5.3. Ведомые фрикционные диски. Как называется главный диск в коробках передачах с фрикционными накладками
Фрикционное сцепление
Фрикционное сцепление работает за счет трения дисков. Задача сцепления как такового – это «включить или выключить» передачу крутящего момента с двигателя на коробку передач. Выжимая педаль сцепления, мы разъединяем трущиеся диски и момент не передается. Отпускаем педаль – и момент начал передаваться. Плавно отпускать педаль нужно для того, чтобы диски не ударялись друг о друга и аккуратно, без толчков, вошли в зацеп.
Теперь давайте разбираться в конструкции. Функцию ведущего диска сцепления выполняет маховик, закрепленный на коленвале. Он вращается всегда, пока включен двигатель. Его рабочая поверхность – гладкий металл (если, конечно, он не поврежден).
К маховику со стороны коробки передач привинчивается так называемая корзина сцепления – металлический кожух с подпружиненным нажимным диском внутри (он тоже металлический и гладкий). Вся эта конструкция также всё время вращается при запущенном моторе.
Между нажимным диском корзины и ведущим диском (маховиком) располагается ведомый диск сцепления. Вот он, для лучшего сцепления со стальными поверхностями, снабжен фрикционными накладками, которые еще иногда называют «феродо». Ведомый диск закреплен на первичном валу коробки передач. Соответственно, когда его прижимают к ведущему, он крутит вал и приводит в движение всю коробку.
Для того чтобы сжать вместе все три диска (ведущий, ведомый и нажимной), используется нажимной подшипник – деталь, которая, как и ведомый диск, располагается на первичном валу, а точнее – на его защитном кожухе. Почему на кожухе? А потому, что выжимной подшипник не вращается. Его задача – прижиматься к лепесткам диафрагменной пружины нажимного диска и, соответственно, прижимать всю эту конструкцию к ведомому диску и толкать полученный «слоеный пирог» к ведущему диску.
Нажимной подшипник в действие приводит педаль сцепления. Когда педаль отпущена, подшипник нажат и «пирог из дисков» слеплен воедино. Нажимая педаль, мы убираем подшипник от корзины, и пружины убирают нажимной диск от ведомого. Система «расслабляется».
Последнее, что осталось понять – это каким образом усилие от педали передается на подшипник. Непосредственно на сам подшипник давит вилка сцепления. Ну а вилку в движение приводит система привода сцепления, о которой мы рассказываем в отдельной статье.
Самая простая конструкция фрикционного сцепления – однодисковая. Она так называется по числу ведомых дисков. Для очень мощных автомобилей (грузовиков или с очень «моментным» двигателем) применяют не однодисковое, а многодисковое сцепление. Конструкция отличается тем, что в корпусе корзины между маховиком и нажимным диском располагается не один, а несколько ведомых дисков (чаще всего два). В итоге получается больше поверхностей трения. Подобная система нужна для того, чтобы «переварить» большой момент и мощность.
Остались вопросы? Смотрите простое и доходчивое видео от Михаила Нестерова.
knowcar.ru
Ведомые фрикционные диски
Ведомые фрикционные диски в сборе (рис.3.7,а), как правило, состоят из стального основания1 (листа толщиной0,8...2,5мм) в виде кольца, по внешней части которого с двух сторон установлены фрик- ционные накладки2 с помощью заклепок6, а к внутреннему отвер- стию приклепана ступица3 со шлицами для подвижного соединения с валом ФС.
Для лучшего прилегания фрикционных накладок к поверхно- стям трения ведущих дисков и предотвращения коробления стального основания при нагревании его делают с радиальными прорезями, за- канчивающимися отверстием несколько большего диаметра. Такой вид стального основания характерен для так называемого“ жесткого ведомого диска”, не обладающего ни осевой, ни тангенциальной по- датливостью. Положительным качеством таких ведомых дисков явля- ется их конструктивная простота и малая стоимость, а главным недос- татком- то, что они не обеспечивают плавное включение ФС.
Более перспективными являются ведомые диски с осевой и тан- генциальной податливостями. Применение ведомых дисков с осевой податливостью обеспечивает более плавное включение ФС, что уп- рощает процесс управления трактором или автомобилем при трога- нии с места.
Рассмотрим способы повышения осевой податливости ведомых дисков.
На рис. 3.7,б осевая податливость ведомого диска обеспечивает- ся за счет применения фасонных прорезей на стальном основании с последующим выполнением лепестков4 основания в виде отдельных пластинчатых пружин. Недостатком данной конструкции является сложность получения одинаковой жесткости у всех лепестков основа- ния.
