Электромагнитное сцепление автомобиля – Электромагнитное сцепление, порошковое электромагнитное сцепление автомобилей. Устройство, конструкция, схема и принцип работы. Особенности

Содержание

Электромагнитное сцепление, порошковое электромагнитное сцепление автомобилей. Устройство, конструкция, схема и принцип работы. Особенности

Электромагнитным называется сцепление, в котором сжатие ведущих и ведомых деталей осуществляется электромагнитными силами. Электромагнитные сцепления являются постоянно разомкнутыми.

Схема электромагнитного фрикционного сцепления представлена на схеме 1. Нажимной диск 2 соединен пальцами с диском 4, в котором находится электромагнит 8. К электромагниту подводится ток от генератора через щетки 7 и контактные кольца 5. Якорь электромагнита закреплен на кожухе 1 сцепления, который связан с маховиком 11 двигателя.




Схема 1 – 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



При малой частоте вращения коленчатого вала двигателя сцепление выключено пружинами 9. При увеличении частоты вращения коленчатого вала подводимый ток к электромагниту создает магнитное поле и электромагнит притягивается к якорю. Вместе с электромагнитом перемещается нажимной диск 2, который прижимает ведомый диск 10 к маховику 11 двигателя, и сцепление выключается.

При переключении передач сцепление выключается устройством, которое находится в рычаге переключения передач и прерывает поступление тока в электромагнит.

Муфта 6 предназначена для блокировки сцепления при пуске двигателя буксированием автомобиля.





Порошковое электромагнитное сцепление

Электромагнитное порошковое сцепление представлено на схеме 2. Ведущими деталями сцепления являются маховик 1 двигателя и магнитопроводы 2, прикрепленные к маховику болтами, ведомыми частями – диски 8 из немагнитного материала, приклепанные к ступице, установленной на шлицах первичного вала коробки передач.



carspec.info

Центробежное и электромагнитное сцепление.



Обратная связь

ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Сила воли ведет к действию, а позитивные действия формируют позитивное отношение


Как определить диапазон голоса — ваш вокал


Как цель узнает о ваших желаниях прежде, чем вы начнете действовать. Как компании прогнозируют привычки и манипулируют ими


Целительная привычка


Как самому избавиться от обидчивости


Противоречивые взгляды на качества, присущие мужчинам


Тренинг уверенности в себе


Вкуснейший «Салат из свеклы с чесноком»


Натюрморт и его изобразительные возможности


Применение, как принимать мумие? Мумие для волос, лица, при переломах, при кровотечении и т.д.


Как научиться брать на себя ответственность


Зачем нужны границы в отношениях с детьми?


Световозвращающие элементы на детской одежде


Как победить свой возраст? Восемь уникальных способов, которые помогут достичь долголетия


Как слышать голос Бога


Классификация ожирения по ИМТ (ВОЗ)


Глава 3. Завет мужчины с женщиной


Оси и плоскости тела человека — Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.


Отёска стен и прирубка косяков — Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.


Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) — В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Во всех рассмот­ренных ранее сцеплениях сила сжатия ведущих и ведомых деталей постоянна, так как создается усилием пружин. Она не зависит от передаваемого через сцепление крутящего момента. Поэтому при выключении сцепления всегда приходится преодолевать одно и то же усилие пружин, независимо от значения крутящего момен­та, которое обусловлено условиями движения автомобиля. Это зна­чительно усложняет работу водителя.

Снижение затрат физических усилий при выключении сцепле­ния достигается применением полуцентробежных и центробеж­ных сцеплений.

Полуцентробежным называется фрикционное сцепление, в ко­тором сжатие ведущих и ведомых деталей осуществляется совместно пружинами и центробежными грузиками. В полуцентробежном сцеплении (рисунок 2.13) применяются более слабые (по сравнению с обычным сцеплением) нажимные периферийные пружины 2 и центробежные грузики 1, выполненные как единое целое с рыча­гами выключения сцепления. Усилие сжатия от центробежных гру­зиков зависит от скорости их вращения, т.е. от частоты вращения коленчатого вала двигателя. Чем больше частота вращения колен­чатого вала, тем больше центробежные силы, действующие на грузики, и тем больше усилие, создаваемое грузиками, и наобо­рот. Поэтому при трогании автомобиля с места для удержания педали сцепления в выключенном состоянии, когда частота вращения коленчатого вала низкая, требуется небольшое усилие. Но при переключении передач, особенно при высоких скоростях дви­жения автомобиля, к педали сцепления необходимо приклады­вать значительное усилие для преодоления суммарной силы сжа­тия пружин и центробежных грузиков. Кроме того, при движении автомобиля в тяжелых дорожных условиях с небольшой скорос­тью сцепление может пробуксовывать, что приводит к снижению его долговечности. В связи с этим полуцентробежные сцепления на современных автомобилях применяются очень редко.

Центробежным называется фрикционное сцепление, в кото­ром сжатие ведущих и ведомых деталей осуществляется центро­бежными грузиками.

Центробежное сцепление является разомкнутым. Оно выклю­чено при неработающем двигателе и выключается автоматически при малой частоте вращения коленчатого вала. При выключенном сцеплении реактивный диск 2 (рисунок 2.13) находится на некотором расстоянии от нажимного диска 7. Положение реактивного диска обусловлено рычагами 5, концы которых упираются в выжимной подшипник муфты 6 выключения, а муфта фиксируется упором 7. Нажимной диск подтягивается к реактивному диску отжимными пружинами 8. Это обеспечивает необходимый зазор между нажим­ным диском 7, ведомым диском 10 и маховиком 11 двигателя.

