Определение расчетного момента трения сцепления

Расчетный момент трения сцепления

Мс = β·Мe max = P∑ ∙ z ∙ μ ∙ Rc , (6.1)

где β – коэффициент запаса сцепления (β ≤ 3,0). При его выборе исходят из того, что слишком низкое его значение приводит к увеличению времени буксования сцепления при трогании автомобиля, повышенному его нагреву и износу, а излишне высокое – к увеличению размеров, массы и усилия, необходимого для управления сцеплением, а также ухудшению предохранения трансмиссии и двигателя от перегрузок. В связи с этим в расчетах обычно принимают:

- для однодисковых сухих сцеплений легковых автомобилей – β = 1,4…1,9,

грузовых автомобилей – β = 1,5…2,2;

- для двухдисковых сухих сцеплений грузовых автомобилей – β = 2,0…2,3;

P∑ – усилие на нажимной диск; z – число поверхностей трения: для однодискового сцепления z = 2; для двухдискового – z = 4; для многодискового – z = 2n (n – число ведомых дисков); μ – коэффициент трения скольжения. Его значение зависит от материала поверхностей трения, их состояния и обработки, относительной скорости скольжения дисков, давления и температуры. Для существующих типов фрикционных накладок, работающих в паре с чугуном, в расчетах предлагается принимать μ =0,30 [6, 7], μ =0,23…0,27 [8];

Rc – радиус расположения равнодействующей сил трения

Rc = (D³ – d³) / 3 (D² – d²),

где D и d – соответственно наружный и внутренний диаметры фрикционной накладки, м.

Площадь трения одной накладки ведомого диска Fн = 0,25 · π · (D² – d²), тогда Rc = π (D³ – d³) / 12 Fн .

Наружный диаметр D фрикционной накладки ограничивается размерами маховика двигателя и должен быть согласован с ГОСТ 1786 – 95. Внутренний диаметр d фрикционной накладки устанавливают из отношения d / D = λн , которое при расчете сцепления принимают 0,67 ± 0,07 для легковых и 0,55 ± 0,05 – для грузовых автомобилей.

При расчете сцепления определяется удельное (допускаемое) давление на фрикционную накладку

po = P∑/Fн ,[МПа]. (6.2)

Подставив P∑ из уравнения (1.1), получим

β Мe max 12 β Мe max 12 β Мe max

po = ▬▬▬▬▬ = ▬▬▬▬▬▬▬ = ▬▬▬▬▬▬▬ ≤ [ po ] (6.3)

z μ Rc Fн π z μ (D³ – d³) π z μ D³ (1 – λн³)

Величину удельного давления [po]на безасбестовую полимерную фрикционную накладку выбирают в пределах 0,15…0,30 МПа, а на накладку из спеченного порошкового фрикционного материала (металлокерамическую) – 2,5…3,0 МПа. Меньшие значения соответствуют сцеплениям грузовых автомобилей и автобусов, а бóльшие – легковых автомобилей.

Размеры фрикционных накладок (наружный и внутренний диаметры и толщина) приведены в ГОСТ 1786, а максимально допустимая частота вращения ведомых дисков сцеплений в ГОСТ 12238.

Таким образом, коэффициент запаса β оценивает возможность сцепления в отношении передачи крутящего момента, а удельное давление po ≤ [po] на фрикционную накладку – надежность накладок в отношении износостойкости.

6.2. Определение работы Aб буксования сцепления, удельной работы Aуд буксования и температуры t⁰ деталей сцепления в процессе буксования

Сцепление представляет собой теплообъемный механизм, преобразующий часть мощности двигателя в теплоту при включении.

Работа Aб и мощность Nб буксования сцепления достигают наибольших величин при трогании автомобиля с места.

Расчет работы буксования сцепления выполняется на основе двухмассовой динамической модели (рисунок 6.1). Здесь Jдв – момент инерции маховика и приведенных к нему вращающихся и поступательно движущихся деталей двигателя и ведущих деталей сцепления (момент инерции двигателя); Jn – приведенный к коленчатому валу двигателя момент инерции, эквивалентный поступательно движущимся массам автомобиля mа и прицепа mпр ; Ме – крутящий момент двигателя; Мψ – приведенный к коленчатому валу двигателя момент сопротивления движению автомобиля; Мс – крутящий момент, реализуемый через сцепление; ωе и ωк – угловые скорости коленчатого вала двигателя и первичного вала коробки передач (или ведомого вала сцепления), соответственно.

Формулы для вычисления Jn и Мψ имеют следующий вид:

Jn = (mа + mпр) rк² / iо² iк²; Мψ = (mа + mпр) g ψ rк / iо iк ηтр ,

а дифференциальные уравнения движения для масс динамической системы, представленной на рисунке 6.1:

dωе dωк

Ме = Jдв —— + Мс ; Мс = Jn —— + Мψ .

dt dt

Рисунок 6.1 – Динамическая модель для расчета работы