Гидромуфта сцепления принцип работы

Устройство автомобилей



Сцепление является элементом трансмиссии, непосредственно передающим крутящий момент от двигателя к последующим элементам трансмиссии посредством сил трения. Как правило, конструкция сцепления предусматривает кратковременное разъединение трансмиссии от двигателя.

Крутящий момент, принимаемый от двигателя, в сцеплении не преобразуется, но при проскальзывании ведущих и ведомых элементов происходят потери энергии двигателя на трение и нагрев деталей сцепления, т. е. снижается общий КПД трансмиссии.

В механической трансмиссии сцепление обеспечивает плавное трогание автомобиля, безударное переключение передач, предотвращает воздействие на двигатель и на трансмиссию больших динамических нагрузок, возникающих при резком изменении частоты вращения коленчатого вала двигателя или ведущих колес автомобиля.
Гаситель крутильных колебаний, присутствующий в конструкции современных сцеплений, препятствует появлению ударных и вибрационных нагрузок при работе двигателя и трансмиссии автомобиля.

***

Классификация сцеплений

По характеру работы различают постоянно замкнутые и постоянно разомкнутые сцепления.

Постоянно разомкнутые сцепления осуществляют связь между двигателем и трансмиссией только после достижения коленчатым валом двигателя определенной частоты вращения.

Обычно включение таких сцеплений осуществляется посредством специального механизма, использующего силы инерции, возникающие при вращении деталей (см. далее центробежные сцепления).

По характеру связи между ведущими и ведомыми элементами различают следующие типы сцеплений:

• фрикционные, передающие крутящий момент во включенном состоянии за счет сил трения;
• гидравлические (гидромуфты), в которых для осуществления связи двигателя с трансмиссией используется кинетическая энергия жидкости (рис. 1, а);
• электромагнитные, работающие на принципе магнитного взаимодействия ведущих и ведомых элементов (рис. 1, б), в том числе порошковые, в которых используется сила трения, возникающая при движении порошка железа (ферронаполнителя) в магнитном поле.

Гидромуфта является разновидностью гидротрансформатора, однако она не имеет реакторного колеса, поэтому не способна увеличивать крутящий момент, принимаемый от двигателя, а лишь передает его от ведущего элемента к ведомому, при этом может трансформировать крутящий момент от нуля до максимума. Степень трансформации зависит от количества и качества масла в гидромуфте, а также от частоты вращения насосного колеса (коленчатого вала двигателя).
Гидромуфты имеют невысокий КПД – потери мощности из-за проскальзывания колес муфты при передаче максимальной мощности могут достигать 3% и даже более. Включение и выключение гидромуфты осуществляется посредством наполнения или слива масла из рабочего объема, и, поскольку этот процесс требует времени, а турбинное колесо имеет значительную инертность, чистоту и скорость выключения и включения сцепления обеспечить невозможно.
Инертность работы гидромуфты приводит к динамическим нагрузкам на трансмиссию и двигатель при переключении передач, поэтому гидромуфты обычно используют в комбинации с фрикционным сцеплением.

В электромагнитном сцеплении ток, подводимый к электромагниту, создает магнитное поле, которое заставляет его перемещаться в сторону якоря.

При этом создается усилие на нажимном диске, которое тем больше, чем больше угловая скорость вращения коленчатого вала двигателя.

При переключении передач электромагнит обесточивается специальным контактором и сцепление выключается.

Из электромагнитных сцеплений наиболее часто используются порошковые, так как в них силовое взаимодействие деталей значительно выше, но и они не получили широкого распространения на автомобилях.

По числу ведомых дисков фрикционные сцепления могут быть однодисковыми (рис. 2, а), двухдисковыми (рис.

2, б) или многодисковыми (с числом ведомых дисков более двух).

Многодисковые сцепления применяются очень редко, когда необходимо передать очень большой крутящий момент, например, на большегрузных автомобилях.

По состоянию поверхностей трения различают сухое сцепление, у которого для создания сил трения используется сухое трение между ведущими и ведомыми элементами, и мокрое сцепление, когда для создания сил трения ведущие и ведомые диски погружены в жидкость.

