизма выключения. Детали ведущей части сцепления воспринимают от маховика крутящий момент двигателя, а детали ведомой части передают этот момент первичному валу коробки передач. Нажимной механизм обеспечивает плотное прижатие ведущей и ведомой частей сцепления для создания необходимого момента трения. Механизм выключения служит для управления сцеплением. Привод выключения сцепления может быть механическим или гидравлическим. Для облегчения выключения сцепления в некоторых конструкциях применен пневматический усилитель.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Ведущая часть однодискового сцепления имеет маховик с обработанной торцовой поверхностью, нажимной диск, кожух муфты сцепления и направляющие пальцы. Ведомая часть однодискового сцепления имеет ведомый диск с фрикционными накладками из прессованного асбеста или медно-асбестовой плетенки и первичный вал коробки передач. Нажимной механизм образуют нажимные пружины, установленные в кожухе. В состав механизма выключения сцепления входят оттяжные пальцы, опоры выключающих рычагов, отжимные рычаги, передвижная муфта, педаль, тяга педали, вилка выключения, оттяжная пружина. Все детали сцепления помещены внутри картера маховика.и картера муфты сцепления.

При включенном сцеплении крутящий момент от коленчатого вала через маховик и нажимной диск благодаря трению передается зажатому . между ними ведомому диску, ступица которого имеет шлицевое соединение с первичным валом коробки передач. Для выключения сцепления нажимают на педаль, которая через тягу, вилку и муфту, через рычаги и пальцы отводит назад нажимной диск. При этом сжимаются пружины и освобождают ведомый диск, по обеим сторонам которого образуются зазоры. При плавном отпускании педали пружины возвращают все детали механизма выключения в исходное положение, т. е. пружины постепенно прижимают нажимной диск к ведомому диску, а последний — к поверхности маховика.

Рис. 1. Сцепления: а — однодисковое; б — двухдисковое; 1 — коленчатый вал двигателя; 2 — маховик; 3 — ведомый диск с фрикционными накладками; 4 — нажимной диск; 5 — картер муфты сцепления; 6 — кожух муфты сцепления; 7 — оттяжные пальцы; 8 — опоры выключающих рычагов; 9 — отжимной рычаг; 10 — передвижная муфта; И — первичный вал коробки передач; 12 — педаль; 13 — тяга; 14 — вилка выключения; 15 — оттяжная пружина; 16 — нажимная пружина; 17 и 23 — направляющие пальцы; 18 — роликоподшипник; 19 — отжимная пружина промежуточного диска; 20 — регулировочный болт промежуточного диска; 21 — нажимной (ведущий) диск; 22 — задний ведомый диск; 24 — промежуточный (ведущий) диск; 25 передний ведомый диск

В двухдисковом сцеплении (рис. 1, б) ведущая часть состоит из двух дисков, а ведомая — из двух дисков. Для обеспечения необходимых зазоров между ведущими и ведомыми дисками в выключенном состоянии (т. е. для «чистоты» выключения) служит отжимная пружина и регулировочный болт промежуточного диска. Нажимные пружины могут быть винтовыми или диафрагменными. Винтовые пружины равномерно располагают по периферии окружности, а центральную пружину устанавливают одну.

Для облегчения управления сцеплением и плавности его включения применен гидравлический привод управления сцеплением. Плавность включения обеспечивают также пружинящие ведомые диски. Для этого накладку (рис. 2, а) с одной стороны диска крепят к его секциям пластинчатыми пружинами, изогнутыми впереди, а накладку с другой стороны диска — такими же пружинами, изогнутыми назад. Это обеспечивает в свободном состоянии зазор между накладками, равный 1—2 мм. Пружинящие свойства ведомого диска могут быть также усилены установкой под одну из накладок плоских пружин. Уменьшение зазора между накладками в процессе включения сцепления обеспечивает плавность соприкосновения трущихся поверхностей и возрастания силы трения.

Для предохранения валов трансмиссии от крутильных колебаний ставят гаситель крутильных колебаний (демпфер), увеличивающий плавность включения сцепления и повышающий долговечность деталей трансмиссии.

Пружины гасителя крутильных колебаний обеспечивают упругую связь ведомого диска сцепления с его ступицей. Подбором стальных колец регулируют силу сжатия ведомого диска, гасителя и ступицы, а также фрикционных (паронитовых) колец.

Рис. 2. Гаситель крутильных колебаний:
а — детали гасителя; б — нерабочее положение; в — рабочее положение; 1 и 10 — накладки диска; 2 — пластинчатые пружины; 3 — ведомый диск; 4 — фрикционные кольца; 5 — штифт; 6 — ступица ведомого диска; 7 — регулировочные кольца; 8 — пружины; 9 — гаситель крутильных колебаний

При отсутствии передачи крутящего момента прорези фланца ступицы (рис. 2, б) и ведомого диска, в которых расположены пружины, совпадают. При передаче же крутящего момента (рис. 2, в) от диска к ступице пружины вступают в действие, диск повертывается на некоторый угол по отношению к фланцу ступицы 6 ив дисках гасителя возникает трение. Предельное угловое смещение дисков ограничено размером вырезов во фланце ступицы под штифты, соединяющие диск и гаситель.

Все вращающиеся части сцепления балансируют.

Рекламные предложения:

Читать далее: Устройство и работа однодисковых сцеплений с периферийными пружинами

Категория: — Устройство автомобиля

Главная → Справочник → Статьи → Форум

Двухдисковое фрикционное сцепление КамАЗ –движущая сила грузовой техники opex.ru

Array ( [DATE_ACTIVE_FROM] => 30.03.2020 15:27:00 [~DATE_ACTIVE_FROM] => 30.03.2020 15:27:00 [ID] => 509148714 [~ID] => 509148714 [NAME] => Двухдисковое фрикционное сцепление КамАЗ –движущая сила грузовой техники [~NAME] => Двухдисковое фрикционное сцепление КамАЗ –движущая сила грузовой техники [IBLOCK_ID] => 33 [~IBLOCK_ID] => 33 [IBLOCK_SECTION_ID] => [~IBLOCK_SECTION_ID] => [DETAIL_TEXT] =>

Основным элементом трансмиссии автомобиля является сцепление, которое служит с одной стороны защитой мотора от гашения колебаний и перегрузок, а с другой – обеспечивает соединение движущих узлов при переключении передач. В грузовых авто используется двухдисковое, или фрикционное, сцепление, работающее за счет силы трения от крутящего момента и позволяющее увеличить ресурс агрегата. Само трение обеспечивается двумя ведомыми дисками, между которыми имеется проставка, что обеспечивает 4 поверхности рабочего соприкосновения.

Особенности сцепления КамАЗ

Грузовые автомобили КамАЗ имеют полноприводную колесную базу, что предполагает использование двухдискового сцепления. Оно представляет собой замкнутое сцепление с нажимными пружинами, расположенными периферийно.

Особенностями такой сборки является наличие:

Устройства автоматической регулировки среднего ведущего диска, которое при выключении занимает среднее положение.
Термостойкой накладки, которая служит для продления срока службы ведомого диска.
Кожуха установленной формы, обеспечивающего целенаправленный и фиксированный нажим пружин.

Само сцепление КамАЗ состоит из ведущей и ведомых частей. Так, ведущая часть собирается из:

Среднего ведущего диска.
Маховика.
Кожуха с втулками.
Нажимного диска.

Сборка осуществляется посредством болтов.

Ведомая часть состоит из:

Стального диска с фрикционными накладками.
Асбестового диска со ступицами.
Фрикционных колец.

Гасителя с пружинами, который приводится в движение путем крутильных колебаний.

Нажимной и средний ведущий диски имеют на поверхности шипы, которые во время движения попадают в пазы маховика, что позволяет передать вращающий момент на ведущие диски. Одновременно перемещаются оба осевых диска. Это и приводит двигатель в действие.

К элементам двухдискового сцепления также следует отнести:

Ступицы ведомых дисков.
Ведомый вал сцепления.
Нажимные диски.
Пружины.
Кожух.
Теплоизолирующие прокладки.

Все эти элементы приводят механизм в действие, а также защищают двигатель и коробку передач от преждевременного износа.

Для управления грузовиком, а также для остановки транспортного средства (выключения мотора) служат:

Рычаги выключения, которые соединены с нажимными дисками.

Опорные вилки, устанавливаемые в кожухе.
Упорные кольца и пружины.
Муфты и рычаги выключения с подшипником, шлангом смазки и оттяжной пружиной, которые устанавливаются на крышке подшипника коробки передач.
Вилки выключения, которая монтируется в картере сцепления на валике.

Принцип действия

Двухдисковое сцепление работает по такому принципу:

Водитель нажимает на педаль. Это приводит в действие выжимной подшипник.
Водитель давит на выжимные рычаги, оттягивая нажимной диск на себя. Это приводит в движение ведомый и нажимной диски.
Пружины отпускают ведущий диск, что приводит к отсоединению его от фрикционного диска за счет пружин.

В результате происходит одним движением двойной выжим. Обратное движение происходит по тому же принципу. При этом удается получить усиленное распределение равномерных нагрузок.

Почему на КамАЗ устанавливается двухдисковое сцепление

Многие путают равномерное схватывание при двухдисковом сцеплении с плавным, что является ошибочным. Ведь в данном случае не стоит говорить про плавный ход или подхват. Чтобы добиться комфортной управляемости, у водителя должен появиться солидный опыт. Кроме того, в сцеплении КамАЗ используется облегченный маховик, что замедляет переключение скоростей, а потому кивки во время езды неизбежны. Могут также наблюдаться сторонние шумы и потрескивания при увеличении скорости.

В чем же преимущества двухдискового сцепления? Тут можно выделить несколько моментов:

При надлежащей балансировке крутящих элементов удается выровнять нагрузку на прокручивающиеся диски без их дополнительного износа.
Снижается вибрация во время езды в случае всё той же балансировки маховика.
Удается снизить расходы топлива, что важно при использовании грузового транспорта.
Увеличивается срок службы двигателя. И это, пожалуй, одно из основных преимуществ.

Чтобы двухдисковое сцепление обеспечило ожидаемый результат эксплуатации КамАЗ, необходимо провести балансировку не только маховика, но и коленвала. Регулировка также потребуется после длительного пробега транспортного средства. Сделать это сможет водитель самостоятельно, или обратившись в автосервис.

[~DETAIL_TEXT] =>

Особенности сцепления КамАЗ

Особенностями такой сборки является наличие:

Устройства автоматической регулировки среднего ведущего диска, которое при выключении занимает среднее положение.
Термостойкой накладки, которая служит для продления срока службы ведомого диска.
Кожуха установленной формы, обеспечивающего целенаправленный и фиксированный нажим пружин.

Само сцепление КамАЗ состоит из ведущей и ведомых частей. Так, ведущая часть собирается из:

Среднего ведущего диска.
Маховика.
Кожуха с втулками.
Нажимного диска.

Сборка осуществляется посредством болтов.

Ведомая часть состоит из:

Стального диска с фрикционными накладками.
Асбестового диска со ступицами.
Фрикционных колец.
Гасителя с пружинами, который приводится в движение путем крутильных колебаний.

К элементам двухдискового сцепления также следует отнести:

Ступицы ведомых дисков.
Ведомый вал сцепления.
Нажимные диски.
Пружины.
Кожух.
Теплоизолирующие прокладки.

Для управления грузовиком, а также для остановки транспортного средства (выключения мотора) служат:

Рычаги выключения, которые соединены с нажимными дисками.
Опорные вилки, устанавливаемые в кожухе.
Упорные кольца и пружины.
Муфты и рычаги выключения с подшипником, шлангом смазки и оттяжной пружиной, которые устанавливаются на крышке подшипника коробки передач.
Вилки выключения, которая монтируется в картере сцепления на валике.

Принцип действия

Двухдисковое сцепление работает по такому принципу:

Водитель нажимает на педаль. Это приводит в действие выжимной подшипник.
Водитель давит на выжимные рычаги, оттягивая нажимной диск на себя. Это приводит в движение ведомый и нажимной диски.
Пружины отпускают ведущий диск, что приводит к отсоединению его от фрикционного диска за счет пружин.

Почему на КамАЗ устанавливается двухдисковое сцепление

В чем же преимущества двухдискового сцепления? Тут можно выделить несколько моментов:

При надлежащей балансировке крутящих элементов удается выровнять нагрузку на прокручивающиеся диски без их дополнительного износа.
Снижается вибрация во время езды в случае всё той же балансировки маховика.
Удается снизить расходы топлива, что важно при использовании грузового транспорта.
Увеличивается срок службы двигателя. И это, пожалуй, одно из основных преимуществ.

[DETAIL_TEXT_TYPE] => html [~DETAIL_TEXT_TYPE] => html [PREVIEW_TEXT] =>

Чтобы понимать, как правильно управлять автомобилем КамАЗ, а также уметь устранить неполадки, возникшие в ходе эксплуатации грузового транспорта, следует знать, как устроена коробка передач. Она работает от двухдискового сцепления, поэтому необходимо в первую очередь разобраться с этим понятием.

[~PREVIEW_TEXT] =>

Особенностями такой сборки является наличие:

Само сцепление КамАЗ состоит из ведущей и ведомых частей. Так, ведущая часть собирается из:

Сборка осуществляется посредством болтов.

К элементам двухдискового сцепления также следует отнести:

Для управления грузовиком, а также для остановки транспортного средства (выключения мотора) служат:

Двухдисковое сцепление работает по такому принципу:

В чем же преимущества двухдискового сцепления? Тут можно выделить несколько моментов:

Сцепление автомобиля

Сцепление автомобиля предназначено для выполнения двух задач: разрывать связь между двигателем и коробкой передач при включении передачи, а также обеспечивать плавное начало движения с места.

Сцепление включает в себя механизм и привод его включения. Наиболее распространено однодисковое сцепление фрикционного типа. К основным деталям механизма сцепления относятся: ведомый диск, закрепленный на ведущем колере; нажимной или ведущий диск с пружинами, жестко прикрепленный к маховику коленчатого вала двигателя. Принцип работы механизма сцепления заключается в использовании сил трения соединяющихся поверхностей. Диски сжимаются пружинами, и в результате возникновения между ними силы трения крутящий момент передается от коленчатого вала двигателя к ведущему валу коробки передач. Ведущий и ведомый диски сцепления постоянно прижаты пружинами друг к другу, они могут разжиматься лишь на короткий промежуток времени. Диски разжимаются под воздействием привода выключения сцепления при переключении передач или торможении автомобиля. Плавность включения сцепления обеспечивается проскальзыванием дисков до момента их полного прижатия друг к другу. При невыжатой педали сцепления нажимной диск прижимает через мембранную пружину диск сцепления к маховику, при этом обеспечивается передача усилия от двигателя к коробке передач.

Кожух сцепления сделан из стали и прикреплен к маховику болтами. Внутри кожуха располагаются, рычаги выключения. Наружные концы рычагов включения шарнирно соединены с нажимным диском. Между ведущим диском и кожухом по. окружности располагаются нажимные цилиндрические пружины, которые зажимают ведомый диск между ведущим диском и маховиком. Ведомый диск соединяется со ступицей при помощи гасителя крутильных колебаний. Гаситель крутильных колебаний способствует плавному включению сцепления.
При включенном сцеплении крутильные колебания передаются ведомому диску и заставляют его поворачиваться относительно ступицы. При этом возникают силы трения между диском и фланцем ступицы, эта энергия гасится и превращается в теплоту. В целом благодаря гасителю крутильных колебаний повышается долговечность деталей коробки передач и карданного вала.

Механизм, сцепления с двумя ведомыми дисками отличается от однодискового сцепления наличием среднего нажимного диска. Средний нажимной диск располагается между двумя ведомыми дисками. Элементы двухдискового механизма сцепления не имеют конструктивных отличий от элементов механизма однодискового сцепления.