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

При торможении автомобиля до полной остановки сцепление автоматически выключается и исключает остановку двигателя. При переключении передач сцепление выключается с помощью педа­ли. Торможение автомобиля двигателем при малых скоростях дви­жения (на спуске, при движении накатом) возможно только при перемещении упора 7, для чего имеется специальный привод с места водителя. В этом случае сцепление включается нажимными пружинами 4, установленными между реактивным диском 2 и кожухом 3, и сцепление становится постоянно замкнутым.

Центробежное сцепление обеспечивает плавность включения при трогании автомобиля с места и автоматическое выключение при снижении частоты вращения коленчатого вала до минималь­ного значения, препятствуя остановке двигателя. Однако сцепление может пробуксовывать при малых скоростях движения авто­мобиля в тяжелых дорожных условиях.


 

Рисунок 2.13 – Конструкция полуцетробежного и центробежного сцепления

а – полуцентробежное сцепление; б — схема; в — конструкция; 1 — нажимной диск; 2— реактивный диск; 3 — кожух; 4, 8 — пружины; 5 — рычаг; 6 — муфта; 7 — упор; 9 — грузики; 10 — ведомый диск; 11 —маховик.

Электромагнитные сцепления.Электромагнитным называется сцепление, в котором сжатие ведущих и ведомых деталей осуще­ствляется электромагнитными силами. Электромагнитные сцеп­ления являются постоянно разомкнутыми.

Схема электромагнитного фрикционного сцепления представ­лена на рисунке 2.14. Нажимной диск 2 соединен пальцами с диском 4, в котором находится электромагнит 8. К электромагниту подво­дится ток от генератора через щетки 7 и контактные кольца 5. Якорь 3 электромагнита закреплен на кожухе 1 сцепления, кото­рый связан с маховиком // двигателя.

При малой частоте вращения коленчатого вала двигателя сцеп­ление выключено пружинами 9. При увеличении частоты враще­ния коленчатого вала ток, подводимый к электромагниту, созда­ет магнитное поле, и электромагнит притягивается к якорю. Вме­сте с электромагнитом перемещается нажимной диск 2, который прижимает ведомый диск 10 к маховику 11 двигателя, и сцепле­ние включается.

При переключении передач сцепление выключается контакт­ным устройством, которое находится в рычаге переключения пе­редач и прерывает поступление тока в электромагнит.

Муфта 6 предназначена для блокировки сцепления при пуске двигателя буксированием автомобиля.

Рисунок 2.14 – Схема электромагнитного порошкового (а) и фрикционного (б) сцепления; а: А, Б, В — зазоры; 1 — ведущая часть; 2 — неподвижный корпус; 3 — обмотка возбуждения; 4 — ведомая часть

б: 1— кожух; 2 — нажимной диск; 3 — якорь; 4 — диск; 5 — кольцо; 6 — муфта; 7— щет­ки; 8 — электромагнит; 9 — пружина; 10 — ведомый диск; 11 — маховик

 

Электромагнитное порошковое сцепление получило некоторое распространение на автомобилях малого класса. Ведущим элементом сцепления является маховик с закрепленными на нем магнитопроводами с обмотками возбуждения. Ведомый диск закреплен на ведущем вале коробки передач. Между магнитопроводами и ведомым диском имеется воздушный зазор, в который вводится специальный фрикционный порошок, обладающий высокими магнитными свойствами. При отсутствии тока в обмотках возбуждения между ведущими и ведомыми элементами сцепления силовой связи нет — сцепление выключено. Если к обмоткам возбуждения подводится электрический ток, то за счет образования магнитного поля, частицы порошка выстраиваются по силовым линиям магнитного поля, и создается силовое взаимодействие между ведущими и ведомыми элементами сцепления. Силовая связь зависит от силы тока, поступающего в обмотку возбуждения. Основное достоинство такой конструкции заключается в том, что управление сцеплением можно перенести с педали сцепления на ручной, кнопочный вариант управления, что актуально для водителей с ограниченными физическими возможностями.

Электромагнитные сцепления относятся к сцеплениям с авто­матическим управлением, у которых педаль сцепления на автомо­биле обычно отсутствует. Автоматическое управление сцеплением может быть обеспечено применением вакуумного, пневматичес­кого, гидравлического, электрического или комбинированного приводов.


megapredmet.ru

Принцип действия электромагнитного порошкового сцепления

Применение механических коробок передач остается актуальным решением, используемым и в современных автомобилях. Однако, управление трансмиссией данного типа требует наличия определенного опыта. Вот почему ряд фирм предлагают различные методы, позволяющие автоматически управлять если не самой коробкой, то хотя бы узлом сцепления.

В автомобилях малого класса может применяться так называемое «порошковое» сцепление. Принцип работы подобных устройств основан на том, что наполнитель, состоящий из гранул ферромагнитного порошка, под воздействием магнитного поля меняет свою вязкость. Вместо сухого порошка, состоящего из отдельных гранул, может применяться другой наполнитель – магнитореологическая жидкость (MRF). Она состоит из микрочастиц, изготовленных из магнитного сплава, и жидкой основы. При наличии магнитного поля частицы выстраиваются в прочные цепочки, и вязкость смеси многократно возрастает.

