Введение. Рекомендовано УМО вузов РФ по образованию в области транспортных ма

А.В. Острецов,

П.А. Красавин,

В.В. Воронин

АВТОМОБИЛЬНЫЕ СЦЕПЛЕНИЯ

Учебное пособие

Рекомендовано УМО вузов РФ по образованию в области транспортных машин и транспортно-технологических комплексов в качестве учебного пособия для студентов, обучающихся по специальности «Автомобиле - и тракторостроение»

г. Москва – 2011

УДК 629.113 – 578

Острецов А.В., Красавин П.А., Воронин В.В. Автомобильные сцепления: Учебное пособие по дисциплинам «Конструкция автомобиля и трактора» и «Конструирование и расчет автомобиля» для студентов вузов, обучающихся по специальности 190201 (150100) «Автомобиле - и тракторостроение». – М.: МГТУ «МАМИ», 2011. – 98 с.

В учебном пособии изложены особенности конструкций автомобильных сцеплений, их приводов и стандартного двухмассового маховика. Даны классификация сцеплений и предъявляемые к ним требования. Приведены порядок расчета сцепления в целом и отдельных его деталей, а также примеры выбора параметров диафрагменной нажимной пружины и определения размеров фрикционных накладок ведомого диска. Даны тенденции развития систем управления сцеплением.

Рецензенты: Зав. кафедрой «Колесные и гусеничные машины» МГТУ «МАМИ» засл. деятель науки РФ, д-р техн. наук, проф. ШАРИПОВ В.М.; Начальник отдела тяжёлых наземных комплексов НПЦ СМ МГТУ им. Н.Э. Баумана, д-р техн. наук, проф. БЕЛОУСОВ Б.Н.

© ОСТРЕЦОВ А.В., КРАСАВИН П.А., ВОРОНИН В.В., 2011

© Издательство МГТУ «МАМИ», 2011

Содержание

Введение............................................................................................................. 5

1. Классификация сцеплений......................................................................... 8

2. Требования, предъявляемые к сцеплениям.......................................... 10

3. Гидравлическое сцепление (гидромуфта) ............................................... 11

4. Электромагнитное порошковое сцепление .............................................. 14

5. Конструкции фрикционных сцеплений ..………………………............ 16

5.1. Сцепление с диафрагменной нажимной пружиной ...………..........… 16

5.2. Особенности конструкций сцеплений с периферийными пружи-

нами и центральной конической пружиной ...……………….................... 24

5.3. Полуцентробежное фрикционное сцепление ...................................... 27

5.4. Центробежное фрикционное сцепление .............................................. 29

5.5. Сцепление с автоматической компенсацией износа накладок

ведомого диска (система XTend) ............................................................... 31

6. Расчет сцепления...……………………………………………….…….... 34

6.1. Определение расчетного момента трения сцепления ...….…........... 35

6.2. Определение работы Aб буксования сцепления, удельной рабо-

ты Aуд буксования и температуры t⁰ деталей сцепления в процессе

буксования ...…………………………………....................…................. 36

7. Конструирование и расчет деталей фрикционных сцеплений……. 43

7.1. Нажимной и средний ведущие диски ...………………………......... 43

7.2. Ведомые диски ...……………………………………………..……... 44

7.3. Пружины ...………………………………………………………..…. 53

7.4. Рычаги выключения сцепления ...……………………………….…. 63

7.5. Кожух сцепления ......………………………………………….......... 63

7.6. Картер сцепления ..…………………………………………….…..... 64

8. Привод сцепления ...……………………………….....……………..….... 64

9. Тенденции развития систем управления сцеплениями ...….........…. 74

Список литературы....................................................................................... 81

Приложение 1. Двухдисковое сцепление с периферийными пружинами ... 82

Приложение 2.Определение размеров фрикционных накладок для одно-

дискового сцепления автомобиля КамАЗ-4310 (6х6) ................................... 83

Приложение 3.Особенности конструкции стандартного двухмассового маховика ............................................................................................................ 86