Более перспективным является ведомый диск (рис. 11.7,в), в ко- тором осевая податливость обеспечивается применением отдельных пластинчатых пружин5, установленных между фрикционными на- кладками и закрепленных на малом радиусе стального основания1. При этом пластинчатые пружины выполняются из листовой стали меньшей толщины чем основание1 диска. Здесь легче по сравнению с ранее рассмотренной конструкцией ведомого диска обеспечить оди- наковую жесткость пластинчатых пружин5.
В более ранних конструкциях ФС применялись ведомые диски (рис. 3.7,г), в которых осевая податливость обеспечивалась примене- нием отдельных пластинчатых пружин5, приклепанных к стальному основанию1 со стороны нажимного диска. Такая конструкция имеет большой момент инерции ведомого диска и обеспечивает только его
51
одностороннюю осевую податливость (со стороны нажимного диска). При сборке ФС необходимо помнить, что ведомый диск нужно уста- навливать так, чтобы пружины5 были обращены в сторону нажимно- го диска. При обратной установке ведомого диска снижается долго- вечность его фрикционных накладок.
Рис. 3.7. Конструкции ведомых дисков:
1 - стальное основание; 2 - фрикционные накладки; 3 - ступица; 4 - лепесток основа- ния диска; 5 - пластинчатая пружина; 6 – заклепка
52
Гасители крутильных колебаний (демпферы). При работе трактора и автомобиля в валопроводах трансмиссии возникают кру- тильные колебания. Их источником, в первую очередь, являются гар- монические составляющие крутящего момента двигателя, а также ко- лебательные процессы, возникающие в самой трансмиссии вследствие карданных соединений, пересопряжений шестерен, внешних воздей- ствий при работе машины.
Вряде случаев частота вынужденных крутильных колебаний может оказаться равной частоте собственных колебаний упругой сис- темы трансмиссии, что приводит к появлению резонанса- резкого по- вышения уровня амплитуд крутящих моментов и напряжений в дета- лях трансмиссии, что может привести к их поломке.
Для устранения явления резонанса применяют специальные ме- ханизмы- гасители крутильных колебаний(демпферы), которые пре- образуют энергию колебаний в теплоту. Наиболее удобным местом для установки демпфера является ведомый диск ФС. Характерной особенностью демпферов является наличие упругого элемента, обес- печивающего относительное перемещение ведущих и ведомых частей
ивозникновение при этом сил трения для рассеяния энергии колеба- тельного процесса.
На современных тракторах и автомобилях широкое распростра- нение получилиупруго-фрикционныедемпферы(рис. 3.8).
На рис. 3.8,а показан ведомый диск ФС супруго-фрикционнымдемпфером с цилиндрическими пружинами. Рассеяние энергии кру- тильных колебаний происходит за счет сил трения между фланцем ступицы1 и дисками2. В некоторых конструкциях для увеличения сил трения и эффективности демпфирования между фланцем ступицы1 и дисками2 устанавливают фрикционные накладки3. Сила трения в демпфере определяется усилием нажимных пружин6. При передаче крутящего момента от дисков2 на ступицу1 цилиндрические пружи- ны4 деформируютcя, что обеспечивает относительное перемещение дисков и ступицы(тангенциальную податливость ведомого диска) и за счет трения между ними- преобразование энергии крутильных ко- лебаний в теплоту. Кроме того, при правильном выборе жесткости пружин4 обеспечивается смещение зоны резонансных колебаний за пределы рабочих частот вращения вала двигателя.
Внекоторых конструкциях ведомых дисков (рис. 3.8,б) приме- няют демпферы с упругими элементами, выполненными в виде рези- новых блоков5. Рассеяние энергии крутильных колебаний обеспечи- вается за счет не только трения между дисками2 и фланцем ступицы
53
1, но и больших внутренних гистерезисных потерь в резиновых бло- ках5 при их деформации.
б)
Рис. 3.8. Ведомые диски супруго-фрикционнымидемпферами:
а - с цилиндрическими пружинами; б- с резиновыми блоками; 1 - ступица; 2 - диски; 3 - фрикционные накладки; 4 - цилиндрические пружины; 5 - резиновые блоки; 6 - на- жимные пружины демпфера
Фрикционные накладки в настоящее время лимитирует общий срок службы ФС.
Материалы фрикционных накладок можно разделить на две группы:
-композиционные на основе полимеров;
-порошковые.
К о м п о з и ц и о н н ы е м а т е р и а л ы н а о с н о в е п о л и - м е р о в представляют собой многокомпонентную композицию, со- держащую основу, теплостойкую арматуру и наполнитель. Основу в таких материалах составляют связующие: каучуки, смолы и их ком- бинации.