Автомобили марок «ВАЗ», «ЗИЛ», «ГАЗ», оснащены сухими однодисковыми сцеплениями, а автомобили марок «Урал» и «КамАЗ» — сухими двухдисковыми сцеплениями. В планетарных коробках передач в качестве блокировочных фрикционов или тормозных фрикционов используют многодисковые мокрые сцепления.

По способу создания нажимного усилия различают:

• центробежные сцепления, в которых прижатие ведущих и ведомых элементов осуществляется за счет центробежных сил (рис. 3, а);
• сцепления с центральной пружиной, в которых прижатие ведущих и ведомых элементов осуществляется одной или несколькими винтовыми пружинами, расположенными концентрично оси вращения сцепления (рис. 3, б);
• сцепления с мембранной пружиной, в которых прижатие ведомых и ведущих дисков осуществляется посредством тарельчатой пружины специальной формы (рис. 3, в);
• сцепления с периферийными пружинами, в которых прижатие ведомых и ведущих элементов осуществляется посредством цилиндрических пружин, расположенных по перефирии (рис. 2).

Центробежные сцепления устанавливались ранее на некоторых зарубежных грузовых автомобилях и ряде отечественных автомобилей. В них нажимное усилие создается за счет центробежных сил, образуемых при вращении грузиков.

Центробежные сцепления являются нормально разомкнутыми, т. е. при малой частоте вращения вала двигателя или при неработающем двигателе такое сцепление выключено (связь между двигателем и трансмиссией прерывается).

Сцепление с центральной цилиндрической пружиной использовалось в автомобилях марки «Татра».



Сцепление с центральной конической пружиной благодаря конструкции нажимного механизма может передавать достаточно большой крутящий момент при небольших габаритных размерах. Усилие пружины передается нажимному диску через рычаги, обеспечивая его равномерное прижатие к ведомым элементам. Поскольку нажимная пружина не соприкасается с нажимным диском, она меньше нагревается и дольше сохраняет упругость.
Сцепление с центральной конической пружиной используется на некоторых марках грузовых автомобилей.

По типу привода различают сцепления с механическим и гидравлическим приводами. Механический привод содержит только механические элементы. В гидравлическом приводе усилие передается с помощью гидравлической системы.

По наличию и типу усилителей привода различают сцепления:

• с пружинным усилителем (сервопружиной);
• с пневматическим усилителем, работающим с использованием сжатого воздуха;
• с вакуумным усилителем, использующим для работы разрежение во впускном трубопроводе двигателя;
• с гидравлическим усилителем, использующим для работы жидкость под давлением.

***

Требования, предъявляемые к сцеплению

С учетом условий работы, места в схеме передачи энергии трансмиссией автомобиля к сцеплению предъявляются следующие требования:

• надежная передача крутящего момента от двигателя к коробке передач – обеспечивается необходимым запасом момента сцепления (момента трения) на всех режимах работы двигателя, сохранением нажимного усилия в необходимых пределах в процессе эксплуатации;
• полнота включения, т. е. отсутствие пробуксовывания ведущих и ведомых элементов сцепления, обеспечивающая надежную передачу крутящего момента двигателя, — достигается в эксплуатации наличием зазора в механизме выключения и недопущения попадания смазочного материала на трущиеся поверхности;
• полнота («чистота») выключения, обеспечивающая полное разъединение двигателя и трансмиссии, — достигается заданной величиной рабочего хода подшипника выключения и соответственно рабочим ходом педали сцепления;
• плавное включение, обеспечивающее заданную интенсивность трогания автомобиля с места или после включения передачи, — достигается конструкцией сцепления, его привода и темпом отпускания педали сцепления водителем;
• предохранение трансмиссии и двигателя от перегрузок и динамических нагрузок – достигается оптимальной величиной запаса момента сцепления, установкой на нем гасителя крутильных колебаний, специальными мероприятиями в конструкции ведомых элементов;
• малый момент инерции ведомых деталей сцепления, снижающий ударные нагрузки на зубья колес при переключении передач;
• обеспечение нормального теплового режима работы и высокой износостойкости за счет интенсивного отвода теплоты с поверхностей трения и применением качественных фрикционных материалов;
• хорошая уравновешенность с целью исключения «биений» и соответственно динамических нагрузок при работе сцепления;
• экономичность и технологичность: малые габариты, масса, низкая стоимость, простота конструкции и удобство технического обслуживания;
• легкость и удобство управления, возможность автоматизации процессов включения и выключения.

