Файл: Конструкция автомобилей.pdf

57
Ведущий диск – это маховик 1 с магнитопроводом, прикрепленный к коленча- тому валу двигателя. Ведомый диск 4 прикреплен к первичному валу коробки пе- редач. Диск изготовлен из немагнитного материала, к нему прикреплены магни- топроводы. Между магнитопроводом ведущего и магнитопроводами ведомого диска обеспечен зазор 7, который заполнен фрикционным порошком, обладаю- щим высокими магнитными свойствами. При подаче напряжения на обмотки воз- буждения 3 частицы порошка притягиваются друг к другу и к магнитопроводам обоих дисков. Силовая цепь замыкается. Сила сцепления зависит от силы тока в обмотках, то есть ее можно регулировать, что важно для момента начала движе- ния автомобиля, когда сцепление должно пробуксовывать. При длительной про- буксовке ферромагнитный порошок из-за нагрева теряет свои свойства и измель- чается, поэтому необходимо периодически его заменять.
3.3.3. Сцепления фрикционного типа
Применяются с момента возникновения автомобиля, отличаются широким многообразием конструкции. Кроме перечисленных признаков, по которым клас- сифицируются сцепления механических транспортных средств, фрикционные сцепления имеют ряд собственных признаков по способу создания нажимного усилия и форме элементов трения, рис. 3.16. Принцип работы фрикционного сце- пления проиллюстрирован на рис. 3.17.
На первых конструкциях автомобилей применялись фрикционные постоянно выключенные сцепления типа лента-барабан. Впоследствии на автомобилях на- шли применение постоянно включенные сцепления конусного типа, рис. 3.18.
Ведущим элементом в данной конструкции является ведущий диск 2 (он же маховик двигателя) с внутренней конусной поверхностью обода. Маховик закре- плен к фланцу коленчатого вала 1 болтами. Ведомым элементом является конус сцепления 9, который центральной пружиной 8 поджимается через фрикционные накладки 10 к маховику 2.
Рис. 3.15. Схема порошкового сцепления: 1 – ма- ховик, 2 – неподвижный корпус, 3 – обмотка воз- буждения, 4 – ведомый диск, 5 – коленчатый вал двигателя, 6 – первичный вал коробки передач,
7, 8, 9 – зазоры

58
Рис. 3.16. Типы фрикционных сцеплений
ФРИКЦИОННЫЕ
СЦЕПЛЕНИЯ
ПРУЖИННЫЕ
ЦЕНТРОБЕЖНОЕ
ПОЛУЦЕНТРО-
БЕЖНОЕ
ЭЛЕКТРО-
МАГНИТНОЕ
По способу создания нажимного усилия
С периферийными пружинами
С центральной пружиной диафрагменной цилиндрической конической
По форме элементов трения
СПЕЦИАЛЬНЫЕ (конусное, барабанное и др.)
ДИСКОВЫЕ
С сухими дисками
С дисками в масле однодисковое двухдисковое многодисковое многодисковое а) б)
Рис. 3.17. Принцип работы сцепления фрикционного типа: а – сцепление вклю- чено, б – сцепление выключено; 1 – коленчатый вал двигателя, 2 – маховик
(ведущий диск), 3 – ведомый диск, 4 – первичный вал коробки передач

