Определение геометрических параметров фрикционного сцепления

Последовательность решения задачи:

Задачей расчета фрикционных муфт сцепления является определение числа и размеров поверхностей трения, потребной для передачи крутящего момента силы нажатия на трущиеся поверхности, передаточного числа привода управления и прочих размеров деталей муфты сцепления.

В соответствии с вариантом, выданным преподавателем студенты знакомятся с общей конструкцией фрикционного сцепления, используемого на автотракторной технике, его назначением и техническими параметрами. На основании данных из справочной литературы определяется модель двигателя, установленная на автомобиле или тракторе, что определяет расчетные значения передаваемого сцеплением крутящего момента.

Размеры муфты сцепления определяются исходя из возможности передачи ею крутящего момента, несколько превышающего момент двигателя. Расчет по увеличенному моменту необходим для обеспечения надежной передачи момента двигателя на трансмиссию даже в случае замасливания дисков, небольшого износа поверхностей трения или некоторой потери упругости нажимных пружин.

Расчетный момент трения муфты сцепления определяется по формуле:

 

М_р =β×M_e, (3.1)

 

М_р = β * M_e =637*1,8=1501,2 Н*м,

где М_р - расчетный момент трения муфты сцепления, н*м;

M_e =637- максимальный крутящий момент двигателя, н*м;

b=1,8 - коэффициент запаса муфты сцепления.

 

При выборе численного значения коэффициента запаса β руководствуются следующими соображениями. Небольшой коэффициент запаса не может гарантировать надежной передачи крутящего момента. В случае слишком большого коэффициента запаса муфта сцепления перестает выполнять роль предохранительного устройства, предотвращающего перегрузку трансмиссии при резком изменении режима работы. Кроме того, при повышении коэффициента запаса β требуется большая сила нажатия на диски, увеличение числа или размеров поверхностей трения. Первое влечет за собой увеличение силы, необходимой для управления муфтой сцепления, а второе - увеличение металлоемкости конструкции.

Далее определяется значение момента трения муфты сцепления, который может быть передан рассчитываемой муфтой:

 

М_сц =2×π× (R_cp)²×b×μ×q×i (3.2)

 

М_сц =2×3,14× (0,133)² ×0,065×0,18×0,25×3×10⁶=1654,28 Н*м

где М_сц - значение момента трения муфты сцепления, н*м;

R_cp - радиус приложения равнодействующей сил трения, м;

b - ширина трущегося элемента, м;

μ = 0,18 - коэффициент трения;

q = 0,25 - допустимое удельное давление на поверхность, н/м²;

i - число пар поверхностей трения.

Радиус приложения равнодействующей сил трения определяется по следующей формуле:

 

(3.3)

 

R_cp=0,1387 м

 

где R₂ - наружный радиус поверхности трения, м;

R₁ - внутренний радиус поверхности трения, м.

Ширина трущегося элемента определяется по формуле:

 

b =R₂ –R₁ (3.4)

 

b=0,1615-0,11305=0,04845 м.

 

В свою очередь наружный радиус поверхности трения R₂ ограничивается размерами маховика и может быть определен из соотношения:

 

R₂=(0,8...0,85)×R_махов (3.5)

 

R₂=0,84×0,190=0,1615 м

Радиус маховика задается преподавателем по вариантам в задании на курсовой проект.

Внутренний радиус поверхности трения R₁ определяется конструктивными соображениями ведомого диска сцепления и связывается следующим соотношением:

 

R₁=(0,5...0,7)×R₂ (3.6)

 

R₁=0,6×0,159=0,11305 м

 

Число пар поверхностей трения i может быть определено по следующей формуле:

 

i=m+n–1, (3.7)

i=3

 

где m - число ведущих дисков;

n - число ведомых дисков.

M_p/M_сц=1501,2/1654,3=0,9

М_р / М_сц = 0,75... 1,0, то расчет принимается и считается законченным

На рисунке 3 приведен общий вид и конструктивная схема двухдискового сцепления. К шпилькам маховика, пропущенным через отверстия двух ведущих дисков 7 и 8 (рис. 162), крепится кожух 12 сцепления. Между маховиком 2 и ведущим диском 7, а также между дисками 7 и 8 помещены два ведомых диска 6; эти диски жестко связаны со ступицами 5, сидящими на шлицах ведущего (первичного) вала 4 коробки передач, имеющего опору в подшипнике 3. Между кожухом сцепления и задним ведущим диском 8 установлены силовые пружины 21, сжимающие диски.

Когда сцепление включено, крутящий момент коленчатого вала двигателя передается силовой передаче через следующие детали: маховик 2, шпильки ведущих дисков, ведущие диски 7 и 8, ведомые диски 6, ступицы 5 и ведущий вал 4 коробки передач.

Выключается сцепление посредством шести рычагов 16 выключения. Короткие концы рычагов соединены болтами 9 с ведущим диском 8; рычаги удерживаются в определенном положении пружинами 10 и 13.

Когда водитель нажимает на педаль 14 сцепления, ее движение передается через тягу 19, барашек 20, вилку 18 выключения, нажимную муфту 17 и упорный подшипник 15 рычагам 16 выключения, которые через регулировочную гайку 11 и болт 9 передвигают ведущий диск 8 назад (по рисунку вправо). Пружины 21 сжимаются и не надавливают на диски.

 

Рис.3 Схема двухдискового сцепления

 

Для того чтобы сцепление можно было выключить полностью и не происходило трения дисков друг о друга, между маховиком 2 и ведущим диском 7 установлены три спиральные пружины 1, отводящие диск 7 от переднего ведомого диска; в то же время три установочных винта 22, ввернутых в кожух сцепления и проходящих через отверстия ведущего диска 8, не позволяют ведущему диску 7 при смещении назад прижиматься к заднему ведомому диску.