Конструкция узла

На рисунке, приведенном ниже, цифрой «1» обозначен маховик ДВС, цифрой «2» – ведомый диск, соединенный с валом МКПП. Зазор «Б» остается пустым, тогда как зазор «А» заполняют магнитным порошком. Постоянное магнитное поле создается при помощи соленоида «3», величину тока через который можно регулировать. Когда сила тока минимальна, трение между маховиком и ведомым диском почти отсутствует. Ситуация меняется, как только через соленоид начинают пропускать ток, что вызывает появление магнитного поля в зазоре «A».


Мы не зря сказали, что электромагнитное сцепление, схема которого была рассмотрена, применяется в автомашинах малых классов. Как легко догадаться, на питание соленоида расходуется дополнительная энергия. Значительная ее часть идет на нагрев провода. Увеличивать сечение меди можно только до определенных пределов, а недорогих сверхпроводящих материалов еще не создано. Вот почему в паре с мощными двигателями узел рассмотренного типа не применяется.

Недостатки порошкового сцепления

Заменить узел механического сцепления электромагнитным блоком теоретически можно всегда. Что и было сделано в автомобилях ЗАЗ-968, предназначенных для инвалидов. Но оказалось, что ферромагнитный порошок очень редко выдерживает 30 000 километров пробега, как положено согласно теории. В автомобилях ЗАЗ-968М, появившихся позднее, электромагнитное сцепление уже не использовалось. Вместо этого было решено устанавливать электромагнитный привод стандартного механического сцепления.

autozam.ru

Электромагнитные сцепления

Электромагнитные сцепления с автоматизированным управлением

Электромагнитные сцепления позволяют автоматизировать управление сцеплением. На рисунке, в качестве при­мера приведена схема электромагнитного сцепления.

Электрическая схема управления электромагнитного сцепления.

Нажимной диск 3 жестко связан с сердечником электромагнита 5.  Якорь электро­магнита 4 жестко соединен с кожу­хом 2 сцепления. При возбуждении обмотки сердечник 5 электромагнита притягивается к якорю 4 и зажимает ведомый диск 1 сцепления между ма­ховиком и нажимным диском. При размыкании тока сердечник оттяги­вается от якоря пластинчатыми пружинами. Сила, с которой ведомый диск зажимается между маховиком и нажимным диском, зависит от силы тока в обмотке электромагнита. В момент трогания автомобиля с места на первой передаче или на заднем ходу переключатель 8 (б), установленный на рычаге переключения коробки передач, выклю­чается.

Независимое питание обмотки возбуждения генератора 7 обеспечивается от аккумуляторной батареи. В процессе трогания автомобиля с места число оборотов двигателя, а следовательно, и генератора, постепенно увеличивается; соответственно возрастает сила тока, вырабатываемого генератором и поступающего в обмотки электромагнита сцепления 14, а значит и сила, зажимающая ведо­мый диск сцепления. Автомобиль плавно трогается с места.

Быстрота нарастания тока, а, следовательно, и плавность трога­ния с места зависят от величины сопротивлений R2 и Rз. Первое из них регулируется при наладке механизма, а второе может вклю­чаться или выключаться переключателем 9 водителем в зависимости от эксплуатационных условий трогания с места. При переключении передач на ходу автомобиля переключатель 8 включается, и ток от аккумуляторной батареи проходит не только через обмотку возбуждения генератора 7, но и через обмотку его якоря. При этом ток, поступающий в обмотки электромагнита сцепления 14, нарастает интенсивнее, и сцепление включается более резко.

В случае неисправности генератора с помощью переключателя 11 можно перейти на питание электромагнита сцепления 14 от акку­муляторной батареи. При больших углах открытия дроссельной заслонки контакты 12 замыкаются, сопротивление R1 выключается и сила, сжимающая ведомый диск, увеличивается. Сцепление выключается при автоматическом размыкании контактов 13 в соответствую­щих положениях рычага переключения коробки передач.

Контакты 10 управляются от реле обратного тока и обеспечивают возможности зарядки аккумуляторной батареи, когда напряжение генератора достигает достаточной величины. Одновременно генера­тор переходит на режим самовозбуждения.

При включении храповой муфты 6 (а) можно в случае разрядки аккумуляторной батареи пускать двигатель буксировкой автомобиля.

С износом фрикционных накладок ведомого диска сцепления уве­личивается воздушный зазор между якорем и сердечником электромагнита, а следовательно, увеличиваются и потери в магнитопроводе. Для нормальной работы сцепления необходимо регулировать электрические сопротивления в соответствии с износом накладок.

Мощность потребляемого электромагнитным сцеплением тока составляет 25—40 Вт. Ток даже при относительно малых числах оборотов идет от генератора и аккумуляторная батарея не разря­жается. Расчет электромагнитных сцеплений приводится в специаль­ной литературе.

Регулировка электромагнитного сцепления

Регулировка сцепления применяется главным образом для того, чтобы в эксплуатации иметь возможность поддерживать зазор в установленных пределах. Для этого обычно регулируют длину тяг привода от педали с проверкой зазора по свободному ходу педали.

В сцеплениях с центральной пружиной часто предусматривают, кроме того, регулировку силы нажатия пружины по размеру А с установлением этого размера регулировочными прокладками 5.

