Параметры конструкции сцепления, определяющие его функциональные свойства.

В современном автомотостроении применяются фрикционные, гидравлические и электромагнитные типы сцепления.

Фрикционные сцепления бывают: полуцентробежные, с созданием нажимного усилия пружинами, с автоматической регулировкой нажимного усилия, с созданием нажимного усилия электромагнитными силами (Рис. 1)

Фрикционные сцепления получили основное распространение.

Данный тип сцеплений неприхотлив в эксплуатации, конструктивно прост, имеет малые трудовые затраты в изготовлении и эксплуатации. Конструкция данного типа сцепления обеспечивает выполнение всех требований, предъявляемых к автомобильным транспортным средствам. Передача крутящего момента осуществляется за счет сил трения нажимным, фрикционным и опорным дисками. Обеспечение величины силы трения осуществляется нажимными пружинами. Сцепление оборудовано узлами гашения крутящих колебаний. Выключение и плавное включение сцепления осуществляется системой рычагов и упорным подшипником.

Рис 1. Фрикционное сцепление с созданием нажимного усилия электромагнитными силами: 1 – кожух; 2 – нажимной диск; 3 – якорь электромагнита; 4 – диск; 5 – контактные кольца; 6 – муфта блокировки сцепления; 7 – щетки; 8 – электромагнит; 9 – пружины.

 

Гидравлическое сцепление (Рис. 2) в основе нашло применение в транспортной технике, работающей в трудных дорожных условиях, где требуется мягкая передача крутящего момента от двигателя к трансмиссии. Конструктивно данное сцепление сложное, критично к эксплуатационному обслуживанию, требуется постоянный контроль за состоянием деталей сцепления и рабочей гидрожидкости. Конструкция сцепления представляет собой гидронасос и турбину. Передача крутящего момента и плавность работы происходит за счет движения рабочей жидкости между насосом и турбиной. Выключение сцепления производится за счет удаления рабочей жидкости из сцепления.

 

Рис 2. Гидромуфта: 1 – насосное колесо; 2 – турбинное колесо; 3 – клапаны опорожнения; 4 – клапаны заполнения; 5 – радиатор; 6 – предохранительный клапан; 7 – бак; 8 – насос питания.

 

Электромагнитное сцепление (Рис. 3) предназначено для применения в автоматических системах трансмиссии. Конструктивно данный тип сцеплений представляет собой электромагнит с ферромагнитным рабочим веществом. Включение сцепления производится подачей в катушки электромагнита рабочего напряжения. Основной недостаток данного типа сцепления заключается в том, что катушка сцепления во все время работы находится под напряжением, что сокращает срок эксплуатации, жесткое включение сцепления. Данный тип сцепления применяется в ограниченных видах транспортной техники.

 

Рис 3. Электромагнитное порошковое сцепление

1 – маховик; 2,3,6,7 – магнитопровод; 4 – обмотка возбуждения; 5 – вывод; 8 – диски из немагнитного материала.

 

Общие принципы расчёта элементов сцепления на работоспособность

Сцепление – это механизм трансмиссии, передающий крутящий момент двигателя и позволяющий кратковременно отсоединять двигатель от трансмиссии и вновь их плавно соединять.

Алгоритм расчета сцепления

Расчетный момент сцепления Мс двигателя:

(1.1)

Диаметр ведомого диска:

(1.2)

где p0=0.2МПа;

m=0.3;

I=2.

Внутренний радиус фрикционного кольца.

r= (0.6)R=0.075 м. (1.3)

4. Сумарная сила действующая на ведомый диск.

(1.4)

Удельная работа буксования:

(1.5)

где Wб – работа буксования определяется из зависимости: ,

где ωд и ωа – угловые скорости соответственно ведущих и ведомых дисков,

Мс(t)- момент трения сцепления.

Расчет ведущего диска на нагрев:

(1.6)

где m н – масса диска,

с- удельная массовая теплоемкость.

Нажимное усилие одной витой пружины:

(1.7)

где Р0 – суммарное усилие оттяжных и отжимных пружин сцепления, Р0 = (0,15-0,25)МПа,

zн – число нажимных пружин.

Жесткость пружины:

, (1.8)

где lн – величина износа накладок.

Требования, предъявляемые к главным передачам.

Главные передачи увеличивают крутящий момент и передают его на полуось, расположенную под углом 90° к продольной оси автомобиля (при расположении двигателя параллельно продольной оси автомобиля).

