Какая сила используется в работе фрикционного сцепления: Какая сила используется в работе фрикционного сцепления

Содержание

Назначение и принцип работы фрикционного сцепления

Категория:

Устройство автомобиля

Публикация:

Назначение и принцип работы фрикционного сцепления

Читать далее:

Назначение и принцип работы фрикционного сцепления

Назначение сцепления — разъединять двигатель и коробку передач во время переключения передач и вновь плавно соединять их, не допуская резкого приложения нагрузки, а также обеспечивать плавные трогание автомобиля с места и его остановку без остановки двигателя. При резком торможении без выключения сцепления оно, пробуксовывая, предохраняет трансмиссию от перегрузок инерционным моментом. Во включенном состоянии сцепление должно надежно соединять двигатель с трансмиссией, не пробуксовывая. Подавляющее большинство сцеплений, применяемых на отечественных автомобилях, относится к фрикционным сухим дисковым сцеплениям, в которых использованы сила трения сухих поверхностей. По числу ведомых дисков сцепления делят на одно- и двухдисковые.

Наибольшее распространение получили однодисковые сцепления благодаря простоте их конструкции, надежности, «чистоте» выключения и плавности включения, а также удобству при эксплуатации и ремонте. Двухдисковые сцепления применяют в тех случаях, когда необходимо передать большой крутящий момент.

Сцепление состоит из ведущей и ведомой частей, нажимного механизма и механизма выключения. Детали ведущей части сцепления воспринимают от маховика крутящий момент двигателя, а детали ведомой части передают этот момент первичному валу коробки передач. Нажимной механизм обеспечивает плотное прижатие ведущей и ведомой частей сцепления для создания необходимого момента трения. Механизм выключения служит для управления сцеплением. Привод выключения сцепления может быть механическим или гидравлическим. Для облегчения выключения сцепления в некоторых конструкциях применен пневматический усилитель.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Ведущая часть однодискового сцепления имеет маховик с обработанной торцовой поверхностью, нажимной диск, кожух муфты сцепления и направляющие пальцы. Ведомая часть однодискового сцепления имеет ведомый диск с фрикционными накладками из прессованного асбеста или медно-асбестовой плетенки и первичный вал коробки передач. Нажимной механизм образуют нажимные пружины, установленные в кожухе. В состав механизма выключения сцепления входят оттяжные пальцы, опоры выключающих рычагов, отжимные рычаги, передвижная муфта, педаль, тяга педали, вилка выключения, оттяжная пружина. Все детали сцепления помещены внутри картера маховика.и картера муфты сцепления.

При включенном сцеплении крутящий момент от коленчатого вала через маховик и нажимной диск благодаря трению передается зажатому . между ними ведомому диску, ступица которого имеет шлицевое соединение с первичным валом коробки передач. Для выключения сцепления нажимают на педаль, которая через тягу, вилку и муфту, через рычаги и пальцы отводит назад нажимной диск. При этом сжимаются пружины и освобождают ведомый диск, по обеим сторонам которого образуются зазоры. При плавном отпускании педали пружины возвращают все детали механизма выключения в исходное положение, т. е. пружины постепенно прижимают нажимной диск к ведомому диску, а последний — к поверхности маховика.

Рис. 1. Сцепления: а — однодисковое; б — двухдисковое; 1 — коленчатый вал двигателя; 2 — маховик; 3 — ведомый диск с фрикционными накладками; 4 — нажимной диск; 5 — картер муфты сцепления; 6 — кожух муфты сцепления; 7 — оттяжные пальцы; 8 — опоры выключающих рычагов; 9 — отжимной рычаг; 10 — передвижная муфта; И — первичный вал коробки передач; 12 — педаль; 13 — тяга; 14 — вилка выключения; 15 — оттяжная пружина; 16 — нажимная пружина; 17 и 23 — направляющие пальцы; 18 — роликоподшипник; 19 — отжимная пружина промежуточного диска; 20 — регулировочный болт промежуточного диска; 21 — нажимной (ведущий) диск; 22 — задний ведомый диск; 24 — промежуточный (ведущий) диск; 25 передний ведомый диск

В двухдисковом сцеплении (рис. 1, б) ведущая часть состоит из двух дисков, а ведомая — из двух дисков. Для обеспечения необходимых зазоров между ведущими и ведомыми дисками в выключенном состоянии (т. е. для «чистоты» выключения) служит отжимная пружина и регулировочный болт промежуточного диска. Нажимные пружины могут быть винтовыми или диафрагменными. Винтовые пружины равномерно располагают по периферии окружности, а центральную пружину устанавливают одну.

Для облегчения управления сцеплением и плавности его включения применен гидравлический привод управления сцеплением. Плавность включения обеспечивают также пружинящие ведомые диски. Для этого накладку (рис. 2, а) с одной стороны диска крепят к его секциям пластинчатыми пружинами, изогнутыми впереди, а накладку с другой стороны диска — такими же пружинами, изогнутыми назад. Это обеспечивает в свободном состоянии зазор между накладками, равный 1—2 мм. Пружинящие свойства ведомого диска могут быть также усилены установкой под одну из накладок плоских пружин. Уменьшение зазора между накладками в процессе включения сцепления обеспечивает плавность соприкосновения трущихся поверхностей и возрастания силы трения.

Для предохранения валов трансмиссии от крутильных колебаний ставят гаситель крутильных колебаний (демпфер), увеличивающий плавность включения сцепления и повышающий долговечность деталей трансмиссии.

Пружины гасителя крутильных колебаний обеспечивают упругую связь ведомого диска сцепления с его ступицей. Подбором стальных колец регулируют силу сжатия ведомого диска, гасителя и ступицы, а также фрикционных (паронитовых) колец.

Рис. 2. Гаситель крутильных колебаний:
а — детали гасителя; б — нерабочее положение; в — рабочее положение; 1 и 10 — накладки диска; 2 — пластинчатые пружины; 3 — ведомый диск; 4 — фрикционные кольца; 5 — штифт; 6 — ступица ведомого диска; 7 — регулировочные кольца; 8 — пружины; 9 — гаситель крутильных колебаний

При отсутствии передачи крутящего момента прорези фланца ступицы (рис. 2, б) и ведомого диска, в которых расположены пружины, совпадают. При передаче же крутящего момента (рис. 2, в) от диска к ступице пружины вступают в действие, диск повертывается на некоторый угол по отношению к фланцу ступицы 6 ив дисках гасителя возникает трение. Предельное угловое смещение дисков ограничено размером вырезов во фланце ступицы под штифты, соединяющие диск и гаситель.

Все вращающиеся части сцепления балансируют.

Рекламные предложения:

Читать далее: Устройство и работа однодисковых сцеплений с периферийными пружинами

Категория: — Устройство автомобиля

Главная → Справочник → Статьи → Форум

Двухдисковое фрикционное сцепление КамАЗ –движущая сила грузовой техники opex.ru

Array ( [DATE_ACTIVE_FROM] => 30.03.2020 15:27:00 [~DATE_ACTIVE_FROM] => 30.03.2020 15:27:00 [ID] => 509148714 [~ID] => 509148714 [NAME] => Двухдисковое фрикционное сцепление КамАЗ –движущая сила грузовой техники [~NAME] => Двухдисковое фрикционное сцепление КамАЗ –движущая сила грузовой техники [IBLOCK_ID] => 33 [~IBLOCK_ID] => 33 [IBLOCK_SECTION_ID] => [~IBLOCK_SECTION_ID] => [DETAIL_TEXT] =>

Основным элементом трансмиссии автомобиля является сцепление, которое служит с одной стороны защитой мотора от гашения колебаний и перегрузок, а с другой – обеспечивает соединение движущих узлов при переключении передач. В грузовых авто используется двухдисковое, или фрикционное, сцепление, работающее за счет силы трения от крутящего момента и позволяющее увеличить ресурс агрегата. Само трение обеспечивается двумя ведомыми дисками, между которыми имеется проставка, что обеспечивает 4 поверхности рабочего соприкосновения.

Особенности сцепления КамАЗ

Грузовые автомобили КамАЗ имеют полноприводную колесную базу, что предполагает использование двухдискового сцепления. Оно представляет собой замкнутое сцепление с нажимными пружинами, расположенными периферийно.

Особенностями такой сборки является наличие:

Устройства автоматической регулировки среднего ведущего диска, которое при выключении занимает среднее положение.
Термостойкой накладки, которая служит для продления срока службы ведомого диска.
Кожуха установленной формы, обеспечивающего целенаправленный и фиксированный нажим пружин.

Само сцепление КамАЗ состоит из ведущей и ведомых частей. Так, ведущая часть собирается из:

Среднего ведущего диска.
Маховика.
Кожуха с втулками.
Нажимного диска.

Сборка осуществляется посредством болтов.

Ведомая часть состоит из:

Стального диска с фрикционными накладками.
Асбестового диска со ступицами.
Фрикционных колец.

Гасителя с пружинами, который приводится в движение путем крутильных колебаний.

Нажимной и средний ведущий диски имеют на поверхности шипы, которые во время движения попадают в пазы маховика, что позволяет передать вращающий момент на ведущие диски. Одновременно перемещаются оба осевых диска. Это и приводит двигатель в действие.

К элементам двухдискового сцепления также следует отнести:

Ступицы ведомых дисков.
Ведомый вал сцепления.
Нажимные диски.
Пружины.
Кожух.
Теплоизолирующие прокладки.

Все эти элементы приводят механизм в действие, а также защищают двигатель и коробку передач от преждевременного износа.

Для управления грузовиком, а также для остановки транспортного средства (выключения мотора) служат:

Рычаги выключения, которые соединены с нажимными дисками.

Опорные вилки, устанавливаемые в кожухе.
Упорные кольца и пружины.
Муфты и рычаги выключения с подшипником, шлангом смазки и оттяжной пружиной, которые устанавливаются на крышке подшипника коробки передач.
Вилки выключения, которая монтируется в картере сцепления на валике.

Принцип действия

Двухдисковое сцепление работает по такому принципу:

Водитель нажимает на педаль. Это приводит в действие выжимной подшипник.
Водитель давит на выжимные рычаги, оттягивая нажимной диск на себя. Это приводит в движение ведомый и нажимной диски.
Пружины отпускают ведущий диск, что приводит к отсоединению его от фрикционного диска за счет пружин.

В результате происходит одним движением двойной выжим. Обратное движение происходит по тому же принципу. При этом удается получить усиленное распределение равномерных нагрузок.

Почему на КамАЗ устанавливается двухдисковое сцепление

Многие путают равномерное схватывание при двухдисковом сцеплении с плавным, что является ошибочным. Ведь в данном случае не стоит говорить про плавный ход или подхват. Чтобы добиться комфортной управляемости, у водителя должен появиться солидный опыт. Кроме того, в сцеплении КамАЗ используется облегченный маховик, что замедляет переключение скоростей, а потому кивки во время езды неизбежны. Могут также наблюдаться сторонние шумы и потрескивания при увеличении скорости.

В чем же преимущества двухдискового сцепления? Тут можно выделить несколько моментов:

При надлежащей балансировке крутящих элементов удается выровнять нагрузку на прокручивающиеся диски без их дополнительного износа.
Снижается вибрация во время езды в случае всё той же балансировки маховика.
Удается снизить расходы топлива, что важно при использовании грузового транспорта.
Увеличивается срок службы двигателя. И это, пожалуй, одно из основных преимуществ.

Чтобы двухдисковое сцепление обеспечило ожидаемый результат эксплуатации КамАЗ, необходимо провести балансировку не только маховика, но и коленвала. Регулировка также потребуется после длительного пробега транспортного средства. Сделать это сможет водитель самостоятельно, или обратившись в автосервис.

[~DETAIL_TEXT] =>

Особенности сцепления КамАЗ

Особенностями такой сборки является наличие:

Устройства автоматической регулировки среднего ведущего диска, которое при выключении занимает среднее положение.
Термостойкой накладки, которая служит для продления срока службы ведомого диска.
Кожуха установленной формы, обеспечивающего целенаправленный и фиксированный нажим пружин.

Само сцепление КамАЗ состоит из ведущей и ведомых частей. Так, ведущая часть собирается из:

Среднего ведущего диска.
Маховика.
Кожуха с втулками.
Нажимного диска.

Сборка осуществляется посредством болтов.

Ведомая часть состоит из:

Стального диска с фрикционными накладками.
Асбестового диска со ступицами.
Фрикционных колец.
Гасителя с пружинами, который приводится в движение путем крутильных колебаний.

К элементам двухдискового сцепления также следует отнести:

Ступицы ведомых дисков.
Ведомый вал сцепления.
Нажимные диски.
Пружины.
Кожух.
Теплоизолирующие прокладки.

Для управления грузовиком, а также для остановки транспортного средства (выключения мотора) служат:

Рычаги выключения, которые соединены с нажимными дисками.
Опорные вилки, устанавливаемые в кожухе.
Упорные кольца и пружины.
Муфты и рычаги выключения с подшипником, шлангом смазки и оттяжной пружиной, которые устанавливаются на крышке подшипника коробки передач.
Вилки выключения, которая монтируется в картере сцепления на валике.

Принцип действия

Двухдисковое сцепление работает по такому принципу:

Водитель нажимает на педаль. Это приводит в действие выжимной подшипник.
Водитель давит на выжимные рычаги, оттягивая нажимной диск на себя. Это приводит в движение ведомый и нажимной диски.
Пружины отпускают ведущий диск, что приводит к отсоединению его от фрикционного диска за счет пружин.

Почему на КамАЗ устанавливается двухдисковое сцепление

В чем же преимущества двухдискового сцепления? Тут можно выделить несколько моментов:

При надлежащей балансировке крутящих элементов удается выровнять нагрузку на прокручивающиеся диски без их дополнительного износа.
Снижается вибрация во время езды в случае всё той же балансировки маховика.
Удается снизить расходы топлива, что важно при использовании грузового транспорта.
Увеличивается срок службы двигателя. И это, пожалуй, одно из основных преимуществ.

[DETAIL_TEXT_TYPE] => html [~DETAIL_TEXT_TYPE] => html [PREVIEW_TEXT] =>

Чтобы понимать, как правильно управлять автомобилем КамАЗ, а также уметь устранить неполадки, возникшие в ходе эксплуатации грузового транспорта, следует знать, как устроена коробка передач. Она работает от двухдискового сцепления, поэтому необходимо в первую очередь разобраться с этим понятием.

[~PREVIEW_TEXT] =>

Особенностями такой сборки является наличие:

Само сцепление КамАЗ состоит из ведущей и ведомых частей. Так, ведущая часть собирается из:

Сборка осуществляется посредством болтов.

К элементам двухдискового сцепления также следует отнести:

Для управления грузовиком, а также для остановки транспортного средства (выключения мотора) служат:

Двухдисковое сцепление работает по такому принципу:

В чем же преимущества двухдискового сцепления? Тут можно выделить несколько моментов:

Момент сцепления | Автокомпоненты. Бизнес. Технологии. Сервис

Как известно, все началось с однодискового сухого сцепления. Этот классический образец автомобильного сцепления состоит из нажимного диска, ведомого диска с фрикционными накладками и с гасителем крутильных колебаний и выжимного подшипника. Такое решение – конструктивно надежное и достаточно компактное – использовалось уже в начале прошлого века. Нажимной диск такого сцепления состоит из непосредственно самого диска, корпуса и диафрагменной пружины. И надежность такого узла обеспечивает сама его конструкция: пружина после специальной обработки становится прочной и может выдерживать без замены множество циклов работы.

Ведомый диск сцепления имеет фрикционные накладки, которые соединены с диском через пластины-сегменты. За счет такой конструкции удается нивелировать возможные отклонения параллельности поверхностей трения маховика и нажимного диска и обеспечить плавность включения сцепления. Из-за того, что маховик и нажимной диск контактируют неравномерно, повышается износостойкость накладок и исключается их перегрев.

Ключевой компонент сцепления – фрикционная накладка, от которой и зависит надежность всего узла, а также эффективность работы всей трансмиссии. В составе фрикционной накладки есть специальные армированные волокна и углеродные нити, которые обеспечивают стабильность коэффициента трения. Но главная проблема накладок – уменьшение их толщины в ходе эксплуатации и износа. Из-за уменьшения толщины меняется положение мембраны пружины и снижаются усилие сжатия сцепления и сила выжима. В ZF предложили свое решение этой проблемы – диски сцепления с функцией компенсации износа XTend. В случае с такими дисками износ накладок регулируется при каждом включении сцепления. Выравнивающий механизм компенсирует уменьшение толщины накладок путем поворота установочного кольца. Происходит это таким образом: ограничитель на корпусе сцепления смещает пружинную защелку точно на величину износа, фиксатор с помощью пружин растяжения входит в зазор и установочная пружина фиксируется в новом положении. При следующем выключении сцепления установочное кольцо поворачивается, а пружина занимает изначальное положение.