Однодисковый механизм сцепления с центральной диафрагменной нажимной пружиной имеет нажимную пружину, которая выполнена в виде чаши. Чаша нажимной пружины оборудована 18 лепестками, которые являются упругими элементами и отжимными рычагами. При выключении сцепления упорный нажимной подшипник воздействует на лепестки пружины и перемещает ее в сторону маховика. При этом наружный край пружины отгибается в обратную сторону и при помощи специальных фиксаторов отводит нажимной диск от ведомого.
Наиболее удобен и прост в эксплуатации механический привод выключения сцепления. Он применяется на большинстве отечественных грузовых автомобилей.

Механический привод сцепления включает в себя:
1) педали;
2) возвратную пружину;
3) валик с рычагом;
4) рычаг вилки выключения сцепления;
5) вилку выключения сцепления;
5) муфту с упорным шариковым подшипником;
6) оттяжную пружину.

Все детали привода приводятся во взаимодействие нажатием на педаль сцепления. В результате этого упорный подшипник муфты нажимает на внутренние концы рычагов выключения, при этом нажимной диск отводится, а ведомый диск освобождается от усилий зажимающих пружин, в результате этого сцепление выключается. При включении сцепления педаль отпускают, при этом муфта с упорным подшипником занимает исходное положение, при этом освобождаются рычаги выключения. После этого ведущий диск под действием пружин прижимает ведомый диск к маховику, сцепление включается.
Гидравлический привод выключения сцепления обеспечивает более полное включение сцепления по сравнению с механическим приводом. Гидравлический привод сцепления позволяет располагать педаль сцепления в любом месте независимо от места расположения самого механизма.

Гидропривод сцепления состоит из:
1) педали сцепления;
2) оттяжной пружины;
3) рабочего цилиндра;
4) главного цилиндра;
5) толкателя;
6) трубопроводов;
7) вилки выключения сцепления.

При нажатии на педаль выключения сцепления происходит перетекание жидкости по трубопроводу и, повышение давления в рабочем цилиндре. В результате этого поршень рабочего цилиндра перемещается и через толкатель воздействует на вилку выключения сцепления. Вилка выключения сцепления в свою очередь перемещает выжимной подшипник и выключает сцепление. Возврат педали в исходное положение происходит под действием оттяжной пружины, при этом толкатель рабочего цилиндра освобождается, сцепление выключается.

Пневматический усилитель применяют на грузовых автомобилях. Пневматический усилитель состоит из:
1) переднего корпуса с пневматическим поршнем и клапанами управления;
2) заднего корпуса с гидропоршнем выключения сцепления и поршнем следящего устройства;
3) диафрагмы следящего устройства, которая зажата между передним и задним корпусами;
4) штока выключения сцепления;
5) трубопроводов и шлангов.

При нажатии на педаль выключения сцепления давление жидкости из главного цилиндра передается по трубопроводам на гидравлический и следящий поршни пневматического усилителя. Следящее устройство выполняет автоматическое изменение давления воздуха в пневмоцилиндре пропорционально усилию на педаль сцепления. Следящий поршень перемещается вместе с поршнем, в результате этого открывается впускной клапан и закрывается выпускной. Сжатый воздух из системы попадает в полость пневмопоршня и оказывает дополнительное усилие на толкатель выключения сцепления. Суммарное усилие от гидравлического и пневматического поршней передаются на вилку выключения сцепления. При отпускании педали сцепления в гидроприводе исчезает давление, и поршни под действием пружин возвращаются в свое исходное положение, при этом сжатый воздух из пневмоусилителя выходит в атмосферу, включается сцепление.

Виды сцепления

Виды сцепления

Особенности работы, классификация и требования к конструкции сцепления

В трансмиссии автомобиля сцепление применяют как самостоятельный механизм и как часть механизма управления коробки передач (обычно планетарной).

В данной главе виды сцепления автомобиля рассмотрены сцепления, которые представляют собой самостоятельный механизм, который работает в основном совместно с коробкой передач, имеющей неподвижные оси валов (ГАЗ-52, Москвич-407). В данном случае сцепление служит для того, чтобы отсоединить двигатель от трансмиссии и снова соединять их, обеспечивая плавное трогание с места, разгон, а также переключение передач во время движения автомобиля с минимальными ударами в зубьях соединяемых шестерен или муфт.

Минимальному устойчивому числу оборотов вала двигателя двигателя nemin соответствует минимальное устойчивое число оборотов ведущих колес.

Расчет сцепления предполагает расчет минимального устойчивого числа оборотов ведущих колес:

Плавный разгон автомобиля от nk=0 доnkmin достигается при помощи сцепления.

Кроме того, сцепление предохраняет трансмиссию автомобиля от перегрузок инерционным моментом Мj.

По способу передачи крутящего момента различают сцепления фрикционные, гидравлические, электропорошковые и комбинированные.

Во фрикционных видах сцеплений для передачи крутящего момента от ведущих элементов к ведомым используется сила трения. По форме трущихся поверхностей сцепления бывают конусные, барабанные (колодочные) и дисковые.

Дисковые сцепления по числу ведомых дисков разделяются на однодисковые, двухдисковые и многодисковые. Фрикционные сцепления, являющиеся самостоятельным механизмом трансмиссии, в подавляющем большинстве случаев делают однодисковыми, так как при этом конструкция получается наиболее простой и дешевой. В современных автомобилях конусные сцепления перестали применять, барабанные сцепления устанавливают редко, главным образом при автоматизированном управлении, многодисковые сцепления, имеющие относительно небольшой диаметр, используют только в планетарных коробках передач, где они входят в механизм их управления.

Виды сцепления по типу управления различают сцепления с принудительным управлением, приводимым в действие водителем (обычно при помощи педали), и сцепления с автоматизированным управлением.

Виды сцепления по способу создания давления на нажимной диск фрикционные сцепления бывают пружинными, если давление создается пружинами (автомобили ГАЗ-52, ЗИЛ-130, МАЗ-200), электромагнитными, если давление создается электромагнитами, полуцентробежными, если давление создается и пружинами и центробежными силами от грузиков и центробежными.

Полуцентробежные сцепления получили некоторое распространение на легковых автомобилях, у которых максимальный момент двигателя соответствует относительно высоким числам оборотов. При этом уменьшается усилие на педали, необходимое для выключения сцепления при трогании с места и для удержания сцепления в выключенном положении при переключении передач.

Центробежные сцепления чаще применяются при автоматизации управления. В этих сцеплениях центробежная сила используется для включения и выключения сцепления, а давление на нажимной диск создается пружинами. Реже центробежную силу используют для создания давления на нажимной диск.

Гидравлические сцепления, выполненные по типу гидромуфт обычно применяют совместно с планетарными коробками передач или в комбинации с фрикционным сцеплением при работе с простой коробкой передач, имеющей неподвижные оси валов.

Сцепление, представляющее собой самостоятельный механизм, помимо основных требований (минимальный собственный вес, простота конструкции, достаточный срок службы) должно удовлетворять следующим специфическим требованиям:

1) Максимально снижать ударную нагрузку в зубьях коробки передач при трогании с места и при переключении ступеней на ходу автомобиля.

2) Плавно передавать крутящий момент от двигателя к трансмиссии автомобиля в процессе буксования сцепления.

3) Полностью отключать двигатель от трансмиссии автомобиля

4) Предохранять трансмиссию автомобиля от инерционных нагрузок

5) Обеспечивать удобство управления, небольшое усилие на педали и ограниченный ее ход при выключении сцепления или автоматизацию управления сцеплением.

Все эти особенности необходимо учитывать во время расчета сцепления. Где купить сцепление в Харькове.

В «БелАК» ПОСТУПЛЕНИЕ НОВЫХ ДИСКОВ СЦЕПЛЕНИЯ

Товарный портфель компании пополнился сразу 12 видами дисков сцепления для грузовиков и сельскохозяйственной техники. Об особенностях новинок и конкурентных преимуществах расскажем в этом обзоре.

КАК РАБОТАЕТ СИСТЕМА СЦЕПЛЕНИЯ

Благодаря сцеплению водитель имеет возможность переключать передачи, двигаться с места без сильного рывка, ехать накатом и не глушить двигатель каждый раз при остановке транспортного средства. Основная функция узла – передача крутящего момента от коленчатого вала двигателя к коробке передач, однако дополнительное назначение сцепления заключается в гашении крутильных колебаний, возникающих при работе мотора, и снижении шума при переключении передач.

Существует 3 типа сцепления:

1. Фрикционное – работает за счет трения дисков.

2. Гидравлическое – связь между валами осуществляется с помощью жидкости (в такой системе применяется дополнительное усилие за счет пневматики: в систему добавляется пневмогидроусилитель привода сцепления, который, кстати, можно найти и в каталоге «БелАК»).

3. Электромагнитное – работает за счет намагниченного поля.

В зависимости от количества ведомых валов, сцепление бывает одно-, двух- или вообще многодисковое. Однодисковое используется в конструкции легковых автомобилей, на большегрузах с небольшой грузоподъемностью и автобусах. Двухдисковое применяется на более массивных грузовиках.

Наибольшую популярность в отечественном машиностроении получил фрикционный тип сцепления. Работа в нем достигается это за счет действия силы трения скольжения. Ведомый и нажимной диски расположены на разных валах. Нажимной диск сцепления соединен с двигателем, ведомый – с трансмиссией. Их работа заключается в трении между собой.

При этом ведомый диск сцепления – ключевая деталь внутри такой системы, так как именно он обеспечивает непосредственную передачу крутящего момента от коленвала ДВС. Другие части предназначены для управления – включения или выключения узла.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ

Ресурс дисков высок, но при интенсивном и продолжительном использовании могут появиться первые признаки неисправности: сцепление «ведет» или «буксует», при включении ощущаются рывки, вибрации или слышен шум.

Причины могут быть разными: от повреждения накладок, износа шлицев или пружин до заедания вилки выключения сцепления. Это вероятный сигнал того, что требуется замена диска сцепления. При обнаружении какого-либо из признаков – обратитесь в сервисную мастерскую. Однако если планируете заменить детали самостоятельно, придерживайтесь алгоритма:

1. Осуществите демонтаж сцепления в сборе.

2. Осмотрите поверхности маховика, дисков сцепления на наличие повреждений.

3. Если замечены изношенные детали, замене подлежат узлы: маховик, диски сцепления, муфта.

4. Установите сцепление. Нажимной диск располагается на маховике, закреплен болтами; к нажимному ведомый диск обращается его выступающей частью. При правильной установке муфта должна свободно вращаться.

При установке ведомого диска может быть полезно это видео.

Помните, что основная причина быстрой поломки дисков сцепления – использование некачественной продукции! Инженеры «БелАК» учитывают этот факт, поэтому потребительские характеристики дисков сцепления нашего производства – среди лучших на рынке автозапчастей.

ПОЧЕМУ СТОИТ ВЫБРАТЬ ДИСКИ СЦЕПЛЕНИЯ «БелАК»?

Компания «БелАвтоКомплект» производит диски сцепления только для грузовых автомобилей. Сейчас в товарном портфеле компании 18 разных моделей, при этом 12 из них – новинки.

Все диски сцепления «БелАК» изготовлены на современном высокоточном заводском оборудовании и прошли лабораторные и ходовые испытания продолжительностью не менее двух технологических циклов эксплуатации детали. На предприятии действует международная система менеджмента качества ISO.

При изготовлении деталей используются только качественные материалы. Так, в состав ведомых дисков сцепления «БелАК» входят:

— латунно-медные волокна для высокой теплоотдачи;

-графитовые волокна для придания высоких фрикционных свойств;

— латунные заклепки, прочно соединяющие детали диска. Они устойчивы к перепадам температур, неблагоприятным условиям среды и износу.

Корпус, демпферные пластины, ступица подвергаются фосфатированию (покрываются слоем фосфатов – солями фосфорных кислот) для придания большей прочности и устойчивости к образованию ржавчины.

Также диски «БелАК» проходят балансировку при помощи особых пластин. Ступица и дисковое кольцо отлично центрируются, что приближает вероятность дисбаланса или поломки к нулю. Демпферные пружины диска эффективно гасят колебания, благодаря чему узел работает плавно. Шлицы надежно присоединяются к первичному валу коробки скоростей. При правильной установке и своевременном техосмотре детали сцепления долго служат в системе

Качество продукции «БелАК» оценили не только инженеры и потребители, но и эксперты из сферы автозапчастей и комплектующих. В 2018 году узлы и детали сцепления нашего производства получили престижную Национальную награду «Автокомпонент года». Среди 600 номинантов на премию, диски и корзины сцепления «БелАК» признаны лучшими на российском рынке. Жюри– представители государственного научного центра «НАМИ», НИИ «Автоэлектроники» и эксперты независимых испытательных лабораторий, – в течение месяца тестировали образцы продукции. Они по достоинству оценили потребительские характеристики товара. Успейте оценить все его преимущества и вы!

«БелАвтоКомплект»: Мы не придумываем ТУ! Мы соответствуем ГОСТу!

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:

Плавность включения. В эксплуатации она обеспечивается квалифицированным управлением, но некоторые элементы конструкции предназначены для повышения плавности включения сцепления даже при низкой квалификации водителя.
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.
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 коэффициента запаса сцепления составляют 1,4 – 1,7 для легковых и 1,5 – 2,0 для грузовых автомобилей, увеличиваясь до 2,3 на тяжелых тягачах.
Минимальная величина момента инерции ведомых частей. Нарушение этого требования не скажется на выполнении сцеплением своих функций, однако будет приводить к удлинению процесса переключения передач и снижению срока службы синхронизаторов коробки передач.
Удобство управления. Это общее для всех органов управления требование конкретизируется в виде требований к ходу педали и требуемому для ее нажатию усилию. Действующие в России ограничения в настоящее время составляют 150 Н усилия для автомобилей, имеющих усилители привода сцепления, и 250 Н для автомобилей без усилителей. Ход педали обычно не более 160 мм.

Типовое устройство сцепления — однодисковое, фрикционное

Фрикционным сцеплением называется дисковая муфта, в которой крутящий момент передается за счет силы сухого трения.

Широкое распространение на современных автомобилях получили однодисковые сухие сцепления. Однодисковым сцеплением называется фрикционная муфта, в которой для передачи крутящего момента применяется один ведомый диск.

Однодисковое сцепление (схема 2, а) состоит из ведущих и ведомых деталей, а также из деталей включения и выключения сцепления.

Схема 2 – Однодисковое фрикционное сцепление

а – включено; б – выключено; 1 – кожух; 2 – нажимной диск; 3 – маховик; 4 – ведомый диск; 5 – пластина; 6 – пружина; 7 – подшипник; 8 – педаль; 9 – вал; 10 – тяга; 11 – вилка; 12 – рычаг

Ведущими деталями являются маховик 3 двигателя, кожух 1 и нажимной диск 2, ведомыми – ведомый диск 4, деталями включения – пружины 6, деталями выключения – рычаги 12 и муфта с подшипником 7.

Кожух 1 прикреплен болтами к маховику. Нажимной диск 2 соединен с кожухом упругими пластинами 5. Это обеспечивает передачу крутящего момента от кожуха на нажимной диск и перемещение нажимного диска в осевом направлении при включении и выключении сцепления. Ведомый диск 4 установлен на шлицах первичного (ведущего) вала 9 коробки передач.

Сцепление имеет привод, в который входят педаль 8, тяга 10, вилка 11 и муфта с выжимным подшипником 7.

При отпущенной педали 8 сцепление включено, так как ведомый диск 4 прижат к маховику 3 нажимным диском 2 усилием пружин 6. Сцепление передает крутящий момент от ведущих деталей к ведомым через поверхности трения ведомого диска с маховиком и нажимным диском. При нажатии на педаль 8 (схема 2, б) сцепление выключается, так как муфта с выжимным подшипником 7 перемещается к маховику, поворачивает рычаги 12, которые отодвигают нажимной диск 2 от ведомого диска 4. В этом случает ведущие и ведомые детали сцепления разъединены, и сцепление не передает крутящий момент.