Наполнители регулируют рабочие и технологические свойства материала. Их разделяют на металлические(медь, бронза, латунь, цинк, алюминий, свинец, железо, титан и другие металлы и соедине- ния в виде порошков, стружки или проволоки), неметаллические(графит, углерод, кокс, сера и др.), органические, например скорлупа
54
studfiles.net
Ведомые фрикционные диски
в окружающую среду. Поэтому к фрикционным накладкам предъявляются весьма жесткие требования:
экологическая чистота продуктов изнашивания; высокие износостойкость, коэффициент трения и теплостой-
кость; хорошая и быстрая прирабатываемость к металлическому
контртелу и несхватываемость с ним; достаточная механическая прочность, хорошая обрабатывае-
мость и малая стоимость; огнебезопасность при высоких температурах на парах трения;
высокая теплопроводность и малая гигроскопичность. Материалы фрикционных накладок можно разделить на две
группы:
композиционные на основе полимеров; порошковые.
К о м п о з и ц и о н н ы е м а т е р и а л ы н а о с н о в е п о- л и м е р о в представляют собой многокомпонентную композицию, содержащую основу, теплостойкую арматуру и наполнитель. Основу в таких материалах составляют связующие: каучуки, смолы и их комбинации. Чаще применяют фенолформальдегидные и анилинформальдегидные модифицированные смолы, различные натуральные и синтетические каучуки и их комбинации, формальдегидные модифицированные смолы, различные натуральные и синтетические каучуки и их комбинации.
Наполнители регулируют рабочие и технологические свойства материала. Их разделяют на металлические (медь, бронза, латунь, цинк, алюминий, свинец, железо, титан и другие металлы и соединения в виде порошков, стружки или проволоки), неметаллические (графит, углерод, кокс, сера и др.), органические, например скорлупа ореха кешью. Каучуково-смолянаяоснова обладает недостаточно высокими механическими свойствами, особенно при повышенных температурах. Все материалы на полимерной основе содержат теплостойкую арматуру: асбест, волокна, вату и др. Этот компонент во многом определяет свойства и технологию изготовления материала, и поэтому он часто отражается в названии. Так, материалы, армированные асбестом, называют фрикционными асбополимерными материалами (ФАПМ).
Материалы, в которых асбест заменен на другую теплостойкую арматуру, называют фрикционными безасбестовыми полимерными (ФБПМ). Применение ФБПМ в ФС было связано, в первую очередь, в связи с обнаруженной концерогенностью асбеста, отчего в ряде стран
studfiles.net
Однодисковые фрикционные сцепления.
Ступенчатые трансмиссии
Однодисковые сцепления
Однодисковые сцепления получили наибольшее применение вследствие простоты конструкции, незначительного момента инерции ведомых деталей, лучшего теплоотвода и полноты выключения.
Конструкцию однодисковых сцеплений и особенности их работы рассмотрим на примере сухого однодискового сцепления автомобилей марки «ВАЗ» и «ЗИЛ».
***
Сцепление легкового автомобиля
Устройство однодискового сцепления легкового автомобиля ВАЗ-2110 представлено на рис. 1. Конструктивно оно представляет собой постоянно замкнутое, сухое сцепление с мембранной центральной нажимной пружиной и механическим приводом.
Стальной штампованный кожух сцепления 3 крепится к маховику 6 шестью болтами 4, а с нажимным диском 5 соединяется тремя парами упругих стальных пластин 18, которые обеспечивают перемещение нажимного диска в осевом направлении и передают крутящий момент с кожуха на нажимной диск. Кожух центрируется относительно маховика с помощью штифтов. На кожухе с внутренней стороны устанавливаются кольца 19, являющиеся опорами для мембранной пружины. На нажимном диске выполнен кольцевой выступ, на который нажимная пружина опирается своим наружным краем.
Нажимная пружина 11 выполняется методом штамповки из листовой стали и в свободном состоянии имеет форму усеченного конуса. Внутренняя часть нажимной пружины имеет радиальные прорези, которые образуют лепестки, работающие как рычаги. Давление пружины создается ее участком между опорными кольцами и наружным краем пружины. Ведущие детали сцепления проходят статическую балансировку путем высверливания металла на нажимном диске.
Ведомый диск 7 сцепления состоит из диска с фрикционными накладками 16 и гасителя крутильных колебаний. Диск стальной, с радиальными прорезями, делящими его на сектора, отогнутые поочередно в разные стороны, что придает волнообразную форму его рабочей поверхности.