Упруго-фрикционный гаситель колебаний ответствен за снижение крутильных колебаний, шумов и вибрации. Эффективность работы этого компонента позволяет снизить амплитуду резонансных крутильных колебаний и трансмиссии, и коленвала двигателя. В качестве выжимного подшипника в таких сцеплениях используются радиальные самоустанавливающиеся подшипники с вращающимся внутренним кольцом, которые на всем своем сроке работы не требуют регулировки и обслуживания.

«Классическое» сцепление до сих пор используется в механических КПП большого числа автомобилей.

Как известно, одной из движущих сил в сфере новых разработок для автомобилестроения являются экологические нормы и стандарты. В области двигателестроения это означает разработку моторов, способных работать в более экологичных режимах. Но как раз в таких режимах работа мотора характеризуется ростом крутильных колебаний, гасить которые приходится именно в сцеплении. Для этого стали использовать демпферы фрикционного диска с пружинами различной жесткости, а также с дополнительными фрикционными элементами. Новым этапом «борьбы» с крутильными колебаниями стали двухмассовые маховики. Такой маховик представляет собой двухсоставный большой плоский диск, между частями которого находятся упругие демпфирующие элементы.

Двухмассовый маховик марки Sachs имеет корпус, разделенный на две части, главную и вспомогательную. Вспомогательный маховик вкручен в главную часть с помощью подшипника скольжения. Между маховиками находится пружинная система гашения колебаний. Пружины работают по системе последовательного включения и располагаются с наружной стороны на ползунах из пластика и тарелках пружин. Двухмассовый маховик, таким образом, решает проблему резонанса, при этом работает в высокомощном диапазоне и приспособлен работать в режиме максимального крутящего момента двигателя. При этом крутильные колебания двигателя снижаются до оптимальных показателей и почти полностью исключается негативное воздействие колебаний на трансмиссию автомобиля.

Переход на двойное сцепление, которое впервые стал использовать Volkswagen в 6-ступенчатой механической КПП DSG – Direct Shift Gearbox, стал новым прорывом в области трансмиссий. Такая коробка передач имеет два соосных вала и два пакета сцепления, работающих под управлением автоматики. Конструкция такой КПП – с компактным и надежным сцеплением – обеспечивает непрерывность в передаче крутящего момента.

Неправильная эксплуатация сцепления приводит к неисправностям и преждевременному выходу из строя этого узла. Среди наиболее распространенных причин сокращения срока службы сцепления отметим такие причины, как:

трогание с места на высокой передаче или трогание с повышенной частотой вращения. Из-за этого значительно сокращается срок службы фрикционных накладок;
остановка автомобиля на подъеме с буксующим сцеплением;
регулировка скорости езды через пробуксовывание сцепления;
торможение с помощью сцепления;
перегруженность автомобиля и буксирование нагруженного прицепа;
последовательные (с короткими промежутками) трогания с места на крутых подъемах;
частое маневрирование.

При езде с горы на низком передаточном числе КПП и при высокой скорости качения диск сцепления начинает вращаться с частотой, которая значительно превышает частоту вращения двигателя. Из-за этого фрикционные накладки отрываются и заклиниваются между маховиком и корпусом нажимного диска. Внезапное выключение сцепления приводит к сильным толчкам, что подвергает износу корзину сцепления и диск сцепления. В самых крайних случаях диски сцепления могут попросту разломиться, а осколки могут повредить корзину сцепления, двигатель и коробку передач. И, наконец, высокое передаточное число в системе выключения сцепления оказывает негативное воздействие на усилие сжатия сцепления. Это может привести к пробуксовыванию сцепления, а также к преждевременному износу накладок.

В «БелАК» ПОСТУПЛЕНИЕ НОВЫХ ДИСКОВ СЦЕПЛЕНИЯ

Товарный портфель компании пополнился сразу 12 видами дисков сцепления для грузовиков и сельскохозяйственной техники. Об особенностях новинок и конкурентных преимуществах расскажем в этом обзоре.

КАК РАБОТАЕТ СИСТЕМА СЦЕПЛЕНИЯ

Благодаря сцеплению водитель имеет возможность переключать передачи, двигаться с места без сильного рывка, ехать накатом и не глушить двигатель каждый раз при остановке транспортного средства. Основная функция узла – передача крутящего момента от коленчатого вала двигателя к коробке передач, однако дополнительное назначение сцепления заключается в гашении крутильных колебаний, возникающих при работе мотора, и снижении шума при переключении передач.

Существует 3 типа сцепления:

1. Фрикционное – работает за счет трения дисков.

2. Гидравлическое – связь между валами осуществляется с помощью жидкости (в такой системе применяется дополнительное усилие за счет пневматики: в систему добавляется пневмогидроусилитель привода сцепления, который, кстати, можно найти и в каталоге «БелАК»).

3. Электромагнитное – работает за счет намагниченного поля.

В зависимости от количества ведомых валов, сцепление бывает одно-, двух- или вообще многодисковое. Однодисковое используется в конструкции легковых автомобилей, на большегрузах с небольшой грузоподъемностью и автобусах. Двухдисковое применяется на более массивных грузовиках.

Наибольшую популярность в отечественном машиностроении получил фрикционный тип сцепления. Работа в нем достигается это за счет действия силы трения скольжения. Ведомый и нажимной диски расположены на разных валах. Нажимной диск сцепления соединен с двигателем, ведомый – с трансмиссией. Их работа заключается в трении между собой.

При этом ведомый диск сцепления – ключевая деталь внутри такой системы, так как именно он обеспечивает непосредственную передачу крутящего момента от коленвала ДВС. Другие части предназначены для управления – включения или выключения узла.

РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ

Ресурс дисков высок, но при интенсивном и продолжительном использовании могут появиться первые признаки неисправности: сцепление «ведет» или «буксует», при включении ощущаются рывки, вибрации или слышен шум.

Причины могут быть разными: от повреждения накладок, износа шлицев или пружин до заедания вилки выключения сцепления. Это вероятный сигнал того, что требуется замена диска сцепления. При обнаружении какого-либо из признаков – обратитесь в сервисную мастерскую. Однако если планируете заменить детали самостоятельно, придерживайтесь алгоритма:

1. Осуществите демонтаж сцепления в сборе.

2. Осмотрите поверхности маховика, дисков сцепления на наличие повреждений.

3. Если замечены изношенные детали, замене подлежат узлы: маховик, диски сцепления, муфта.

4. Установите сцепление. Нажимной диск располагается на маховике, закреплен болтами; к нажимному ведомый диск обращается его выступающей частью. При правильной установке муфта должна свободно вращаться.

При установке ведомого диска может быть полезно это видео.

Помните, что основная причина быстрой поломки дисков сцепления – использование некачественной продукции! Инженеры «БелАК» учитывают этот факт, поэтому потребительские характеристики дисков сцепления нашего производства – среди лучших на рынке автозапчастей.

ПОЧЕМУ СТОИТ ВЫБРАТЬ ДИСКИ СЦЕПЛЕНИЯ «БелАК»?

Компания «БелАвтоКомплект» производит диски сцепления только для грузовых автомобилей. Сейчас в товарном портфеле компании 18 разных моделей, при этом 12 из них – новинки.

Все диски сцепления «БелАК» изготовлены на современном высокоточном заводском оборудовании и прошли лабораторные и ходовые испытания продолжительностью не менее двух технологических циклов эксплуатации детали. На предприятии действует международная система менеджмента качества ISO.

При изготовлении деталей используются только качественные материалы. Так, в состав ведомых дисков сцепления «БелАК» входят:

— латунно-медные волокна для высокой теплоотдачи;

-графитовые волокна для придания высоких фрикционных свойств;

— латунные заклепки, прочно соединяющие детали диска. Они устойчивы к перепадам температур, неблагоприятным условиям среды и износу.

Корпус, демпферные пластины, ступица подвергаются фосфатированию (покрываются слоем фосфатов – солями фосфорных кислот) для придания большей прочности и устойчивости к образованию ржавчины.

Также диски «БелАК» проходят балансировку при помощи особых пластин. Ступица и дисковое кольцо отлично центрируются, что приближает вероятность дисбаланса или поломки к нулю. Демпферные пружины диска эффективно гасят колебания, благодаря чему узел работает плавно. Шлицы надежно присоединяются к первичному валу коробки скоростей. При правильной установке и своевременном техосмотре детали сцепления долго служат в системе

Качество продукции «БелАК» оценили не только инженеры и потребители, но и эксперты из сферы автозапчастей и комплектующих. В 2018 году узлы и детали сцепления нашего производства получили престижную Национальную награду «Автокомпонент года». Среди 600 номинантов на премию, диски и корзины сцепления «БелАК» признаны лучшими на российском рынке. Жюри– представители государственного научного центра «НАМИ», НИИ «Автоэлектроники» и эксперты независимых испытательных лабораторий, – в течение месяца тестировали образцы продукции. Они по достоинству оценили потребительские характеристики товара. Успейте оценить все его преимущества и вы!

«БелАвтоКомплект»: Мы не придумываем ТУ! Мы соответствуем ГОСТу!

Виды сцепления

Виды сцепления

Особенности работы, классификация и требования к конструкции сцепления

В трансмиссии автомобиля сцепление применяют как самостоятельный механизм и как часть механизма управления коробки передач (обычно планетарной).

В данной главе виды сцепления автомобиля рассмотрены сцепления, которые представляют собой самостоятельный механизм, который работает в основном совместно с коробкой передач, имеющей неподвижные оси валов (ГАЗ-52, Москвич-407). В данном случае сцепление служит для того, чтобы отсоединить двигатель от трансмиссии и снова соединять их, обеспечивая плавное трогание с места, разгон, а также переключение передач во время движения автомобиля с минимальными ударами в зубьях соединяемых шестерен или муфт.

Минимальному устойчивому числу оборотов вала двигателя двигателя nemin соответствует минимальное устойчивое число оборотов ведущих колес.

Расчет сцепления предполагает расчет минимального устойчивого числа оборотов ведущих колес:

Плавный разгон автомобиля от nk=0 доnkmin достигается при помощи сцепления.

Кроме того, сцепление предохраняет трансмиссию автомобиля от перегрузок инерционным моментом Мj.

По способу передачи крутящего момента различают сцепления фрикционные, гидравлические, электропорошковые и комбинированные.

Во фрикционных видах сцеплений для передачи крутящего момента от ведущих элементов к ведомым используется сила трения. По форме трущихся поверхностей сцепления бывают конусные, барабанные (колодочные) и дисковые.

Дисковые сцепления по числу ведомых дисков разделяются на однодисковые, двухдисковые и многодисковые. Фрикционные сцепления, являющиеся самостоятельным механизмом трансмиссии, в подавляющем большинстве случаев делают однодисковыми, так как при этом конструкция получается наиболее простой и дешевой. В современных автомобилях конусные сцепления перестали применять, барабанные сцепления устанавливают редко, главным образом при автоматизированном управлении, многодисковые сцепления, имеющие относительно небольшой диаметр, используют только в планетарных коробках передач, где они входят в механизм их управления.

Виды сцепления по типу управления различают сцепления с принудительным управлением, приводимым в действие водителем (обычно при помощи педали), и сцепления с автоматизированным управлением.

Виды сцепления по способу создания давления на нажимной диск фрикционные сцепления бывают пружинными, если давление создается пружинами (автомобили ГАЗ-52, ЗИЛ-130, МАЗ-200), электромагнитными, если давление создается электромагнитами, полуцентробежными, если давление создается и пружинами и центробежными силами от грузиков и центробежными.

Полуцентробежные сцепления получили некоторое распространение на легковых автомобилях, у которых максимальный момент двигателя соответствует относительно высоким числам оборотов. При этом уменьшается усилие на педали, необходимое для выключения сцепления при трогании с места и для удержания сцепления в выключенном положении при переключении передач.

Центробежные сцепления чаще применяются при автоматизации управления. В этих сцеплениях центробежная сила используется для включения и выключения сцепления, а давление на нажимной диск создается пружинами. Реже центробежную силу используют для создания давления на нажимной диск.

Гидравлические сцепления, выполненные по типу гидромуфт обычно применяют совместно с планетарными коробками передач или в комбинации с фрикционным сцеплением при работе с простой коробкой передач, имеющей неподвижные оси валов.

Сцепление, представляющее собой самостоятельный механизм, помимо основных требований (минимальный собственный вес, простота конструкции, достаточный срок службы) должно удовлетворять следующим специфическим требованиям:

1) Максимально снижать ударную нагрузку в зубьях коробки передач при трогании с места и при переключении ступеней на ходу автомобиля.

2) Плавно передавать крутящий момент от двигателя к трансмиссии автомобиля в процессе буксования сцепления.

3) Полностью отключать двигатель от трансмиссии автомобиля

4) Предохранять трансмиссию автомобиля от инерционных нагрузок

5) Обеспечивать удобство управления, небольшое усилие на педали и ограниченный ее ход при выключении сцепления или автоматизацию управления сцеплением.

Все эти особенности необходимо учитывать во время расчета сцепления. Где купить сцепление в Харькове.

Сила – в трении! | Журнал Кузов

За время существования механизма сцепления принцип его работы, возможно, сильно и не изменился, но такие параметры, как качество изготовления, ресурс и эргономика системы, улучшаются с каждым годом. Теперь уже никого не удивишь тем, что современный автомобиль проезжает без замены комплекта сцепления более 100 000 км – именно столько, если верить данным стендовых испытаний, может служить продукция торговой марки HOLA (конечно, с поправкой на благоприятные условия эксплуатации). Сегодня мы разберемся в возможных причинах выхода из строя этого механизма и узнаем, как нидерландский бренд увеличивает ресурс своей продукции.

Итак, для того чтобы понять, как решить какую-либо проблему, нужно разобраться в ее причинах. Технические специалисты торговой марки HOLA выделяют как минимум 4 группы неисправностей сцепления.

1. Повреждение фрикционной накладки

Проявляется пробуксовкой сцепления, рывками, а иногда – наличием постороннего запаха. Происходит неполный контакт между корзиной, ведомым диском и маховиком двигателя.

Основные причины:

• Повышенный износ корзины сцепления, фрикционных накладок ведомого диска или маховика двигателя.

• Неисправность системы привода: выгнута вилка сцепления, неисправен цилиндр сцепления, неправильно отрегулирован свободный ход педали.

• Брак или низкое качество изготовления корзины или ведомого диска.

• Жесткие условия эксплуатации.

2. Разрушение ступицы ведомого диска

Проявляется помехами при переключении, закусыванием сцепления, сильными ударами при включении и выключении сцепления, отсутствием должного демпфирующего свойства ведомого диска.

Основные причины:

• Низкое качество сборки.

• Люфт пружин.

• Чрезмерная нагрузка.

Стоит отметить, что по посадочным местам пружин можно судить о качестве производства запчасти: пружины должны жестко сидеть в своих местах и не иметь никаких люфтов, в том числе в процессе эксплуатации сцепления.

3. Повреждение либо ослабевание диафрагменной пружины

Проявляется помехами при переключении передач, посторонними запахами сгоревшего фрикционного материала.

Основные причины:

• Неисправность вилки сцепления.

• Неисправность направляющей втулки.

• Ошибки при монтаже муфты.

• Неисправность гидравлической системы привода.

• Повышенный износ диафрагменной пружины.

• Брак корзины сцепления.

При постоянном контакте муфты и корзины выедается металл, лепестки ослабевают и либо теряют свою упругость, либо обламываются. После этого сцепление уже не может функционировать должным образом.

4. Радиальное биение

При работе начинается вибрация, которая передается на маховик двигателя, педаль сцепления и рычаг КПП.

Основные причины вибрации автомобиля:

• Ошибка при монтаже.

• Низкое качество балансировки.

• Заводской брак.

• Повреждения при транспортировке.