Однодисковые сцепления просты по конструкции, дешевы в изготовлении, надежны в работе, обеспечивают хороший отвод теплоты от трущихся поверхностей, чистоту выключения и плавность включения. Они удобны в обслуживании при эксплуатации и ремонте.

В однодисковых сцеплениях сжатие ведущих и ведомых деталей может производиться несколькими цилиндрическими пружинами, равномерно расположенными по периферии нажимного диска. Оно также может осуществляться одной диафрагменной пружиной или конической пружиной, установленной в центре нажимного диска.

Сцепление с периферийными пружинами несколько сложнее по конструкции (большое количество пружин). Кроме того, поломка одной из пружин в эксплуатации может быть не замечена, что приведет к повышенному износу сцепления.

Сцепление с одной центральной пружиной проще по конструкции и надежнее в эксплуатации. При центральной диафрагменной пружине сцепление имеет меньшие массу и габаритные размеры, а также меньшее количество деталей, так как пружина кроме своей функции выполняет еще и функцию рычагов выключения сцепления. Кроме того, она обеспечивает равномерное распределение усилия на нажимной диск. Сцепления с центральной диафрагменной пружиной применяются на легковых автомобилях из-за трудности изготовления пружин с большим нажимным усилием при малых габаритных размерах сцепления.

Сцепление с центральной конической пружиной имеет преимущество в том, что нажимная пружина не соприкасается с нажимным диском и поэтому при работе сцепления меньше нагревается и дольше сохраняет свои упругие свойства. Кроме того, благодаря конструкции нажимного механизма сцепление может передавать большой крутящий момент при сравнительно небольшой силе пружины. Такие сцепления применяются на грузовых автомобилях большой грузоподъемности.

Приводы сцеплений

Приводы фрикционных сцеплений могут быть механическими, гидравлическими и электромагнитными. Наибольшее применение на автомобилях получили механические и гидравлические приводы.

Механические приводы просты по конструкции и надежны в работе. Однако они имеют меньший КПД, чем гидравлические приводы сцеплений.

Гидравлические приводы, имея большие КПД, обеспечивают более плавное включение сцепления и уменьшают усилие, необходимое для выключения сцепления. Но гидравлические приводы сложнее по конструкции и в обслуживании, менее надежны в работе, более дорогостоящи и требуют больших затрат при обслуживании в эксплуатации.

Для облегчения управления сцеплением в приводах часто применяют механические усилители в виде сервопружин, пневматические и вакуумные. Так, сервопружины уменьшают максимальное усилие выключения сцепления на 20…40%.

Другие статьи по сцеплениям

Общее устройство трансмиссии

1. Закончите предложение: «Трансмиссия автомобиля это… ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Расшифруйте колесные формулы автомобилей и подпишите (если знаете) марки автомобилей.

4х2_________________________________________________________________

4х4_________________________________________________________________

6х4_________________________________________________________________

6х6_________________________________________________________________

3. Подпишите устройство трансмиссии автомобиля

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. Какой агрегат трансмиссии устанавливается дополнительно для выключения привода переднего моста? ______________________________________________

Сцепление

1.Напишите назначение сцепления: _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2.Какая сила используется в работе фрикционного сцепления?

_______________________________________________________

3.Напишите устройство сцепления

4.Напишите отличие однодискового сцепления от двухдискового_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5. Перечислите виды механизмов выключения сцепления____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

6. Какие механизмы включает в себя механический привод сцепления?____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

7. Какие основные элементы гидропривода вы знаете? ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

8. Опишите работу гидравлического привода сцепления_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

9. Для чего служит пневматический усилитель привода сцепления? Где его устанавливают? _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Коробки передач и карданная передача

1.Напишите назначение коробки передач_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2.На чем основано действие коробки передач?_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3.Какое число называют передаточным?______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4.Найдите передаточное число, если:

Z₁₌ 90, 120, 84,110.

Z₂₌ 30, 40, 20, 50.

Р_{1=______________________________}

Р_{2=______________________________}

Р_{3=______________________________}

Р_{4=______________________________}

5. Напишите устройство и опишите схему работы простейшей коробки передач

6. Перечислите устройство механизма переключения КП________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

7. Какое устройство предотвращает одновременное включение двух передач?_______________________________________________________________

8. Напишите назначение синхронизатора ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

9. Для чего в коробке передач устанавливают делитель?__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

10. Напишите назначение раздаточной коробки___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

11. Опишите работу раздаточной коробки_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

12. Что изображено на рисунке? Напишите назначение и устройство. _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Ведущие мосты

1. Закончите предложение «Ведущим называют мост, м еханизмы которого передают вращающий момент…________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Подпишите устройство ведущего моста

3. Напишите назначение и виды главных передач__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. В чем преимущество гипоидной главной передачи от обычной?________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5. Как называется этот механизм? Напишите его устройство.

6. Из каких основных частей состоит двухступенчатый ведущий мост?____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

7. Рассмотрите рисунок. Опишите схему работы ведущего моста

Фланец карданной передачи-___________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________- ведущее колесо.

8. Закончите предложение: «Межосевой дифференциал служит для ….______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

9. Напишите назначение механизма блокировки дифференциала ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

10. Где установлены полуоси и с чем они соединяются наружными концами? ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

11. Какие полуоси называют полуразгруженными и полностью разгруженными?_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

РАЗДЕЛ №4 ХОДОВАЯ ЧАСТЬ

1. Какой остов у грузовых автомобилей?________________________________________

2. Закончите предложение: «Рама это несущая часть автомобиля, она воспринимает..________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Какие рамы устанавливают на грузовых автомобилях?____________________________________________________________

4. Для чего служат балки мостов?____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5. Какие колеса устанавливают на автомобилях?_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

6. Как делятся колеса по назначению?_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

7. Напишите устройство колеса автомобиля

8. Какое расположение корда у этих шин?

а б

9. Расшифруйте маркировку шины 175/70 R13.________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

10. Из каких основных частей состоит пневматическая шина?__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

11. Что называют подвеской автомобиля?_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

12. Напишите, какая подвеска указана на рисунках?

А Б

13. Напишите назначение амортизатора____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

14. Подпишите основные элементы амортизатора

15. Опишите принцип действия амортизатора___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Тестовые задания по разделам «Трансмиссия», «Ходовая часть»

1. Для чего предназначена трансмиссия автомобиля?

а) для передачи крутящего момента на ведущие колеса;

б) для изменения крутящего момента;

в) для распределения крутящего момента между колесами в зависимости от нагрузки на них;

г) для передачи крутящего момента с двигателя на ведущие колеса и изменения его по величине и направлению.

Эталон: г.

2. Дополните предложение:

Поперечное расположение валов коробки передач позволяет ……….. .

а) уменьшить длину коробки передач;

б) уменьшить габаритные размеры автомобиля;

в) осуществить реверс на все передачи;

г) достичь всех перечисленных целей

эталон: г

3. Для чего предназначено сцепление автомобиля? ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Эталон-ответ: Сцепление автомобиля предназначено для кратковременного отсоединения двигателя от ведущих колес и плавного трогания с места.

4. Из каких частей состоит механизм сцепления автомобиля? ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Эталон-ответ: Механизм сцепления автомобиля состоит из кожуха, ведущего и ведомого дисков, выжимных рычагов и нажимных пружин.

5. Какие бывают трансмиссии по принципу действия?

а) механические, ступенчатые, комбинированные;

б) механические, гидромеханические, комбинированные;

в) механические, ступенчатые, гидромеханические, комбинироваанные.

Эталон: б.

6. Из каких сборочных единиц состоит карданная передача?

а) из двух вилок, крестовины, шести подшипников;

б) из двух вилок, крестовины, двух подшипников;

в) из двух вилок, крестовины, четырех подшипников.

Эталон: в.

7. Какие полуоси применяются на автомобилях средней и повышенной грузоподъемности?

а) полунагруженные;

б) полностью нагруженные;

в) разгруженные.

Эталон: в.

8. Каким должен быть угол развала управляемых колес автомобиля?

а) 0-5°; б) 0-4°; в) 0-3°; г) 0-2°.

Эталон: в.

9. В каких пределах должна быть сходимость управляемых колес автомобиля?

а) 15-20 мм;

б) 4-12 мм;

в) 2-12 мм;

г) 6-12 мм.

Эталон: г.

10. Какие бывают шины по форме профиля?

а) обычного профиля, низкопрофильные, бескамерные, широкопрофильные;

б) обычного профиля, низкопрофильные, камерные, бескамерные, широкопрофильные;

в) обычного профиля, низкопрофильные, широкопрофильные, арочные.

Эталон: б.

11. Что понимается под дорожным просветом?

а) расстояние от поверхности почвы до дна коробки передач;

б) расстояние от поверхности почвы до дна коробки маховика;

в) расстояние от поверхности почвы до нижних точек переднего и заднего мостов.

Эталон: в.

Рулевое управление

1. Закончите предложение: «Рулевое управление предназначено для …. _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Для чего служит рулевой механизм?__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Перечислите типы рулевых механизмов:

а)_______________________________________________________________________________

б)________________________________________________________________________________в)_______________________________________________________________________________

4. Как называется этот механизм ? Напишите его устройство___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5. Как называется этот механизм? Напишите его устройство____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

6. Перечислите устройство рулевого управления с гидроусилителем______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

7. Как и где прикреплена колонка рулевого управления?___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Тормозная система

1. Напишите назначение тормозной системы_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Перечислите виды тормозных систем и для чего нужна каждая:___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Что такое тормозной механизм? Перечислите их виды.________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. Какие тормозные механизмы используют в стояночной системе?__________________________________________________________________________

5. Как называется этот механизм? Напишите его устройство

6. Какой колесный тормоз изображен на рисунке? Напишите его устройство

7. Напишите назначение привода тормозов___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

8. Перечислите виды приводов. Где используется каждая?______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

9. С каким приводом тормозная система указана на рисунке? Напишите схему работы.____________________________________________________________________________

10. С каким приводом тормозная система указана на рисунке? ___________________________________________________________________________________

11. Что указано на рисунке? Напишите назначение, устройство и принцип работы.___________________________________________________________________________

12. Как называется этот механизм? В какой тормозной системе он устанавливается?_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________

13. Напишите назначение регулятора давления в пневмосистеме. При каком давлении он срабатывает?______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

14. Что такое тормозной кран? Где он устанавливается?_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

15. Для чего служит вспомогательная тормозная система?_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

16. Какие преимущества имеет многоконтурный тормозной привод по сравнению с одноконтурным?_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Кузов автомобиля

1. Что представляет собой кабина грузового автомобиля? Из каких основных частей она состоит?_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Что включает в себя оперение автомобиля?_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Напишите устройство для очистки и обмыва ветрового стекла_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. Какие платформы устанавливают на грузовых автомобилях?_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5. Какая платформа указана на рисунке? Напишите ее устройство.________________________________________________________________________

6. Перечислите устройство подъемного механизма автомобиля-самосвала:___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

7. Как происходит подъем платформы автомобиля- самосвала?______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

8. Что представляет собой тягово- сцепное устройство? Напишите назначение.___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

9. Что указано на рисунке? Для чего служит это устройство?__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

10.Что называют прицепом автомобиля? Напишите его устройство.________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

11.Имеет ли полуприцеп поворотное приспособление? С помощью чего осуществляется поворот?____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

12. Для чего применяют прицеп- роспуск?____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Тестовые задания по разделам «Управление автомобиля», «Кузов. Прицепы»

1. При каких неисправностях рулевого управления запрещена эксплуатация автомобиля?

а) «заедание» рулевого управления;

б) люфт рулевого колеса больше допустимого;

в) большой износ деталей рулевого управления;

г) ослабление креплений и нарушение шплинтовки;

д) при всех перечисленных неисправностях.

Эталон: д.

2. По какой причине происходит неполное торможение автомобиля?

а) из-за негерметичности пневматического привода;

б) из-за нарушения регулировок тормозных механизмов;

в) из-за замасливания и износа фрикционных накладок;

г) при наличии любой из перечисленных неисправностей.

Эталон: г.

3. В результате чего увеличивается люфт рулевого колеса?

а) увеличения зазоров в подшипниках ступиц направляющих колес;

б) увеличения зазора в рулевых тягах;

в) ослабления корпуса рулевого механизма;

г) недостатка масла в рулевом механизме с гидроусилителем;

д) в результате всех перечисленных неисправностей.

Эталон: д.

4. .Какой тип тормозов имеет автомобиль КамАЗ-5320?

а) дисковый;

б) колодочный;

в) дисковый и колодочный.

Эталон:

5. Для чего предназначена тормозная система автомобиля? ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Эталон-ответ: Тормозная система автомобиля предназначена для эффективного управления процессом замедления его движения и предотвращения возникновения дорожно-транспортных происшествий.

6. Какие бывают приводы тормозных систем современных автомобилей?

а) гидравлические;

б) пневматические;

в) механические;

г) другие.

Эталон: а и б.

7. Каким должен быть люфт рулевого колеса автомобиля ЗИЛ-130?

а) 15°; б) 10°; в) 20°; г) 12°.

Эталон: а.

8. В каком случае работает гидроусилитель рулевого управления?

а) при прямолинейном движении автомобиля;

б) при небольших сопротивлениях повороту;

в) при больших сопротивлениях повороту.

Эталон: б.

9. Какой привод тормозов применяется в автомобиле КАМаз?

а) механический;

б) гидравлический;

в) пневматический.

Эталон: в.

10. Дополните предложение:

Прицепы могут быть ……..,………….,…………… .

а) одноосными;

б) одно-, двух- и многоосными;

в) двух- и многоосными;

г) одно- и многоосными.

Эталон: б.

машиностроение — фрикционная муфта и необходимое усилие

Сцепления

действительно обладают довольно большим усилием, но при выходе из стационарного положения правильная техника — использовать довольно низкие обороты и быстро, но плавно включать сцепление. В этом случае сцепление проскальзывает только на секунду или около того, и задействованный крутящий момент довольно мал. Если вы ведете себя более агрессивно или длительное время проскальзываете сцепление, вы действительно можете очень быстро его износить.

Поверхность трения также обычно бывает довольно большой или большого диаметра, что обеспечивает механическое преимущество, уменьшая крутящий момент, наблюдаемый фрикционными пластинами.

При переключении передач синхронизатор в коробке передач довольно близко подбирает частоту вращения двигателя к дорожной скорости, поэтому задействованные силы намного меньше.

Сцепление также опирается на маховик, который является довольно эффективным радиатором.

Сам материал фрикционных дисков обычно представляет собой какой-то композит, аналогичный тормозным колодкам, и может включать керамику, стекловолокно, различные смолы и синтетические волокна, такие как кевлар. материал разработан таким образом, что он сохраняет свои фрикционные свойства по мере износа.

Что касается требуемого усилия, то да, нормальное усилие между двумя пластинами довольно велико, это достигается за счет сочетания гидравлики и механических рычагов в рычажных механизмах. Обратите внимание, что ход педали сцепления обычно довольно большой, в то время как фактическое расстояние, перемещаемое пластинами, может составлять всего несколько мм, опять же, это очень похожая ситуация с тормозной системой.

Когда сцепление включено, оно удерживается вместе пружинами, нажатие на педаль сцепления раздвигает пластины против этих пружин.Причина, по которой это вообще педаль, заключается в том, что разгибание ноги может обеспечить довольно большое усилие, попытка выжать сцепление рукой сложнее, чем вы ожидаете.

Некоторые автомобили, особенно старые с большими двигателями (например, старые Jaguar и Land Rover), действительно имеют несколько тяжелые сцепления, которые могут стать трудными в таких ситуациях, как движение стоп-старт, когда вам часто нужно полностью выжать и удерживать сцепление.

Знакомство с принципом работы фрикционного диска сцепления

Диск фрикционного сцепления используется в транспортных средствах, чтобы входной вал трансмиссии и двигатель работали с одинаковой скоростью при вращении.Трение, которое создается между двигателем и трансмиссией, — это сила, необходимая для движения автомобиля. Когда сцепление включено, фрикционный диск зажат между маховиком двигателя и стальным прижимным диском, который прикручен к маховику. Если давление между маховиком и прижимным диском будет недостаточным, это приведет к проскальзыванию фрикционного диска, и, следовательно, автомобиль не будет работать правильно.