Требования, предъявляемые к главной передаче:

• оптимальное значение передаточного числа;
• высокий КПД;
• низкий уровень шума;
• небольшие вертикальные размеры (как правило, именно нижняя
точка картера главной передачи определяет величину дорожного просвета).

По числу ступеней преобразования передаточного числа главные передачи делятся на одинарные и двойные.

Главные одинарные передачи могут быть:

• коническими (оси зубчатых колес пересекаются);
• гипоидными (оси зубчатых колес перекрещиваются);
• цилиндрическими;
• червячными (с верхним или нижним расположением червяка).

В отличие от одинарной, двойная передача состоит из двух пар зубчатых колес. По компоновочной схеме главные двойные передачи делятся на центральные и разнесенные. В центральной главной передаче обе пары зубчатых колес составляют центральный редуктор. В разнесенной главной передаче одна пара зубчатых колес образует центральный редуктор, а вторая идет к ведущим колесам, образуя два колесных редуктора с одинаковыми передаточными числами.

По типу главные двойные передачи делятся на следующие зубчатые зацепления:

• коническо-цилиндрические;
• цилиндрическо-конические;
• коническо-планетарные.

Главная передача называется проходной, если имеет проходной вал, посредством которого она связана с другой главной передачей или непроходной, если возможность вывода крутящего момента не предусмотрена. Существуют переключаемые главные передачи, обеспечивающие возможность выбора одного из двух передаточных чисел. Такие передачи называются двухступенчатыми.

Устройство главной передачи:

а — коническая; 6 — гипоидная; в — двойная; 1 и 2 — ведущее и ведомое конические зубчатые колеса соответственно; З и 4— ведущее и ведомое цилиндрические зубчатые колеса соответственно.

Требования, предъявляемые к дифференциалам.

Дифференциал предназначен для распределения крутящего момента между двумя ведомыми валами, которым он позволяет вращаться с неодинаковыми скоростями, обычно при движении автомобиля на поворотах или по неровностям.

Дифференциалы подразделяются по следующим основным классификационным признакам:

по назначению (по месту расположения):

- межколесные

- межосевые

- межтележечные

- и т.д.

по соотношению моментов на ведомых валах:

- симметричные (разделяют моменты на ведомые валы поровну)

- несимметричные (разделяют моменты на ведомые валы не поровну, но в заданном соотношении)

по типу передачи:

- зубчатые с цилиндрическими или с коническими зубчатыми колесами

- червячные

- кулачковые

- и т.д.

по возможности блокировки:

неблокируемые

блокируемые с принудительной блокировкой или самоблокируюшиеся (частично или полностью)

Основные требования к дифференциалам следующие:

распределение крутящего момента между ведомыми валами в заданном соотношении;

хорошая устойчивость (без заносов) при движении на поворотах и по неровной дороге, а также высокие тяговые свойства при движении вне дорог.

В отличие от других механизмов, входящих в трансмиссию, в требованиях к дифференциалам нет пункта о высоком КПД.

Кроме того, к дифференциалам, как и к остальным механизмам автомобиля, предъявляют также общие требования:

-обеспечение минимальных размеров и массы

-высокая надежность

-минимальное обслуживание

-технологичность

Рассмотрим, какими конструктивными мероприятиями обеспечивается выполнение требований к дифференциалам.

Распределение крутящего момента между ведомыми валами в заданном соотношении обычно обеспечивается применением трехзвенного планетарного механизма с параметром а = 1 (симметричный дифференциал) с коническими, иногда с цилиндрическими шестернями. У автомобилей с колесной формулой 6×6, если дифференциал устанавливают между передним мостом и двумя задними, применяют в качестве дифференциала трехзвенный планетарный механизм с параметром а = 2 (несимметричный дифференциал) с цилиндрическими шестернями. При этом 1/3 момента передается на передний мост и 2/3 — на два задних моста.

Хорошая устойчивость (без заносов) при движении на поворотах и по неровной дороге обеспечивается, так же как и предыдущее требование, применением трехзвенного планетарного механизма, распределяющего крутящие моменты между ведомыми валами в заданном соотношении, независимо от соотношения их угловых скоростей. Более высокие скорости на поворотах обеспечивают управляемые дифференциалы.

Высокие тяговые свойства при движении вне дорог обеспечиваются применением самоблокируюшихся или блокируемых дифференциалов. При этом наиболее высокими тяговыми свойствами обладают автомобили со всеми ведущими колесами и с регулируемым давлением воздуха в шинах.