Если с естественным износом и заводским браком вроде бы все понятно, то на условиях эксплуатации, пожалуй, стоит остановиться. Как отмечают сервисмены, основные проблемы с износом сцепления испытывают водители коммерческих автомобилей ГАЗ. Дело в том, что легкие грузовики и фургоны Горьковского автозавода действительно отличаются от всех остальных: на них приходится ощутимая доля всех грузоперевозок страны, которые проходят порой в самых жестких условиях. Перегруз, неопытность водителей, плохое качество дорог или их отсутствие – все эти факторы сильно усложняют жизнь механизму сцепления и снижают его ресурс.

Этот узел водители используют либо как тормоз (стоянка авто на передаче на сильных уклонах, тормоз двигателем на перегруженном авто), либо откровенно «жгут», неправильно трогаясь в горку с сильной перегазовкой и, как следствие, сильной пробуксовкой сцепления. Не продлевает жизнь механизму и езда с постоянным перегрузом, которая также приводит к преждевременному износу сцепления. Как следует из рекламаций, от повышенных пробуксовок и высоких температур выжигается накладка тормозного диска, в результате чего он становится гладким, что сильно снижает коэффициент его трения.

Понятно, что производителю автомобильных комплектующих сложно повлиять на такие факторы, как тяжелые условия эксплуатации автомобилей или непрофессионализм водителей и сотрудников СТО. Однако увеличить ресурс механизма можно за счет применения в производстве новых технологий, которые внедряет HOLATM в свою продукцию.

Основание фрикционной накладки

Структура, которая позволяет создать фрикционный материал, изготавливается путем прессования, после чего запекается под воздействием высоких температур. Но вся используемая химия должна усиливаться армирующими элементами. Если это будет просто прессованный порошок, накладка быстро разрушится. Фрикционные накладки HOLATM производятся путем наложения армирующих нитей крест-накрест (иногда этот способ называют эллипсновитым) по технологии CFO (Cross Friction Overlay). Для этого используется медный сплав, так как он наименее подвержен трению, а также отличается высокими характеристиками теплоемкости. Вместе с медной иногда используется кевларовая нить (наличие этого материала зависит от техрегламента конкретного автопроизводителя), которая помогает сохранить целостность основания фрикциона при повышенных нагрузках. Эти новшества позволили увеличить ресурс работы фрикциона на 15–20 % по сравнению со среднестатистическим ресурсом такого элемента.

Клепование

Если посмотреть на обратную сторону ведомого диска, то у детали низкого качества место развальцовки клепки будет похоже на раскрывшуюся розочку из-за разорванного металла. Это происходит как из-за низкого качества самих клепок, так и из-за ручного процесса клепования. В качественном диске область развальцовки клепки должна иметь сплошное сечение и быть ровной, неразорванной, что позволит ей надежно и плотно прижимать фрикционную накладку к диску.

Ступица ведомого диска

Ступица ведомого диска за счет демпферных пружин способна гасить колебания между первичным валом и маховиком. Поскольку все механические коробки передач имеют синхронизаторы, то сохранение их целостности и плавности работы напрямую зависит от работы ступицы ведомого диска. В сцеплении HOLATM за это отвечает система TVD – модифицированная ступица ведомого диска (Torsion Vibration Damper), которая позволяет гасить как продольные (с этой задачей справляется пружинная пластина), так и поперечные колебания (за это отвечают пружины демпфера) в момент смыкания дисков, а также при их вращении.

Демпферные пружины

Что касается самих демпферных пружин, то в зависимости от конкретной модели производитель HOLATM может устанавливать одновременно по две пружины в одно посадочное место (если заводом не запрещена такая технология). Так как увеличение жесткости основных пружин возможно только за счет увеличения их толщины и диаметра, этот способ позволяет сохранить компактные размеры ведомого диска. Важно, что установленные пружины не должны быть слишком жесткими, в противном случае это может ухудшить включение передач и снизить ресурс элементов КПП. Стоит отметить, что основная и дополнительная пружины изготавливаются из разных сплавов, при этом комплект основных четырех пружин делается из одного цельного прутка, а комплект дополнительных – из другого цельного прутка. Дело в том, что при производстве пружинной стали два идентичных прутка из одной и той же партии могут иметь разную упругость, а при работе ведомого диска все пружины должны создавать одинаковое усилие: это напрямую влияет как на ресурс узла, так и на мягкость работы сцепления.

Дополнительная закалка диафрагменной пружины

Для упрочнения верхнего слоя диафрагменной пружины применяется технология High Frequency Currents (Упрочнение поверхности контактирующих элементов токами высокой частоты), в результате чего увеличивается ее ресурс, а также надежность в более тяжелых условиях эксплуатации автомобиля. Закалка производится только в центральной части, где диафрагменная пружина соприкасается с нажимной муфтой. Толщина упрочненной поверхности составляет 2–2,5 микрона – этого достаточно, чтобы увеличить ресурс лепестков корзины сцепления.

Компьютерная балансировка корпуса корзины сцепления

Компьютерную балансировку проходят абсолютно все корзины, которые изготавливает HOLATM. На кожухе корзины можно заметить как отверстия для ее крепления, так и дополнительные отверстия, которые выполняются для балансировки корзины. Для того чтобы исключить дисбаланс, робот на конвейере отправляет каждую корзину на специальный стенд, который сверлит в корпусе корзины небольшие отверстия, за счет которых снимаются излишки массы в необходимых местах (на корзинах одной и той же модели могут быть отверстия разного диаметра).

Усиленные подшипники в муфте сцепления

Производитель HOLATM использует в нажимных муфтах подшипники 6-го класса точности (полное соответствие стандартам ISO TS 16946), что повышает их ресурс и надежность. При этом все выжимные подшипники выпускаются в соответствии с требованиями каждого автопроизводителя. Если, к примеру, Группа ГАЗ выпускает стальные муфты, то муфты HOLATM также будут выполнены из стали, а если Hyundai выпускает корпусы муфт из пластика – детали HOLATM также будут пластиковыми. При этом муфты у одной и той же модели авто могут отличаться: на различные модификации Renault и LADA выпускаются как классические муфты (для коробок передач Jh4), так и гидравлические (для коробок передач JR5).

Комплекты сцеплений производятся исключительно в Малайзии (там же находится вторая штаб-квартира компании) и поставляются с полным набором необходимых комплектующих: корзиной сцепления, ведомым диском, муфтой сцепления, инструкцией, муфтой, антикоррозийной пастой и направляющей втулкой (ведомый диск и нажимную муфту можно приобрести отдельно). Втулка, к слову, поставляется в пластиковом исполнении: подразумевается, что на профессиональной СТО есть необходимый инструмент для монтажа этого механизма, в том числе набор специальных стальных втулок разных диаметров. При покупке запчастей обратите внимание на символику, которая указана на элементах запчастей. Так, маркировку HOLATM можно стереть только механическим путем: на металлических поверхностях артикул запчасти, обозначение стороны диска и название бренда выбиты лазером.

«Отдельно хочу упомянуть выгодные гарантийные условия на компоненты сцепления HOLATM: обычная гарантия предлагает 18 месяцев либо 50 000 км пробега, в то время как расширенная гарантия Long Life Warranty составляет 24 месяца либо 75 000 км пробега», – уточняет технический специалист бренда. Также производитель отмечает, что расчетный ресурс механизма сцепления составляет не менее 100 000 км: этот результат получен в ходе стендовых испытаний и в действительности может отличаться в зависимости от стиля езды. «Этот ресурс вполне достижим: в нормальных условиях эксплуатации сцепление HOLATM способно пройти и большее количество километров. Еще один немаловажный фактор при выборе продукции HOLATM: наши запчасти на 30–40 % дешевле оригинальных компонентов», – пояснил эксперт HOLATM.

На данный момент на российском рынке представлены комплекты сцепления DTS Series практически для всех моделей автомобильного парка России.

Технический эксперт торговой марки HOLA: – Мы советуем устанавливать сцепление только на профессиональной СТО: неправильно отцентрованный ведомый диск может привести к моментальному выходу из строя узла сцепления. Также все работы следует проводить профессиональным инструментом, а моменты затяжки гаек и болтов должны соответствовать установленным автопроизводителем. Корзины сцепления необходимо затягивать строго крест-накрест, чтобы избежать перекоса: даже 0,1 мм смещения корзины хватает, чтобы появился ощутимый дисбаланс при вращении узла.

Справка о компании

HOLA – торговая марка инжиниринговой компании H&H Groep. Основателем компании стал доктор Кохен Хиссинк (Cohen Hissink), который до сих пор остается у ее руля.

Под маркой HOLATM выпускаются запасные части для легковых автомобилей иностранного и российского производства для вторичного рынка.

На сегодня производственные мощности компании включают в себя 15 заводов, которые находятся на территориях 10 стран, а суммарная площадь производственных комплексов составляет более 124 000 кв. м. Продуктовая линейка постоянно расширяется и на данный момент включает 15 товарных групп, в которые входят элементы тормозной системы, подвески, трансмиссии, а также расходные материалы.

Общее устройство трансмиссии

1. Закончите предложение: «Трансмиссия автомобиля это… ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Расшифруйте колесные формулы автомобилей и подпишите (если знаете) марки автомобилей.

4х2_________________________________________________________________

4х4_________________________________________________________________

6х4_________________________________________________________________

6х6_________________________________________________________________

3. Подпишите устройство трансмиссии автомобиля

____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. Какой агрегат трансмиссии устанавливается дополнительно для выключения привода переднего моста? ______________________________________________

Сцепление

1.Напишите назначение сцепления: _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2.Какая сила используется в работе фрикционного сцепления?

_______________________________________________________

3.Напишите устройство сцепления

4.Напишите отличие однодискового сцепления от двухдискового_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5. Перечислите виды механизмов выключения сцепления____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

6. Какие механизмы включает в себя механический привод сцепления?____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

7. Какие основные элементы гидропривода вы знаете? ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

8. Опишите работу гидравлического привода сцепления_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

9. Для чего служит пневматический усилитель привода сцепления? Где его устанавливают? _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Коробки передач и карданная передача

1.Напишите назначение коробки передач_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2.На чем основано действие коробки передач?_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3.Какое число называют передаточным?______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4.Найдите передаточное число, если:

Z₁₌ 90, 120, 84,110.

Z₂₌ 30, 40, 20, 50.

Р_{1=______________________________}

Р_{2=______________________________}

Р_{3=______________________________}

Р_{4=______________________________}

5. Напишите устройство и опишите схему работы простейшей коробки передач

6. Перечислите устройство механизма переключения КП________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

7. Какое устройство предотвращает одновременное включение двух передач?_______________________________________________________________

8. Напишите назначение синхронизатора ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

9. Для чего в коробке передач устанавливают делитель?__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

10. Напишите назначение раздаточной коробки___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

11. Опишите работу раздаточной коробки_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

12. Что изображено на рисунке? Напишите назначение и устройство. _________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Ведущие мосты

1. Закончите предложение «Ведущим называют мост, м еханизмы которого передают вращающий момент…________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Подпишите устройство ведущего моста

3. Напишите назначение и виды главных передач__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. В чем преимущество гипоидной главной передачи от обычной?________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5. Как называется этот механизм? Напишите его устройство.

6. Из каких основных частей состоит двухступенчатый ведущий мост?____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

7. Рассмотрите рисунок. Опишите схему работы ведущего моста

Фланец карданной передачи-___________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________- ведущее колесо.

8. Закончите предложение: «Межосевой дифференциал служит для ….______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

9. Напишите назначение механизма блокировки дифференциала ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

10. Где установлены полуоси и с чем они соединяются наружными концами? ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

11. Какие полуоси называют полуразгруженными и полностью разгруженными?_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

РАЗДЕЛ №4 ХОДОВАЯ ЧАСТЬ

1. Какой остов у грузовых автомобилей?________________________________________

2. Закончите предложение: «Рама это несущая часть автомобиля, она воспринимает..________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Какие рамы устанавливают на грузовых автомобилях?____________________________________________________________

4. Для чего служат балки мостов?____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5. Какие колеса устанавливают на автомобилях?_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

6. Как делятся колеса по назначению?_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

7. Напишите устройство колеса автомобиля

8. Какое расположение корда у этих шин?

а б

9. Расшифруйте маркировку шины 175/70 R13.________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

10. Из каких основных частей состоит пневматическая шина?__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

11. Что называют подвеской автомобиля?_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

12. Напишите, какая подвеска указана на рисунках?

А Б

13. Напишите назначение амортизатора____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

14. Подпишите основные элементы амортизатора

15. Опишите принцип действия амортизатора___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Тестовые задания по разделам «Трансмиссия», «Ходовая часть»

1. Для чего предназначена трансмиссия автомобиля?

а) для передачи крутящего момента на ведущие колеса;

б) для изменения крутящего момента;

в) для распределения крутящего момента между колесами в зависимости от нагрузки на них;

г) для передачи крутящего момента с двигателя на ведущие колеса и изменения его по величине и направлению.

Эталон: г.

2. Дополните предложение:

Поперечное расположение валов коробки передач позволяет ……….. .

а) уменьшить длину коробки передач;

б) уменьшить габаритные размеры автомобиля;

в) осуществить реверс на все передачи;

г) достичь всех перечисленных целей

эталон: г

3. Для чего предназначено сцепление автомобиля? ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Эталон-ответ: Сцепление автомобиля предназначено для кратковременного отсоединения двигателя от ведущих колес и плавного трогания с места.

4. Из каких частей состоит механизм сцепления автомобиля? ________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Эталон-ответ: Механизм сцепления автомобиля состоит из кожуха, ведущего и ведомого дисков, выжимных рычагов и нажимных пружин.

5. Какие бывают трансмиссии по принципу действия?

а) механические, ступенчатые, комбинированные;

б) механические, гидромеханические, комбинированные;

в) механические, ступенчатые, гидромеханические, комбинироваанные.

Эталон: б.

6. Из каких сборочных единиц состоит карданная передача?

а) из двух вилок, крестовины, шести подшипников;

б) из двух вилок, крестовины, двух подшипников;

в) из двух вилок, крестовины, четырех подшипников.

Эталон: в.

7. Какие полуоси применяются на автомобилях средней и повышенной грузоподъемности?

а) полунагруженные;

б) полностью нагруженные;

в) разгруженные.

Эталон: в.

8. Каким должен быть угол развала управляемых колес автомобиля?

а) 0-5°; б) 0-4°; в) 0-3°; г) 0-2°.

Эталон: в.

9. В каких пределах должна быть сходимость управляемых колес автомобиля?

а) 15-20 мм;

б) 4-12 мм;

в) 2-12 мм;

г) 6-12 мм.

Эталон: г.

10. Какие бывают шины по форме профиля?

а) обычного профиля, низкопрофильные, бескамерные, широкопрофильные;

б) обычного профиля, низкопрофильные, камерные, бескамерные, широкопрофильные;

в) обычного профиля, низкопрофильные, широкопрофильные, арочные.

Эталон: б.

11. Что понимается под дорожным просветом?

а) расстояние от поверхности почвы до дна коробки передач;

б) расстояние от поверхности почвы до дна коробки маховика;

в) расстояние от поверхности почвы до нижних точек переднего и заднего мостов.

Эталон: в.

Рулевое управление

1. Закончите предложение: «Рулевое управление предназначено для …. _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Для чего служит рулевой механизм?__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Перечислите типы рулевых механизмов:

а)_______________________________________________________________________________

б)________________________________________________________________________________в)_______________________________________________________________________________

4. Как называется этот механизм ? Напишите его устройство___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5. Как называется этот механизм? Напишите его устройство____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

6. Перечислите устройство рулевого управления с гидроусилителем______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

7. Как и где прикреплена колонка рулевого управления?___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Тормозная система

1. Напишите назначение тормозной системы_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Перечислите виды тормозных систем и для чего нужна каждая:___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Что такое тормозной механизм? Перечислите их виды.________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. Какие тормозные механизмы используют в стояночной системе?__________________________________________________________________________

5. Как называется этот механизм? Напишите его устройство

6. Какой колесный тормоз изображен на рисунке? Напишите его устройство

7. Напишите назначение привода тормозов___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

8. Перечислите виды приводов. Где используется каждая?______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

9. С каким приводом тормозная система указана на рисунке? Напишите схему работы.____________________________________________________________________________

10. С каким приводом тормозная система указана на рисунке? ___________________________________________________________________________________

11. Что указано на рисунке? Напишите назначение, устройство и принцип работы.___________________________________________________________________________

12. Как называется этот механизм? В какой тормозной системе он устанавливается?_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________

13. Напишите назначение регулятора давления в пневмосистеме. При каком давлении он срабатывает?______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

14. Что такое тормозной кран? Где он устанавливается?_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

15. Для чего служит вспомогательная тормозная система?_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

16. Какие преимущества имеет многоконтурный тормозной привод по сравнению с одноконтурным?_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Кузов автомобиля

1. Что представляет собой кабина грузового автомобиля? Из каких основных частей она состоит?_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

2. Что включает в себя оперение автомобиля?_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

3. Напишите устройство для очистки и обмыва ветрового стекла_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

4. Какие платформы устанавливают на грузовых автомобилях?_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

5. Какая платформа указана на рисунке? Напишите ее устройство.________________________________________________________________________

6. Перечислите устройство подъемного механизма автомобиля-самосвала:___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

7. Как происходит подъем платформы автомобиля- самосвала?______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

8. Что представляет собой тягово- сцепное устройство? Напишите назначение.___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

9. Что указано на рисунке? Для чего служит это устройство?__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

10.Что называют прицепом автомобиля? Напишите его устройство.________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

11.Имеет ли полуприцеп поворотное приспособление? С помощью чего осуществляется поворот?____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

12. Для чего применяют прицеп- роспуск?____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Тестовые задания по разделам «Управление автомобиля», «Кузов. Прицепы»

1. При каких неисправностях рулевого управления запрещена эксплуатация автомобиля?