Как работает диск сцепления

Принцип работы фрикционной муфты состоит из шести основных частей.Первый — когда водитель нажимает педаль сцепления автомобиля. Это высвободит вилку, которая начнет давить на выжимной подшипник, который по очереди давит на пружину. Эта диафрагменная пружина затем включается и выключает сцепление, чтобы оттолкнуть его от маховика. Как только сцепление не будет прижато к маховику, сцепление выйдет из зацепления. Поскольку диск сцепления и маховик могут сильно изнашиваться, многие машины будут использовать мокрое сцепление. Эти муфты смазываются, чтобы помочь им работать плавно и замедлить износ, вызываемый постоянным трением, в то время как сухое сцепление изнашивается быстрее из-за отсутствия смазки.

Обслуживайте своих клиентов качественными продуктами от уважаемой компании

Как владелец бизнеса вы знаете, что хотите предоставлять своим клиентам качественные продукты и отличный сервис. Почему вы соглашаетесь на меньшее, когда дело доходит до покупки автомобильных запчастей? От дисков сцепления до пластин гидротрансформатора — ищите надежную компанию, которая не только предоставит вам качественную продукцию, но и по доступной цене. Вы не хотите предоставлять своим клиентам детали, которые могут не прослужить долго или работать неэффективно.Вот почему вы должны найти бизнес, на который вы можете положиться, чтобы предлагать продукты, которые прослужат долгое время, и вы можете переложить экономию на своих клиентов.

Теоретические, численные и экспериментальные исследования

Изучаются математическое моделирование, теоретический / численный анализ и экспериментальная проверка процессов износа, происходящих на контактной поверхности фрикционных накладок механического фрикционного сцепления. В отличие от многих более ранних работ, мы учитываем износостойкость и гибкость фрикционных материалов, находящихся в фрикционном контакте.При математическом моделировании и численном моделировании мы рассматриваем общую нелинейную дифференциальную модель износа (дифференциальную модель износа) и модель износа в интегральной форме (интегральную модель износа). Получены уравнения, определяющие распределение контактного давления и износа отдельных фрикционных накладок, уменьшение расстояния между щитками сцепления и момент трения, передаваемый сцеплением, и сравнение с экспериментальными данными. Как аналитический, так и численный анализ выполняются с использованием качественной и количественной теорий дифференциальных и интегральных уравнений, включая подход преобразования Лапласа к ОДУ.Мы показываем, что теоретические результаты и численное моделирование согласуются с экспериментальными данными. Наконец, численный анализ предложенных математических моделей был проведен в более широком диапазоне параметров рассматриваемой системы.

1. Введение

Муфта — важный элемент, используемый для соединения валов во многих механических системах и передачи крутящего момента между ними. В ранний период развития транспорта, машиностроения и машиностроения ремни и трансмиссии использовались для передачи крутящего момента между валами, работающими вместе.Однако потребность в индивидуальных трансмиссиях и компактном соединении валов повлияла на более совершенное моделирование процессов в механических фрикционных муфтах. Первые и самые старые простые муфты использовались для прямого соединения коаксиальных валов; однако современные требования и будущие тенденции в технологии производства сцеплений предъявляют многочисленные требования в отношении их конструкции, прочности, функционирования и срока службы. По этой причине к основным задачам при проектировании систем передачи энергии относятся повышение производительности и улучшение качества работы приводных машин, повышение степени надежности и улучшение технико-экономических показателей этих систем.Чтобы удовлетворить этим предположениям в механических фрикционных муфтах, мы должны обладать соответствующими знаниями по математическому моделированию и описанию этой системы, включая возникающие в ней контактные явления (трение, износ и выделение тепла). Упомянутый выше комплексный подход позволяет лучше прогнозировать поведение реальных систем. Обсуждаемые до сих пор явления происходят не только в различных механических фрикционных соединениях (стержнях, подшипниках, шестернях, направляющих, трансмиссиях, сцеплениях, тормозах и др.), Но также в каждом движении в природе и в повседневной жизни.Эти явления происходят на контактных поверхностях тел, находящихся в фрикционном контакте и трущихся друг о друга. Наука, посвященная этим явлениям, возникающим при трении твердых тел, известна как трибология . Трибология имеет долгую историю, и ее происхождение и развитие были подробно описаны Доусоном в обширной работе History of Tribology [1].

2. Мотивация и цели работы

Вопросы, связанные с взаимодействием динамики, контактных явлений и сопутствующих трибологических процессов в различных типах механических систем, уже много лет являются предметом интереса и исследований многих исследователей.Вышеупомянутые проблемы были рассмотрены в различных фрикционных соединениях, таких как штанги, трансмиссии, шестерни, направляющие, подшипники, сцепления, тормоза и другие. В исследованиях, посвященных динамике, контактным явлениям и трибологическим процессам, протекающим в системах с фрикционной муфтой, было построено множество различных математических моделей. Часто процессы износа не учитывались при исследовании динамики системы. При этом типичный анализ указанных явлений и процессов не учитывал инерцию контактирующих тел.Более того, в большинстве случаев в них использовались упрощенные математические модели и дополнительно (как правило) отдельно для конкретных задач и без взаимного взаимодействия между ними.

В данной статье сделана попытка строгого математического описания указанных отдельных вопросов. А именно: (i) рассматриваемая фрикционная муфта трактуется как фрикционное соединение упругих тел с учетом гибкости материала фрикционных накладок в осевом направлении; (ii) общая нелинейная модель дифференциального износа, в которой износ моделируется с помощью степенной функции контактного давления и относительной скорости скольжения со скоростями, зависящими от модели износа, шага смазки и растекания на контактирующих поверхностях, а также интеграла при численном моделировании использована модель износа, учитывающая наследственные и запоминающие процессы (постепенное снижение скорости износа фрикционных накладок в результате адаптации абразива друг к другу в процессе эксплуатации); (iii) определены неравномерные распределения контактного давления на контактной поверхности фрикционных накладок сцепления для любого момента времени; (iv) для любого момента времени рассчитаны неравномерные распределения износа фрикционных накладок контактирующих тел; (v) были вычислены изменения момента трения, передаваемые муфтой в результате изменения распределения контактного давления.Представленная выше попытка объединить упомянутые вопросы в одну сложную трибологическую систему — непростая задача; однако полученные таким образом результаты должны позволить лучше спрогнозировать поведение реальных систем этого типа.

3. Обзор литературы

Износ — это динамический процесс [2], связанный с изменением поверхностей движущихся друг относительно друга тел в результате механического взаимодействия между ними. Этот процесс зависит от многих факторов и параметров (геометрия контактирующих поверхностей, нормальная приложенная сила, относительная скорость, твердость материала и т. Д.[3]). Износ механических частей в большинстве случаев считается основной причиной ухудшения качества работы и производительности устройства. Исследования процесса изнашивания и его моделирования ведутся в течение многих лет [4]. Одним из первых ученых, исследовавших процессы изнашивания, был Арчард, предложивший линейную модель изнашивания металлов [5]. В его модели износ измерялся как объем, разделенный на расстояние действующей силы трения, и определялся как коэффициент износа, который зависел как от силы нагрузки, так и от твердости материала.Эта модель использовалась для металлов авторами работ [6–9] и другими. В свою очередь, одним из первых исследователей, предложивших модель нелинейного износа фрикционного материала тормозов, был Ри [10, 11]. Его новаторская работа вдохновила других исследователей на дальнейшие исследования этих систем [12, 13]. С тех пор появилось множество математических моделей, описывающих процессы изнашивания в фрикционных соединениях разного типа, в разных внешних условиях и для разных материалов. В литературе по трибологии можно найти около трехсот различных моделей износа, от простых эмпирических уравнений до сложных математических соотношений [3].Однако общая математическая модель, адекватно описывающая любую проблему, связанную с процессами износа, до сих пор не предложена. Различные предлагаемые простые и более сложные модели изнашивания описывают различные процессы изнашивания с достаточной точностью только для выбранной пары фрикционных материалов, геометрии системы или внешних условий процесса [14]. Численные расчеты процессов износа в различных типах фрикционных соединений можно найти в многочисленных работах, например [3, 6–9, 15–22] и многих других.

Явления трения, возникающие на рабочих поверхностях сцепления, сопровождают процессы износа материалов фрикционных накладок. Преобладающим характером износа накладок сцепления является абразивно-трибологический износ, другими видами износа можно пренебречь. В целом предполагается, что износ рабочих поверхностей трения сцепления пропорционален работе силы трения. Упрощенно, прочность поверхностей трения муфты можно оценить с помощью соотношения где — объемный износ, — это удельный параметр износа, характеризующий материал футеровки, и — работа силы трения при однократном соединении муфты, а — количество пусков сцепления в час.Максимальный объемный износ может быть определен, если предполагается приемлемым уменьшение толщины фрикционных накладок, обычно с 0,8 до 0,9 толщины накладок; Таким образом, находится рабочая поверхность трения муфты.

Существует несколько моделей износа в зависимости от применяемого трения. Согласно Арчарду [5], модель износа, записанная в дифференциальной форме, принимает следующий вид: где — время, — износ, — коэффициент износа материала, — относительная скорость трущихся поверхностей, а — контактное давление между их.Это линейная модель износа, которая учитывает контактное давление и относительную скорость трущихся поверхностей. Эта модель износа была использована в [15] для расчета износа при механическом термоупругом контакте сплошного изотропного круглого вала (цилиндра) с цилиндрической трубчатой жесткой втулкой (жестким кольцом). В других типах фрикционных соединений эта модель также использовалась в [18, 19, 23, 24].

В данной статье при моделировании процессов износа фрикционных накладок сцепления использовалась общая нелинейная дифференциальная модель износа, описываемая формулой [21], где коэффициент износа является функцией температуры на контактной поверхности, а коэффициенты — величинами, зависящими от модель износа, степень обработки и смазка трущихся поверхностей.Таким образом, это нелинейная модель износа, в которой скорость износа является нелинейной (степенной) функцией контактного давления и относительной скорости трущихся поверхностей. Представленная нелинейная модель износа (4) использовалась ранее в работах [21, 25] и других.

Для представленных выше моделей износа в стационарных условиях (постоянная нормальная сила, постоянная относительная скорость скольжения, постоянное контактное давление и коэффициент износа, не зависящий от температуры) скорость износа постоянна (). При переменных условиях внешней нагрузки могут наблюдаться так называемые эффекты запаздывания [21, 22, 26].Для некоторых фрикционных материалов, несмотря на стабильные условия процессов износа, коэффициент износа изменяется со временем в результате старения или износа фрикционных накладок. Тогда возникает необходимость использовать другие модели износа, кроме представленных выше. Адекватным математическим описанием такого процесса изнашивания является интегральная модель изнашивания в виде [17, 21] где, где и — так называемые наследственные ядра и ядра памяти. Экспоненциальные функции в представленной модели износа с параметрами и отвечают за снижение скорости процесса износа даже в стационарных условиях.Модель износа (5) для и использовалась в [22, 27]. Для модели контакта термоупругого слоя с теплоизолированной пластиной решение было получено с учетом как процессов износа, так и тепловых процессов. В работе [28], интегральная модель износа (5) была использована в системе эллиптического трения контактного принимая во внимание изнашивание для постоянного коэффициента износа, постоянная относительно скорости скольжения, и постоянного давления контакта. В [16] эта модель использовалась для определения износа упругого и теплопередающего цилиндра, вставленного во втулку (жесткое кольцо) при постоянном коэффициенте износа.В [20] использовалась интегральная модель изнашивания в системе двух контактирующих упругого и теплопроводного слоев, при этом взят непостоянный (в зависимости от рассчитанной в той же математической модели температуры контактных поверхностей) коэффициент износа.

Как упоминалось в разделе 2, рассматриваемые проблемы должны позволять лучше спроектировать поведение типа рассматриваемых реальных систем. С практической точки зрения для минимизации максимального контактного давления между контактирующими телами обычно определяется соответствующая форма контакта.Более того, минимизация объемной скорости износа, минимизация мощности рассеяния трения или минимизация мощности рассеивания износа относится к другим классам задач оптимизации. В [29] обсуждалась вариационная формулировка эволюции формы контакта, связанная с процессом изнашивания. Рассмотрен и проанализирован фрикционный контакт двух тел в случае постоянной относительной скорости скольжения между ними, а также в случае, когда одно из тел вращается относительно другого тела.В упомянутой статье показано, что мощность рассеивания износа на контактной поверхности минимальна в установившемся режиме процесса износа. В [30] в качестве примера установившегося режима износа представлен анализ дисковых и барабанных тормозов, тогда как в [31] тех же авторов анализ износа пуансона, поступающего на упругую полосу, и износа, вызванного вращающимся пуансоном на упругой полосе. тороидальная поверхность рассматривается как пример анализа связанных режимов термоупругого установившегося износа. В двух упомянутых выше статьях предполагается, что температурное поле, создаваемое за счет трения и рассеивания износа на контактной поверхности, достигает установившегося состояния.Предполагается, что установившееся состояние соответствует минимуму мощности рассеивания износа. Некоторая информация о задачах контактной оптимизации представлена в [29]. Обширный обзор литературы по проблемам оптимизации контактного давления можно найти в [32].

4. Математические модели

В этом разделе представлены рассматриваемая механическая фрикционная муфта и математические модели (как дифференциальная, так и интегральная модель износа), описывающие процессы износа.

4.1. Модель рассматриваемой механической фрикционной муфты

Мы сосредоточимся на механической фрикционной муфте, показанной на рисунке 1.На этом рисунке представлена модель механической фрикционной муфты и поперечное сечение фрикционных накладок этой муфты с расчетной сеткой (нанесено на поперечное сечение накладок, разделенных на равные сегменты (сечения) по радиусу), в узлах, соответствующие давления и износа которых индивидуальных накладок. К обоим щитам сцепления прикреплены фрикционные накладки. Фрикционный контакт между накладками происходит в зоне кольца. Указанные экраны прижимаются осевым усилием, и их относительная угловая скорость равна, а контактное давление в любой точке контакта и в любое время равно.Коэффициенты износа материала для верхней и нижней футеровки, зависящие от температуры в данной точке контакта и времени, обозначаются символами и соответственно. В свою очередь, коэффициенты жесткости фрикционных материалов этих накладок в осевом направлении равны и соответственно.

4.2. Математическое моделирование процессов износа

Мы предполагаем, что упругое контактное взаимодействие между прессованными фрикционными накладками удовлетворяет соотношениям Винклера. Согласно указанным соотношениям в каждой точке контактной поверхности смещения упругих границ для верхней фрикционной накладки и для нижней по оси, перпендикулярной контактной поверхности, имеют вид [33, 34] Для получения аналитических результатов аналогичные Такой подход также использовался, например, в [31], где представлен численный анализ установившихся режимов изнашивания, вызванных относительным скольжением двух контактирующих тел.