При сборке сцепления регулируют одновременность нажатия на все рычажки при соприкосновении с муфтой.

www.autoezda.com

Электромагнитное порошковое сцепление — КиберПедия

В автомобилях малого класса может применяться так называемое «порошковое» сцепление. Принцип работы подобных устройств основан на том, что наполнитель, состоящий из гранул ферромагнитного порошка, под воздействием магнитного поля меняет свою вязкость. Вместо сухого порошка, состоящего из отдельных гранул, может применяться другой наполнитель – магнитореологическая жидкость (MRF). Она состоит из микрочастиц, изготовленных из магнитного сплава, и жидкой основы. При наличии магнитного поля частицы выстраиваются в прочные цепочки, и вязкость смеси многократно возрастает.

Конструкция узла

На рисунке 7, приведенном ниже, цифрой «1» обозначен маховик ДВС, цифрой «2» – ведомый диск, соединенный с валом МКПП. Зазор «Б» остается пустым, тогда как зазор «А» заполняют магнитным порошком. Постоянное магнитное поле создается при помощи соленоида «3», величину тока через который можно регулировать. Когда сила тока минимальна, трение между маховиком и ведомым диском почти отсутствует. Ситуация меняется, как только через соленоид начинают пропускать ток, что вызывает появление магнитного поля в зазоре «A».


Рисунок 7 — Электромагнитное порошковое сцепление

1 – Маховик;

2 — Ведомый диск;

3- Соленоид;

А – Зазор, заполненный магнитным порошком;

Б — Зазор

 

Электромагнитное сцепление, схема которого была рассмотрена, применяется в автомашинах малых классов. Как легко догадаться, на питание соленоида расходуется дополнительная энергия. Значительная ее часть идет на нагрев провода. Увеличивать сечение меди можно только до определенных пределов, а недорогих сверхпроводящих материалов еще не создано. Вот почему в паре с мощными двигателями узел рассмотренного типа не применяется.

Недостатки порошкового сцепления

Заменить узел механического сцепления электромагнитным блоком теоретически можно всегда. Что и было сделано в автомобилях ЗАЗ-968, предназначенных для инвалидов. Но оказалось, что ферромагнитныйпорошок очень редко выдерживает 30 000 километров пробега, как положено согласно теории. В автомобилях ЗАЗ-968М, появившихся позднее, электромагнитное сцепление уже не использовалось. Вместо этого было решено устанавливать электромагнитный привод стандартного механического сцепления.


3.7. Устройство и принцип работы гидротрансформатора

Рисунок 8 — Устройство гидротрансформатора

 

Гидротрансформатор представляет собой закрытую камеру тороидальной формы, внутри которой вплотную друг к другу соосно размещены насосное, реакторное и турбинное лопастные колеса. Внутренний объем гидротрансформатора заполнен циркулирующей по кругу, от одного колеса к другому, жидкостью для автоматических трансмиссий. Насосное колесо выполнено в корпусе гидротрансформатора и жестко соединено с коленчатым валом, т.е. вращается с оборотами двигателя. Турбинное колесо жестко связано с первичным валом автоматической коробки передач.


Между ними находится реакторное колесо, или статор. Реактор установлен на муфте свободного хода, которая позволяет ему вращаться только в одном направлении. Лопасти реактора имеют особую геометрию, благодаря которой поток жидкости, возвращаемый с турбинного колеса на насосное, изменяет свое направление, тем самым увеличивая крутящий момент на насосном колесе. Этим различаются гидротрансформатор и гидромуфта. В последней реактор отсутствует, и соответственно крутящий момент не увеличивается.

Рисунок 9 — Гидротрансформатор — принцип работы

Принцип работы гидротрансформатора основан на передаче крутящего момента от двигателя к трансмиссии посредством рециркулирующего потока жидкости, без жесткой связи.

Ведущее насосное колесо, соединенное с вращающимся коленчатым валом двигателя, создает поток жидкости, который попадает на лопасти расположенного напротив турбинного колеса. Под воздействием жидкости оно приходит в движение и передает крутящий момент на первичный вал трансмиссии.

С повышением оборотов двигателя увеличивается скорость вращения насосного колеса, что приводит к нарастанию силы потока жидкости, увлекающей за собой турбинное колесо. Кроме того, жидкость, возвращаясь через лопасти реактора, получает дополнительное ускорение.

Поток жидкости трансформируется в зависимости от скорости вращения насосного колеса. В момент выравнивания скоростей турбинного и насосного колес реактор препятствует свободной циркуляции жидкости и начинает вращаться благодаря установленной муфте свободного хода. Все три колеса вращаются вместе, и система начинает работать в режиме гидромуфты, не увеличивая крутящий момент. При увеличении нагрузки на выходном валу скорость турбинного колеса замедляется относительно насосного, реактор блокируется и снова начинает трансформировать поток жидкости.


Преимущества

1. Плавность движения и троганья с места

2. Снижение вибраций и нагрузок на трансмиссию от неравномерности работы двигателя

3. Возможность увеличения крутящего момента двигателя

4. Отсутствие необходимости обслуживания (замены элементов и т.д.)