Фрикционные одно- и двухдисковые сцепления наиболее полно отвечают указанным требованиям и из-за простоты конструкции получили наибольшее распространение.

***

Фрикционные сцепления



Олимпиады и тесты

Источник: http://k-a-t.ru/mdk.01.01_transmjssia/sceplenje_1/index.shtml

Устройство механизма сцепления автомобиля

Как известно, сцепление является одним из основных узлов машины — при его неработоспособности движение на авто будет невозможным.

Из этого материала мы предлагаем вам узнать, что являет собой центробежное устройство, что такое муфта сцепления, каково ее назначение, и разобраться в главных деталях узла.

Из чего состоит механизм

Назначение центробежного устройства заключается в недолговременном разъединении и соединении двигателя и коробки передач, что требуется для начала езды на машине и переключения режимов скоростей.

Рассмотрим описание и назначение основных компонентов узла:

1. Нажимной вал, также называемый корзиной. Этот компонент выглядит в виде вала, в него встроены выжимные пружинки, которые соединяются с прижимной плоскостью. Ее диаметр равен размерам маховика выключения, кроме того, ее поверхность гладкая, поскольку отшлифована. Пружинки элемента сводятся к центру нажимного вала, когда сцепление функционирует, во время включения, на них воздействует выжимной подшипник. Вал плотно связан с маховиком выключения.
2. Ведомый диск обладает округлой формой. В состав этого компонента входят лучевое основание, фрикционные элементы, а также шлицевая муфта, предназначенная для подключения первичного шкива коробки. Кроме того, ведомые диски оснащаются пружинками, монтированными вокруг муфты и нужны для того, чтобы понижать уровень вибраций в ходе включения и выключения узла.
3. Центробежное устройство также оснащается фрикционными компонентами, сделанными, как правило, из углеродного волокна. Но в зависимости от производителя можно найти и детали из кевларовых нитей, керамические компоненты и т.д. Эти детали монтируются на основание благодаря крепежным элементам — заклепкам, а также шлицевой муфты, находящейся внутри фрикционов.
4. Еще одним немаловажным элементом центробежного устройства считается выжимной подшипник. Одна сторона этого компонента изготовлена из округлой нажимной площадки. Ее диаметр равен диаметру плоскости выжимных пружин, находящихся в центре нажимного диска. Выжимной компонент находится на выступающем из КПП первичном валу и монтируется он на защитный кожух. Подшипник начинает работать под воздействием вилки, иногда оба этих компонента фиксируются при помощи стопорных пружинок (автор видео — Михаил Нестеров).

Детали привода сцепления

Помимо основных компонентов, узел также оборудован прочими деталями. Ниже по очереди описаны функции и устройство каждой из них.

Муфта сцепления

Муфта сцепления центробежного устройства — это по сути привод, необходимый для передачи вращательного момента с одного вала на другой.

Назначение

Муфта считается одним из главных компонентов узла, ее назначение заключается в изменении режимов езды прямо во время движения, а также плавного трогания с места.

Муфта сцепления также позволяет произвести быстрое разъединение мотора и коробки передач, то есть благодаря ей прекращается соприкосновение валов узла.

Муфта сцепления являет собой элемент общего механизма, одного блока.

Кроме автомобильной отрасли и сферы сельскохозяйственной деятельности, муфта сцепления является неотъемлемой деталью при строительстве мотоблоков, строительного оборудования и станков на промышленных предприятиях.

Муфта механизма

Устройство и принцип действия

Принцип функционирования детали один, но сам механизм может незначительно различаться. На примере классических моделей ВАЗ предлагаем вам узнать, что такое муфта.

Как на большей части авто, узел в машинах ВАЗ однодисковый, замкнутый и по своему типу — сухой. Ведомый вал монтируется на ступицу вала коробки.

Процесс передачи момента производится благодаря пружинному демпферу.

Муфта сцепления выключается с помощью гидропривода. Основной цилиндрик находится в подкапотном пространстве и держится благодаря двум гайкам на шпильках.

Рабочий элемент монтируется к картеру узла с помощью винтов.