59
Левый конец пружины упирается в стакан 7, связанный с конусом 9. Стакан опирается в левой его части на удлинитель коленчатого вала через подшипник скольжения. В автомобилях с дисковыми сцеплениями такой удлинитель отсутст- вует. Правой опорой стакана 7 служит подвижное шлицевое соединение с пер- вичным валом 6 коробки передач. Правый торец пружины 8 упирается на под- шипник, установленный на удлинителе коленвала, обеспечивая усилие сжатия пружиной ведущего 2 и ведомого 9 дисков. Выключение сцепления производится нажатием на педаль 4: посредством муфты 3 стакан 7 и конусный диск 9 переме- щаются вправо, кинематическая связь двигателя с коробкой передач разрывается.
Недостатком данного типа сцепления является сравнительно большой момент инерции ведомого диска, который после выключения сцепления продолжает вра- щаться некоторое время, что затрудняет включение передачи.
Следующей ступенью в развитии конструкции является многодисковое сцеп- ление, работающее в масле. Состоит из чередующихся стальных и бронзовых дисков, соединенных шлицами поочередно с ведущим и ведомым барабанами.
Основным недостатком этого типа сцеплений является большой момент инерции ведомых элементов, а при увеличении вязкости масла возможно слипание дисков.
В настоящее время применяются на мотоциклах. Подобные конструкции приме- няются в качестве устройств для затормаживания звеньев планетарных механиз- мов в гидромеханических коробках передач (только используются диски с фрик- ционными накладками) и в планетарных коробках передач тяжелых машин.
Позднее в автомобилях начали применять сухое многодисковое сцепление, но при этом сохранился основной недостаток таких конструкций – большой момент
Рис. 3.18. Схема фрикционного ко- нусного сцепления: 1 – фланец ко- ленчатого вала двигателя, 2 – махо- вик, 3 – муфта выключения сцепле- ния, 4 – педаль, 5 – рычаг муфты выключения сцепления, 6 – первич- ный вал коробки передач, 7 – кожух сцепления, 8 – пружина, 9 – ведо- мый конусный диск сцепления,
10 – фрикционные накладки

60 инерции ведомых частей. Сцепления такого типа применяются в тяжелой техни- ке.
Развитие конструкций сцепления фрикционного типа привело к появлению однодисковых и двухдисковых сцеплений, которые в настоящее время являются наиболее распространенными в ступенчатых механических трансмиссиях.
Из других видов фрикционных сцеплений рассмотрим следующие.
1. Центробежное сцепление, рис. 3.19
Это постоянно разомкнутое фрикционное сцепление. Если в сцеплении конус- ного типа (см. рис. 3.18) сжатие ведущих и ведомых элементов осуществляется пружинами, то в данном случае нажимное усилие создается центробежными гру- зами.
При работающем двигателе вместе с маховиком 11 вращается прикрепленный к нему кожух 3. Вместе с кожухом вращаются соединенные с ним диски 1 и 2, а также пружины 4 и 8, грузы 9 и рычаги 5. Если частота вращения коленчатого ва- ла двигателя низкая (например, на холостом ходу), реактивный диск 2 и нажим- ной диск 1 находятся на некотором расстоянии друг от друга, т.е. сцепление вы- ключено. Положение реактивного диска 2 фиксируется рычагами 5, которые ниж- ними концами упираются в выжимной подшипник муфты выключения 6. Муфта от перемещения удерживается упором 7. Нажимной диск 1 подтягивается к реак-
Рис. 3.19. Центробежное сцепление: а – кинематическая схема, б – конструк- ция; 1 – нажимной диск, 2 – реактивный диск, 3 – кожух, 4, 8 – пружины,
5 – рычаг, 6 – муфта, 7 – упор, 9 – груз, 10 – ведомый диск, 11 – маховик а) б)