Уравнения, описывающие износ верхней фрикционной накладки и нижней в каждой точке контакта для любого момента времени и для модели дифференциального износа (4) имеют вид [21, 25], а в случае интегральная модель износа (5) имеет следующий вид [17, 21]: Условия контакта накладок в муфте (в каждой точке поверхности) следующие [33, 34]: где — функция, описывающая уменьшение расстояние между щитками сцепления. Принимая во внимание соотношения (6) — (8) в (9) и, получаем для дифференциальной модели износа и для интегральной модели износа.Умножая (10) и (11) на и затем интегрируя по площади, мы получаем следующее соотношение для модели дифференциального износа: и соответствующее соотношение для модели интегрального износа Условие, которое должно выполняться в рассматриваемой системе, выглядит следующим образом: Принимая ( 14) в (12), после соответствующих преобразований получаем (в случае дифференциальной модели износа) Принимая (14) в (13), после соответствующих преобразований в случае интегральной модели износа получаем Сопоставляя соотношения (10) и (15) В свою очередь, сравнение соотношений (11) и (16) дает: Изменение порядка интегрирования в (18) дает Момент трения, передаваемый муфтой с коэффициентом трения между фрикционными накладками, вычисляется как сумма основных моментов, интегрируемых по всему контакту. поверхность накладок, и читается

4.3. Аналитические исследования

Предположим, что в начальный момент времени мы берем и. Тогда согласно (9) не зависит и, следовательно, не зависит ни от того, ни другого. Принимая во внимание это наблюдение и (14), получаем На основе (21) и (22) согласно соотношению (20) для момента трения, передаваемого муфтой в начальный момент, имеем:

Дальнейший анализ как дифференциальная, так и интегральная модели износа требуют следующих упрощений:,,,,,,, и.Принимая во внимание допущения и, уравнения, описывающие износ по отношению к интегральной модели износа, могут быть записаны в дифференциальной форме, которая согласуется с моделью дифференциального износа для и. Таким образом, мы получаем аналогичное соотношение, представленное ниже, аналогичное частному случаю для модели дифференциального износа. Введенные допущения подразумевают модели линейного износа, сначала записанные в дифференциальной форме, а затем — в интегральной.

Благодаря (7) износ в начальный момент времени определяется следующими соотношениями: Обратите внимание, что скорости износа фрикционных накладок и пропорциональны радиусу в начальный момент в каждой точке контакта.Суммарная скорость износа фрикционных накладок имеет вид Уравнение (15) дает скорость уменьшения расстояния между щитками сцепления в начальный момент времени

Ниже показан способ решения уравнений, определяющих контактные давления. Принимая вышеуказанные предположения в (17), получаем Применяя преобразование Лапласа к (28), мы получаем Непосредственное применение (23), определяющего контактное давление для постоянной силы, дает уравнения, поскольку и после следующих преобразований (30) получается следующее соотношение: Далее мы собираемся показать, что интегральное уравнение (32) имеет следующий вид: Вначале мы докажем, что (33) является решением (32): Теперь наша цель — определить константу.Подставляя соотношение (33) в (14) и учитывая, получаем следующую константу. Наконец, в установившемся режиме получаем распределение контактного давления в виде Полученные распределения контактного давления в установившемся режиме в виде (36) позволяют для определения остальных отношений. Скорость износа накладок фрикционной муфты и в установившемся режиме следующая: Она постоянна на всей контактной поверхности (не зависит от радиуса). По этой причине износ накладок и в каждой точке контакта поверхности теоретически увеличивается до бесконечности при постоянной скорости износа.Суммарная скорость износа () принимает вид В свою очередь, скорость уменьшения расстояния между щитами сцепления в установившемся режиме равна и равна общей скорости износа, и по этой причине теоретически. Момент трения, передаваемый муфтой в установившемся режиме (), составляет:

Приведенный выше теоретический анализ позволяет нам назначить распределение контактного давления, расстояние между щитами сцепления и момент трения, передаваемый муфтой в начальный момент ().Начальные значения износа в каждой точке контакта фрикционных накладок равны нулю. Кроме того, получаем скорость уменьшения расстояния между щитками сцепления в начальный момент (). После принятия дополнительных упрощений для модели линейного износа мы также оценили распределение контактного давления, скорость уменьшения расстояния между щитками сцепления и момент трения, передаваемый сцеплением в установившемся режиме ().

4.4. Безразмерная форма

Полученные соотношения также были записаны в безразмерной форме.Введем коэффициенты подобия, безразмерные времена и, безразмерный радиус, безразмерный геометрический параметр, другие безразмерные параметры, безразмерные функции, безразмерные коэффициенты износа для модели дифференциального износа и коэффициенты безразмерного износа для интегральной модели износа Затем, в силу (7 ) износ отдельных фрикционных накладок имеет следующий безразмерный вид (дифференциальная модель износа): тогда как исходя из (8) износ отдельных фрикционных накладок имеет следующий безразмерный вид (интегральная модель износа): безразмерные уравнения (15) и (16), описывающие уменьшение расстояния между щитками сцепления (для дифференциальной и интегральной моделей износа, соотв.) Уравнения (17) и (19) дают следующую безразмерную зависимость (дифференциальная модель износа): для интегральной модели износа. На основе (20) получаем соответствующее безразмерное соотношение, описывающее момент трения, передаваемый муфтой

. Для дальнейшего анализа предположим, что. Отсюда получаем и. Поскольку момент трения, передаваемый муфтой, нормализован (относительно начального значения), значение коэффициента не имеет значения (оно должно быть только положительным). Сделанное выше предположение дает следующие функции:,,, и.Начальный износ фрикционных накладок в безразмерном виде также равен нулю, а именно, и. Кроме того, мы принимаем следующие допущения:,,,,, и. Тогда начальные скорости износа накладок имеют следующий безразмерный вид и являются линейными функциями безразмерного радиуса. Безразмерная суммарная скорость износа накладок в начальный момент равна и пропорциональна безразмерному радиусу. Скорость уменьшения расстояния между щитками сцепления (в начальный момент времени) упрощается до следующего безразмерного вида: Распределение контактного давления в установившемся режиме, где безразмерные скорости износа накладок сцепления в установившемся режиме составляют, а общая скорость износа футеровок сцепления в установившемся режиме упрощается до следующего безразмерного вида: Безразмерная скорость уменьшения расстояния между щитками сцепления в установившемся режиме равна: и равна суммарной скорости износа накладок сцепления.По этой причине и теоретически. Кроме того, безразмерный момент трения, передаваемый муфтой в установившемся режиме, описывается соотношением

4.5. Численные методы расчета

Интегралы, входящие в безразмерные дифференциальные, интегральные и интегродифференциальные уравнения, записываются с использованием метода трапеций. Полученные таким образом ОДУ решались методом Рунге-Кутта четвертого порядка. Чтобы решить (44) — (50), мы разделили безразмерный радиус на четные отрезки, взяв.Интегралы, зависящие от радиуса, в (46) — (50) заменяются на сумму с использованием метода трапеций (скорости метода равны,). Интегралы, зависящие от времени в (45), (47) и (49), также заменяются суммой с использованием метода трапеций (скорости метода равны). Кроме того, мы приняли следующие обозначения:,. Для времени на основе (44) износ отдельных фрикционных накладок соответствует модели дифференциального износа, а для модели интегрального износа мы имеем На основе (46) получаем (для модели дифференциального износа), тогда как (47) дало ( для интегральной модели износа) Используя (48), контактное давление определяется (модель дифференциального износа). С другой стороны, (49) дает уравнения контактного давления (интегральная модель износа), где и.Более того, на основе (50) крутящий момент трения, передаваемый муфтой, выглядит следующим образом: Принимая снова коэффициенты и, мы имеем, и.

В приведенном выше описании получена система ОДУ первого порядка, включающая уравнения, описывающие распределение износа отдельных накладок сцепления, одно уравнение, определяющее уменьшение расстояния между щитками сцепления, и уравнения, касающиеся распределения контактного давления. В случае модели интегрального износа получаются алгебраические уравнения, включая уравнения для распределения износа, неоднородные уравнения для распределения контактного давления и одно уравнение, описывающее уменьшение расстояния между щитками сцепления.Более того, для обоих случаев моделей износа мы получаем уравнение, описывающее момент трения, передаваемый муфтой. Соответствующие численные алгоритмы были подготовлены на языке C ++ для численного анализа для различных значений системы и числовых параметров. Для численных расчетов, представленных в этой статье, мы берем; однако удовлетворительные результаты могут быть получены и для. Соответствующие ОДУ первого порядка выводятся с использованием метода Рунге-Кутты четвертого порядка с постоянным шагом по времени, а соответствующие алгебраические уравнения также получаются путем взятия.

5. Экспериментальная проверка

В этом разделе мы представляем спроектированный и построенный экспериментальный стенд — мехатронную систему с фрикционной муфтой. Он используется для проверки и подтверждения применяемых математических моделей, описывающих процессы износа в механической фрикционной муфте.

5.1. Экспериментальный стенд: мехатронная система с фрикционной муфтой

Представленный экспериментальный стенд представляет собой типичную механическую систему с фрикционной муфтой, работающую в мехатронной системе.Кроме того, экспериментальный стенд оснащен внешним источником питания, измерительной аппаратурой и компьютером с соответствующим программным обеспечением. Основные части рассматриваемого экспериментального стенда представлены на рисунке 2. Стенд состоит из ведущей части, ведомой части и фрикционной муфты, соединяющей ведущую и ведомую части. Приводная часть (рис. 2 (а)) включает асинхронный двигатель 1, управляемый однофазным инвертором переменного тока 2. Применяемый инвертор подключен к компьютеру через модуль управления / измерения и порт USB, что позволяет управлять вращением двигателя. скорость через прикладную компьютерную программу.Для определения углового положения активной части муфты (двигателя) используется оптический инкрементальный энкодер 3. Дифференциация углового положения по времени дает информацию об угловой скорости двигателя. Ведомая часть (рис. 2 (б)) включает двигатель постоянного тока 4, работающий как электрогенератор, который генерирует соответствующий противодействие в зависимости от подключенной нагрузки. Кроме того, в ведомой части системы имеется фрикционный тормоз 5 и оптический инкрементальный энкодер 6 (такой же, как и в ведомой части, и играющий аналогичную роль).Момент трения, передаваемый муфтой, измеряется датчиком динамического крутящего момента 7. Элемент, соединяющий оба устройства, представляет собой механическую фрикционную муфту (рис. 2 (c)), состоящую из щитов сцепления 8, фрикционных накладок 9 и пружины 10, прижимающей щиты и контролируемой. с помощью электронной системы (не видно на рисунке). Элементом, соединяющим механическую систему с компьютерным программным обеспечением, является контроллер USB-4711A и измерительный модуль 11 (рисунок 2 (d)) с аналоговыми и цифровыми входами и выходами, подключенный к компьютеру через порт USB 12.

5.2. Методология исследования

Для проведения экспериментальных исследований процессов износа, происходящих в фрикционной муфте, использовалась мехатронная система с фрикционной муфтой, показанная на рисунке 2. Сенсорная технология, существующая в системе (соответствующие датчики, подключенные к компьютеру через USB-модуль управления и измерения), обеспечивает удобный способ считывания, а затем обработки и архивирования результатов. Для проведения экспериментов по изучению износа фрикционных накладок щитов сцепления была разработана и изготовлена подходящая конструкция такой муфты для измерения соответствующих параметров, описывающих эти проблемы.Рисунок 2 (c) показывает построенную структуру сцепления. Эта конструкция связи (как показано на рисунке 2 (c)) состоит из трех частей: активной, пассивной и соединительной. Активные и пассивные части сцепления, включая алюминиевые экраны, могут быть покрыты накладками из соответствующих фрикционных материалов. Щиты сцепления (а следовательно, и фрикционные накладки) сжимаются пружиной сжатия в осевом направлении силы сцепления, создаваемой линейным приводом, расположенным внизу (невидимая часть стойки).Экспериментальные исследования сравнивались с аналитическими решениями и численными расчетами.

Фрикционные накладки, использованные в исследованиях, изготовлены из агломерированной пробки, которая является естественным фрикционным материалом, используемым в фрикционных муфтах и тормозах. Этот материал был выбран по следующим причинам: (а) он имеет относительно высокий коэффициент трения, поэтому нет необходимости прикладывать большие усилия для прижатия экранов для передачи большого момента трения; (б) коэффициент износа относительно высок, и исследования процессов износа возможны в относительно короткий период времени.

5.3. Исследования процессов износа

Экспериментальная проверка процессов износа фрикционных накладок сцепления проводилась в системе, показанной на рисунке 2. Измерительная система состояла из двух одинаковых (прикрепленных к разным частям муфты) щитов с приклеенными фрикционными накладками. Щиты сцепления прижимались осевым усилием через пружину, которая сжималась линейным исполнительным механизмом, расположенным в нижней части экспериментального стенда. Пассивная часть муфты закреплялась на стойке, а активная двигалась с постоянной угловой скоростью; следовательно, относительная скорость скольжения щитов тоже была.

Экспериментальное исследование процессов изнашивания проводилось в стационарных условиях (при постоянной силе прижима щитов и постоянной угловой скорости скольжения). После остановки системы измерения проводились через равные промежутки времени. Измеряли уменьшение расстояния между щитками сцепления, максимальный статический момент трения, передаваемый сцеплением, и контактные давления в выбранных точках контактной поверхности накладок. Уменьшение расстояния между щитками сцепления измеряли с помощью электронных прецизионных штангенциркулей как среднее арифметическое четырех измерений для различных относительных угловых положений щитов (после каждого измерения щиты поворачивались относительно друг друга на угол, равный).Момент трения, передаваемый муфтой, измерялся с помощью датчика крутящего момента, расположенного на пассивной части муфты. Электрический сигнал, включающий информацию о значениях момента трения, обрабатывался контрольно-измерительным модулем и передавался на компьютер. На рисунке 3 показан датчик приложенного крутящего момента, подключенный к модулю USB-4711A, и схема с подключением элементов LabView, преобразующих электрический сигнал от датчика в значение момента трения. Также в этом случае мы приняли в качестве значения передаваемого момента трения среднее арифметическое четырех измерений для соответствующих (различающихся) относительных угловых положений щитов сцепления.В начальный момент времени и после завершения испытания контактные давления были также измерены на контактной поверхности с помощью датчика давления пленки, расположенного между прижатыми щитками сцепления. На рисунке 4 показаны контактные датчики давления с соответствующим преобразователем. Как и раньше, измерения проводились для четырех различных относительных угловых положений щитов сцепления, и значение давления в данной точке контактной поверхности принималось как среднее арифметическое полученных значений. Контактный датчик давления имел форму тонкой полоски около 0.2 см толщиной и примерно 1 см шириной. Этот датчик располагался по диаметру щитов, которые прижимались с той же силой, что и в процессах износа. При измерении силы зажима датчик зажат между фольгированной оболочкой. Таким образом, значение давления, измеренное датчиком, оказалось больше фактического значения, возникающего в тех же условиях во время процесса износа. Однако из-за правильного размещения датчика контактного давления по диаметру и покрытия постоянной толщины по всей длине датчика значения, измеренные во время контактного давления по радиусу футеровки, пропорциональны значению наблюдается в процессе износа.Поскольку значения, измеренные во время контактного давления, не соответствуют значениям, указанным в процессе износа футеровки, полученные значения давления представлены в стандартной форме (они относятся к среднему значению, полученному для контактного давления в начальный момент времени. ). Более того, поскольку рабочая поверхность датчика имела форму круга диаметром около 1 см, было невозможно измерить контактное давление на границах контактных площадок (только соседняя часть, расположенная примерно на 0.5 см от них был нанесен). Полученные экспериментальные значения момента трения, передаваемого муфтой, и контактных давлений сравнивались с аналитическими и численными расчетами, полученными для модели линейного износа.

Экспериментальные исследования процессов износа проводились в системе, состоящей из двух идентичных фрикционных накладок, изготовленных из натуральной пробки подходящего типа. Использование этого материала из-за его низкой стойкости к истиранию позволило провести эксперимент в относительно короткие сроки.Внутренний радиус контактной поверхности 11 мм, внешний радиус контактной поверхности мм. Щиты сцепления с неподвижными фрикционными накладками прижимались с осевым усилием N и относительной угловой скоростью скольжения рад / с. Соответствующие измерения проводились через регулярные интервалы времени после остановки системы.
На рис. 5 показано уменьшение расстояния между щитками сцепления во времени, полученное экспериментально. На основании полученных результатов можно предположить, что износ фрикционных накладок сцепления примерно пропорционален времени (он также пропорционален работе силы трения).Аппроксимируя полученные экспериментальные результаты, можно предположить, что наклон экспериментальной зависимости равен скорости уменьшения расстояния между щитками сцепления в установившемся режиме. Тогда на основе (39) общий коэффициент износа может быть оценен следующим образом: Принимая соответствующие значения, и, а также значение м / с, оцененное по рисунку 5, в нашем случае общий коэффициент износа равен к м ² / н.