Когда человек жмет на педаль, поршень главного цилиндрика начинает выдавливать через патрубок расходный материал, это происходит под определенным уровнем давления.

Благодаря этому усилие передается на поршень рабочего цилиндра, после чего — на вилку центробежного устройства.

Этот компонент узла начинает проворачиваться на своей опоре, в результате чего выжимной подшипник перемещается по направляющей.

Извините, в настоящее время нет доступных опросов.

В этот момент останавливается передача вращательного момента.

Когда педаль муфты центробежного узла отпускается, благодаря пружинкам валы возвращаются в исходное состояние (когда они плотно соединены), затем передача вращательного момента возобновляется при помощи трения.

Основные неисправности

Признаков поломки муфты существует несколько:

1. Когда муфту «ведет», водитель транспортного средства сталкивается с затрудненным переключением режимов скоростей. Кроме того, при попытке включить заднюю скорость, будет слышен жесткий скрежет. На практике обычно такие неисправности сопровождаются большим свободным ходом педали, поскольку в результате поломки муфты расхождение валов будет неполным.
2. Если устройство «буксует», то это свидетельствует о том, что между валами нет полного соприкосновения. Обычно в таком случае у педали маленький ход. При попытке разгона авто, когда дроссельная заслонка открывается резко, машина будет с трудом набирать мощность.

Вилка включения и выключения

Вилка выключения сцепления автомобиля

Вилка сцепления предназначена для включения и выключения узла.

Этот компонент являет собой рычаг выключения механизма, которое производится при воздействии на компонент.

Ее также часто называют вилкой сцепления, поскольку узел включается при обратном воздействии.

Вилка сцепления обычно устанавливается на механические трансмиссии, реже ее ставят на агрегаты с гидравлическим приводом.

Конструкция вилки на примере классической модели ВАЗ приведена ниже.

Ее устройство — это рычаг и две лапки, которые соединены между собой при помощи железного стержня.

Симптомы неисправности

Вилка выключения узла, как и другой его элемент, подвержен износу и выходу из строя.

Иногда автовладельцы даже сталкиваются с заводским браком, но это бывает достаточно редко в силу простоты конструкции устройства.

Если вилка выключения выходит из строя сразу, то педаль попросту проваливается, соответственно, дальнейшее движение на машине будет невозможным (автор видео — Coupemaniaful).

В данном случае регулировка хода будет помогать только на некоторое время. С увеличение трещины на вилке выключения педаль будет все чаще опускаться.

Трос

Тросик сцепления, как и вилка выключения, является не менее важной деталью любого узла.

Механический привод узла объединяет в себе педаль, трос сцепления, а также рычажную передачу.

Тросик сцепления также оснащен устройством регулировки свободного хода педали.

По словам специалистов автомобильной индустрии, трос сцепления является одним из основных компонентов механического привода, он является связующим элементом педали и вилки.

Сам тросик сцепления помещен в защитную от механических воздействий оболочку. Когда водитель жмет на педаль, усилие через трос сцепления поступает на рычажную передачу.

Последняя способствует перемещению вилки, а также позволяет оптимально выключить сцепление.

Так выглядит новый тросик

Трос сцепления, оснащен устройством регулировки свободного хода, в частности, речь идет о регулировочной гайке.

Если трос сцепления обрывается, то движение на автомобиле будет невозможным, неисправность решается только путем замены элемента.

Маховик

Последним нерассмотренным компонентом является маховик. Маховик монтируется на коленчатом валу мотора, в частности — на его торце, рядом с задним коренным подшипником. Маховик играет роль ведущего диска.

На сегодняшний день в продаже можно найти такие виды маховиков:

• сплошные;
• двухмассовые;
• облегченные.

Маховик узла в снятом виде

В настоящее время большая часть машин оборудуются двухмассовыми механизмами.

Маховик такой конструкции состоит из нескольких деталей, которые скреплены между собой при помощи пружинок. Одна часть маховика соединяется с коленвалом, другая — с ведомым.

В силу своего устройства маховик позволяет обеспечить снижение уровня рывков, а также вибраций коленвала.

Несмотря на то, что почти все современные авто оснащаются двухмассовыми маховиками, наиболее значительно распространение получила сплошная конструкция устройств.