Недостатки

1. Низкий КПД (по причине отсутствия гидравлических потерь и жесткой связи с двигателем)

2. Плохая динамика автомобиля, связанная с затратами мощности и времени на раскручивание потока жидкости

3. Высокая стоимость

Режим блокировки

Рисунок 10 — Устройство гидротрансформатора с блокировкой

 

Для того, чтобы справиться с основными недостатками гидротраснформатора (низкий КПД и плохая динамика автомобиля), был разработан механизм блокировки. Принцип его работы схож с классическим сцеплением. Механизм состоит из блокировочной плиты, которая связана с турбинным колесом (а следовательно, с первичным валом КПП) через пружины демпфера крутильных колебаний. Плита на своей поверхности имеет фрикционную накладку. По команде блока управления трансмиссией, плита прижимается накладкой к внутренней поверхности корпуса гидротрансформатора при помощи давления жидкости. Крутящий момент начинает передаваться напрямую от двигателя к коробке передач без участия жидкости. Таким образом достигается снижение потерь и более высокий КПД. Блокировка может быть включена на любой передаче.

Режим проскальзывания

Блокировка гидротрансформатора может также быть неполной и работать в так называемом «режиме проскальзывания». Блокировочная плита не полностью прижимается к рабочей поверхности, тем самым обеспечивается частичное проскальзывание фрикционной накладки. Крутящий момент предается одновременно через блокировочную плиту и циркулирующую жидкость. Благодаря применению данного режима у автомобиля значительно повышаются динамические качества, но при этом сохраняется плавность движения. Электроника обеспечивает включение муфты блокировки как можно раньше при разгоне, а выключение – максимально позже при понижении скорости.

Однако режим регулируемого проскальзывания имеет существенный недостаток, связанный с истиранием поверхностей фрикционов, которые к тому же подвергаются сильнейшим температурным воздействиям. Продукты износа попадают в масло, ухудшая его рабочие свойства. Режим проскальзывания позволяет сделать гидротрансформатор максимально эффективным, но при этом существенно сокращает срок его службы.

 

cyberpedia.su

Сцепление — Энциклопедия журнала «За рулем»

Механическая трансмиссия должна иметь возможность кратковременного разъединения от работающего двигателя. Это необходимо при остановках автомобиля и при переключении передач в механической ступенчатой коробке передач. Кроме того, при троганье автомобиля с места и переключении передач соединение вала двигателя и трансмиссии должно происходить плавно, без резких рывков. В связи с этим возникает необходимость в специальном устройстве, обеспечивающем постепенное нагружение двигателя. В качестве такого устройства обычно применяется сцепление. Использование сцепления необходимо для переключения передач т.к. если трансмиссия находится под нагрузкой крутящим моментом, переключение невозможно. Прежде чем переключить передачу, сцепление необходимо выключить.
В принципе, в качестве сцепления может быть использована любая управляемая муфта. Первые автомобили были оборудованы ленточным сцеплением, в котором металлическая лента охватывала снаружи металлический барабан или прижималась к нему изнутри при помощи различных рычажных элементов. Ленточные сцепления в обычном положении были выключены и включались путем перемещения рычага в определенное положение. Основным недостатком ленточных сцеплений была необходимость в использовании сложных регулировочных узлов, компенсирующих изнашивание рабочих поверхностей.

Конусное сцепление

С появлением коробок передач со скользящими шестернями появляются сцепления конусного типа. В отличие от постоянно выключенных ленточных сцеплений конусные сцепления удерживались во включенном состоянии пружиной, а выключались, когда водитель, нажимая педаль, сжимал пружину. Именно с первых конструкций конусных пружин в практику автомобилестроения вошел принцип включения сцепления пружинами.

Сцепление конусного типа:
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

В конусных сцеплениях поверхности трения составляли угол 15° с осью конуса. Конус, представляющий собой ведомый элемент, первоначально покрывался кожей, которая требовала тщательного и трудоемкого ухода, но даже при этом быстро изнашивалась. Поэтому впоследствии стали применяться прокладки из фрикционных материалов с асбестовой основой. Маховик двигателя служил ведущим элементом сцепления — его обод изнутри имел коническую поверхность, соответствующую поверхности ведомого элемента сцепления. Ведомый элемент устанавливался на шлицах (продольных выступах) вала коробки передач с возможностью осевого перемещения для выключения сцепления. В рабочем положении конусные поверхности трения были сжаты усилием пружины. Нажатие педали сопровождалось отводом ведомой части от маховика и выключением сцепления. При работе любого сцепления важно, чтобы при его выключении ведомая часть быстро останавливалась. Главным недостатком конусного сцепления было то, что обладающий большим
моментом инерции ведомый элемент долго вращался после выключения сцепления, затрудняя переключение передач.

Многодисковое сцепление

На смену конусному сцеплению пришло многодисковое сцепление, работающее в масле. Оно состояло из чередующихся стальных и бронзовых дисков, закрепленных на шлицах с ведомым и ведущим барабанами. Ведомый барабан с многочисленными ведомыми дисками
также обладал большим моментом инерции, что в значительной степени затрудняло переключение передач. Кроме того, при загустевании масла в холодную погоду диски слипались и сцепление не выключалось.
Следующей ступенью в развитии конструкции сцепления явилось сухое многодисковое сцепление. Ведущие диски его были снабжены накладками из фрикционного материала, приклепанного к ним с обеих сторон. Но и в этом сцеплении сохранился основной недостаток многодисковых сцеплений — большой момент инерции ведомых частей сцепления, затрудняющий переключение передач. Другим недостатком такого сцепления было то, что ведомые металлические диски, расположенные между фрикционными обшивками, обладающими низкой теплопроводностью, сильно нагревались при пробуксовке, что ускоряло износ накладок, а иногда возникало сильное коробление дисков, приводившее к нарушению чистоты выключения сцепления.
С 1910 г. на автомобилях начинают применять однодисковые сцепления. Однако первые конструкции не имели фрикционных накладок, диски изготавливались из чугуна и бронзы или из чугуна и стали. Постепенно преимущества однодискового фрикционного сцепления получили всеобщее признание, и к середине 20-х гг. оно уже практически вытесняет прочие конструкции фрикционных муфт.
Сейчас в трансмиссиях автомобилей все чаще применяются также сцепления, построенные на иных принципах действия: гидравлические и электромагнитные.