а) «заедание» рулевого управления;

б) люфт рулевого колеса больше допустимого;

в) большой износ деталей рулевого управления;

г) ослабление креплений и нарушение шплинтовки;

д) при всех перечисленных неисправностях.

Эталон: д.

2. По какой причине происходит неполное торможение автомобиля?

а) из-за негерметичности пневматического привода;

б) из-за нарушения регулировок тормозных механизмов;

в) из-за замасливания и износа фрикционных накладок;

г) при наличии любой из перечисленных неисправностей.

Эталон: г.

3. В результате чего увеличивается люфт рулевого колеса?

а) увеличения зазоров в подшипниках ступиц направляющих колес;

б) увеличения зазора в рулевых тягах;

в) ослабления корпуса рулевого механизма;

г) недостатка масла в рулевом механизме с гидроусилителем;

д) в результате всех перечисленных неисправностей.

Эталон: д.

4. .Какой тип тормозов имеет автомобиль КамАЗ-5320?

а) дисковый;

б) колодочный;

в) дисковый и колодочный.

Эталон:

5. Для чего предназначена тормозная система автомобиля? ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Эталон-ответ: Тормозная система автомобиля предназначена для эффективного управления процессом замедления его движения и предотвращения возникновения дорожно-транспортных происшествий.

6. Какие бывают приводы тормозных систем современных автомобилей?

а) гидравлические;

б) пневматические;

в) механические;

г) другие.

Эталон: а и б.

7. Каким должен быть люфт рулевого колеса автомобиля ЗИЛ-130?

а) 15°; б) 10°; в) 20°; г) 12°.

Эталон: а.

8. В каком случае работает гидроусилитель рулевого управления?

а) при прямолинейном движении автомобиля;

б) при небольших сопротивлениях повороту;

в) при больших сопротивлениях повороту.

Эталон: б.

9. Какой привод тормозов применяется в автомобиле КАМаз?

а) механический;

б) гидравлический;

в) пневматический.

Эталон: в.

10. Дополните предложение:

Прицепы могут быть ……..,………….,…………… .

а) одноосными;

б) одно-, двух- и многоосными;

в) двух- и многоосными;

г) одно- и многоосными.

Эталон: б.

машиностроение — фрикционная муфта и необходимое усилие

Сцепления

действительно обладают довольно большим усилием, но при выходе из стационарного положения правильная техника — использовать довольно низкие обороты и быстро, но плавно включать сцепление. В этом случае сцепление проскальзывает только на секунду или около того, и задействованный крутящий момент довольно мал. Если вы ведете себя более агрессивно или длительное время проскальзываете сцепление, вы действительно можете очень быстро его износить.

Поверхность трения также обычно бывает довольно большой и / или большого диаметра, что обеспечивает механическое преимущество, уменьшая крутящий момент, наблюдаемый фрикционными пластинами.

При переключении передач синхронизатор в коробке передач довольно близко подбирает частоту вращения двигателя к дорожной скорости, поэтому задействованные силы намного меньше.

Сцепление также опирается на маховик, который является довольно эффективным радиатором.

Сам материал фрикционных дисков обычно представляет собой какой-то композит, аналогичный тормозным колодкам, и может включать керамику, стекловолокно, различные смолы и синтетические волокна, такие как кевлар. материал разработан таким образом, что он сохраняет свои фрикционные свойства по мере износа.

Что касается требуемого усилия, то да, нормальное усилие между двумя пластинами довольно велико, это достигается за счет сочетания гидравлики и механических рычагов в рычажных механизмах. Обратите внимание, что ход педали сцепления обычно довольно большой, в то время как фактическое расстояние, перемещаемое пластинами, может составлять всего несколько мм, опять же, это очень похожая ситуация с тормозной системой.

Когда сцепление включено, оно удерживается вместе пружинами, нажатие на педаль сцепления раздвигает пластины против этих пружин.Причина, по которой это вообще педаль, заключается в том, что разгибание ноги может обеспечить довольно большое усилие, попытка выжать сцепление рукой сложнее, чем вы ожидаете.

Некоторые автомобили, особенно старые с большими двигателями (например, старые Jaguar и Land Rover), действительно имеют несколько тяжелые сцепления, которые могут стать трудными в таких ситуациях, как движение стоп-старт, когда вам часто нужно полностью выжать и удерживать сцепление.

Что такое фрикционная муфта? (с иллюстрациями)

Фрикционная муфта — это часть машины, например автомобиля, которая использует прямой контакт и трение для управления другой частью машины, обычно заставляя ее вращаться.В случае автомобиля сцепление позволяет трансмиссии и двигателю вращаться с одинаковой скоростью, что передает вращательное движение колесам, и автомобиль движется вперед. Трение между маховиком двигателя и диском сцепления или диском сцепления трансмиссии создает силу, которая вращает колеса и перемещает автомобиль. Муфты относятся к категории «мокрое» или «сухое» в зависимости от того, смазываются ли они, а также могут быть разделены на нажимные или тяговые, в зависимости от того, как они отключаются.Когда фрикционная муфта включена, трение между маховиком и диском сцепления создает движение, а когда муфта выключена, отсутствие трения приводит к тому, что колеса теряют силу движения вперед и в конечном итоге перестают вращаться вместе.

Фрикционная муфта работает с помощью шести основных частей.Когда водитель автомобиля с механической коробкой передач нажимает на педаль сцепления, он нажимает на часть, известную как выжимная вилка, которая, в свою очередь, нажимает на выжимной подшипник. Выжимной подшипник должен нажимать на пружину, известную как диафрагменная пружина. Пружина диафрагмы является ключом к включению и выключению сцепления. Давление, которое диафрагменная пружина оказывает на нажимной диск сцепления, отталкивает его от маховика, расположенного на двигателе, и как только давление с нажимного диска исчезает, диск сцепления больше не удерживается на маховике, и сцепление затем выключается. .

Из-за большого износа, вызванного трением между диском сцепления и маховиком, в некоторых машинах используются мокрые муфты.В мокром сцеплении жидкая смазка помогает деталям плавно вращаться и не дает им так же быстро изнашиваться из-за постоянного трения. В сухих муфтах отсутствует смазка между частями. В то время как мокрое сцепление служит дольше и обеспечивает плавную и стабильную работу, гладкая смазка также может вызвать проскальзывание. Во многих мокрых сцеплениях используется несколько дисков, установленных друг на друга, чтобы предотвратить это.

Фрикционные муфты также можно разделить на две категории.Нажимные муфты чаще всего используются в автомобилях. Чтобы фрикционная муфта этого типа работала, диафрагменную пружину необходимо толкнуть внутрь, чтобы отключить муфту. В некоторых автомобилях вместо нажимного сцепления используется тяговое сцепление. Этот тип фрикционной муфты требует, чтобы диафрагменная пружина была отведена назад, чтобы освободить муфту.

Теоретические, численные и экспериментальные исследования

Изучаются математическое моделирование, теоретический / численный анализ и экспериментальная проверка процессов износа, происходящих на контактной поверхности фрикционных накладок механического фрикционного сцепления.В отличие от многих более ранних работ, мы учитываем износостойкость и гибкость фрикционных материалов, находящихся в фрикционном контакте. При математическом моделировании и численном моделировании мы рассматриваем общую нелинейную дифференциальную модель износа (дифференциальную модель износа) и модель износа в интегральной форме (интегральную модель износа). Получены уравнения, определяющие распределение контактного давления и износа отдельных фрикционных накладок, уменьшение расстояния между щитками сцепления и момент трения, передаваемый сцеплением, и сравнение с экспериментальными данными.Как аналитический, так и численный анализ выполняются с использованием качественной и количественной теорий дифференциальных и интегральных уравнений, включая подход преобразования Лапласа к ОДУ. Мы показываем, что теоретические результаты и численное моделирование согласуются с экспериментальными данными. Наконец, численный анализ предложенных математических моделей был проведен в более широком диапазоне параметров рассматриваемой системы.

1. Введение

Муфта — важный элемент, используемый для соединения валов во многих механических системах и передачи крутящего момента между ними.В ранний период развития транспорта, машиностроения и машиностроения ремни и трансмиссии использовались для передачи крутящего момента между валами, работающими вместе. Однако потребность в индивидуальных трансмиссиях и компактном соединении валов повлияла на более совершенное моделирование процессов в механических фрикционных муфтах. Первые и самые старые простые муфты использовались для прямого соединения коаксиальных валов; однако современные требования и будущие тенденции в технологии производства сцеплений предъявляют многочисленные требования в отношении их конструкции, прочности, функционирования и срока службы.По этой причине к основным задачам при проектировании систем передачи энергии относятся повышение производительности и улучшение качества работы приводных машин, повышение степени надежности и улучшение технико-экономических показателей этих систем. Чтобы удовлетворить этим предположениям в механических фрикционных муфтах, мы должны обладать соответствующими знаниями по математическому моделированию и описанию этой системы, включая возникающие в ней контактные явления (трение, износ и выделение тепла).Упомянутый выше комплексный подход позволяет лучше прогнозировать поведение реальных систем. Обсуждаемые до сих пор явления происходят не только в различных механических фрикционных соединениях (стержнях, подшипниках, шестернях, направляющих, трансмиссиях, сцеплениях, тормозах и др.), Но также в каждом движении в природе и в повседневной жизни. Эти явления происходят на контактных поверхностях тел, находящихся в фрикционном контакте и трущихся друг о друга. Наука, посвященная этим явлениям, возникающим при трении твердых тел, известна как трибология .Трибология имеет долгую историю, и ее происхождение и развитие были подробно описаны Доусоном в обширной работе History of Tribology [1].

2. Мотивация и цели работы

Вопросы, связанные с взаимодействием динамики, контактных явлений и сопутствующих трибологических процессов в различных типах механических систем, уже много лет являются предметом интереса и исследований многих исследователей. Вышеупомянутые проблемы были рассмотрены в различных фрикционных соединениях, таких как штанги, трансмиссии, шестерни, направляющие, подшипники, сцепления, тормоза и другие.В исследованиях, посвященных динамике, контактным явлениям и трибологическим процессам, протекающим в системах с фрикционной муфтой, было построено множество различных математических моделей. Часто процессы износа не учитывались при исследовании динамики системы. При этом типичный анализ указанных явлений и процессов не учитывал инерцию контактирующих тел. Более того, в большинстве случаев в них использовались упрощенные математические модели и дополнительно (как правило) отдельно для конкретных задач и без взаимного взаимодействия между ними.

В статье предпринята попытка строгого математического описания указанных отдельных вопросов. А именно: (i) рассматриваемая фрикционная муфта трактуется как фрикционное соединение упругих тел с учетом гибкости материала фрикционных накладок в осевом направлении; (ii) общая нелинейная модель дифференциального износа, в которой износ моделируется с помощью степенной функции контактного давления и относительной скорости скольжения со скоростями, зависящими от модели износа, шага смазки и растекания на контактирующих поверхностях, а также интеграла при численном моделировании использована модель износа, учитывающая наследственные и запоминающие процессы (постепенное снижение скорости износа фрикционных накладок в результате адаптации абразива друг к другу в процессе эксплуатации); (iii) определены неравномерные распределения контактного давления на контактной поверхности фрикционных накладок сцепления для любого момента времени; (iv) для любого момента времени рассчитаны неравномерные распределения износа фрикционных накладок контактирующих тел; (v) были вычислены изменения момента трения, передаваемые муфтой в результате изменения распределения контактного давления.Представленная выше попытка объединить упомянутые вопросы в одну сложную трибологическую систему — непростая задача; однако результаты, полученные таким образом, должны позволить лучше спрогнозировать поведение реальных систем этого типа.

3. Обзор литературы

Износ — это динамический процесс [2], связанный с изменением поверхностей движущихся друг относительно друга тел в результате механического взаимодействия между ними. Этот процесс зависит от многих факторов и параметров (геометрия контактирующих поверхностей, нормальная приложенная сила, относительная скорость, твердость материала и т. Д.[3]). Износ механических частей в большинстве случаев считается основной причиной ухудшения качества работы и производительности устройства. Исследования процесса изнашивания и его моделирования ведутся в течение многих лет [4]. Одним из первых ученых, исследовавших процессы изнашивания, был Арчард, предложивший линейную модель изнашивания металлов [5]. В его модели износ измерялся как объем, разделенный на расстояние действующей силы трения, и определялся как коэффициент износа, который зависел как от силы нагрузки, так и от твердости материала.Эта модель использовалась для металлов авторами работ [6–9] и другими. В свою очередь, одним из первых исследователей, предложивших модель нелинейного износа фрикционного материала тормозов, был Ри [10, 11]. Его новаторская работа вдохновила других исследователей на дальнейшие исследования этих систем [12, 13]. С тех пор появилось множество математических моделей, описывающих процессы изнашивания в фрикционных соединениях разного типа, в разных внешних условиях и для разных материалов. В литературе по трибологии можно найти около трехсот различных моделей износа, от простых эмпирических уравнений до сложных математических соотношений [3].Однако общая математическая модель, адекватно описывающая любую проблему, связанную с процессами износа, до сих пор не предложена. Различные предлагаемые простые и более сложные модели изнашивания описывают различные процессы изнашивания с достаточной точностью только для выбранной пары фрикционных материалов, геометрии системы или внешних условий процесса [14]. Численные расчеты процессов износа в различных типах фрикционных соединений можно найти в многочисленных работах, например [3, 6–9, 15–22] и многих других.

Явления трения, возникающие на рабочих поверхностях сцепления, сопровождают процессы износа материалов фрикционных накладок. Преобладающим характером износа накладок сцепления является процесс абразивного трибологического износа, а другими видами процессов износа можно пренебречь. В целом предполагается, что износ рабочих поверхностей трения сцепления пропорционален работе силы трения. Упрощенно, прочность поверхностей трения муфты может быть оценена через соотношение где — объемный износ, — это удельный параметр износа, характеризующий материал футеровки, и — работа силы трения во время одного соединения муфты, а — количество пусков сцепления в час.Максимальный объемный износ может быть определен, если считается приемлемым уменьшение толщины фрикционных накладок, обычно с 0,8 до 0,9 толщины накладок; Таким образом, находится рабочая поверхность трения муфты.

Существует несколько моделей износа в зависимости от применяемого трения. Согласно Арчарду [5], модель износа, записанная в дифференциальной форме, принимает следующий вид: где — время, — износ, — коэффициент износа материала, — относительная скорость трущихся поверхностей, а — контактное давление между их.Это линейная модель износа, которая учитывает контактное давление и относительную скорость трущихся поверхностей. Эта модель износа была использована в [15] для расчета износа при механическом термоупругом контакте сплошного изотропного круглого вала (цилиндра) с цилиндрической трубчатой жесткой втулкой (жестким кольцом). В других типах фрикционных соединений эта модель также использовалась в [18, 19, 23, 24].

В данной статье при моделировании процессов износа фрикционных накладок сцепления использовалась общая нелинейная дифференциальная модель износа, описываемая формулой [21], где коэффициент износа является функцией температуры на контактной поверхности, а коэффициенты — величинами, зависящими от модель износа, степень обработки и смазка трущихся поверхностей.Таким образом, это нелинейная модель износа, в которой скорость износа является нелинейной (степенной) функцией контактного давления и относительной скорости трущихся поверхностей. Представленная нелинейная модель износа (4) использовалась ранее в работах [21, 25] и других.