Внешняя плоскость маховика оснащена металлическим зубчатым венцом, при помощи которого коленвал проворачивается в тот момент, когда мотор запускается.

С одной стороны диска расположена ступица для установки к фланцу коленвала, а другая часть выполняет функцию ведущего вала.

«Устройство и принцип работы сцепления»

Подробно об устройстве и принципе работы узнайте из сюжета.

Источник: https://labavto.com/kpp/sceplenie/ustrojstvo-mehanizma/

Автомобильное сцепление: устройство, принцип действия, классификация, виды, преимущества и недостатки. Устройство, принцип действия и классификация сцепления автомобиля. Классификация и виды автомобильного сцепления. Его устройство и принцип работы

Владельцы автомобилей с МКПП, знают, что для качественной работы механической коробки передач нужно, чтобы безотказно функционировал еще один важный узел — сцепление. При поездках водители задействуют его постоянно, когда необходимо переключить передачу.

Что такое сцепление?

Сцеплением является один из компонентов автомобильной трансмиссии.

Благодаря ему выполняется краткосрочное отсоединение работающего мотора от приводов трансмиссии.

После переключения скорости сцепление плавно включает данную связку обратно в работу.

Где находится сцепление?

Схематическое место нахождения сцепления — пространство между силовым агрегатом и передаточной коробкой. Данный узел дает возможность избегать высоких силовых нагрузок на агрегаты трансмиссии и подавляет появляющиеся колебания.

Функции сцепления автомобиля

Муфта сцепления — один из самых нагруженных элементов трансмиссии. Ее основные функции следующие:

• Плавно разъединяет и соединяет двигатель и КПП.
• Передает крутящий момент без потерь.
• Компенсирует нагрузки и вибрации от неравномерной работы мотора.
• Снижает нагрузки на элементы силового агрегата и трансмиссии.

Компоненты муфты сцепления

В конструкцию стандартной муфты сцепления, используемой на большинстве авто с МКПП, входят такие основные элементы:

• Вилка сцепления
• Привод сцепления.
• Выжимной подшипник сцепления.
• Маховик мотора (ведущий диск).
• Корзина сцепления (то есть нажимной диск).
• Муфта выключения сцепления.
• Ведомый диск сцепления.

На ведомом диске с обоих сторон стоят фрикционные накладки. Его функцией является передача крутящего момента с помощью силы трения.

Демпфер крутильных колебаний, который встроен в корпус диска, сглаживает соединение с маховиком, а также гасит нагрузки и вибрации от неравномерности работы мотора.

Диафрагменная пружина и нажимной диск, оказывают воздействие на ведомый диск, в сборе являют собой единый узел, который называется «корзиной сцепления».

Что касается ведомого диска сцепления, то он находится между маховиком и корзиной, и соединяется с первичным валом КПП при помощи шлицев, по ним он может передвигаться.

Диафрагменная пружина корзины бывает или вытяжного, или нажимного принципа действия.

Конструкция пружины вытяжного действия дает возможность применять корзину, толщина которой существенно меньше, что делает узел наиболее компактным.

Принцип работы сцепления

Принцип действия сцепления основывается на жестком соединении маховика мотора и ведомого диска сцепления за счет появляющейся силы трения от усилий, создающихся диафрагменной пружиной.

У сцепления есть два режима: «выключено» и «включено». Основное время работы маховик прижат к ведомому диску.

Маховик передает крутящий момент ведомому диску, а он передает его посредством шлицевого соединения на первичный вал КПП.

Для выключения муфты автомобилист нажимает на педаль, соединенную с вилкой гидравлическим либо механическим приводом.

Вилка передвигает выжимной подшипник, а он, нажимая на лепестки диафрагменной пружины, останавливает ее давление на нажимной диск, который освобождает ведомый.

В данный момент мотор разъединен с трансмисией.

Когда нужная передача включена, автомобилист отпускает педаль сцепления, вилка перестает оказывать воздействие на выжимной подшипник, а он, в свою очередь, на пружину. Далее нажимной диск прижимает к маховику ведомый. Силовой агрегат соединен с трансмиссией.

Разновидности сцепления

С момента возникновения автотранспортной и специализированной техники, оборудующейся ДВС, было придумано несколько вариантов данного узла.