61 тивному диску 2 отжимными пружинами 8, что обеспечивает гарантированный зазор в цепочке: нажимной диск 1, ведомый диск 10, маховик двигателя 11. Так обеспечивается требование чистоты выключения сцепления.
При увеличении частоты вращения коленчатого вала двигателя, грузы 9 под действием центробежных сил расходятся, профилированными хвостиками упи- раются в диски 1 и 2. Нажимной диск 1 перемещается влево, прижимая ведомый диск 10 к маховику 11. За счет силы трения между накладками ведомого диска и торцевыми поверхностями маховика 11 и диска 1 ведомый диск начинает вра- щаться. Так как ведомый диск связан подвижным шлицевым соединением с пер- вичным валом коробки передач, крутящий момент передается от двигателя в ко- робку передач, т.е. происходит включение сцепления. Реактивный диск 2 пере- мещается на ограниченное расстояние вправо, сжимая пружины поз. 4 и обеспе- чивая гарантированный зазор между рычагами 5 подшипником муфты 6 для ис- ключения его постоянного вращения. Это увеличивает к.п.д. трансмиссии и по- вышает срок службы подшипника.
При снижении частоты вращения коленчатого вала грузы 9 возвращаются в исходное положение за счет перемещения влево диска 2 пружиной 4 и перемеще- ния вправо диска 1 пружинами 8. Сцепление автоматически выключается, пре- дотвращая остановку двигателя.
Для принудительного выключения сцепления при переключении передач муф- ту 6 необходимо переместить влево. При этом рычагами 5 реактивный диск 2 пе- ремещает вправо и через пружины 8 тянет нажимной диск 2, сцепление выключа- ется.
Чтобы обеспечить режим торможения двигателем, необходимо сдвинуть упор
7 вправо. Нажимной диск 2 будет прижиматься к ведомому диску 10 уже не за счет центробежной силы грузов 9, а пружинами 4, и сцепление останется вклю- ченным даже при малых частотах вращения коленчатого вала. Положением упора
7 управляет водитель.
Недостатком центробежного сцепления является высокая вероятность пробук- совки при малых скоростях движения в тяжелых дорожных условиях.
2. Полуцентробежное сцепление, рис. 3.20
Это постоянно включенное фрикционное сцепление, усилие сжатия ведомых и ведущих элементов осуществляется за счет пружин 5 и центробежных сил грузов
8. Наличие дополнительного нажимного усилия от действия грузов 8 позволяет применять более слабые нажимные пружины, чем в дисковых пружинных фрик- ционных сцеплениях (при прочих равных условиях). Следовательно, для управле- ния полуцентробежным сцеплением требуется затрачивать меньше усилий на ре- жимах начала движения и движения с малыми скоростями по сравнению с пру- жинными фрикционными сцеплениями.
Недостатком данной конструкции также является высокая вероятность про- буксовки в тяжелых дорожных условиях при малой скорости движения. Студен- там предлагается самостоятельно по рис. 3.20 разобраться с особенностями кон- струкции и работы полуцентробежного сцепления.

62
3. Электромагнитное фрикционное сцепление, рис. 3.21
В таких сцеплениях сжатие ведущих и ведомых частей осуществляется элек- тромагнитными силами. Это постоянно разомкнутые сцепления. Нажимной диск
2 соединен пальцами с диском 4, в который встроены электромагниты 8. Элек- трический ток подводится к магниту через щетки 7 и контактные кольца 5.
Якорь электромагнита 3 закреплен на кожухе 1, который прикреплен к махо- вику 11. Выключение сцепления обеспечивается пружинами 9. При подаче на- пряжения на щетки 7, под действием магнитного поля диск 4 притягивается к якорю 3, перемещая связанный с ним нажимной диск 3. Нажимной диск прижи- мает ведомый диск 10 к маховику 11. Так как ведомый диск 10 связан подвижным шлицевым соединением с первичным валом коробки передач, крутящий момент передается от двигателя в коробку передач, т.е. происходит включение сцепления.
Зубчатая муфта 6 позволят блокировать сцепление (т.е. соединять коленчатый вал двигателя и первичный вал коробки передач) при запуске двигателя автомобиля с буксира, когда отсутствует напряжение в бортовой сети.
Рис. 3.20. Полуцентробежное сцепление:
1 – маховик, 2 – ведомый диск, 3 – на- жимной диск, , 4 – кожух, 5 – нажимные пружины, 6 – муфта, 7 – рычаг, 8 – груз