Для представленных выше моделей износа в стационарных условиях (постоянная нормальная сила, постоянная относительная скорость скольжения, постоянное контактное давление и коэффициент износа, не зависящий от температуры) скорость износа постоянна (). При переменных условиях внешней нагрузки могут наблюдаться так называемые эффекты запаздывания [21, 22, 26].Для некоторых фрикционных материалов, несмотря на стабильные условия процессов износа, коэффициент износа изменяется со временем в результате старения или износа фрикционных накладок. Тогда возникает необходимость использовать другие модели износа, кроме представленных выше. Адекватным математическим описанием такого процесса изнашивания является интегральная модель изнашивания в виде [17, 21] где, где и — так называемые наследственные ядра и ядра памяти. Экспоненциальные функции в представленной модели износа с параметрами и отвечают за снижение скорости процесса износа даже в стационарных условиях.Модель износа (5) для и использовалась в [22, 27]. Для модели контакта термоупругого слоя с теплоизолированной пластиной решение было получено с учетом как процессов износа, так и тепловых процессов. В [28] интегральная модель износа (5) использовалась в системе эллиптического фрикционного контакта с учетом процесса изнашивания при постоянном коэффициенте износа, постоянной относительной скорости скольжения и постоянном контактном давлении. В [16] эта модель использовалась для определения износа упругого и теплопередающего цилиндра, вставленного во втулку (жесткое кольцо) при постоянном коэффициенте износа.В [20] использовалась интегральная модель изнашивания в системе двух контактирующих упругого и теплопроводного слоев, при этом взят непостоянный (в зависимости от рассчитанной в той же математической модели температуры контактных поверхностей) коэффициент износа.

Как упоминалось в разделе 2, рассматриваемые проблемы должны позволять лучше спроектировать поведение типа рассматриваемых реальных систем. С практической точки зрения для минимизации максимального контактного давления между контактирующими телами обычно определяется соответствующая форма контакта.Более того, минимизация объемной скорости износа, минимизация мощности рассеяния трения или минимизация мощности рассеивания износа относится к другим классам задач оптимизации. В [29] обсуждалась вариационная формулировка эволюции формы контакта, связанная с процессом изнашивания. Рассмотрен и проанализирован фрикционный контакт двух тел в случае постоянной относительной скорости скольжения между ними, а также в случае, когда одно из тел вращается относительно другого тела.В упомянутой статье показано, что мощность рассеивания износа на контактной поверхности минимальна в установившемся режиме процесса износа. В [30] в качестве примера установившегося режима износа представлен анализ дисковых и барабанных тормозов, тогда как в [31] тех же авторов анализ износа пуансона, поступающего на упругую полосу, и износа, вызванного вращающимся пуансоном на упругой полосе. тороидальная поверхность рассматривается как пример анализа связанных режимов термоупругого установившегося износа. В двух упомянутых выше статьях предполагается, что температурное поле, создаваемое за счет трения и рассеивания износа на контактной поверхности, достигает установившегося состояния.Предполагается, что установившееся состояние соответствует минимуму мощности рассеивания износа. Некоторая информация о задачах контактной оптимизации представлена в [29]. Обширный обзор литературы по проблемам оптимизации контактного давления можно найти в [32].

4. Математические модели

В этом разделе представлены рассматриваемая механическая фрикционная муфта и математические модели (как дифференциальная, так и интегральная модель износа), описывающие процессы износа.

4.1. Модель рассматриваемой механической фрикционной муфты

Мы сосредоточимся на механической фрикционной муфте, показанной на рисунке 1.На этом рисунке представлена модель механической фрикционной муфты и сечение фрикционных накладок этой муфты с расчетной сеткой (нанесенной на сечение накладок, разделенных на равные отрезки (сечения) по радиусу), в узлах, соответствующие давления и износа которых индивидуальных накладок. К обоим щитам сцепления прикреплены фрикционные накладки. Фрикционный контакт между накладками происходит в зоне кольца. Указанные экраны прижимаются осевым усилием, и их относительная угловая скорость равна, а контактное давление в любой точке контакта и время равно.Коэффициенты износа материала для верхней и нижней футеровки, зависящие от температуры в данной точке контакта и времени, обозначаются символами и соответственно. В свою очередь, коэффициенты жесткости фрикционных материалов этих накладок в осевом направлении равны и соответственно.

4.2. Математическое моделирование процессов износа

Мы предполагаем, что упругое контактное взаимодействие между прессованными фрикционными накладками удовлетворяет соотношениям Винклера. Согласно указанным соотношениям в каждой точке контактной поверхности смещения упругих границ для верхней фрикционной накладки и для нижней по оси, перпендикулярной контактной поверхности, имеют вид [33, 34] Для получения аналитических результатов аналогичные Такой подход также использовался, например, в [31], где представлен численный анализ установившихся режимов изнашивания, вызванных относительным скольжением двух контактирующих тел.

Уравнения, описывающие износ верхней фрикционной накладки и нижней в каждой точке контакта для любого момента времени и для модели дифференциального износа (4) имеют вид [21, 25], а в случае интегральная модель износа (5) имеет следующий вид [17, 21]: Условия контакта накладок в муфте (в каждой точке поверхности) следующие [33, 34]: где — функция, описывающая уменьшение расстояние между щитками сцепления. Принимая во внимание соотношения (6) — (8) в (9) и, получаем для дифференциальной модели износа и для интегральной модели износа.Умножая (10) и (11) на и затем интегрируя по площади, мы получаем следующее соотношение для модели дифференциального износа: и соответствующее соотношение для модели интегрального износа Условие, которое должно выполняться в рассматриваемой системе, выглядит следующим образом: Принимая ( 14) в (12), после соответствующих преобразований получаем (в случае дифференциальной модели износа) Принимая (14) в (13), после соответствующих преобразований в случае интегральной модели износа получаем Сопоставляя соотношения (10) и (15) В свою очередь, сравнение соотношений (11) и (16) дает: Изменение порядка интегрирования в (18) дает Момент трения, передаваемый муфтой с коэффициентом трения между фрикционными накладками, вычисляется как сумма основных моментов, интегрируемых по всему контакту. поверхность накладок, и читается

4.3. Аналитические исследования

Предположим, что в начальный момент времени мы берем и. Тогда согласно (9) не зависит и, следовательно, не зависит ни от одного. Принимая во внимание это наблюдение и (14), получаем На основании (21) и (22) согласно соотношению (20) для момента трения, передаваемого муфтой в начальный момент, имеем:

Дальнейший анализ как дифференциальная, так и интегральная модели износа требуют следующих упрощений:,,,,,,, и.Принимая во внимание допущения и, уравнения, описывающие износ по отношению к интегральной модели износа, могут быть записаны в дифференциальной форме, которая согласуется с моделью дифференциального износа для и. Таким образом, мы получаем аналогичное соотношение, представленное ниже, аналогичное частному случаю для модели дифференциального износа. Введенные допущения подразумевают модели линейного износа, сначала записанные в дифференциальной форме, а затем — в интегральной.

Благодаря (7) износ в начальный момент времени регулируется следующими соотношениями: Обратите внимание, что скорости износа фрикционных накладок и пропорциональны радиусу в начальный момент в каждой точке контакта.Суммарная скорость износа фрикционных накладок имеет вид Уравнение (15) дает скорость уменьшения расстояния между щитками сцепления в начальный момент времени

Ниже показан способ решения уравнений, определяющих контактные давления. Принимая вышеуказанные предположения в (17), получаем Применяя преобразование Лапласа к (28), мы получаем Непосредственное применение (23), определяющего контактное давление для постоянной силы, дает уравнения, поскольку и после следующих преобразований (30) получается следующее соотношение: Далее мы собираемся показать, что интегральное уравнение (32) имеет следующий вид: Вначале мы докажем, что (33) является решением (32): Теперь наша цель — определить константу.Подставляя соотношение (33) в (14) и учитывая, получаем следующую константу. Наконец, в установившемся режиме получаем распределение контактного давления в виде Полученные распределения контактного давления в установившемся режиме в виде (36) позволяют для определения остальных отношений. Скорость износа накладок фрикционной муфты и в установившемся режиме следующая: Она постоянна на всей контактной поверхности (не зависит от радиуса). По этой причине износ накладок и в каждой точке контакта поверхности теоретически увеличивается до бесконечности при постоянной скорости износа.Суммарная скорость износа () принимает вид В свою очередь, скорость уменьшения расстояния между щитами сцепления в установившемся режиме равна и равна общей скорости износа, и по этой причине теоретически. Момент трения, передаваемый муфтой в установившемся режиме (), составляет:

Проведенный выше теоретический анализ позволяет нам назначить распределение контактного давления, расстояние между щитками сцепления и момент трения, передаваемый муфтой в начальный момент ().Начальные значения износа в каждой точке контакта фрикционных накладок равны нулю. Кроме того, получаем скорость уменьшения расстояния между щитками сцепления в начальный момент (). После принятия дополнительных упрощений для модели линейного износа мы также оценили распределение контактного давления, скорость уменьшения расстояния между щитками сцепления и момент трения, передаваемый сцеплением в установившемся режиме ().

4.4. Безразмерная форма

Полученные соотношения также были записаны в безразмерной форме.Введем коэффициенты подобия, безразмерные времена и, безразмерный радиус, безразмерный геометрический параметр, другие безразмерные параметры, безразмерные функции, безразмерные коэффициенты износа для модели дифференциального износа и коэффициенты безразмерного износа для интегральной модели износа Затем, в силу (7 ) износ отдельных фрикционных накладок имеет следующий безразмерный вид (дифференциальная модель износа): тогда как исходя из (8) износ отдельных фрикционных накладок имеет следующий безразмерный вид (интегральная модель износа): Безразмерные уравнения (15) и (16), описывающие уменьшение расстояния между щитками сцепления (для дифференциальной и интегральной моделей износа, соотв.) Уравнения (17) и (19) дают следующую безразмерную зависимость (дифференциальная модель износа): для интегральной модели износа. На основе (20) получаем соответствующее безразмерное соотношение, описывающее момент трения, передаваемый муфтой

. Для дальнейшего анализа предположим, что. Отсюда получаем и. Поскольку момент трения, передаваемый муфтой, нормализован (относительно начального значения), значение коэффициента не имеет значения (оно должно быть только положительным). Сделанное выше предположение дает следующие функции:,,, и.Начальный износ фрикционных накладок в безразмерном виде также равен нулю, а именно, и. Кроме того, мы принимаем следующие допущения:,,,,, и. Тогда начальные скорости износа накладок имеют следующий безразмерный вид и являются линейными функциями безразмерного радиуса. Безразмерная суммарная скорость износа накладок в начальный момент равна и пропорциональна безразмерному радиусу. Скорость уменьшения расстояния между щитками сцепления (в начальный момент времени) упрощается до следующего безразмерного вида: Распределение контактного давления в установившемся режиме, где безразмерные скорости износа накладок сцепления в установившемся режиме составляют, а общая скорость износа футеровок сцепления в установившемся режиме упрощается до следующего безразмерного вида: Безразмерная скорость уменьшения расстояния между щитками сцепления в установившемся режиме равна: и равна суммарной скорости износа накладок сцепления.По этой причине и теоретически. Кроме того, безразмерный момент трения, передаваемый муфтой в установившемся режиме, описывается соотношением

4.5. Численные методы расчета

Интегралы, входящие в безразмерные дифференциальные, интегральные и интегродифференциальные уравнения, записываются с использованием метода трапеций. Полученные таким образом ОДУ решались методом Рунге-Кутта четвертого порядка. Чтобы решить (44) — (50), мы разделили безразмерный радиус на четные отрезки, взяв.Интегралы, зависящие от радиуса, в (46) — (50) заменяются на сумму с использованием метода трапеций (скорости метода равны,). Интегралы, зависящие от времени в (45), (47) и (49), также заменяются суммой с использованием метода трапеций (скорости метода равны). Кроме того, мы приняли следующие обозначения:,. Для времени на основе (44) износ отдельных фрикционных накладок соответствует модели дифференциального износа, а для модели интегрального износа мы имеем На основе (46) получаем (для модели дифференциального износа), тогда как (47) дало ( для интегральной модели износа). Используя (48), контактное давление определяется (модель дифференциального износа). С другой стороны, (49) дает уравнения контактного давления (интегральная модель износа), где и.Более того, на основе (50) крутящий момент трения, передаваемый муфтой, выглядит следующим образом: Принимая снова коэффициенты и, мы имеем, и.

В приведенном выше описании получена система ОДУ первого порядка, включающая уравнения, описывающие распределение износа отдельных накладок сцепления, одно уравнение, определяющее уменьшение расстояния между щитками сцепления, и уравнения, касающиеся распределения контактного давления. В случае интегральной модели износа получаются алгебраические уравнения, включая уравнения для распределения износа, неоднородные уравнения для распределения контактного давления и одно уравнение, описывающее уменьшение расстояния между щитками сцепления.Более того, для обоих случаев моделей износа мы получаем уравнение, описывающее момент трения, передаваемый муфтой. Соответствующие численные алгоритмы были подготовлены на языке C ++ для численного анализа для различных значений системных и числовых параметров. Для численных расчетов, представленных в этой статье, мы берем; однако удовлетворительные результаты могут быть получены и для. Соответствующие ОДУ первого порядка выводятся с использованием метода Рунге-Кутты четвертого порядка с постоянным шагом по времени, а соответствующие алгебраические уравнения также получаются путем взятия.

5. Экспериментальная проверка

В этом разделе мы представляем спроектированный и построенный экспериментальный стенд — мехатронную систему с фрикционной муфтой. Он используется для проверки и подтверждения применяемых математических моделей, описывающих процессы износа в механической фрикционной муфте.

5.1. Экспериментальный стенд: мехатронная система с фрикционной муфтой

Представленный экспериментальный стенд представляет собой типичную механическую систему с фрикционной муфтой, работающую в мехатронной системе.Кроме того, экспериментальный стенд оснащен внешним источником питания, измерительной аппаратурой и компьютером с соответствующим программным обеспечением. Основные части рассматриваемого экспериментального стенда представлены на рисунке 2. Стенд состоит из ведущей части, ведомой части и фрикционной муфты, соединяющей ведущую и ведомую части. Приводная часть (рис. 2 (а)) включает асинхронный двигатель 1, управляемый однофазным инвертором переменного тока 2. Применяемый инвертор подключен к компьютеру через модуль управления / измерения и порт USB, что позволяет управлять вращением двигателя. скорость через прикладную компьютерную программу.Для определения углового положения активной части муфты (двигателя) используется оптический инкрементальный энкодер 3. Дифференциация углового положения по времени дает информацию об угловой скорости двигателя. Ведомая часть (рис. 2 (б)) включает двигатель постоянного тока 4, работающий как электрогенератор, который генерирует соответствующий противодействие в зависимости от подключенной нагрузки. Кроме того, в ведомой части системы имеется фрикционный тормоз 5 и оптический инкрементальный энкодер 6 (такой же, как и в ведомой части, и играющий аналогичную роль).Момент трения, передаваемый муфтой, измеряется датчиком динамического крутящего момента 7. Элемент, соединяющий оба устройства, представляет собой механическую фрикционную муфту (рис. 2 (c)), состоящую из щитов сцепления 8, фрикционных накладок 9 и пружины 10, прижимающей щиты и контролируемой. с помощью электронной системы (не видно на рисунке). Элементом, соединяющим механическую систему с компьютерным программным обеспечением, является контроллер USB-4711A и измерительный модуль 11 (рисунок 2 (d)) с аналоговыми и цифровыми входами и выходами, подключенный к компьютеру через порт USB 12.

5.2. Методология исследования

Для проведения экспериментальных исследований процессов износа, происходящих в фрикционной муфте, использовалась мехатронная система с фрикционной муфтой, показанная на рисунке 2. Сенсорная технология, существующая в системе (соответствующие датчики, подключенные к компьютеру через USB-модуль управления и измерения), обеспечивает удобный способ считывания, а затем обработки и архивирования результатов. Для проведения экспериментов по изучению износа фрикционных накладок щитов сцепления была разработана и изготовлена подходящая конструкция такой муфты для измерения соответствующих параметров, описывающих эти проблемы.Рисунок 2 (c) показывает построенную структуру сцепления. Эта конструкция связи (как показано на рисунке 2 (c)) состоит из трех частей: активной, пассивной и соединительной. Активные и пассивные части сцепления, включая алюминиевые экраны, могут быть покрыты накладками из соответствующих фрикционных материалов. Щиты сцепления (а следовательно, и фрикционные накладки) сжимаются пружиной сжатия в осевом направлении силы сцепления, создаваемой линейным приводом, расположенным внизу (невидимая часть стойки).Экспериментальные исследования сравнивались с аналитическими решениями и численными расчетами.