В основном они подразделяются на фрикционные и гидравлические. Также есть электромагнитные, однако по сути они являются разновидностью фрикционного типа.

Рассмотрим их подробнее.

гидравлическое сцепление

В таком сцеплении между ведомым и ведущим дисками, которые имеют лопасти, циркулирует жидкость.

От количества этой жидкости зависит скорость оборотов ведомого колеса. Если ее удалить полностью, ведомое колесо остановится.

Такое сцепление существенно увеличивает плавность хода транспортного средства, однако усложняет его конструкцию.

электромагнитное сцепление

При появлении электромагнитного поля ведомая и ведущая части сцепления электромагнитного типа соединяются между собой либо непосредственно, либо через ферромагнитный порошок, теряющий подвижность под влиянием электромагнитного поля. Такие сцепления использовались на автомобилях, которые предназначены для инвалидов. В наше время электромагнитные сцепления не редко используются в климатических установках ТС.

фрикционное сцепление

Зачастую на автомобилях применяется именно данный тип сцепления. Крутящий момент во фрикционном сцеплении передается с помощью силы трения, которая возникает между прижатыми друг к другу ведомой и ведущей частями сцепления.

В транспорте можно встретить как однодисковые фрикционные сцепления, так и двухдисковые и многодисковые вариации, диски которых могут функционировать в жидкости (так называемое мокрое сцепление) и без нее (то есть сухое сцепление).

В общем фрикционные сцепления можно разделить на следующие критерии:

• По типу привода (управления).
• По типу трения.
• По количеству ведомых дисков.
• По количеству потоков передач вращения.

сухое сцепление

Принцип работы такого сцепления основывается на силе трения, которая возникает в условиях взаимодействия сухих поверхностей: ведомого, нажимного и ведущего дисков, что обеспечивает жесткую связь мотора и КПП. Сухое однодисковое сцепление является наиболее распространенным видом, который используется на автомобилях с МКПП.

мокрое сцепление

Этот тип сцепления предполагает функционирование трущихся элементов в масляной ванне.

В сравнении с сухим сцеплением, такая схема способна обеспечить более плавное соприкосновение дисков, узел охлаждается эффективнее благодаря циркуляции жидкости и передает на трансмиссию больший крутящий момент.

Мокрое сцепление, как правило, используется на современных роботизированных КПП с двойным сцеплением.

Особенностью функционирования такого сцепления является то, что на нечетные и четные скорости коробки передач крутящий момент подается от разных ведомых дисков.

Передачи переключаются при постоянной передаче момента на трансмиссию, не разрывая поток мощности. Такая конструкция является более сложной в производстве и дорогой.

по количеству потоков передач вращения

Сухое двойное сцепление

По данному показателю системы можно разделить на однопоточные и двухпоточные.

Что касается однопоточных, то в первом случае вращение от ДВС передается лишь на один элемент. Двухпоточное сцепление достаточно часто применяется на спецтехнике.

Их отличие от однопоточных заключается в том, что вращение передается на два вала, для этого в конструкцию входит два ведомых диска. Зачастую двухпоточный вариант сцепления применяется на тракторах.

Что касается легкового транспорта, то данный тип нашел свое применение в автомобилях с роботизированной КПП.

по количеству ведомых дисков

Однодисковое устройство

Однодисковые элементы, как правило, монтируются на грузовые и легковые автомобили, где передающийся крутящий момент находится в пределах 0.7-0.8 кНм.

Эксплуатация двохдисковых компонентов актуальна в автомобилях с высоким крутящим моментом.

Что касается многодисковых систем, то они применяются в специализированных механизмах, например в автоматических коробках, предохранительных муфтах и т. д.

Многодисковое сцепление

по типу управления

Для управления узлом используются такие типы приводов:

• Гидравлический. В данном случае усилие передается через два цилиндры — главный и рабочий, которые соединены между собой заполненным жидкостью трубопроводом.
• Механический. Усилие от педали передается на вилку подшипника с помощью системы троса и рычагов.
• Электрический. Используется в системах, где управление сцеплением автоматическое. В данном случае воздействие на детали сцепления ведется через электромоторы с сервоприводами.
• Комбинированный. Сочетает в себе сразу несколько из перечисленных выше типов, например, гидромеханический.

Ведомый диск сцепления