63
3.4. Фрикционные дисковые пружинные сцепления
Сцепления этого типа представляют собой дисковую муфту, передающую крутящий момент за счет силы сухого трения. Получили самое широкое распро- странение на автомобилях со ступенчатыми механическими трансмиссиями.
3.4.1. Однодисковое фрикционное пружинное постоянно включенное
сцепление
Такие сцепления широко применяются в легковых и в ряде грузовых автомо- билей благодаря простоте конструкции, надежности, чистоте выключения и плав- ности включения, удобству при эксплуатации и ремонте.
В состав сцепления входят (рис. 3.22):
– ведущие части, т.е. связанные с коленчатым валом двигателя (маховик двигателя 3, кожух 1, нажимной диск 2);
– ведомые части, т.е. связанные с первичным валом коробки перемены пе- редач (ведомый диск 4);
– нажимной механизм, который можно также назвать механизмом включе- ния (пружины 6);
– механизм выключения (рычаги 12, муфта выключения с подшипником 7, вилка 11);
– привод механизма выключения (педаль 8, тяга 10).
При включенном сцеплении ведомый диск 4 прижат к маховику 3 посредством нажимного диска 2 пружинами 6. Крутящий момент передается от ведущих час- тей к ведомым частям двумя путями (потоками).
1. Маховик – ведомый диск. Маховик закреплен болтами на фланце коленча- того вала двигателя, крутящий момент передается от маховика через поверхности
Рис. 3.21. Электромагнитное фрикционное сцепление: 1 – кожух, 2 – нажимной диск,
3 – якорь, 4 – диск, 5 – кольцо, 6 – муфта,
7 – щетки, 8 – электромагнит, 9 – пружина,
10 – ведомый диск, 11 – маховик

64 трения к ведомому диску. Ведомый диск посредством подвижного в осевом на- правлении шлицевого соединения связан с первичным (ведущим) валом коробки передач.
2. Маховик – кожух сцепления – нажимной диск – ведомый диск. Кожух сцеп- ления прикреплен к маховику болтами. Для центрирования кожуха, то есть для обеспечения его однозначного положения относительно маховика, применяются штифты, установленные в маховик (не менее 2 шт., обычно 3 шт.). Крутящий мо- мент от кожуха сцепления передается нажимному диску. Применяются различные конструктивные решения для связи нажимного диска и кожуха. Конструкция со- единения должна обеспечить:
– передачу крутящего момента, т.е. тангенциальных усилий,
– возможность осевого перемещения нажимного диска относительно кожу- ха, что необходимо для включения-выключения сцепления.
На рис. 3.23 показан способ соединения пакетами упругих пластин, который применяется в сцеплениях грузовых (автомобиль ЗИЛ-130) и легковых автомоби- лей, например, автомобили ВАЗ. Пакеты пластин 3 расположены тангенциально
(по касательной), что позволяет осуществлять передачу крутящего момента. Их упругость не препятствует перемещению нажимного диска в осевом направлении
(напомним, что кожух сцепления жестко закреплен на маховике двигателя и в осевом направлении неподвижен).
Другой способ связи – посредством выступов (бобышек) нажимного диска, ко- торые входят в окна, прорезанные в кожухе сцепления, рис. 3.24. В таком вариан-
Рис. 3.22. Схема однодискового фрикционного пружинного постоянно включенного сцепления: а – сцепление включено, б – сцепление вы- ключено; 1 – кожух, 2 – нажимной диск, 3 – маховик 4 – ведомый диск,
5 – соединительная пластина, 6 – пружина, 7 – муфта выключения с подшипником, 8 – педаль управления, 9 – первичный вал коробки перемены передач, 10 – тяга, 11 – вилка, 12 – рычаг а) б)

65 те при выключении сцепления приходится преодолевать кроме усилия нажимных пружин еще и силы трения между элементами, через которые передается крутя- щий момент, т.е. между бобышками нажимного диска и кожухом сцепления. Та- кой способ соединения применяется в сцеплениях грузовых и легковых автомо- билей, например, автомобили ГАЗ.
Следующий способ – нажимной диск связан не с кожухом, а непосредственно с маховиком через шипы, обычно в количестве 4 шт., рис. 3.25а, б. Маховик имеет чашеобразную форму с внутренними канавками, в которые входят шипы нажим- ного диска. Данный способ применяется в однодисковых (грузовые автомобили
МАЗ) и многодисковых сцеплениях (грузовые автомобили КАМАЗ). При выклю- чении сцепления, как и в предыдущем случае, приходится преодолевать дополни- тельные усилия от силы трения между боковыми поверхностями шипов нажимно- го диска и канавок маховика. Аналогичный недостаток имеется и в том случае, когда нажимной диск связан с маховиком и кожухом пальцами, рис. 3.25в.