Фрикционные накладки, использованные в исследованиях, изготовлены из агломерированной пробки, которая представляет собой естественный фрикционный материал, используемый в фрикционных муфтах и тормозах. Этот материал был выбран по следующим причинам: (а) он имеет относительно высокий коэффициент трения, поэтому нет необходимости прикладывать большие усилия для прижатия экранов для передачи большого момента трения; (б) коэффициент износа относительно высок, и исследования процессов износа возможны в относительно короткий период времени.

5.3. Исследования процессов износа

Экспериментальная проверка процессов износа фрикционных накладок сцепления проводилась в системе, показанной на рисунке 2. Измерительная система состояла из двух одинаковых (прикрепленных к разным частям муфты) щитов с приклеенными фрикционными накладками. Щиты сцепления прижимались осевым усилием через пружину, которая сжималась линейным исполнительным механизмом, расположенным в нижней части экспериментального стенда. Пассивная часть муфты крепилась к стойке, а активная двигалась с постоянной угловой скоростью; следовательно, относительная скорость скольжения щитов тоже была.

Экспериментальное исследование процессов изнашивания проводилось в стационарных условиях (при постоянной силе прижима щитов и постоянной угловой скорости скольжения). После остановки системы измерения проводились через регулярные промежутки времени. Замерили уменьшение расстояния между щитками сцепления, максимальный статический момент трения, передаваемый сцеплением, и контактные давления в выбранных точках контактной поверхности накладок. Уменьшение расстояния между щитками сцепления измеряли с помощью электронных прецизионных штангенциркулей как среднее арифметическое четырех измерений для различных относительных угловых положений щитов (после каждого измерения щиты поворачивались относительно друг друга на угол, равный).Момент трения, передаваемый муфтой, измерялся с помощью датчика крутящего момента, расположенного на пассивной части муфты. Электрический сигнал, включающий информацию о значениях момента трения, обрабатывался контрольно-измерительным модулем и передавался на компьютер. На рис. 3 показан датчик приложенного крутящего момента, подключенный к модулю USB-4711A, и схема подключения элементов LabView, преобразующая электрический сигнал датчика в значение момента трения. Также в этом случае мы приняли в качестве значения передаваемого момента трения среднее арифметическое четырех измерений для соответствующих (различающихся) относительных угловых положений щитов сцепления.В начальный момент времени и после завершения испытания контактные давления были также измерены на контактной поверхности с помощью датчика давления пленки, расположенного между прижатыми щитками сцепления. На рисунке 4 показаны контактные датчики давления с соответствующим преобразователем. Как и прежде, измерения проводились для четырех различных относительных угловых положений щитов сцепления, и значение давления в данной точке контактной поверхности принималось как среднее арифметическое полученных значений. Контактный датчик давления имел форму тонкой полоски около 0.2 см толщиной и примерно 1 см шириной. Этот датчик располагался по диаметру щитов, которые прижимались с той же силой, что и в процессах износа. При измерении силы зажима датчик зажат между фольгированной оболочкой. Таким образом, значение давления, измеренное датчиком, оказалось больше фактического значения, возникающего в тех же условиях во время процесса износа. Однако из-за правильного размещения датчика контактного давления по диаметру и покрытия постоянной толщины по всей длине датчика значения, измеренные во время контактного давления по радиусу футеровки, пропорциональны значению наблюдается в процессе износа.Поскольку значения, измеренные во время контактного давления, не соответствуют значениям, указанным в процессе износа футеровки, полученные значения давления представлены в стандартной форме (они относятся к среднему значению, полученному для контактного давления в начальный момент времени. ). Более того, поскольку рабочая поверхность датчика имела форму круга диаметром около 1 см, было невозможно измерить контактное давление на границах контактных площадок (только соседняя часть, расположенная примерно на 0.5 см от них был нанесен). Полученные экспериментальные значения момента трения, передаваемого муфтой, и контактных давлений сравнивались с аналитическими и численными расчетами, полученными для модели линейного износа.

Экспериментальные исследования процессов износа проводились в системе, состоящей из двух идентичных фрикционных накладок, изготовленных из натуральной пробки подходящего типа. Использование этого материала из-за его низкой стойкости к истиранию позволило провести эксперимент в относительно короткие сроки.Внутренний радиус контактной поверхности 11 мм, внешний радиус контактной поверхности мм. Щиты сцепления с неподвижными фрикционными накладками прижимались с осевым усилием N и относительной угловой скоростью скольжения рад / с. Соответствующие измерения проводились через регулярные интервалы времени после остановки системы.
На рис. 5 показано уменьшение расстояния между щитками сцепления во времени, полученное экспериментально. На основании полученных результатов можно предположить, что износ фрикционных накладок сцепления примерно пропорционален времени (он также пропорционален работе силы трения).Аппроксимируя полученные экспериментальные результаты, можно предположить, что наклон экспериментальной зависимости равен скорости уменьшения расстояния между щитками сцепления в установившемся режиме. Тогда на основе (39) общий коэффициент износа можно оценить следующим образом: Принимая соответствующие значения, и, а также значение м / с, оцененное по рисунку 5, в нашем случае общий коэффициент износа равен к м. ² / N.

На рисунке 6 показан максимальный момент трения, передаваемый муфтой, в нормированном виде (значения соответствующих моментов трения были отнесены к значениям момента трения для начального момента).Кроме того, полученное численно соотношение, описывающее изменения во времени крутящего момента трения, передаваемого муфтой, показано в соответствии с соответствующими уравнениями, приведенными в разделе 3, и с использованием полученных выше значений, которые описывают систему. Пунктирной линией проиллюстрировано также значение, вычисленное из (58), до которого уменьшается передаваемый муфтой момент трения после установления распределения контактного давления на поверхности фрикционных накладок муфты. Это не умаляет общности и облегчает сравнение с другими численными расчетами, которые будут представлены аналогичным образом.Соотношения показывают, что фактическое значение крутящего момента, передаваемого муфтой (в соответствии с численным моделированием), уменьшается в процессе износа фрикционных накладок муфты. Проведенные численные результаты позволяют оценить установившееся состояние этой системы. Это примерно равно 30 мин. Продолжительности ношения. Однако экспериментальные результаты показывают, что устойчивое состояние было достигнуто ранее. Также видно, что экспериментальные результаты не полностью согласуются с численным решением.Однако, как и при численном моделировании, результаты показывают характерное уменьшение реального значения момента трения, передаваемого фрикционной муфтой.

На рисунке 7 показаны контактные давления на контактной поверхности накладок фрикционной муфты по радиусу. Экспериментальные результаты представлены только для начального времени и установившегося состояния, при этом предполагается, что установившееся состояние наступило через время, равное 30 мин от начала процесса износа. Хотя представленные экспериментальные результаты не согласуются с относительно высокой точностью с результатами, полученными аналитически, может быть важно отметить качественные изменения распределения контактного давления в соответствии с аналитическими прогнозами.А именно, в начальный момент времени распределение контактного давления примерно равномерное по всей контактной поверхности. Кроме того, в процессе износа фрикционных накладок распределение контактного давления изменяется, но важно, чтобы на внутренней границе контактной поверхности давления увеличивались, а на внешней контактной поверхности — уменьшались.

5.4. Сводка экспериментальных результатов
Представленные экспериментальные исследования подтверждают и подтверждают предложенные математические модели, описывающие процессы износа, происходящие в механической фрикционной муфте.Математические модели, описывающие процессы износа фрикционных накладок, проверены экспериментально, хотя результаты сравниваются только с аналитическими и численными расчетами, полученными для модели линейного износа. Однако было показано, что уменьшение передаваемого муфтой момента трения при постоянной силе, прижимающей щиты или изменении распределений контактного давления, согласуется с предложенной математической моделью. Относительно простые эксперименты показали, что предложенные математические модели достаточно хороши для описания явлений, происходящих в реальных объектах.Таким образом, предлагаемые модели могут использоваться для численного моделирования в более широком диапазоне параметров, которые представлены в следующем разделе. Эти два прикладных типа современных экспериментов (эксперимент и компьютерное моделирование) дополняют друг друга. Эксперимент позволяет проверить предложенные математические модели, а компьютерное моделирование позволяет проводить исследования в более широком диапазоне параметров, описывающих реальный объект исследования.
6. Численные результаты
В этом разделе численный анализ предложенных математических моделей проводится в более широком диапазоне параметров.Дан анализ процессов износа накладок фрикционной муфты с использованием как дифференциальной, так и интегральной моделей износа в данной муфте. Мы ввели следующие предположения:, и (см. Также наши предыдущие работы [33, 34]).
6.1. Модель дифференциального износа
Сначала мы проанализируем процессы износа накладок фрикционного сцепления, используя модель дифференциального износа. Мы ориентируемся на симметричную систему, состоящую из двух идентичных фрикционных накладок сцепления, и поэтому при численном моделировании мы принимаем следующие допущения:, и.Полученные результаты справедливы и для случая, когда один из щитов сцепления не покрыт фрикционной накладкой, а другой покрыт накладкой с коэффициентом износа, равным. И у нас есть линейная модель износа Арчарда [5]. Для дальнейших численных расчетов берем.
На рисунке 8 представлены распределения контактного давления в установившемся режиме для различных геометрических параметров, полученные аналитически на основе (54). Кроме того, распределение контактного давления в начальный момент времени () показано на рисунке 8.Приведенное соотношение показывает, что эти распределения зависят от параметра, определяющего геометрию рассматриваемой системы. В начальный момент времени мгновенные распределения контактного давления однородны по всей поверхности контакта, но изменяются с течением времени. В установившемся состоянии контактное давление принимает определенные распределения в зависимости от параметра. При больших значениях контактного давления распределение давления существенно не меняется по сравнению с исходным распределением, тогда как различия значительны при меньших значениях этого параметра.

Распределения контактного давления, определенные аналитически в (54), также показаны на рисунке 9 в виде визуализации в полярных координатах, где область представляет собой поверхность, соответствующую контактным поверхностям фрикционных накладок для соответствующего геометрического параметра.
Контактные давления на границах контактной поверхности (и) для различных значений показаны на рисунке 10. Для сравнения также представлены результаты, полученные для коэффициента износа. Во время процессов износа, с увеличением времени, контактные давления увеличиваются, достигая, наконец, установившегося значения в зависимости от.Контактные давления также уменьшаются, достигая установившегося значения, которое зависит от. Более того, установившееся состояние достигается быстрее при больших значениях коэффициента износа.
Временные изменения распределений контактного давления в зависимости от радиуса и времени показаны на рисунке 11. Также здесь представлены результаты, полученные для коэффициента износа. Для всех представленных случаев распределения контактного давления в начальный момент времени однородны по всей поверхности контакта и изменяются в процессе износа.Они достигают устойчивого состояния в зависимости от параметра. Скорость установки этих распределений тем больше, чем больше коэффициент износа.
На рисунке 12 представлены распределения суммарного износа фрикционных накладок в переходных состояниях для различных значений безразмерного времени. Видно, что распределения износа различны для разных значений геометрического параметра. Эти распределения также меняются со временем. Кроме того, стоит отметить, что в любом случае (независимо от и) износ фрикционной накладки всегда наибольший на внешней границе контактной поверхности (при).На рис. 13 представлены изменения суммарного износа на границах контактных поверхностей (и). Для сравнения также представлены результаты, полученные для коэффициента износа.
Динамика распределения общего износа фрикционных накладок во времени показана на рисунке 14. В начальный момент времени износ в каждой точке контактной поверхности равен нулю, что означает, что износ увеличивается. Скорость износа в начальный момент времени немного меньше значения, определенного позже. В свою очередь, скорость износа в начальный момент времени немного больше, чем значение, определенное позже.С другой стороны, скорость износа больше при больших значениях и.
Временные изменения, определяющие уменьшение расстояния между щитками сцепления (для различных значений коэффициента), показаны на рисунке 15. Уменьшение расстояния между щитками сцепления увеличивается быстрее для больших значений геометрического параметра и для больших значений параметра. Кроме того, в установившемся режиме указанный процесс увеличивается линейно, как и в случае полного износа.
Изменения момента трения, передаваемого муфтой, представлены на рисунке 16 для и.Видно, что в процессе износа момент трения, передаваемый муфтой, уменьшается в результате изменения распределений контактного давления. При фиксированном распределении контактного давления и в установившемся режиме крутящий момент трения, передаваемый муфтой, достигает постоянного значения. При меньших значениях геометрического параметра относительное изменение момента трения больше.
В статье также рассматривается случай нелинейной модели дифференциального износа. В дальнейших расчетах берем и.Сначала рассмотрим случай и. Представлены распределения контактного давления, распределения износа, уменьшение расстояния между щитками сцепления и крутящий момент трения, передаваемый сцеплением для различных значений параметра: распределения контактного давления в установившемся состоянии (Рисунок 17), временные изменения контактных давлений в границы контактной поверхности и (Рисунок 18), распределение общего износа в переходных состояниях для различных периодов времени (Рисунок 19), временная эволюция общего износа на границах контактной поверхности и (Рисунок 20), уменьшение расстояния между щитками сцепления (Рисунок 21) , и изменения момента трения, передаваемого муфтой (рис. 22).

Для модели дифференциального износа соответствующие результаты, иллюстрирующие контактное давление, износ, уменьшение расстояния между щитами сцепления и передаваемый муфтой момент трения, также представлены для различных значений параметра: контакт давления в установившемся состоянии (Рисунок 23), временные изменения контактных давлений на границах контактной поверхности и (Рисунок 24), распределение общего износа в переходных состояниях (Рисунок 25), изменение во времени износа на границах контактной поверхности и (Рисунок 26) ), уменьшение расстояния между щитками сцепления (Рисунок 27) и изменение момента трения, передаваемого муфтой (Рисунок 28).

Представленная модель позволяет исследовать процессы износа фрикционных накладок сцепления при произвольных значениях параметров и. Кроме того, предложенная модель может быть использована для анализа этих процессов и в несимметричном случае, а именно при, и.
6.2. Модель интегрального износа
Ниже мы рассмотрим численный анализ процессов износа накладок фрикционной муфты с использованием интегральной модели износа. Мы делаем упор на симметричную систему, состоящую из двух идентичных фрикционных накладок сцепления.По этой причине при численном моделировании мы принимаем следующие допущения:, и. Полученные результаты справедливы и для случая, когда один из щитов сцепления не покрыт фрикционной накладкой, а другой покрыт накладкой с коэффициентом износа равным. Ведь у нас есть модель линейного износа (по Арчарду [5]), записанная в интегральной форме. Полученные результаты идентичны результатам, полученным ранее в случае модели дифференциального износа для и. По этой причине ниже мы представляем результаты, полученные для нелинейной интегральной модели износа, а для дальнейших численных расчетов мы берем, и.
На рисунке 29 показаны распределения контактного давления в установившемся режиме для различных значений параметра. Распределение контактного давления также показано на рисунке 30 в полярных координатах. Обратите внимание, что эти распределения зависят от параметра. В начальный момент времени распределение контактного давления равномерно по всей контактной поверхности, а со временем изменяется. Контактное давление принимает определенные распределения в установившемся состоянии в зависимости от параметра. При больших значениях параметра оно существенно не меняется по сравнению с исходным распределением, тогда как различия значительны при меньших значениях этого параметра.

Изменения распределений контактного давления для различных значений параметра показаны на рисунке 31, тогда как изменения распределений общего износа для различных значений параметра показаны на рисунке 32. Для всех представленных случаев распределения контактного давления при начальный момент времени однороден по всей поверхности контакта и износ равен нулю. Во время процессов износа как распределения контактного давления, так и распределения износа изменяются в зависимости от параметра.При больших значениях параметра износ меньше.
На рисунках 33 и 34 показаны контактные давления и износ на границах контактной поверхности (и) как функции безразмерного времени. Со временем (в процессе износа) контактное давление увеличивается, достигая установившегося значения в зависимости от параметра. В свою очередь, контактное давление уменьшается, достигая также установившегося значения, которое зависит от параметра. В установившемся режиме износ линейно увеличивается (это модель линейного износа по Арчарду [5]).В свою очередь, со временем скорости износа асимптотически убывают, достигая постоянного значения, которое зависит от параметра.