Гидравлическое сцепление

В гидравлическом сцеплении (гидромуфте) ведущее (насосное) лопастное колесо связано с двигателем, а ведомое (турбинное) лопастное колесо — с трансмиссией. В поперечной плоскости колеса гидромуфты имеют форму тора. В колесах имеются радиальные лопасти. Оба колеса помещены в корпусе, заполненном маслом. При вращении насосного колеса кинетическая энергия жидкости, расположенной между его лопастями и движущейся под действием центробежных сил, передается турбинному колесу. При достижении определенного числа оборотов эта энергия становится достаточной для того, чтобы автомобиль тронулся с места, а при дальнейшем увеличении числа оборотов колеса гидромуфты начинают вращаться практически с одинаковой скоростью.
Гидромуфта в качестве самостоятельного агрегата, выполняющего функции сцепления в трансмиссии автомобиля, не используется, так как для обеспечения ее выключения при переключении передач необходимо создавать сложную систему ее опорожнения. Поэтому гидромуфта применяется вместе с обычным фрикционным сцеплением, которое устанавливается за ней последовательно и служит лишь для переключения передач.

Электромагнитное порошковое сцепление

Электромагнитное порошковое сцепление:
А, Б, В — зазоры;
1 — ведущая часть;
2 — неподвижный корпус;
3 — обмотка возбуждения;
4 — ведомая часть

Электромагнитное порошковое сцепление получило некоторое распространение на автомобилях малого класса. Ведущим элементом сцепления является маховик с закрепленными на нем магнитопроводами с обмотками возбуждения. Ведомый диск закреплен на ведущем вале коробки передач. Между магнитопроводами и ведомым диском имеется воздушный зазор, в который вводится специальный фрикционный порошок, обладающий высокими магнитными свойствами. При отсутствии тока в обмотках возбуждения между ведущими и ведомыми элементами сцепления силовой связи нет — сцепление выключено. Если к обмоткам возбуждения подводится электрический ток, то за счет образования магнитного поля, частицы порошка выстраиваются по силовым линиям магнитного поля, и создается силовое взаимодействие между ведущими и ведомыми элементами сцепления. Силовая связь зависит от силы тока, поступающего в обмотку возбуждения. Основное достоинство такой конструкции заключается в том, что управление сцеплением можно перенести с педали сцепления на ручной, кнопочный вариант управления, что актуально для водителей с ограниченными физическими возможностями.

Однодисковое сцепление

Однодисковое сцепление:
1 — картер сцепления;
2 — маховик;
3 — фрикционные накладки ведомого диска;
4 — нажимной диск;
5 — опорные кольца;
6 — диафрагменная пружина;
7 — подшипник выключения сцепления;
8 — первичный вал коробки передач;
9 — поролоновые кольца;
10 — муфта выключения;
11 — шаровая опора вилки;
12 — кожух;
13 — вилка;
14 — шток рабочего цилиндра;
15 — соединительная пластина;
16 — рабочий цилиндр;
17 — штуцер прокачки;
18 — демпферная пружина;
19 — ступица ведомого диска

Фрикционное однодисковое сцепление в большинстве случаев является оптимальным конструктивным решением для
рассматриваемого узла трансмиссии. Оно состоит из ведущих частей: маховика, кожуха, нажимного диска, вращающегося с частотой коленчатого вала двигателя, и ведомого диска, расположенного на шлицах ведущего вала коробки передач.
Кроме того, во фрикционном сцеплении выделяют группу деталей, осуществляющих включение-выключение и привод сцепления. Включение сцепления осуществляется под действием силы, создаваемой пружинами, а выключение — в результате преодоления этой силы при воздействии на педаль сцепления, которая обеспечивает перемещение выжимного подшипника.
В зависимости от типа пружин, создающих сжимающие силы, фрикционные сцепления разделяются на:
— сцепления с периферийными пружинами;
— сцепления с центральной конической пружиной;
— сцепления с диафрагменной пружиной.
Большинство механических трансмиссий современных легковых автомобилей имеют сцепления с диафрагменной пружиной.
На грузовых автомобилях нашли применение двухдисковые сцепления, использование которых вызвано необходимостью увеличения площади поверхностей трения без увеличения внешних размеров сцепления.

Требования к конструкции сцепления

К конструкции сцепления предъявляются определенные требования.
Плавность включения. Это требование диктуется необходимостью снижения динамических нагрузок в трансмиссии при троганьи автомобиля с места и переключении передач. До недавнего времени для фрикционных сцеплений применялись в основном фрикционные накладки, в состав которых входили асбест, наполнители и связующие материалы. В настоящее время все большее распространение получают фрикционные накладки без асбеста или с минимальным его содержанием. Это связано с тем, что асбестовая пыль признана опасной для здоровья человека.
Конструктивно плавность включения сцепления достигается обеспечением податливости ведомого диска. С этой целью ведомые диски легковых автомобилей выполняются разрезными, с некоторой конусностью или выпуклостью секторов. В этом случае секторы работают как пластинчатые пружины между ведомым диском и одной из фрикционных накладок. Также на плавность включения оказывает влияние упругость элементов в механизме выключения. С этих позиций сцепление с диафрагменной пружиной, у которой податливые лепестки выполняют функции рычагов выключения, предпочтительнее, чем сцепление с периферийными пружинами, у которого выключение осуществляется жесткими рычагами.

