Полуцентробежное фрикционное сцепление

Полуцентробежные сцепления в середине прошлого века считались весьма перспективными и получили широкое распространение как на легковых, так и грузовых автомобилях.

В полуцентробежном сцеплении (рисунок 5.9) сжатие ведущих и ведомых деталей осуществляется суммарным усилием, создаваемым периферийными нажимными пружинами (менее жесткими по сравнению с пружинами обычного сцепления) и центробежными силами рычагов выключения сцепления с грузиками, поэтому:

P∑ = Рр∙nпр + S∙kр,

где Рр – рабочее усилие одной пружины; nпр – число периферийных пружин; S – усилие на ведомый диск от центробежной силы одного рычага с грузиком; kр – число рычагов с центробежными грузиками.

В связи с меньшей жесткостью периферийных пружин уменьшается усилие на педаль при выключенном сцеплении.

Из рассмотрения схемы сил (рисунок 5.10), действующих на рычаг с грузиком, следует:

S = Т (а/b) = mгр ωe² R1 (а/b),

где mгр – масса одного рычага с грузиком; ωe – частота вращения коленчатого вала двигателя; R1 – расстояние от центра масс рычага с грузиком до оси вращения.

В полуцентробежных сцеплениях момент сил трения, возникающий в результате воздействия периферийных пружин на нажимной диск, при частоте вращения коленчатого вала, соответствующей частоте при Мe max, как правило, меньше максимального крутящего момента двигателя, т.е. коэффициент запаса сцепления β < 1. В расчетах этих сцеплений он берется в пределах 0,85…0,90.

Рисунок 5.9 – Полуцентробежное сцепление: 1 – грузик; 2 – пружина

На рисунке 5.11 показаны графики изменения суммарного момента трения Мс сцепления автомобиля ГАЗ М-20 «Победа», момента трения Мпр, создаваемого только периферийными пружинами, и крутящего момента двигателя по внешней скоростной характеристике от частоты вращения коленчатого вала двигателя. Из графика видно, что чем выше частота вращения коленчатого вала двигателя, тем больше усилие на ведомый диск от центробежной силы, создаваемой грузиками. В результате, при высокой частоте вращения коленчатого вала двигателя центробежные силы рычагов с грузиками создают излишне большой момент трения Мс и, следовательно, излишне большую силу P∑, что приводит к значительному увеличению удельного давления на фрикционные накладки.

Рисунок 5.11 – График зависимостей Мс = ƒ(ne) и Мпр = ƒ(ne) полуцентробежного сцепления
Рисунок 5.10 – Расчетная схема

При трогании автомобиля частота вращения коленчатого вала двигателя мала и требуется небольшое усилие на педаль для выключения сцепления. При переключении же передач при высокой скорости движения автомобиля к педали сцепления в начальный момент выключения необходимо прикладывать значительное усилие для преодоления суммарной силы (от периферийных пружин и центробежной силы), действующей на нажимной диск.

При движении автомобиля в тяжелых дорожных условиях с небольшой скоростью полуцентробежное сцепление может пробуксовывать, что снижает его долговечность.

5.4. Центробежное фрикционное сцепление [1]

Центробежное сцепление (рисунок 5.12) является постоянно разомкнутым. Оно выключено при неработающем двигателе, обеспечивает трогание автомобиля с места без нажатия на педаль сцепления, а также выключается автоматически при понижении частоты вращения коленчатого вала двигателя до заданного предела (оборотов холостого хода), в результате чего предотвращается остановка двигателя.

При включенном сцеплении реактивный диск 2 находится на некотором расстоянии от нажимного диска 1. Положение реактивного диска обусловлено рычагами 5 выключения сцепления, концы которых упираются в выжимной подшипник муфты 6 выключения сцепления, а сама муфта фиксируется упором 7. Нажимной диск подтягивается к реактивному диску отжимными пружинами 8. Это обеспечивает необходимый зазор между нажимным диском 1, ведомым диском 10 и маховиком 11 двигателя.

При увеличении частоты вращения коленчатого вала двигателя грузики 9 под действием центробежных сил расходятся и, упираясь хвостовиками в нажимной 1 и реактивный 2 диски, перемещают нажимной диск к маховику, создавая при этом давление на ведомый диск 10. При небольшой деформации нажимных пружин 4, что происходит даже при незначительном увеличении частоты вращения коленчатого вала двигателя, рычаги 5 поворачиваются на своих опорах и между их концами и выжимным подшипником муфты 6 выключения образуется необходимый зазор.

Рисунок 5.12 – Центробежное сцепление: а – схема; б – конструкция:

1 – нажимной диск; 2 – реактивный диск; 3 – кожух; 4 – нажимная пружина; 5 – рычаг выключения сцепления; 6 – муфта выключения сцепления; 7 – упор; 8 – отжимная пружина; 9 – грузики; 10 – ведомый диск; 11 – маховик двигателя

При торможении автомобиля до полной остановки сцепление автоматически выключается и исключает остановку двигателя. В процессе переключения передач частота вращения коленчатого вала двигателя не падает ниже частоты, при которой заканчивается включение сцепления, а потому его выключение в этих случаях совершается принудительно с помощью педали.

Торможение автомобиля двигателем (на спуске, при движении накатом) возможно только при перемещении упора 7, для чего имеется специальный привод с рабочего места водителя. В этом случае сцепление включается нажимными пружинами 4, установленными между реактивным диском 2 и кожухом 3, и сцепление становится постоянно замкнутым.

При движении автомобиля в тяжелых дорожных условиях с небольшой скоростью центробежное сцепление, как и полуцентробежное может пробуксовывать, что снижает его долговечность.