К секторам ведомого диска независимо одна от другой приклепаны фрикционные накладки 16. Головки заклепок утопают в отверстиях накладок, а их стержни расклепаны на поверхности ведомого диска. Для этого в противоположной фрикционной накладке выполнены отверстия бόльшего диаметра. Такое крепление накладок способствует повышению плавности включения сцепления.
Ведомый диск соединяется со ступицей 15 с помощью гасителя крутильных колебаний, позволяющего смещаться ступице относительно диска в тангенциальном направлении (по касательной) за счет деформации пружин 17 гасителя. Поглощение энергии колебаний происходит при совершении работы трения фрикционных элементов, расположенных между ведомым диском и диском, к которому приклепана ступица. Усилие, сжимающие эти диски, установлено при сборке на заводе-изготовителе.
Окна в ступице делаются одинаковыми, а в ведомом диске часть окон имеет бόльшую длину, поэтому не все пружины начинают деформироваться одновременно. Это позволяет расширить диапазон колебаний, при которых гаситель начинает эффективно работать.
***
Сцепление грузового автомобиля
На автомобилях марки «ЗИЛ» применяется сухое однодисковое сцепление с периферийным расположением нажимных пружин, гасителем крутильных колебаний и механическим приводом (рис. 2). Общее устройство такого сцепление во многом похоже на устройство рассмотренного выше сцепления легкового автомобиля, но здесь в качестве нажимного устройства вместо центральной мембранной пружины применяются периферийно расположенные цилиндрические витые пружины.
Чугунный нажимной диск 2 расположен в стальном штампованном кожухе 12, прикрепленном восемью центрирующими болтами 21 к маховику 1 двигателя. Диск соединяется с кожухом четырьмя упругими пластинами 14, концы которых заклепками крепятся к кожуху и болтами с втулками – к нажимному диску. Через эти пластины усилие передается от кожуха сцепления на нажимной диск, в то же время, благодаря упругой деформации пластин, диск может перемещаться в осевом направлении. Между кожухом и диском установлено шестнадцать нажимных пружин 13. Пружины центрируются на нажимном диске с помощью специальных выступов и опираются на него через теплоизолирующие шайбы 15.
Между маховиком и нажимным диском расположен ведомый диск 3, установленный на шлицах первичного вала 4 коробки передач. К стальному диску заклепками приклепывают фрикционные накладки, которые увеличивают коэффициент трения, а радиальные прорези в диске предотвращают его коробление при нагревании, а также служат своеобразными каналами для отвода теплоты от диска. Диск балансируется с помощью балансировочных пластин.
Гаситель крутильных колебаний устроен следующим образом. Ведомый диск 3, кольцо 33 гасителя и стальные фрикционные пластины 31 соединены друг с другом заклепками. К ступице 30 приклепаны два диска 29 гасителя и маслоотражатель 32. Упругой муфтой гасителя является восемь равномерно расположенных по окружности пружин 28. Каждая пружина вместе с опорными пластинами 27 размещена в прямоугольных вырезах ведомого диска 3 и дисков 29 гасителя. Опорные пластины имеют четыре боковых выступа, удерживающих их в вырезах ведомого диска.
Фрикционным элементом являются поверхности трения фрикционных пластин 31 и внутренние поверхности дисков 29 гасителя. При сжимании пружин гасителя возможно поворачивание ступицы относительно ведомого диска, при этом преодолеваются силы упругости пружин и силы трения в фрикционном элементе (рис. 3). Максимальный угол закручивания определяется полным сжатием пружин до соприкосновения витков.
Четыре рычага 5 выключения сцепления (рис. 2) соединены с помощью осей 18 и игольчатых подшипников 20 с нажимным диском 2 и вилками 6. Вилки присоединены к кожуху регулировочными гайками 16, имеющими сферическую опорную поверхность. Гайки прижимаются к кожуху стопорными пластинами 17, каждая из которых закреплена на кожухе двумя болтами. Благодаря сферической поверхности гаек вилки могут покачиваться относительно кожуха, что необходимо при повороте рычагов выключения (при выключении и включении сцепления). Этими же гайками регулируется положение рычагов при сборке сцепления.
***
Сухое двухдисковое сцепление
k-a-t.ru
Принцип работы сцепления автомобиля
Сегодня трудно представить автомобиль, чья коробка передач была бы напрямую подсоединена к двигателю. При такой конфигурации трогаться с места авто будет рывками, переключение передачи станет невозможным, а для остановки будет необходимо полностью отключить двигатель. При такой работе срок службы коробки передач сократится до нескольких дней или еще сильнее. На двигатель же (ДВС) подобного рода перегрузки тоже окажут сильное влияние: его ресурс сократится в несколько раз. В данной статье мы рассмотрим принцип работы сцепления, а также его классификацию и конструкцию.