Устройство, обеспечивающее гарантированный зазор между поверхностями трения:
a — рычажное;
б, в — со штоком и пружиной;
S — рабочий зазор

Чистота выключения. Полное отсоединение двигателя от трансмиссии достигается получением гарантированного зазора между поверхностями трения при полностью выжатой педали сцепления. Для двухдискового сцепления имеется специальное устройство для принудительного перемещения внутреннего ведущего диска в положение, при котором оба ведомых диска находятся в свободном состоянии.

Предохранение трансмиссии от динамических нагрузок. Динамические нагрузки в трансмиссии могут быть единичными (пиковыми) и периодическими. Пиковые нагрузки возникают при резком изменении угловой скорости трансмиссии, например при включении сцепления броском педали, при наезде на неровность. Чтобы не произошло поломки в трансмиссии, сцепление должно ограничить предельное значение нагрузки путем пробуксовки.

Гаситель крутильных колебаний:
1 — диск;
2 — ступица;
3 — сухарь;
4 — пружина;
5 — стальная шайба;
6 — фрикционная шайба

Периодические нагрузки (крутильные колебания) возникают в результате неравномерности крутящего момента двигателя. Для гашения крутильных колебаний трансмиссии в ведомом диске сцепления устанавливают гаситель крутильных колебаний. Ступица ведомого диска и сам ведомый диск связаны между собой не жестко, а через пружины гасителя. Колебания, возникающие в трансмиссии, вызывают относительное угловое смещение ведомого диска и его ступицы за счет деформации пружин гасителя, а это смещение сопровождается трением фрикционных элементов гасителя. Таким образом, гашение крутильных колебаний происходит за счет сил трения. Кроме того, гаситель, изменяя жесткость трансмиссии, не допускает возможности наступления резонанса в трансмиссии, выводя резонансные частоты за область рабочих частот двигателя.
Применение двухмассовых маховиков в конструкции двигателя позволило перенести гаситель крутильных колебаний из ведомого диска в маховик. Такое конструктивное решение позволяет упростить сцепление, снизить момент инерции ведомого диска и, следовательно, уменьшить нагрузки на элементы управления коробкой передач. Впервые подобные сцепления появились в 1985 г.

Графики упругих характеристик пружин:
1 — сцепление с периферийными пружинами;
2 — сцепление с диафрагменными пружинами

Поддержание нажимного усилия в заданных пределах в процессе эксплуатации. В процессе эксплуатации в результате износа фрикционных накладок нажимной диск перемещается в сторону маховика, изменяя жесткость пружин сцепления. В сцеплении с периферийными пружинами, которые имеют линейную упругую характеристику, это приводит к снижению нажимного усилия и передаваемого момента трения вплоть до наступления пробуксовывания сцепления.
В сцеплениях с диафрагменной пружиной, которая имеет нелинейную упругую характеристику, усилие при износе накладок поддерживается примерно постоянным.
Применение диафрагменной пружины позволяет упростить конструкцию, так как примерно вдвое сокращается число деталей, уменьшается размер сцепления, а пружина выполняет еще и функцию рычагов выключения. Диафрагменная пружина обеспечивает равномерное распределение усилия по всей накладке. Важным преимуществом диафрагменной пружины, по сравнению с периферийными, является то, что при повышении угловой скорости маховика центробежные силы не искажают ее характеристику. Кроме того,
как видно из графика, при выключении сцепления усилие пружины снижается, что облегчает управление сцеплением. В некоторых конструкциях с диафрагменной пружиной выпуклая сторона пружины направлена внутрь сцепления. Это позволяет несколько уменьшить ширину агрегата, но усложняет конструкцию выжимного элемента и привода.
Первоначально диафрагменная пружина появилась в сцеплениях легковых автомобилей. Долгое время применение ее в сцеплениях грузовых автомобилей сдерживалось технологической сложностью изготовления пружины большого диаметра.

Смотрите также:
Устройство сцепления
Привод сцепления

wiki.zr.ru

Сцепление и его виды в автомобиле

Сцепление является важным конструктивным элементом трансмиссии автомобиля. Сцепление предназначено для кратковременного отсоединения двигателя от трансмиссии и плавного их соединения при переключении передач, а также предохранения элементов трансмиссии от перегрузок и гашения колебаний. Сцепление автомобиля располагается между двигателем и коробкой передач.

В зависимости от конструкции различают следующие типы сцепления:

• фрикционное сцепление;
• гидравлическое сцепление;
• электромагнитное сцепление.

Фрикционное сцепление передает крутящий момент за счет сил трения. В гидравлическом сцеплении связь обеспечивается за счет потока жидкости. Электромагнитное сцепление управляется магнитным полем.

Самым распространенным типом сцепления является фрикционное сцепление. Различает следующие виды фрикционного сцепления:

• однодисковое сцепление;
• двухдисковое сцепление;
• многодисковое сцепление.

В зависимости от состояния поверхности трения сцепление может быть сухое и мокрое. В сухом сцеплении используется сухое трение между дисками. Мокрое сцепление предполагает работы дисков в жидкости.