На рисунках 35 и 36 показано, соответственно, уменьшение расстояния между щитками сцепления и изменение момента трения, передаваемого сцеплением, для различных значений параметра в зависимости от. В процессе износа расстояние между щитками сцепления и момент трения, передаваемый сцеплением, уменьшается. Для (модели линейного износа) расстояние между щитками сцепления увеличивается линейно, тогда как для скорости уменьшения расстояния между щитками сцепления приближается к нулю.В результате изменений в распределении контактного давления уменьшается также передаваемый муфтой момент трения. В установившемся режиме момент трения, передаваемый муфтой, достигает постоянного значения в зависимости от.

Представленная модель позволяет исследовать процессы износа фрикционных накладок сцепления при произвольных значениях параметра. Кроме того, предложенная модель позволяет анализировать эти процессы и в случае несимметричной системы, а именно, в общем случае для и.
7. Резюме и окончательные выводы
Работа посвящена математическому моделированию, теоретическому и численному анализу и экспериментальной проверке процессов износа, происходящих на контактной поверхности фрикционных накладок в механической фрикционной муфте. Показаны подробное математическое описание, теоретический анализ, безразмерная форма, численные алгоритмы и моделирование, а также экспериментальные проверки.
Предлагаемые модели, описывающие процессы износа, учитывают общую нелинейную модель износа, в которой износ моделируется с помощью нелинейной (степенной) функции контактного давления и относительной скорости скольжения со скоростями, зависящими от модели износа и шага. смазки и нанесения на соприкасающиеся поверхности.Кроме того, разработана и применена модель износа в интегральной форме, учитывающая постепенное снижение скорости износа фрикционных накладок.
Полученные экспериментальные данные подтверждают и подтверждают представленные математические модели процессов износа в рассматриваемой системе. Хотя предложенные модели были проверены и сравнены только с расчетами, полученными для модели линейного износа, а экспериментальные результаты не согласуются с относительно высокой точностью с результатами, полученными аналитически, мы показали несколько закономерностей; а именно, износ фрикционных накладок сцепления был примерно пропорционален времени (в том числе работе силы трения), фактическое значение крутящего момента, передаваемого муфтой, уменьшалось в процессе износа, изменения распределений контактного давления соответствовали предложенной математической модели ( давление увеличивалось на внутренней границе контактной поверхности, а на внешней — уменьшалось).Как видно, предложенные модели достаточно хорошо описывают рассматриваемые явления; поэтому предложенные модели были использованы в численном моделировании в более широком диапазоне параметров рассматриваемой системы с использованием собственных компьютерных программ, написанных на C ++. В численных расчетах мы остановились на симметричной системе, состоящей из двух одинаковых фрикционных накладок сцепления и разных значений параметров системы; однако представленные модели позволяют анализировать общую несимметричную систему фрикционных накладок сцепления.
Полученные результаты являются основой для формулирования окончательных выводов наших исследований. Предлагаемое математическое описание муфты учитывает упругость материалов фрикционных накладок. Таким образом, можно более тщательно рассмотреть процессы износа материалов футеровки сцепления, рассчитав распределения износа по всей контактной поверхности. При численном анализе в более широком диапазоне изменения параметров удалось определить неравномерные распределения контактного давления и износа на контактной поверхности фрикционных накладок.Полученные результаты помогают лучше понять механизмы процессов износа фрикционных накладок сцепления и могут быть использованы, например, при анализе прочности этих систем. Кроме того, учитывая изменение распределений контактного давления, можно более точно оценить момент трения, передаваемый муфтой.
В нашей модели мы допустили упрощение, заключающееся в отсутствии крутильных колебаний при контакте двух накладок. Однако на практике относительное проскальзывание между ними часто неизбежно.Хотя исследования, обсуждаемые в данной статье, проводились в стационарных условиях, предложенные математические модели также могут быть использованы для анализа в нестационарных условиях (при непостоянной силе нажатой муфты или непостоянной относительной скорости скольжения). Наконец, можно отметить, что мы объединяем эти вопросы в сложную трибологическую систему, хотя аналитические, численные и экспериментальные исследования, представленные в статье, проводились отдельно. По этим причинам возможен лучший прогноз поведения реальных систем этого типа.Более того, результаты могут быть расширены и использованы в других дисциплинах науки.
По сравнению с нашими предыдущими статьями, в этой статье математические модели были расширены и обобщены. Точно представлена методология исследования и интерпретация экспериментально полученных данных. Кроме того, были проиллюстрированы и обсуждены более точный теоретический анализ и новое численное моделирование.
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации данной статьи.
Благодарности
Работа поддержана Национальным научным фондом Польши в рамках гранта MAESTRO2 No. 2012/04 / A / ST8 / 00738 на 2012–2016 годы.
Объяснение центробежной муфты — Руководство инженера по центробежной муфте
Что такое центробежная муфта?
Центробежная муфта — это механическое устройство, которое используется в приводном вращающемся оборудовании. Чаще всего используется с двигателем внутреннего сгорания, сцепление может использоваться для автоматической передачи крутящего момента от привода к ведомому оборудованию, обеспечивая «плавный пуск» без включения нагрузки.Используя этот тип муфты между приводом и ведомым оборудованием, можно управлять скоростью, с которой механический ведомый вал входит в зацепление. Когда частота вращения двигателя увеличивается до или выше установленной скорости включения центробежной муфты, механический привод включается. Это позволяет оператору запускать двигатель на заданных оборотах холостого хода, не приводя в движение оборудование, тем самым позволяя двигателю достичь оптимального крутящего момента перед нагрузкой.
Каковы преимущества и недостатки использования центробежной муфты?
Использование центробежной муфты на оборудовании с приводом от двигателя позволяет запускать двигатель без нагрузки.Когда двигатель работает на холостом ходу, привод остается выключенным. Только когда частота вращения двигателя увеличится до установленной скорости включения сцепления или выше, привод будет полностью подключен. Это обеспечивает плавное включение и предотвращает остановку двигателя. Это также помогает защитить двигатель, гарантируя, что высокий крутящий момент не будет передаваться обратно через маховик двигателя. В таких обстоятельствах, например, когда вращающееся оборудование по какой-то причине заклинило, экстремальные уровни крутящего момента, передаваемые обратно через двигатель, могут вызвать значительные, а в некоторых случаях непоправимые повреждения двигателя.Ремонт оборудования может быть очень дорогостоящим, а иногда и экономически невыполнимым. Этого можно избежать, используя центробежную муфту, поскольку компоненты муфты будут принимать на себя перегрузку. Изнашиваемые части муфты легко и экономично заменить. Помимо обеспечения ситуации без нагрузки, установленная скорость включения сцепления также позволяет оператору контролировать, в какой момент вращающееся оборудование включается. Это позволяет двигателю машины работать, но не обязательно.
Из-за того, что центробежная муфта представляет собой чисто механическое автоматическое включение с заранее определенной скоростью, для каждого применения может потребоваться определенная конфигурация. Это означает, что эту заданную скорость зацепления нельзя изменить без изменения внутренних компонентов.
Как работает центробежная муфта?
Центробежная муфта работает, как следует из названия, за счет центробежной силы. Ключевыми компонентами центробежного сцепления являются ступица, грузики (башмаки сцепления), пружины, накладки и корпус (показаны на схеме ниже).Центробежная сила, создаваемая оборотами двигателя, передается через два или более грузиков. Сцепление может приводиться в действие несколькими способами в зависимости от конструкции оборудования. Один из наиболее распространенных методов — установка сцепления на параллельный или конический коленчатый вал двигателя. Когда коленчатый вал вращается, вал сцепления вращается с той же скоростью, что и двигатель. Вращение ступицы выталкивает башмаки или грузики наружу до тех пор, пока они не войдут в контакт с барабаном сцепления, фрикционный материал передает крутящий момент от грузиков на барабан.Затем подключается привод. Пружины, грузики и фрикционный материал определяют скорость включения сцепления. В зависимости от конструкции машины выход из муфты может быть одним из множества приводов, включая, помимо прочего, вал, шкив, звездочку или фланец.
Применение центробежной муфты
Центробежная муфта может быть полезна для ряда оборудования с приводом от двигателя с высокой пусковой инерцией.Они обычно встречаются на мобильном оборудовании с вращающимися частями, приводимыми в действие небольшими дизельными или бензиновыми двигателями. Некоторые из этих примеров включают:
Виброплиты и катки
Трамбовки
Приводы компрессора / вакуума / вентилятора
Мастерок и финишеры для бетона
Компактные уборщики дорог и улиц
Транспортные холодильные установки
Мобильные водяные насосы
Уход за землей — роторные косилки, косилки, измельчители дерна и рыхлители
Картинг
Дробилки / измельчители пней / фрезы
Свяжитесь с нами
Наша команда специалистов разрабатывает и поставляет полный спектр решений с центробежными муфтами Amsbeck GmbH.Посетите нашу страницу центробежных муфт для получения дополнительной информации или свяжитесь с нами, используя контактную информацию ниже.
T: +44 (0) 1484 606040

E: [email protected]
Фрикционная муфта с дисковыми дисками, которые входят в зацепление, когда давление в дисках превышает порог
Блок дисковой фрикционной муфты представляет собой фрикционную сцепление с двумя наборами плоских фрикционных дисков, которые входят в контакт для зацепления. Сцепление включается, когда приложенное давление пластины превышает пороговое давление зацепления.Один раз зацепившись, пластины испытывают моменты трения, которые позволяют им передавать мощность между базовым и ведомым карданными валами.
Муфта может быть двунаправленной или однонаправленной. Двунаправленное сцепление может проскальзывать положительное и отрицательное направления. Однонаправленное сцепление может проскальзывать только в положительное направление. Направление скольжения положительное, если ведомый вал вращается быстрее. чем основной вал, и отрицательный, если он скользит медленнее.Блок определяет скорость скольжения в качестве разницы
Блок обеспечивает порт ввода физического сигнала P для прикладных давление между дисками сцепления. Приложенное давление должно быть больше или равно к нулю и имеет единицы Паскаля. Если входной сигнал падает ниже нуля, блок обрабатывает давление пластины равно нулю.
Вы также можете включить неисправность. При возникновении неисправности муфта остается заблокированной или не сможет передавать мощность.Неисправности могут возникать в указанное время или из-за внешний триггер на порту T .
Уравнения
Блок дисковой фрикционной муфты упрощен. реализация блока принципиальной фрикционной муфты. В Основная фрикционная муфта требует кинетической и предельные моменты статического трения в качестве входных сигналов. Дисковое трение Сцепление не требует входных данных. Вместо этого блок рассчитывает кинетическое и статическое трение на основе параметров сцепления и входных данных. сигнал давления P .
Когда вы подаете сигнал давления выше порогового значения, так что приложенное давление равняется или превышает порог давления, то есть P≥Pth, блок может применять два вида трения к карданной передаче движение, кинетическое и статическое. Муфта применяет кинетический момент трения только тогда, когда один Ось трансмиссии вращается относительно другой оси трансмиссии. Сцепление применяется момент статического трения, когда две оси трансмиссии блокируются и вращаются вместе.Блок выполняет итерацию многоступенчатого тестирования, чтобы определить, когда блокировать и разблокировать схватить.
Кинетическое трение
Кинетический момент трения противодействует относительному скольжению и прилагается с общий знак минус. Математически кинетическое трение представляет собой положительную сумму вязкое сопротивление и моменты поверхностного контактного трения:
τ _K кинетическое трение крутящий момент.
μ — коэффициент вязкого сопротивления.
ω — относительная угловая скорость или скольжение скорость.
τ _{контакт} контакт крутящий момент.
Контактное трение складывается из шести факторов, так что
где:
k _K — безразмерный коэффициент кинетического трения дисков сцепления, который является функцией из ω .
D — коэффициент снижения мощности сцепления.
N — количество поверхностей трения.
r _eff — эффективный радиус крутящего момента, то есть эффективное плечо момента трения сцепления сила.
P _фрик сцепление фрикционная способность, такая, что Pfric = max [(P-Pth), 0].
A — площадь поверхности зацепления.
Вы указываете кинетический коэффициент трения , k _K , как константа или табулированная дискретная функция относительной угловой скорости ω . Табулированная функция предполагается симметричной для положительных и отрицательных значений. значения относительной угловой скорости. Поэтому укажите k _K для положительных значений ω только.
Муфта прилагает нормальную силу от своего поршня как продукт муфты. фрикционная способность, P _трение , и площадь зацепления, A , на каждой из N поверхности трения. Сигнал давления, P , должен быть неотрицательный. Если P меньше порога давления. P _th , муфта прикладывает нет трение вообще.
Эффективный крутящий момент , радиус , r _eff , эффективный момент плечо силы трения сцепления, отсчитываемое от оси трансмиссии, на котором К фрикционным поверхностям прилагаются кинетические силы трения. Это связано с геометрия поверхности трения по:
, где для поверхности трения, смоделированной как кольцевой диск:
Фактор снижения мощности сцепления , D , учитывает износ сцепления.Для нового сцепления D — одно. Для муфта приближается к равномерному износу Состояние :
Статическое трение
Предел статического трения связан с кинетическим трением, настройка ω до нуля и замена кинетической на статическую коэффициент трения:
где:
τ _S — статический предел момента трения, который является продуктом статического трения пик-фактор и кинетический момент трения как ω приближается к 0.
k _K — безразмерный коэффициент кинетического трения дисков сцепления, который является функцией из ω .
D — коэффициент снижения мощности сцепления.
N — количество поверхностей трения.
r _eff — эффективный радиус крутящего момента, то есть эффективное плечо момента трения сцепления сила.
P _фрик сцепление фрикционная способность, такая, что Pfric = max [(P-Pth), 0].
A — площадь поверхности зацепления.
kS> kK, так что крутящий момент τ необходим поперек сцепление, чтобы разблокировать его, преодолевая статическое трение, больше, чем кинетическое трение в момент разблокировки, когда ω = 0 ..
Тогда диапазон статического момента трения или пределы определяется симметрично как
Состояние ожидания: блокировка и разблокировка
Состояние ожидания фрикционной муфты диска идентично состоянию ожидания фундаментального трения Сцепление, с заменой положительного кинетического условием трения, τK> 0, условием положительной фрикционной способности муфты приложенное давление равно или превышает пороговое значение давления, то есть P≥Pth.
Мощность, рассеиваемая муфтой
Мощность, рассеиваемая муфтой, является абсолютным значением произведения скорость скольжения, ω , и кинетический момент трения, τ _K , то есть | ω⋅τK |. Муфта рассеивает мощность только в том случае, если она одновременно проскальзывает, ω ≠ 0, и применяет кинетическое трение, τk> 0.
Модели трения, зависящие от скорости и температуры
Модель, зависящие от скорости
Вы можете смоделировать эффекты изменения скорости вращения, выбрав модель, зависящая от скорости.Чтобы выбрать модель, зависящую от скорости, в Friction settings, установить Friction параметр модели до Кинетическая зависимость, зависящая от скорости коэффициент трения. Для получения информации о модели трения которая зависит как от скорости, так и от температуры, см. Тепловая модель, зависящая от скорости.
Для модели, зависящей от скорости, эти связанные параметры становятся видимыми в Friction настройки:
Вектор относительной скорости
Вектор кинетического коэффициента трения
Интерполяция коэффициента трения метод
Экстраполяция коэффициента трения метод
Тепловая модель
Вы можете смоделировать эффекты теплового потока и изменения температуры, выбрав температурно-зависимая модель.Чтобы выбрать модель, зависящую от температуры, в Friction settings, установить Friction модель параметр до Трение в зависимости от температуры коэффициенты. Для получения информации о модели трения, которая зависит как от скорости, так и от температуры, см. тепловую модель, зависящую от скорости.
Для модели, зависящей от температуры, тепловой порт H и эти параметры видны:
Тепловая, зависящая от скорости модель
Эффекты изменения скорости вращения и теплового потока можно смоделировать с помощью выбор модели, зависящей от скорости и температуры.Чтобы выбрать модель, которая зависит как от скорости, так и от температуры, в Friction settings, установить Friction параметр модели до Температура и Коэффициенты трения, зависящие от скорости.
Для модели, зависящей от скорости и температуры, тепловой порт H , и становятся видимыми эти связанные настройки и параметры:
Ошибочное поведение
Вы можете включить неправильное поведение в ответ на:
Вы можете выбрать одну или обе эти настройки для сбоя блока.Если неисправность срабатывает, сцепление реагирует в соответствии с поведением , когда ошибочная настройка для оставшейся части моделирования. Вина варианты:
Невозможно передать мощность
Невозможно разблокировать
Вы можете настроить блок на выдачу отчета о неисправности как предупреждения или сообщения об ошибке в Средство просмотра диагностики Simulink с отчетом при неисправности появляется параметр .
Принцип работы: фрикционная муфта с пружинным включением
Пружинные муфты
Mach III передают вращательное движение от вала, который постоянно вращается, на вал, который должен вращаться только с перерывами. Этот тип сцепления остается постоянно включенным при отсутствии давления воздуха.
ОСНОВНОЕ ПОДКЛЮЧЕНИЕ
СТУПИЦА ПРИВОДА надвигается на ВАЛ . Приводная ступица имеет шпоночную канавку, которая соответствует шпоночной канавке в ВАЛ .Когда KEY находится на месте, два элемента соединяются. Муфта фиксируется на ВАЛ с помощью УСТАНОВОЧНЫХ ВИНТОВ .
В качестве входного источника может выступать либо ВАЛ , на котором установлена муфта, либо другой вал, подключенный к ВТУЛКУ (с помощью звездочек и роликовой цепи, шкивов и ремня или муфты).
Муфты, установленные на сквозном валу, такие как показанная на рисунке, должны быть соединены с ОГРАНИЧИТЕЛЕМ АНТИВРАЩЕНИЯ .В противном случае перетаскивание подшипников, которые соединяют узел ЦИЛИНДР / ПОРШЕНЬ с ПРИВОДНОЙ СТУПИЦЕЙ , приведет к их вращению.
Ушки (выступы) на внешнем диаметре ФРИКЦИОННЫХ ДИСКОВ вставляются в соответствующие пазы РУКАВА . Внутренний диаметр ПРИВОДНЫХ ДИСКОВ соединен с ПРИВОДОМ через зубья шестерни или другую геометрию привода.
РУКАВ включает прецизионно обработанный пилот, на который можно прикрепить звездочку, шкив, шкив, муфту или адаптер.
Муфта может вращаться как по часовой стрелке, так и против часовой стрелки.
ПИТАНИЕ СЦЕПЛЕНИЯ
ЗАЖИМНЫЕ ПРУЖИНЫ , расположенные в ЦИЛИНДРЕ , прикладывают постоянное фиксированное усилие к ПОРШНЮ , который, в свою очередь, прилагает усилие к ФРИКЦИОННЫМ ДИСКАМ и ПРИВОДНЫМ ДИСКАМ .
ПРУЖИНЫ РАЗДЕЛИТЕЛЯ , расположенные между ФРИКЦИОННЫМИ ДИСКАМИ и ПРИВОДНЫМИ ДИСКАМИ , схлопываются под действием силы, обеспечивая полный контакт между поверхностями дисков.
Величина передаваемого крутящего момента фиксируется силой, прилагаемой ПРУЖИНАМИ .
ФРИКЦИОННЫЕ ДИСКИ и ПРИВОДНЫЕ ДИСКИ остаются в контакте и неподвижны до подачи сжатого воздуха.
Максимальное рекомендованное давление воздуха для выпуска большинства продуктов Mach III с пружинным зацеплением составляет 90 фунтов на квадратный дюйм.
ОТКЛЮЧЕНИЕ СЦЕПЛЕНИЯ
Сжатый воздух, подаваемый к муфте через ВПУСКНОЙ ВОЗДУХ , перемещает узел ПОРШЕНЬ назад, что сжимает ПРУЖИНЫ ЗАПИСИ .
При схлопывании ПРУЖИНЫ ЗАДВИЖЕНИЯ усилие снимается с ПОРШНЯ , что позволяет ПРУЖИНАМ РАЗДЕЛЕНИЯ раздвигать ФРИКЦИОННЫЕ ДИСКИ и ПРИВОДНЫЕ ДИСКИ .
Как только создается соответствующее давление воздуха и диски полностью разъединены, сцепление полностью выключается.
Время полного выключения невелико, но в зависимости от продолжительности рабочего цикла приложения иногда рекомендуется установить порт быстрого выпуска, чтобы воздух мог быстрее выходить из сцепления.
Обратите внимание, что выключение только гарантирует, что крутящий момент больше не передается. Если компонент машины, на которую подается питание от сцепления, должен оставаться в неподвижном состоянии при выключенном сцеплении, следует рассмотреть возможность сочетания сцепления и тормоза.
Конструкция сцепления
Автомобильное сцепление