Назначение сцепления
Основная цель которой служит сцепление, зачем нужно – плавное соединение вала коробки передач и маховика двигателя внутреннего сгорания в моменты начала движения и переключения передачи. Говоря простым языком, работа сцепления заключается в роли выключателя крутящего момента. Кроме того, оно способно уберечь от перегрузки и механических повреждений трансмиссию в случае резкого торможения.
Виды
Системы сцепления различаются по следующим признакам:
- по количеству ведомых дисков (однодисковые и многодисковые). Первые имеют большее распространение.
- по среде работы (сухие и влажные). Первые являются самыми популярными и распространенными. Влажной система называется тогда, когда элементы находятся в масляной ванне.
- по приводу в действие механизма (механические, электрические, гидравлические, комбинированные).
- по типу нажатия на прижимной диск (с центральной диафрагмой, с круговым расположением пружин).
Состав узла сцепления
Нажимной диск
Данный элемент, получивший простонародное название «корзина», является основанием выпуклой округлой формы. Выжимные пружины имеют соединение с прижимной площадкой (также округлой).
Ведомый диск
Также имеет округлую форму, конструкция же его состоит из следующих компонентов: основание, шлицевая муфта, фрикционные накладки, демпферные пружины. Последние расположены вокруг муфты и служат цели гашения вибраций. В основу состава фрикционных накладок входит углепластиковый композит, к тому же они могут быть выполнены из керамики, кевлара и т.д. Присоединяются они к основанию с помощью специальных заклепок.
Выжимной подшипник
Одна из его сторон представляет собой нажимную площадку округлой формы. Располагается на первичном валу, выступающем из коробки передач, и крепится на защитном кожухе вала. Вилкой привода подшипник приводится в действие вследствие нажатия на оправку последнего. Принцип работы подшипника может быть либо оттягивающий, либо нажимной.
Система привода
Она может быть механической, электрической и гидравлической.
- В механической системе усилие, оказываемое нажатием на педаль, передается на выжимную вилку тросом, находящимся внутри кожуха.
- В состав электрической системы входит электромотор, к которому подсоединен трос и включающийся нажатием на педаль.
- Гидравлическая система состоит из главного и рабочего цилиндров, соединенных между собой трубкой высокого давления. Давление на педаль включает в работу шток главного цилиндра, на конце которого располагается специальный поршень. Последний нажимает на тормозную жидкость, создавая давление, передающееся к рабочему цилиндру по трубке. Конструкция рабочего цилиндра аналогична: также имеются шток и поршень. Из-за давления поршень толкает шток, который нажимает на выжимную вилку.
Педаль сцепления
Она располагается возле педалей газа и тормоза, находится всегда слева. В машинах с автоматической коробкой передач этот элемент отсутствует, но сам механизм сцепления имеет место быть.
Принцип работы
Как работает сцепление? Рассмотрим самый популярный на сегодня вариант – постоянно включенное однодисковое сцепление (сухое). Принцип работы сцепления автомобиля заключается в крепком сжатии поверхностей маховика, прижимной поверхности и накладок диска.
Однодисковое, сухое
Благодаря выжимным пружинам, в положении работы нажимной диск очень крепко прижат к диску сцепления, тем самым прижимая его к маховику. В муфту входит первичный вал, крутящий момент на который передается от диска сцепления.Нажатие активирует работу системы привода: на выжимные трубы нажимает подшипник, а рабочая поверхность «корзины» отделяется от диска сцепления. В результате освобождения диска, первичный вал перестает вращаться, хотя двигатель все еще находится в заведенном состоянии.
Двухдисковое
Как оно работает в случае двухдисковой системы? «Корзина» имеет уже две рабочие поверхности, следовательно и дисков сцепления тоже два. Ограничительные втулки и система регулирования нажатия располагаются между поверхностями ведущего диска. Сам же процесс разъединения вала и маховика полностью аналогичен однодисковому варианту.Что же касается АКПП, то там чаще всего применяется многодисковое влажное сцепление. Так как педаль отсутствует, выжим обеспечивается сервоприводом, известным также как актуатор.
Сервоприводы делятся на несколько видов: электрические, шаговые и гидравлические. Управляются они или электронным блоком, или гидравлическим распределителем (в зависимости от типа).Кроме этого, уже созданы роботизированные коробки передач, в которых используются сразу два сцепления, работающие по очереди.
znanieavto.ru