На современных автомобилях устанавливается в основном сухое однодисковое сцепление. Однодисковое сцепление имеет следующее устройство:

• маховик;
• картер сцепления;
• нажимной диск;
• ведомый диск;
• диафрагменная пружина;
• подшипник выключения сцепления;
• муфта выключения;
• вилка сцепления.


Схема однодискового сцепления

Схема сцепления

1. Корпус;
2. Тангенциальная пружина;
3. Опорный подшипник;
4. Коленчатый вал;
5. Демпферная пружина;
6. Ведомый диск;
7. Нажимной диск;
8. Маховик;
9. Корзина сцепления;
10. Кольцо;
11. Распорный болт;
12. Диафрагменная пружина;
13. Выжимной подшипник;
14. Направляющая;
15. Первичный вал коробки передач;
16. Вилка выключения сцепления;
17. Рабочий цилиндр

Маховик устанавливается на коленчатом вале двигателя. Он выполняет роль ведущего диска сцепления . На современных автомобилях применяется, как правило, двухмассовый маховик. Такой маховик состоит из двух частей, соединенных пружинами. Одна часть соединена с коленчатым валом, другая — с ведомым диском. Конструкция двухмассового маховика обеспечивает сглаживание рывков и вибраций коленчатого вала. В картере сцепления размещаются конструктивные элементы сцепления. Картер сцепления крепиться болтами к двигателю.

Нажимной диск прижимает ведомый диск к маховику и при необходимости освобождает его от давления. Нажимной диск соединен с корпусом (кожухом) с помощью тангенциальных пластинчатых пружин. Тангенциальные пружины, при выключении сцепления, выполняют роль возвратных пружин.

На нажимной диск воздействует диафрагменная пружина, обеспечивающая необходимое усилие сжатия для передачи крутящего момента. Диафрагменная пружина наружным диаметром опирается на края нажимного диска. Внутренний диаметр пружины представлен упругими металлическими лепестками, на концы которых воздействует подшипник выключения сцепления. Диафрагменная пружина закреплена в корпусе. Для закрепления используются распорные болты или опорные кольца.

Нажимной диск, диафрагменная пружина и корпус образуют единый конструктивный блок, который носит устоявшееся название корзина сцепления. Корзина сцепления имеет жесткое болтовое соединение с маховиком. По характеру работы различают два типа корзин сцепления — нажимного и вытяжного действия. В распространенной корзине сцепления нажимного действия лепестки диафрагменной пружины при выключении сцепления перемещаются к маховику. В вытяжной корзине сцепления наоборот — лепестки диафрагменной пружины перемещаются от маховика. Данный тип корзины сцепления характеризуется минимальной толщиной, поэтому применяется в стесненных условиях.

Ведомый диск располагается между маховиком и нажимным диском. Ступица ведомого диска соединяется шлицами с первичным валом коробки передач и может перемещаться по ним. Для обеспечения плавности включения сцепления в ступице ведомого диска размещены демпферные пружины, выполняющие роль гасителя крутильных колебаний.

На ведомом диске с двух сторон установлены фрикционные накладки. Накладки изготавливаются из стеклянных волокон, медной и латунной проволоки, которые запрессованы в смесь из смолы и каучука. Такой состав может кратковременно выдерживать температуру до 400°С. Накладки ведомого диска могут иметь и более высокую тепловую характеристику. На спортивных автомобилях устанавливают т.н. керамическое сцепление, накладки ведомого диска которого состоят из керамики, кевлара и углеродного волокна. Еще более прочные металлокерамические накладки, выдерживающие температуру до 600°С.

Подшипник выключения сцепления (обиходное название — выжимной подшипник) является передаточным устройством между сцеплением и приводом. Он располагается на оси вращения сцепления и непосредственно воздействует на лепестки диафрагменной пружины. Подшипник располагается на муфте выключения. Перемещение муфты с подшипником обеспечивает вилка сцепления.


Схема двухдискового сцепления

Схема двухдискового сцепления

  1. Крышка корпуса
  2. Двухмассовый маховик
  3. Приводная пластина
  4. Ведомый диск 2 с демпферными пружинами
  5. Проставка
  6. Ведомый диск 1
  7. Нажимной диск
  8. Сенсорная пружина
  9. Регулировочное кольцо
  10. Диафрагменная пружина

На грузовых и легковых автомобилях с мощным двигателем применяется двухдисковое сцепление. Двухдисковое сцепление осуществляет передачу большего крутящего момента при неизменном размере, а также обеспечивает больший ресурс конструкции. Это достигнуто за счет применения двух ведомых дисков, между которыми установлена проставка. В результате получены четыре поверхности трения.


Принцип работы сцепления

Однодисковое сухое сцепление постоянно включено. Работу сцепления обеспечивает привод сцепления.

При нажатии на педаль сцепления привод сцепления перемещает вилку сцепления, которая воздействует на подшипник сцепления. Подшипник нажимает на лепестки диафрагменной пружины нажимного диска. Лепестки диафрагменной пружины прогибаются в сторону маховика, а наружный край пружина отходит от нажимного диска, освобождая его. При этом тангенциальные пружины отжимают нажимной диск. Передача крутящего момента от двигателя к коробке передач прекращается.

При отпускании педали сцепления диафрагменная пружина приводит нажимной диск в контакт с ведомым диском и через него в контакт с маховиком. Крутящий момент за счет сил трения передается от двигателя к коробке передач.

lowcars.net

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о