Функция сцепления

Стационарный холостой ход, переходный движение и прерывание потока мощности стало возможным благодаря муфте.Муфта проскальзывает, чтобы компенсировать разницу в скоростях вращения двигатель — трансмиссия, когда транспортное средство приводится в движение. Когда изменение условий эксплуатации вызывает необходимость переключения передач, сцепления отключает двигатель от трансмиссии на время процедуры.
Муфта предназначена для общий запуск автомобиля из состояния покоя, отключение двигателя от формы трансмиссия для переключения передач, и для , избегая эффекта большие динамические нагрузки на трансмиссию , возникающие в переходных условиях и при движении по разным типам дорог.
Конструкция фрикционной муфты, помимо учета основных требований (минимальный вес сцепления, простота, конструкции, высокой надежности и др.), должны обеспечивать:
Надежная передача крутящий момент двигателя к трансмиссии во всех условиях эксплуатации.
Плавный запуск автомобиль из состояния покоя и полного включения сцепления.
Правильный разъединение, i.е. полное отключение двигателя от трансмиссии с гарантированным зазором между поверхностями трения.
Минимальный момент инерция ведомых элементов сцепления, позволяющая более плавно переключать передач и снижает износ поверхностей трения в синхронизаторе.
Необходимое тепло отбраковка от поверхностей трения.
Защищает трансмиссия против динамических нагрузок.
Удобство и легкость контроля, которые оцениваются усилием, прилагаемым к педали, и движение педали при выключении сцепления.
Типы муфт
Типы муфт можно классифицировать по:
Способ передающий крутящий момент:
— Трение
— Гидравлический
— Автомат
Способ контроля:
— Руководство
— МКПП с бустером
— Автомат
Способ создания усилие на прижимной пластине:
— Пружинные муфты (пружины цилиндрические, конические и дисковые)
— Полуцентробежный муфты (давление создается одновременно пружинами и центробежными силами.
— Центробежный сцепления.
Форма трения поверхностей:
— Диск
— Конус (в основном используется как вторичные фрикционные устройства)
— Барабан (блок) (в основном использовать как вторичные фрикционные устройства)
Количество приводных пластина (дисковая пластина сцепления):
— Сцепление однодисковое
— Сцепление двухдисковое
— Многодисковое сцепление (в основном используется в АКПП)
Муфты сухие однодисковые проста в изготовлении и обслуживании; они надежны и известны достаточно хорошее расцепление и эффективный отвод тепла от пар трения.Они имеют небольшую массу и высокую износостойкость.
Если крутящий момент должен быть передается значительный, момент трения сцепления может быть увеличен только на увеличение диаметра фрикционных колец или количества ведомых дисков. В увеличение диаметра кольца ограничено габаритными размерами двигателя маховик и усилие выключения сцепления. Увеличение диаметра диска вызывает его линейная скорость возрастать, что приводит к поломке дисков под действием центробежная сила.
Фрикционная муфта:
Сцепление в транспортных средствах оснащенный коробкой передач с ручным переключением, состоит из массивного давления диск, диск сцепления со склеенными или приклепанными поверхностями трения и Вторая поверхность трения представлена маховиком, установленным на двигателе. В маховик и прижимная пластина обеспечивали тепловое поглощение, необходимое для фрикционное срабатывание сцепления; маховик и нажимной диск соединены непосредственно к двигателю, а диск сцепления установлен на трансмиссии Входной вал.
Пружинное устройство, часто в виде центральной пружинной пластины, которая соединяется с маховиком, нажимной диск и диск сцепления для общего вращения; в этом состоянии сцепление задействован для передачи положительного крутящего момента. Чтобы выключить сцепление (например, для переключения) применяется выжимной подшипник с механическим или гидравлическим приводом силы к центру прижимной пластины, тем самым сбросив давление в периферия. Сцепление включается либо педалью сцепления, либо электрогидравлический или электорно-механический конечный орган управления.

Расчет крутящего момента и усилия
Крутящий момент и мощность Передается муфтой
с ссылка на рисунок, пусть
W = общая сила пружины (Н)
r ₁ = r _o = внешний радиус трения (м)
r ₂ = r _i = внутренний радиус трения (м)
n = количество пар поверхности трения
в контакте
μ = коэффициент трение между диском
и движущиеся поверхности.
Сейчас,
Средний или эффективный радиус, R = (r ₁ + r ₂) = (r _o + r _i)
Касательная сила, действующая на расстояние R от центра вращения,
F = мкВт
\ Передаваемый момент трения,
T _F = F R
= мкВт (r ₁ + р ₂)
Так как имеется n pars соприкасающихся поверхностей трения (для однодисковой муфты n = 2), то крутящий момент, передаваемый муфтой, равен:
T _F = μ Вт n (r ₁ + r ₂) (Н · м)
Если N — частота вращения муфты в об / мин, то
Передаваемая мощность = T _F (2 π N / 60) (Вт)

Зона трения сцепления подкладка (A)

Допустимое поверхностное давление для облицовочного материала 0.05 Н / мм ² до 0,20 Н / мм ² (p)
Нормальная сила (F)
F = A p = (π / 4) (D ² -d ²) p
F _f = n μ F
Передаваемый крутящий момент
(Постоянный износ)
(Постоянная давление)

мк = 0,2: 0,3
p = 0,02 Н / мм ²
T _c = 50%: 100% T _e _макс = 1.5 т _{e макс}: 2,0 т _{e макс}
Детали сцепления
Обычное сцепление компоненты:
Крепление маховика к коленчатому валу двигателя
Диск сцепления узел фрикционного материала, обеспечивающий легкий зацепление и надежная передача крутящего момента
Нажимная пластина , также известная как крышка сцепления, это подпружиненная поверхность, фиксирующая сцепление
Выжимной подшипник , также известный как выжимной подшипник
Центры опорных подшипников и поддерживает входной вал трансмиссии (многие автомобили не имеют этого подшипника)
Трос сцепления Механизм механического выключения для некоторых автомобилей Главный цилиндр сцепления Размножающий цилиндр для а / м с механизмы гидравлического спуска
Рабочий цилиндр сцепления используется вместе с главным цилиндром для гидравлики механизмы выпуска
Шланги, шланги, кронштейны, связи и т. д. варьируются от автомобиля к автомобиль
Маховик большой стальной или алюминиевый диск. Он действует как балансир для двигателя, демпфируя двигатель. вибрации, вызванные срабатыванием каждого цилиндра, и обеспечивает поверхность, которая сцепление может контактировать. На маховике также имеются зубцы по окружности. чтобы стартер включился и проворачивал двигатель.
Диск сцепления стальной пластина, покрытая фрикционным материалом, зажатая между маховик и нажимной диск.В центре диска находится ступица, которая подходит шипы первичного вала трансмиссии. Когда сцепление включено, диск зажат между маховиком и нажимным диском, и мощность от Двигатель передается ступицей дисков на первичный вал трансмиссии.
Прижимная пластина металлическая подпружиненная фрикционная поверхность, прикрученная к маховику. Имеет металлический крышка, тяжелые пружины расцепления, металлическая прижимная поверхность и упорное кольцо или пальцы для выжимного подшипника.Упорное кольцо или пальцы освобождают усилие зажима пружин при выключенном сцеплении.
Когда педаль сцепления в нажатом состоянии выжимной подшипник толкает пальцы выключения нажимных пластин. Прижимной диск отрывается от диска сцепления, выключая сцепление, таким образом прерывая поток энергии. Когда педаль сцепления отпущена и сцепление полностью зацеплен, выжимной подшипник обычно неподвижен и не вращайте с прижимной пластиной.
Работа сцепления осуществляется либо механически, либо с помощью системы гидравлического давления.
Если автомобиль имеет рычажный механизм с механическим приводом, он будет включать в себя вал и рычаг рычажное устройство или трос.
Системы, состоящие из рычаги, рычаги и точки поворота встречаются в основном на старых автомобилях. Эти системы требуют регулярной смазки и могут быть разработаны только для ограниченного ассортимент конфигураций.
Муфта с тросовым приводом механизм относительно простой. Кабель соединяет педаль сцепления напрямую с вилка выключения сцепления. Эта простая конструкция отличается гибкостью и компактностью. Там есть однако тенденция кабелей постепенно растягиваться и в конечном итоге ломаться из-за возраст и износ.
На гидравлическом приводе сцепления, главный цилиндр обычно напрямую управляется педалью сцепления сборка. Рабочий цилиндр трансмиссии соединен с главным. цилиндр трубкой высокого давления.Рабочий цилиндр толкает либо рабочий рычаг или непосредственно на выжимном подшипнике. Гидравлические системы требуют меньше педали давление и обеспечивает плавное ощущение жидкости при включении сцепления. Дизайн конфигурация очень гибкая и может быть легко адаптирована к большинству любых требуемая конфигурация.
Сила действует на прижимная пластина, создающая нормальную силу, производится из серии винтовых пружин или диафрагменной пружины, сжатой между давлением пластина и крышка сцепления.Диафрагменная пружина по сравнению с винтовой пружиной предлагает следующие преимущества:
— Компактный, меньше деталей, меньший вес, меньший момент инерции.
— Подходит для высоких обороты двигателя. Винтовые пружины выгибаются наружу из-за центробежного действия, и это снижает усилие пружины, это также может вызвать вибрацию из-за дисбаланса.
— Уменьшить усилие на педали, меньшее трение, поскольку для работы сцепления требуется меньше деталей.Так же кривая отклонения силы подходит для данного приложения.
— Сила зажима на трение облицовки не уменьшается по мере износа облицовки.
— Лучше нормальная сила распределение.
— Не требует регулировки, меньше техническое обслуживание и меньшие затраты на сборку.
Муфта фрикционная автомобильная
.

Назначение и принцип работы фрикционного сцепления

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Рекламные предложения:

Главная → Справочник → Статьи → Форум

Двухдисковое фрикционное сцепление КамАЗ –движущая сила грузовой техники opex.ru

Особенности сцепления КамАЗ

Принцип действия

Почему на КамАЗ устанавливается двухдисковое сцепление

Особенности сцепления КамАЗ

Принцип действия

Почему на КамАЗ устанавливается двухдисковое сцепление

Момент сцепления | Автокомпоненты. Бизнес. Технологии. Сервис

В «БелАК» ПОСТУПЛЕНИЕ НОВЫХ ДИСКОВ СЦЕПЛЕНИЯ

Виды сцепления

Сила – в трении! | Журнал Кузов

Общее устройство трансмиссии

машиностроение — фрикционная муфта и необходимое усилие

Что такое фрикционная муфта? (с иллюстрациями)

Теоретические, численные и экспериментальные исследования

1. Введение

2. Мотивация и цели работы

3. Обзор литературы

4. Математические модели

4.1. Модель рассматриваемой механической фрикционной муфты

4.2. Математическое моделирование процессов износа

4.3. Аналитические исследования

4.4. Безразмерная форма

4.5. Численные методы расчета

5. Экспериментальная проверка

5.1. Экспериментальный стенд: мехатронная система с фрикционной муфтой

5.2. Методология исследования

5.3. Исследования процессов износа

5.4. Сводка экспериментальных результатов

6. Численные результаты

6.1. Модель дифференциального износа

6.2. Модель интегрального износа

7. Резюме и окончательные выводы

Конфликт интересов

Благодарности

Объяснение центробежной муфты — Руководство инженера по центробежной муфте

Что такое центробежная муфта?

Каковы преимущества и недостатки использования центробежной муфты?

Как работает центробежная муфта?

Применение центробежной муфты

Свяжитесь с нами

T: +44 (0) 1484 606040

Фрикционная муфта с дисковыми дисками, которые входят в зацепление, когда давление в дисках превышает порог

Уравнения

Модели трения, зависящие от скорости и температуры

Ошибочное поведение

Принцип работы: фрикционная муфта с пружинным включением

ОСНОВНОЕ ПОДКЛЮЧЕНИЕ

ПИТАНИЕ СЦЕПЛЕНИЯ

ОТКЛЮЧЕНИЕ СЦЕПЛЕНИЯ

Конструкция сцепления

Добавить комментарий Отменить ответ