На рисунке 6 показан максимальный момент трения, передаваемый муфтой, в нормированном виде (значения соответствующих моментов трения были отнесены к значениям момента трения для начального момента).Кроме того, полученное численно соотношение, описывающее изменения во времени крутящего момента трения, передаваемого муфтой, показано в соответствии с соответствующими уравнениями, приведенными в разделе 3, и с использованием полученных выше значений, которые описывают систему. Пунктирной линией проиллюстрировано также значение, рассчитанное из (58), до которого уменьшается передаваемый муфтой момент трения после установления распределения контактного давления на поверхности фрикционных накладок муфты. Это не умаляет общности и облегчает сравнение с другими численными расчетами, которые будут представлены аналогичным образом.Соотношения показывают, что фактическое значение крутящего момента, передаваемого муфтой (в соответствии с численным моделированием), уменьшается в процессе износа фрикционных накладок муфты. Проведенные численные результаты позволяют оценить установившееся состояние этой системы. Это примерно равно 30 мин. Продолжительности ношения. Однако экспериментальные результаты показывают, что устойчивое состояние было достигнуто ранее. Также видно, что экспериментальные результаты не полностью согласуются с численным решением.Однако, как и при численном моделировании, результаты показывают характерное уменьшение реального значения момента трения, передаваемого фрикционной муфтой.

На рисунке 7 показаны контактные давления на контактной поверхности накладок фрикционной муфты по радиусу. Экспериментальные результаты представлены только для начального времени и установившегося состояния, при этом предполагается, что установившееся состояние наступило через время, равное 30 мин от начала процесса износа. Хотя представленные экспериментальные результаты не согласуются с относительно высокой точностью с результатами, полученными аналитически, может быть важно отметить качественные изменения распределения контактного давления в соответствии с аналитическими прогнозами.А именно, в начальный момент времени распределение контактного давления примерно равномерное по всей контактной поверхности. Кроме того, в процессе износа фрикционных накладок распределение контактного давления изменяется, но важно, чтобы на внутренней границе контактной поверхности давления увеличивались, а на внешней контактной поверхности — уменьшались.

5.4. Сводка экспериментальных результатов
Представленные экспериментальные исследования подтверждают и подтверждают предложенные математические модели, описывающие процессы износа, происходящие в механической фрикционной муфте.Математические модели, описывающие процессы износа фрикционных накладок, проверены экспериментально, хотя результаты сравниваются только с аналитическими и численными расчетами, полученными для модели линейного износа. Однако было показано, что уменьшение момента трения, передаваемого муфтой, при постоянной силе, прижимающей щиты или изменении распределений контактного давления, согласуется с предложенной математической моделью. Относительно простые эксперименты показали, что предложенные математические модели достаточно хороши для описания явлений, происходящих в реальных объектах.Таким образом, предлагаемые модели могут использоваться для численного моделирования в более широком диапазоне параметров, которые представлены в следующем разделе. Эти два прикладных типа современных экспериментов (эксперимент и компьютерное моделирование) дополняют друг друга. Эксперимент позволяет проверить предложенные математические модели, а компьютерное моделирование позволяет проводить исследования в более широком диапазоне параметров, описывающих реальный объект исследования.
6. Численные результаты
В этом разделе численный анализ предложенных математических моделей проводится в более широком диапазоне параметров.Дан анализ процессов износа накладок фрикционного сцепления с использованием как дифференциальной, так и интегральной модели износа в этом сцеплении. Мы ввели следующие предположения:, и (см. Также наши предыдущие работы [33, 34]).
6.1. Модель дифференциального износа
Сначала мы проанализируем процессы износа накладок фрикционного сцепления, используя модель дифференциального износа. Мы ориентируемся на симметричную систему, состоящую из двух идентичных фрикционных накладок сцепления, поэтому при численном моделировании мы принимаем следующие допущения:, и.Полученные результаты справедливы и для случая, когда один из щитов сцепления не покрыт фрикционной накладкой, а другой — накладкой с коэффициентом износа, равным. И у нас есть линейная модель износа Арчарда [5]. Для дальнейших численных расчетов берем.
На рисунке 8 представлены распределения контактного давления в установившемся режиме для различных геометрических параметров, полученные аналитически на основе (54). Кроме того, распределение контактного давления в начальный момент времени () показано на рисунке 8.Приведенное соотношение показывает, что эти распределения зависят от параметра, определяющего геометрию рассматриваемой системы. В начальный момент времени распределения мгновенного контактного давления однородны по всей контактной поверхности, но изменяются с течением времени. В установившемся состоянии контактное давление принимает определенные распределения в зависимости от параметра. При больших значениях контактного давления распределение давления существенно не меняется по сравнению с исходным распределением, тогда как различия значительны при меньших значениях этого параметра.

Распределения контактного давления, определенные аналитически в (54), также показаны на рисунке 9 в виде визуализации в полярных координатах, где область представляет собой поверхность, соответствующую контактным поверхностям фрикционных накладок для соответствующего геометрического параметра.
Контактные давления на границах контактной поверхности (и) для различных значений показаны на рисунке 10. Для сравнения также представлены результаты, полученные для коэффициента износа. Во время процессов износа, с увеличением времени, контактные давления увеличиваются, достигая, наконец, значения установившегося состояния в зависимости от.Контактные давления также уменьшаются, достигая установившегося значения, которое зависит от. Более того, установившееся состояние достигается быстрее при больших значениях коэффициента износа.
Временные изменения распределений контактного давления в зависимости от радиуса и времени показаны на рисунке 11. Также здесь представлены результаты, полученные для коэффициента износа. Для всех представленных случаев распределения контактного давления в начальный момент времени однородны по всей поверхности контакта и изменяются в процессе износа.Они достигают устойчивого состояния в зависимости от параметра. Скорость установки этих распределений тем больше, чем выше коэффициент износа.
На рисунке 12 представлены распределения суммарного износа фрикционных накладок в переходных состояниях для различных значений безразмерного времени. Видно, что распределения износа различны для разных значений геометрического параметра. Эти распределения также меняются со временем. Кроме того, стоит отметить, что в любом случае (независимо от и) износ фрикционной накладки всегда наибольший на внешней границе контактной поверхности (при).На рис. 13 представлены изменения суммарного износа на границах контактных поверхностей (и). Для сравнения представлены также результаты, полученные для коэффициента износа.
Динамика распределения общего износа фрикционных накладок во времени показана на рисунке 14. В начальный момент времени износ в каждой точке контактной поверхности равен нулю, что означает, что износ увеличивается. Скорость износа в начальный момент времени немного меньше значения, определенного позже. В свою очередь, скорость износа в начальный момент времени немного больше, чем значение, определенное позже.С другой стороны, скорость износа больше при больших значениях и.
Временные изменения, определяющие уменьшение расстояния между щитками сцепления (для различных значений коэффициента), показаны на рисунке 15. Уменьшение расстояния между щитками сцепления увеличивается быстрее для больших значений геометрического параметра и для больших значений параметра. Кроме того, в установившемся режиме указанный процесс увеличивается линейно, как и в случае полного износа.
Изменения момента трения, передаваемого муфтой, представлены на рисунке 16 для и.Видно, что в процессе износа момент трения, передаваемый муфтой, уменьшается в результате изменения распределений контактного давления. При фиксированном распределении контактного давления и в установившемся режиме крутящий момент трения, передаваемый муфтой, достигает постоянного значения. При меньших значениях геометрического параметра относительное изменение момента трения больше.
В статье также рассматривается случай нелинейной модели дифференциального износа. В дальнейших расчетах берем и.Сначала рассмотрим случай и. Представлены распределения контактного давления, распределения износа, уменьшение расстояния между щитками сцепления и крутящий момент трения, передаваемый сцеплением для различных значений параметра: распределения контактного давления в установившемся состоянии (Рисунок 17), временные изменения контактных давлений в границы контактной поверхности и (Рисунок 18), распределение общего износа в переходных состояниях для различных периодов времени (Рисунок 19), временная эволюция общего износа на границах контактной поверхности и (Рисунок 20), уменьшение расстояния между щитками сцепления (Рисунок 21) , и изменения момента трения, передаваемого муфтой (рис. 22).

Для модели дифференциального износа соответствующие результаты, иллюстрирующие контактное давление, износ, уменьшение расстояния между щитами сцепления и передаваемый муфтой момент трения, также представлены для различных значений параметра: контакт давления в установившемся режиме (Рисунок 23), временные изменения контактных давлений на границах контактной поверхности и (Рисунок 24), распределение общего износа в переходных состояниях (Рисунок 25), изменение во времени износа на границах контактной поверхности и (Рисунок 26) ), уменьшение расстояния между щитками сцепления (Рисунок 27) и изменение момента трения, передаваемого муфтой (Рисунок 28).

Представленная модель позволяет исследовать процессы износа фрикционных накладок сцепления при произвольных значениях параметров и. Кроме того, предложенная модель может быть использована для анализа этих процессов и в несимметричном случае, а именно при, и.
6.2. Модель интегрального износа
Ниже мы рассмотрим численный анализ процессов износа накладок фрикционной муфты с использованием интегральной модели износа. Мы ориентируемся на симметричную систему, состоящую из двух идентичных фрикционных накладок сцепления.По этой причине при численном моделировании мы принимаем следующие допущения:, и. Полученные результаты справедливы и для случая, когда один из щитов сцепления не покрыт фрикционной накладкой, а другой покрыт накладкой с коэффициентом износа, равным. Ведь у нас есть модель линейного износа (по Арчарду [5]), записанная в интегральной форме. Полученные результаты идентичны результатам, полученным ранее в случае модели дифференциального износа для и. По этой причине ниже мы представляем результаты, полученные для нелинейной интегральной модели износа, а для дальнейших численных расчетов мы берем, и.
На рисунке 29 показаны распределения контактного давления в установившемся режиме для различных значений параметра. Распределение контактного давления также показано на рисунке 30 в полярных координатах. Обратите внимание, что эти распределения зависят от параметра. В начальный момент времени распределение контактного давления равномерно по всей контактной поверхности, а со временем изменяется. Контактное давление принимает определенные распределения в установившемся состоянии в зависимости от параметра. При больших значениях параметра оно существенно не меняется по сравнению с исходным распределением, тогда как различия значительны при меньших значениях этого параметра.

Изменения распределений контактного давления для различных значений параметра показаны на рисунке 31, тогда как изменения распределений общего износа для различных значений параметра показаны на рисунке 32. Для всех представленных случаев распределения контактного давления при начальный момент времени однороден по всей поверхности контакта и износ равен нулю. Во время процессов износа как распределения контактного давления, так и распределения износа изменяются в зависимости от параметра.При больших значениях параметра износ меньше.
На рисунках 33 и 34 показаны контактные давления и износ на границах контактной поверхности (и) в зависимости от безразмерного времени. Со временем (в процессе износа) контактное давление увеличивается, достигая установившегося значения в зависимости от параметра. В свою очередь, контактное давление уменьшается, достигая также установившегося значения, которое зависит от параметра. В установившемся режиме износ линейно увеличивается (это модель линейного износа по Арчарду [5]).В свою очередь, со временем скорости износа асимптотически убывают, достигая постоянного значения, которое зависит от параметра.

На рисунках 35 и 36 показано, соответственно, уменьшение расстояния между щитами муфты и изменение момента трения, передаваемого муфтой, для различных значений параметра в зависимости от. В процессе износа расстояние между щитками сцепления и момент трения, передаваемый сцеплением, уменьшается. Для (модели линейного износа) расстояние между щитками сцепления увеличивается линейно, тогда как для скорости уменьшение расстояния между щитками сцепления приближается к нулю.В результате изменений в распределении контактного давления уменьшается также передаваемый муфтой момент трения. В установившемся режиме момент трения, передаваемый муфтой, достигает постоянного значения в зависимости от.