Приложение 4.Выбор параметров диафрагменной нажимной пружины

вдавливаемого типа для однодискового сцепления автомобиля КамАЗ-

4310 (6х6) .......................................................................................................... 91

Приложение 5.Механический привод управления сцеплением с пневма-

тическим усилителем (пневмомеханический привод) ................................... 93

Приложение 6.Гидропневматический привод управления сцеплением …. 96

Введение

Сцепление предназначено для кратковременного разобщения коленчатого вала двигателя от трансмиссии и последующего их соединения, необходимого для осуществления плавного трогания автомобиля с места и переключения передач во время движения. Сцепление также служит для предохранения трансмиссии и двигателя автомобиля от перегрузок инерционными моментами.

Первые автомобили были оборудованы ленточными сцеплениями, в которых металлическая лента охватывала снаружи металлический барабан. Их особенность состояла в том, что в обычном положении они были постоянно выключены и включались путем перемещения рычага в определенное положение. Основным их недостатком была необходимость в использовании сложных регулировочных узлов, компенсирующих изнашивание рабочих поверхностей.

Появившиеся в дальнейшем конусные сцепления были постоянно включенными (рисунок 1). Маховик двигателя 2, являвшийся ведущим элементом сцепления, крепился к фланцу коленчатого вала и имел изнутри коническую поверхность. Соответствующую наружную коническую поверхность имел конус 9, являвшийся вместе с кожухом сцепления 7 ведомым элементом, который перемещался в осевом направлении по шлицам первичного вала коробки передач. Во включенном (рабочем) положении конус 9 с фрикционной накладкой 10 удерживались усилием пружины 8. Сцепление выключалось, когда водитель нажимал педаль сцепления 4 и через рычаг 5 и муфту выключения сцепления 3 сжимал пружину 8.

В конусных сцеплениях угол между поверхностью трения и осью конуса составлял 15⁰. В последних конструкциях фрикционные накладки применялись из фрикционных материалов с асбестовой основой.

Главным недостатком конусных сцеплений был большой момент инерции ведомого элемента, в результате чего он долго вращался после выключения сцепления, затрудняя переключение передач.

Рисунок 1 – Конусное сцепление:

1 – фланец коленчатого вала; 2 – маховик; 3 – муфта выключения сцепления; 4 – педаль сцепления; 5 – рычаг выключения сцепления; 6 – вал сцепления; 7 – кожух сцепления; 8 – пружина; 9 – конус сцепления; 10 – фрикционная накладка

На смену конусным сцеплениям пришли многодисковые сцепления, работающие в масляной ванне.Онисостояли из чередующихся стальных и бронзовых дисков, закрепленных на шлицах с ведомым и ведущим барабанами, т.е. имели большое число поверхностей трения и обеспечивали высокую плавность включения. Однако ведомый барабан с многочисленными ведомыми дисками обладал большим моментом инерции, что в значительной степени затрудняло переключение передач. Кроме того, при отрицательных температурах окружающего воздуха масло густело, ведущие и ведомые диски слипались, и сцепление не выключалось. В дальнейшем такие сцепления нашли широкое применение в качестве дисковых фрикционных элементов управления в планетарных коробках передач, а также в качестве многодисковых муфт.

Дальнейшим развитием многодисковых сцеплений стали сухие многодисковые сцепления.Их ведущие диски снабженынакладками из фрикционного материала, приклепанного к дискам с обеих сторон. Эти сцепления могут передавать особо большой крутящий момент при относительно небольших размерах. Однако им присущ тот же недостаток – большой момент инерции ведомых частей. Кроме того, ведомые металлические диски, расположенные между фрикционными накладками, имеют небольшую толщину (не более 4 мм), обладают низкой теплопроводностью, сильно нагреваются при буксовании сцепления, что ускоряет износ накладок, а иногда приводит к короблению дисков и нарушению чистоты выключения сцепления.

Сухие однодисковые сцепленияначали применяться с 1910 года и к середине 20-х годов прошлого века, благодаря присущим им преимуществам, получили всеобщее признание и практически вытеснили другие конструкции.