Представленная модель позволяет исследовать процессы износа фрикционных накладок сцепления при произвольных значениях параметра. Кроме того, предложенная модель позволяет анализировать эти процессы и в случае несимметричной системы, а именно, в общем случае для и.
7. Резюме и окончательные выводы
Работа посвящена математическому моделированию, теоретическому и численному анализу, а также экспериментальной проверке процессов износа, происходящих на контактной поверхности фрикционных накладок в механической фрикционной муфте. Показаны подробное математическое описание, теоретический анализ, безразмерная форма, численные алгоритмы и моделирование, а также экспериментальные проверки.
Предлагаемые модели, описывающие процессы износа, учитывают общую нелинейную модель износа, в которой износ моделируется с помощью нелинейной (степенной) функции контактного давления и относительной скорости скольжения со скоростями, зависящими от модели износа и шага. смазки и нанесения на соприкасающиеся поверхности.Кроме того, разработана и применена модель износа в интегральной форме, учитывающая постепенное снижение скорости износа фрикционных накладок.
Полученные экспериментальные данные подтверждают и подтверждают представленные математические модели процессов износа в рассматриваемой системе. Хотя предложенные модели были проверены и сравнены только с расчетами, полученными для модели линейного износа, а экспериментальные результаты не согласуются с относительно высокой точностью с результатами, полученными аналитически, мы показали несколько закономерностей; а именно, износ фрикционных накладок сцепления был примерно пропорционален времени (в том числе работе силы трения), фактическое значение крутящего момента, передаваемого муфтой, уменьшалось в процессе износа, изменения распределений контактного давления соответствовали предложенной математической модели ( давление увеличивалось на внутренней границе контактной поверхности, а на внешней — уменьшалось).Как видно, предложенные модели достаточно хорошо описывают рассматриваемые явления; поэтому предложенные модели были использованы в численном моделировании в более широком диапазоне параметров рассматриваемой системы с использованием наших компьютерных программ, написанных на C ++. В численных расчетах мы остановились на симметричной системе, состоящей из двух одинаковых фрикционных накладок сцепления и разных значений параметров системы; однако представленные модели позволяют анализировать общую несимметричную систему фрикционных накладок сцепления.
Полученные результаты являются основой для формулирования окончательных выводов наших исследований. Предлагаемое математическое описание муфты учитывает упругость материалов фрикционных накладок. Таким образом, можно более тщательно учитывать процессы износа материалов футеровки сцепления, рассчитывая распределения износа по всей контактной поверхности. При численном анализе в более широком диапазоне изменения параметров удалось определить неравномерные распределения контактного давления и износа на контактной поверхности фрикционных накладок.Полученные результаты помогают лучше понять механизмы процессов износа фрикционных накладок сцепления и могут быть использованы, например, при анализе прочности этих систем. Кроме того, учитывая изменение распределений контактного давления, мы можем более точно оценить момент трения, передаваемый муфтой.
В нашей модели мы допустили упрощение, заключающееся в отсутствии крутильных колебаний при контакте двух накладок. Однако на практике относительное проскальзывание между ними часто неизбежно.Хотя исследования, обсуждаемые в этой статье, проводились в стационарных условиях, предложенные математические модели также могут быть использованы для анализа в нестационарных условиях (для муфты с непостоянной силой или непостоянной относительной скорости скольжения). Наконец, можно отметить, что мы объединяем эти вопросы в сложную трибологическую систему, хотя аналитические, численные и экспериментальные исследования, представленные в статье, проводились отдельно. По этим причинам возможен лучший прогноз поведения реальных систем этого типа.Более того, результаты могут быть расширены и использованы в других дисциплинах науки.
По сравнению с нашими предыдущими статьями, в этой статье математические модели были расширены и обобщены. Точно представлена методология исследования и интерпретация экспериментально полученных данных. Кроме того, были проиллюстрированы и обсуждены более точный теоретический анализ и новое численное моделирование.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации данной статьи.
Благодарности
Работа была поддержана Национальным научным фондом Польши в рамках гранта MAESTRO2 No. 2012/04 / A / ST8 / 00738 на 2012–2016 годы.
Объяснение центробежной муфты — Руководство инженера по центробежной муфте
Что такое центробежная муфта?
Центробежная муфта — это механическое устройство, которое используется в приводном вращающемся оборудовании. Чаще всего используется с двигателем внутреннего сгорания, сцепление может использоваться для автоматической передачи крутящего момента от привода к ведомому оборудованию, обеспечивая «плавный пуск» без включения нагрузки.Используя этот тип муфты между приводом и ведомым оборудованием, можно управлять скоростью, с которой механический ведомый вал входит в зацепление. Когда частота вращения двигателя увеличивается до или выше установленной скорости включения центробежной муфты, механический привод включается. Это позволяет оператору запустить двигатель на заданных оборотах холостого хода, не приводя в движение оборудование, тем самым позволяя двигателю достичь оптимального крутящего момента до того, как он столкнется с нагрузкой.
Каковы преимущества и недостатки использования центробежной муфты?
Использование центробежной муфты на оборудовании с приводом от двигателя позволяет запускать двигатель без нагрузки.Когда двигатель работает на холостом ходу, привод остается выключенным. Только когда частота вращения двигателя увеличится до установленной скорости включения сцепления или выше, привод будет полностью подключен. Это обеспечивает плавное включение и предотвращает остановку двигателя. Это также помогает защитить двигатель, гарантируя, что высокий крутящий момент не будет передаваться обратно через маховик двигателя. В таких обстоятельствах, например, когда вращающееся оборудование по какой-то причине заклинило, экстремальные уровни крутящего момента, передаваемые обратно через двигатель, могут вызвать значительные, а в некоторых случаях непоправимые повреждения двигателя.Ремонт оборудования может быть очень дорогостоящим, а иногда и экономически невыполнимым. Этого можно избежать, используя центробежную муфту, поскольку компоненты муфты будут принимать на себя перегрузку. Изношенные части сцепления легко и экономично заменить. Помимо обеспечения ситуации без нагрузки, установленная скорость включения муфты также позволяет оператору контролировать, в какой момент вращающееся оборудование включается. Это позволяет двигателю машины работать, но не обязательно.
Из-за того, что центробежная муфта представляет собой чисто механическое автоматическое включение с заранее определенной скоростью, для каждого применения может потребоваться определенная конфигурация. Это означает, что эту заданную скорость зацепления нельзя изменить без изменения внутренних компонентов.
Как работает центробежная муфта?
Центробежная муфта работает, как следует из названия, за счет центробежной силы. Ключевыми компонентами центробежного сцепления являются ступица, грузики (башмаки сцепления), пружины, накладки и корпус (показаны на схеме ниже).Центробежная сила, создаваемая оборотами двигателя, передается через два или более грузиков. Сцепление может приводиться в действие несколькими способами в зависимости от конструкции оборудования. Один из наиболее распространенных методов — установка сцепления на параллельный или конический коленчатый вал двигателя. Когда коленчатый вал вращается, вал сцепления вращается с той же скоростью, что и двигатель. Вращение ступицы выталкивает башмаки или грузики наружу до тех пор, пока они не войдут в контакт с барабаном сцепления, фрикционный материал передает крутящий момент от грузиков на барабан.Затем подключается привод. Пружины, грузила и фрикционный материал определяют скорость включения сцепления. В зависимости от конструкции машины выход из муфты может быть одним из множества приводов, включая, помимо прочего, вал, шкив, звездочку или фланец.
Применение центробежной муфты
Центробежная муфта может быть полезна для ряда оборудования с приводом от двигателя с высокой пусковой инерцией.Они обычно встречаются на мобильном оборудовании с вращающимися частями, приводимыми в действие небольшими дизельными или бензиновыми двигателями. Некоторые из этих примеров включают:
Компакторы и катки с виброплитой
Трамбовки
Приводы компрессора / вакуума / вентилятора
Мастерок и финишеры для бетона
Компактные уборщики дорог / улиц
Транспортные холодильные установки
Мобильные водяные насосы
Уход за землей — роторные косилки, косилки, измельчители дерна и рыхлители
Картинг
Дробилки / измельчители пней / фрезы
Свяжитесь с нами
Наша команда специалистов разрабатывает и поставляет полный спектр решений с центробежными муфтами Amsbeck GmbH.Посетите нашу страницу центробежных муфт для получения дополнительной информации или свяжитесь с нами, используя контактную информацию ниже.
T: +44 (0) 1484 606040

E: [email protected]
Сила срабатывания — обзор
В качестве альтернативы цель конструкции сцепления может быть сформулирована как максимизация поддерживаемого коэффициента трения и минимизация износа. Правильная конструкция и выбор муфты имеют решающее значение, поскольку муфта, которая слишком мала для применения, будет проскальзывать и перегреваться, а слишком большая муфта будет иметь высокую инерцию и может перегрузить привод.
Фрикционные муфты состоят из двух поверхностей или двух наборов поверхностей, которые могут вступать в фрикционный контакт. Фрикционная муфта обеспечивает постепенное зацепление двух валов. Фрикционные поверхности могут быть сведены вместе пружинами, гидравлическими поршнями или магнитным способом. Существуют различные формы, такие как дисковые, конические и радиальные муфты. Конструкция первичной геометрии дисковых муфт описана в разделе 13.2.1.
Магнитные муфты используют магнитное поле для соединения вращающихся компонентов вместе.Магнитные муфты гладкие, бесшумные и имеют долгий срок службы, так как нет прямого механического контакта и, следовательно, нет износа, за исключением подшипников.
Гидравлические муфты передают крутящий момент через жидкость, например масло. Гидравлическая муфта всегда передает некоторый крутящий момент из-за завихрения жидкости, содержащейся внутри устройства. По этой причине необходимо поддерживать некоторое тормозное усилие в автомобилях с автоматической трансмиссией, в которых используются гидротрансформаторы с гидравлической муфтой в автоматической коробке передач.
13.2.1 Конструкция дисковых муфт
Дисковые муфты могут состоять из одного или нескольких дисков, как показано на рисунках 13.11, 13.12 и 13.13. Как правило, многодисковые муфты обеспечивают больший крутящий момент, но их труднее охладить. Фрикционные муфты могут работать всухую или влажную с использованием масла. Типичный коэффициент трения составляет 0,07 для мокрого сцепления и 0,45 для сухого сцепления. При работе сцепления, влажного в масле, уменьшается коэффициент трения, улучшается передача тепла и возможность охлаждения компонентов.Целесообразным решением для снижения коэффициента трения является использование большего количества дисков и, следовательно, использование многодисковых муфт.
Рисунок 13.11. Дисковое сцепление.
Воспроизведено с адаптациями из Нила (1994).
Рисунок 13.12. Дисковое сцепление показано отключенным. От коленчатого вала к ведомой нагрузке передается небольшой крутящий момент или он отсутствует.
Воспроизведено с адаптациями из Нила (1994).
Рисунок 13.13. Многодисковое сцепление.
Воспроизведено с адаптациями из Жювиналла и Маршека (1991).
Рисунок 13.14. Площадь элементарного кольца на дисковой муфте.
При разработке процедур проектирования дисковой муфты используются два основных допущения, основанных на равномерной скорости износа сопрягаемых поверхностей или равномерном распределении давления между сопрягаемыми поверхностями. Уравнения для обоих этих методов описаны в этом разделе.
Предположение о равномерном распределении давления на границе между сопрягаемыми поверхностями действительно для неизношенной, точно изготовленной муфты с жесткими внешними дисками.
Площадь элементарного кольцевого кольца на дисковой муфте, рис. 13.14, составляет δA = 2 πrδr . Теперь F = pA , где p — предполагаемое равномерное давление на границе раздела, поэтому δF = 2 πrpδr . Для диска нормальная сила, действующая на всю поверхность, равна
(13,4) F = ∫riro2πrpⅆr = 2πp [r22] riro
(13,5) F = πp (ro2 − ri2)
Обратите внимание, что F также необходимое усилие, необходимое для зажатия дисков сцепления вместе.
Момент трения δT , который может развиваться на элементном кольце, является произведением нормальной силы элемента, равной μδF , и радиуса:
(13,6) δT = rμδF = 2μπr2pδr
, где μ — коэффициент трения, моделирующий неидеальный фрикционный контакт между двумя поверхностями.
Общий крутящий момент определяется интегрированием уравнения (13.6) между пределами кольцевого кольца, r _i и r _o:
(13.7) T = riro2μπr2pⅆr = 2πpμ [r33] riro = 23πpμ (ro3-ri3)
Это уравнение представляет крутящий момент муфты с одной фрикционной поверхностью. На практике в муфтах используется четное количество поверхностей трения, как показано на рисунках 13.11 и 13.13.
Для муфты с гранями Н крутящий момент определяется как
(13,8) T = 23πpμN (ro3 − ri3)
Используя уравнения (13,5) и (13,8) и подставляя давление, p , дает уравнение для крутящего момента как функции осевой зажимной силы.
(13,9) T = 23 мкФН (ro3 − ri3ro2 − ri2)
Уравнения, предполагающие равномерный износ, представлены ниже. Предполагается, что скорость износа пропорциональна произведению давления и скорости. Итак,
(13,10) prω = константа
, где ω — угловая скорость (рад / с).
При постоянной угловой скорости максимальное давление возникает на наименьшем радиусе.
(13,11) pmaxriω = константа.
Исключение угловой скорости и константы из двух приведенных выше уравнений дает зависимость давления от радиуса:
(13.12) p = pmaxrir
Значение максимально допустимого давления зависит от материала футеровки сцепления; типовые значения приведены в таблице 13.3.
Таблица 13.3. Типичные значения динамических коэффициентов трения, допустимого контактного давления и температурных пределов.
0.20–0,45 Бумага
Материал μ _сухой μ _масло p _max (MN / m ²)
Формованные смеси 0.25–0,45 0,06–0,10 1,035–2,07 200–260
Тканые материалы 0,25–0,45 0,08–0,10 0,345–0,69 200–2 0,15–0,45 0,05–0,08 1,035–2,07 230–680
Пробка 0,30–0,50 0,15–0,25 0,055–0,1 0,055–0,1 0,055–0,1 0,055–0,1 0,12–0,16 0,345–0,62 90
Чугун 0,15–0,25 0,03–0,06 0,69–1,725 260 260
0,10–0,17
Графит / смола — 0,10–0,14
Осевое усилие элемента на элементарном кольцевом кольце определяется соотношением
(13,13) Интегрируя, чтобы получить общую осевую силу:
(13.14) F = riro2πprⅆr = riro2πpmaxrirrⅆr = 2πpmaxri (ro − ri)
Элементарный крутящий момент задается формулой
(13,15) δT = μrδF
Таким образом,
(13,16) riro2πpmaxrpmax )
Преобразование уравнения (13.16) дает
(13.17) pmax = F2πri (ro − ri)
Подстановка уравнения (13.17) в уравнение (13.16) дает
(13.18) T = μF2 (ro2 − ri2ro − ri) = μF2 (ro + ri)
Для поверхностей трения N
(13,19) T = ∫riro2μπNpmaxrirⅆr = pmaxμπNri (ro2 − ri2)
дает
(13.20) T = μNF2 (ro + ri)
Путем дифференцирования уравнения (13.16) относительно r _i и приравнивания результата к нулю, максимальный крутящий момент для любого внешнего радиуса r _o возникает, когда
(13,21) ri = 1 / 3ro
Эту полезную формулу можно использовать для установки внутреннего радиуса, если внешний радиус ограничен определенным значением.
Обратите внимание, что уравнение (13.20) указывает на меньший крутящий момент, чем при условии равномерного давления.Это связано с тем, что более высокий начальный износ на внешнем диаметре смещает центр давления к внутреннему радиусу.
Муфты обычно разрабатываются с учетом равномерного износа. Допущение равномерного износа дает более низкий крутящий момент муфты, чем допущение равномерного давления. Предварительная процедура проектирования дисковой муфты требует определения крутящего момента и скорости, указания ограниченного пространства, выбора материалов, то есть коэффициента трения и максимально допустимого давления, а также выбора главных радиусов, r _o и r _i.Обычной практикой является установка значения r _i между 0,45 r _o и 0,8 r _o. Эта процедура определения исходной геометрии подробно описана ниже:
1.
Определите коэффициент обслуживания;
2.
Определите необходимый крутящий момент, T = мощность / ω ;
3.
Определить коэффициент трения μ ;
4.
Определить внешний радиус r _o;
5.
Найдите внутренний радиус r _i; и
6.
Найдите требуемую осевую силу срабатывания.
Диски сцепления обычно изготавливаются из серого чугуна или стали. Поверхность трения будет состоять из облицованного материала, который может быть формованным, тканым, спеченным или твердым. Формованные футеровки состоят из полимерной смолы, используемой для связывания порошкового волокнистого материала и латунной и цинковой стружки.В таблице 13.3 приведены типичные значения характеристик фрикционных накладок.
Пример 13.2
Муфта требуется для передачи мощности между четырехцилиндровым двигателем внутреннего сгорания и небольшой машиной. Определите радиальные размеры одностороннего сухого дискового сцепления с литой футеровкой, которое должно передавать 5 кВт при 1800 об / мин, рисунок 13.15. При проектировании исходите из предположения о равномерном износе.
Рисунок 13.15. Односторонний клатч.
Решение
Из таблицы 13.2 следует использовать коэффициент обслуживания 2. Поэтому при проектировании будет использоваться мощность 2 × 5 кВт = 10 кВт.
Крутящий момент равен
T = Мощностьω = 10,0001800 × (2π / 60) = 53 Нм.
Из таблицы 13.3, взяв средние значения коэффициента трения и максимально допустимого давления для формованных футеровок, получаем μ = 0,35 и p _max = 1,55 МН / м ².
Взяв ri = 1 / 3ro и подставив вместо r _i в уравнении (13.16) дает
T = πμ1 / 3ropmax (ro2− (1 / 3ro) 2) = πμ1 / 3pmax (ro3−13ro3) = πμ4 / 27pmaxro3,
ro = (Tπμpmax4 / 27) 1/3 = (53.05π0 0,35 × 1,55 × 1064/27) 1/3 = 0,04324 м,
ri = 1 / 3ro = 0,02497 м,
F = 2πripmax (ro − ri) = 2π × 0,02497 × 1,55 × 106 (0,04324−0,02497) = 4443N.
Таким образом, муфта состоит из диска с внутренним и внешним радиусом 25 и 43 мм соответственно, с формованной накладкой, имеющей коэффициент трения 0,35 и максимально допустимое контактное давление 1,55 МПа и приводное усилие 4.4 кН.
Пример 13.3
Дисковое сцепление, работающее в масле, требуется для автомобиля с четырехцилиндровым двигателем. Расчетная мощность для первоначальной оценки спецификации сцепления составляет 90 кВт при 4500 об / мин. Определите необходимые радиальные размеры и приводное усилие. При проектировании исходите из предположения о равномерном износе.
Решение
Из таблицы 13.2 следует использовать коэффициент обслуживания 2,7 для учета пусков и остановок, а также четырехцилиндрового двигателя.Поэтому при проектировании будет использоваться мощность 2,7 × 90 = 243 кВт.
Крутящий момент равен
T = Мощностьω = 243,0004500 × (2π / 60) = 515,7 Нм.
Из таблицы 13.3, взяв средние значения коэффициента трения и максимально допустимого давления для формованных футеровок, получаем μ = 0,35 и p _max = 1,55 МН / м ².
Взяв ri = 1 / 3ro и подставив вместо r _i в уравнении (13.19) дает
ro = (TπμNpmax4 / 27) 1/3 = (515,7π0,35 × 2 × 1,55 × 1064/27) 1/3 = 0,07325m,
ri = 1 / 3ro = 0,04229m,
F = 2πNripmax (ro − ri) = 2π × 2 × 0,04229 × 1,55 × 106 (0,07325−0,04229) = 25500N.
Таким образом, муфта состоит из диска с внутренним и внешним радиусом 42,3 и 73,3 мм соответственно, с формованной накладкой, имеющей коэффициент трения 0,35 и максимально допустимое контактное давление 1,55 МПа и приводную силу 25,5 кН.
Пример 13.4
Многодисковое сцепление, работающее в масле, требуется для мотоцикла с трехцилиндровым двигателем.Потребляемая мощность составляет 75 кВт при 8500 об / мин. В предварительном проектном макете указано, что максимальный диаметр дисков сцепления не должен превышать 100 мм. Кроме того, предыдущие разработки показали, что формованная футеровка с коэффициентом трения 0,068 в масле и максимально допустимым давлением 1,2 МПа является надежной. В рамках этих спецификаций определите радиусы дисков, количество требуемых дисков и усилие зажима.
Решение
Крутящий момент определяется как
T = Servicefactor × Powerω = 3.4 × 75,0008500 × (2π / 60) = 286,5 Нм.
Выберите максимально возможный внешний радиус, т. Е. r _o = 50 мм. Используя ri = 1 / 3ro, r _i = 28,87 мм. Из уравнения (13.19) можно определить количество поверхностей трения, N .
N = Tπpmaxriμ (ro2 − ri2) = 286,5π1,2 × 106 × 0,02887 × 0,068 (0,052−0,028872) = 23,23
Это должно быть четное число, поэтому количество поверхностей трения принимается равным N = 24.Для этого требуется тринадцать ведущих дисков и двенадцать ведомых дисков.
Используя уравнение (13.14), можно рассчитать силу зажима:
F = 2TмкН (ro + ri) = 2 × 286,50,068 × 24 (0,05 + 0,02887) = 4452 Н.
Помимо диска или дисков, детальный дизайн дисковой муфты, такой как автомобильный вариант, показанный на рисунке 13.16, требует спецификации и рассмотрения всех связанных компонентов, таких как вал, шлицевая ступица, демпфирующие пружины в диске, рисунок 13.17 , исполнительные пружины, крышка, шлицы, подшипники, маховик, коленчатый вал, соединения коробки передач и механизм разблокировки.Выбор того, использовать ли винтовые пружины или диафрагменную пружину, рис. 13.18, зависит от требуемого усилия зажима и соображений стоимости. Мембранные пружины были разработаны на основе пружин Бельвилля и изготовлены из стального диска. Внутренняя часть диска имеет ряд радиальных пазов для образования пальцев. На внешнем конце пальцев имеются отверстия для снятия напряжений, чтобы предотвратить растрескивание. Пружинные блоки Multicoil используются в тяжелых грузовых автомобилях, где сложно обеспечить необходимое усилие зажима с помощью одной диафрагмы.
Рисунок 13.16. Автомобильное сцепление.
Воспроизведено по Heisler (1999).
Рисунок 13.17. Автомобильный диск, иллюстрирующий использование пружин демпфирования крутильных колебаний.
Воспроизведено по Heisler (1999).
Рисунок 13.18. Пружина диафрагмы.
Воспроизведено по Heisler (1999).
Как это работает: фрикционная муфта с пружинным включением
Пружинные муфты
Mach III передают вращательное движение от вала, который постоянно вращается, на вал, который должен вращаться только с перерывами.Этот тип сцепления остается постоянно включенным при отсутствии давления воздуха.
ОСНОВНОЕ ПОДКЛЮЧЕНИЕ
СТУПИЦА ПРИВОДА надвигается на ВАЛ . Приводная ступица имеет шпоночную канавку, которая соответствует шпоночной канавке в Вале , . Когда KEY находится на месте, два элемента соединяются. Муфта фиксируется на ВАЛ с помощью УСТАНОВОЧНЫХ ВИНТОВ .
Источником входного сигнала может быть либо ВАЛ , на котором установлена муфта, либо другой вал, соединенный с ВТУЛКОЙ (с помощью звездочек и роликовой цепи, шкивов и ремня или муфты).
Муфты, установленные на сквозном валу, такие как показанная на рисунке, должны быть соединены с ОГРАНИЧИТЕЛЕМ ПРОТИВОПРОВОДА . В противном случае перетаскивание подшипников, которые соединяют узел ЦИЛИНДР / ПОРШЕНЬ с ПРИВОДНОЙ СТУПИЦЕЙ , приведет к их вращению.
Ушки (выступы) на внешнем диаметре ФРИКЦИОННЫХ ДИСКОВ входят в соответствующие пазы в РУКАВЕ . Внутренний диаметр ПРИВОДНЫХ ДИСКОВ соединен с ПРИВОДНОЙ СТУПИЦЕЙ через зубья шестерни или другую геометрию привода.
ВТУЛКА включает в себя прецизионно обработанный пилот, на который можно прикрепить звездочку, шкив, шкив, муфту или адаптер.
Муфта может вращаться как по часовой стрелке, так и против часовой стрелки.
ПИТАНИЕ СЦЕПЛЕНИЯ
ЗАЖИМНЫЕ ПРУЖИНЫ , расположенные в ЦИЛИНДРЕ , прикладывают постоянное фиксированное усилие к ПОРШНЮ , который, в свою очередь, прилагает усилие к ФРИКЦИОННЫМ ДИСКАМ и ПРИВОДНЫМ ДИСКАМ .
ПРУЖИНЫ СЕПАРАТОРА , расположенные между ФРИКЦИОННЫМИ ДИСКАМИ и ПРИВОДНЫМИ ДИСКАМИ , схлопываются под действием силы, обеспечивая полный контакт между поверхностями дисков.
Величина передаваемого крутящего момента фиксируется силой, прилагаемой ЗАЖИМНЫЕ ПРУЖИНЫ .
ФРИКЦИОННЫЕ ДИСКИ и ПРИВОДНЫЕ ДИСКИ остаются в контакте и неподвижны до подачи сжатого воздуха.
Максимальное рекомендованное давление воздуха для выпуска большинства продуктов Mach III с пружинным зацеплением составляет 90 фунтов на квадратный дюйм.
ОТКЛЮЧЕНИЕ СЦЕПЛЕНИЯ
Сжатый воздух, подаваемый к муфте через ВПУСКНОЙ ВОЗДУХ , перемещает узел ПОРШЕНЬ назад, что сжимает ПРУЖИНЫ ЗАПИСИ .
При схлопывании ПРУЖИНЫ ЗАПИСИ сила снимается с ПОРШНЯ , что позволяет ПРУЖИНАМ СЕПАРАТОРА раздвигать ФРИКЦИОННЫЕ ДИСКИ и ПРИВОДНЫЕ ДИСКИ .
После создания соответствующего давления воздуха и полного разъединения дисков сцепление полностью выключается.
Время полного отключения короткое, но в зависимости от продолжительности рабочего цикла приложения иногда рекомендуется установить порт быстрого выпуска, чтобы воздух мог быстрее выходить из сцепления.
Обратите внимание, что выключение только гарантирует, что крутящий момент больше не передается. Если компонент машины, на которую подается питание от сцепления, должен оставаться в неподвижном состоянии при выключенном сцеплении, следует рассмотреть возможность сочетания сцепления и тормоза.
Все, что вам нужно знать
Роберт Роу / EyeEmGetty Images
Если вы когда-либо водили автомобиль с ручным переключением передач, то вы, вероятно, знакомы со сцеплением.Это третья педаль, которую нужно нажать, чтобы переключить передачи. Однако вы можете не знать точно, что делает сцепление, особенно если вы управляли автомобилями только с автоматической коробкой передач. Что такое клатч и зачем он вам нужен? Поскольку ваш двигатель всегда вращается, колеса должны быть отключены, чтобы они могли перестать двигаться. Здесь в игру вступает сцепление. Он может отключать колеса, не заглушая двигатель.
Что делает сцепление?
Всем известно, что в автомобиле есть двигатель, но не все знакомы со сцеплением или его работой.Этот механизм одновременно включает и отключает передачу мощности от ведущего вала к ведомому. Он соединяет вращающиеся валы, которых под вашим капотом может быть два или более. Если вы управляете механической коробкой передач, сцепление соединено как с валом, идущим от двигателя, так и с валами, которые вращают колеса. Хотя двигатель будет постоянно вращаться, вы не хотите, чтобы колеса постоянно вращались.
Один из вращающихся валов будет соединен с двигателем или силовой установкой, это будет ведущий элемент, в то время как другой вращающийся вал или ведомый элемент обеспечивает выход для работы.Например, у дрели есть вал, приводимый в движение двигателем, и вал, приводимый в движение сверлильным патроном. HowStuffWorks объясняет, что муфта соединяет валы, поэтому они могут включаться (вращаться с одинаковой скоростью), проскальзывать (вращаться с разной скоростью) или отключаться (вращаться с разной скоростью). Обычно вы обнаружите, что эти движения являются вращательными; хотя возможны линейные муфты.
Как устроено сцепление?
Чтобы ваш автомобиль мог остановиться без остановки всего двигателя, необходимо разорвать соединение между колесами и двигателем.Сцепление состоит из двух основных частей:
Диск сцепления
Маховик
Имеются пружины, которые удерживают давление на диск, который прижимается к диску сцепления. Эти пружины также прижимают диск сцепления к маховику. Когда это происходит, вал двигателя соединяется с валами колес, заставляя оба вращаться одновременно, согласно AAMCO. Чтобы произошло обратное, вы должны включить сцепление.
При этом нажимается выжимная вилка, которая снимает нажимной диск с диска сцепления, по существу нарушая связь между вращающимся двигателем и движущимися колесами.Колеса могут продолжать вращаться, но Autobutler показывает, что это происходит от их собственного импульса, а не от мощности, производимой двигателем.
Когда вы едете на машине с автоматической коробкой передач, сцепление работает немного иначе. Гидротрансформатор, который является частью большой серии систем, соединяет двигатель с трансмиссией, заставляя колеса вращаться. Фактически, существует несколько различных типов муфт, в том числе:
Фрикционные муфты
Многодисковые муфты
Конусные муфты
Центробежные муфты
Мокрая и сухая системы
Каковы силы трения работать.Фрикционные муфты соединяют один движущийся элемент с другим, который движется с другой скоростью или вообще не движется, чтобы заставить его двигаться с той же скоростью, чтобы не было проскальзывания. Для создания этого трения используются различные материалы. В их число входят:
Составная органическая смола
Медная проволока
Керамика
Композитная бумага
В основном керамические материалы используются в гоночных или тяжелых транспортных ситуациях, хотя этот материал может увеличить износ. маховик и нажимной диск.В мокрых сцеплениях можно найти применение композитной бумаге. Поскольку в муфтах этих типов обычно используется масляная ванна или метод проточного охлаждения, они имеют меньший износ, чем керамический материал.
Многодисковые муфты имеют более одного ведущего звена, что делает их идеальными для гоночных автомобилей, таких как Формула 1, Indy 500, а также для клубных гонок. В транспортных средствах для дрэг-рейсинга много злоупотреблений связано со сцеплением, поэтому они часто имеют этот тип сцепления. Также его можно встретить в мотоциклах и дизельных двигателях с механическими трансмиссиями.Кроме того, вы можете найти его в автомобиле с системой полного привода с электронным управлением, а также в некоторых раздаточных коробках.
Конусная муфта имеет коническую форму, а ее конус означает, что она приближается или отступает медленнее, чем дисковая муфта. Это означает, что скорости ступицы переключения передач и шестерни синхронизированы, чтобы обеспечить более плавное переключение при переключении передач.
Скорее всего, вы найдете центробежное сцепление в транспортном средстве, таком как мопед, или в механизмах, таких как бензопилы, где скорость двигателя определяет состояние сцепления.Когда частота вращения двигателя повышается или падает ниже определенного уровня, он либо включает, либо выключает сцепление, используя центробежную силу.
Система мокрого сцепления отличается от сухого сцепления тем, что она погружена в охлаждающую жидкость, которая смазывает ее, чтобы поддерживать ее в чистоте и продлевать срок ее службы. Однако важно отметить, что этот тип сцепления будет терять энергию из-за того, что они скользкие. Установка нескольких дисков сцепления может помочь компенсировать это проскальзывание. В сухом же сцеплении используется трение, так как оно не залито жидкостью.
Распространенные проблемы со сцеплением
Можно получить до 80 000 миль от сцепления, делится AAMCO, но для этого нужно хорошо относиться к этому. Вот некоторые из наиболее распространенных проблем со сцеплением:
Износ: постоянное трение приводит к износу материалов сцепления.
Обрыв троса: натяжения, необходимого для вытягивания и толкания троса, недостаточно.
Утечки: Если жидкости вытекают из цилиндров, давление не будет достаточным для правильной работы сцепления.
Несоосность: при нажатии педали сцепления или газа передается неправильное количество силы.
Воздух в линии: если воздух попадет в линию, где должна быть жидкость, вы не получите достаточного давления в системе для правильной работы.
Жесткое сцепление: Если вы обнаружите, что вам нужно большое усилие, чтобы заставить сцепление работать, это может указывать на наличие проблемы.
Знание того, что у вас за сцепление и как оно работает, может помочь вам понять, когда ваш автомобиль не работает должным образом.Избегайте проблем, в том числе быстро переключайте передачи и не используйте сцепление.
Источники:
https://auto.howstuffworks.com/clutch.htm
All About Car Clutches
https://www.autobutler.co .uk / wiki / what-does-the-clutch-do
Этот контент создается и поддерживается третьей стороной и импортируется на эту страницу, чтобы помочь пользователям указать свои адреса электронной почты. Вы можете найти больше информации об этом и подобном контенте на пианино.io
.

Назначение и принцип работы фрикционного сцепления

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Рекламные предложения:

Главная → Справочник → Статьи → Форум

Двухдисковое фрикционное сцепление КамАЗ –движущая сила грузовой техники opex.ru

Особенности сцепления КамАЗ

Принцип действия

Почему на КамАЗ устанавливается двухдисковое сцепление

Особенности сцепления КамАЗ

Принцип действия

Почему на КамАЗ устанавливается двухдисковое сцепление

Сцепление автомобиля

Виды сцепления

В «БелАК» ПОСТУПЛЕНИЕ НОВЫХ ДИСКОВ СЦЕПЛЕНИЯ

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

Назначение и типы

Требования к сцеплениям

Типовое устройство сцепления — однодисковое, фрикционное

Приводы сцеплений

Другие статьи по сцеплениям

Общее устройство трансмиссии

машиностроение — фрикционная муфта и необходимое усилие

Знакомство с принципом работы фрикционного диска сцепления

Теоретические, численные и экспериментальные исследования

1. Введение

2. Мотивация и цели работы

3. Обзор литературы

4. Математические модели

4.1. Модель рассматриваемой механической фрикционной муфты

4.2. Математическое моделирование процессов износа

4.3. Аналитические исследования

4.4. Безразмерная форма

4.5. Численные методы расчета

5. Экспериментальная проверка

5.1. Экспериментальный стенд: мехатронная система с фрикционной муфтой

5.2. Методология исследования

5.3. Исследования процессов износа

5.4. Сводка экспериментальных результатов

6. Численные результаты

6.1. Модель дифференциального износа

6.2. Модель интегрального износа

7. Резюме и окончательные выводы

Конфликт интересов

Благодарности

Объяснение центробежной муфты — Руководство инженера по центробежной муфте

Что такое центробежная муфта?

Каковы преимущества и недостатки использования центробежной муфты?

Как работает центробежная муфта?

Применение центробежной муфты

Свяжитесь с нами

T: +44 (0) 1484 606040

Сила срабатывания — обзор

13.2.1 Конструкция дисковых муфт

Как это работает: фрикционная муфта с пружинным включением

ОСНОВНОЕ ПОДКЛЮЧЕНИЕ

ПИТАНИЕ СЦЕПЛЕНИЯ

ОТКЛЮЧЕНИЕ СЦЕПЛЕНИЯ

Все, что вам нужно знать

Что делает сцепление?

Как устроено сцепление?

Распространенные проблемы со сцеплением

Добавить комментарий Отменить ответ