Сцепление автомобиля

Сцепление автомобиля.

Цели: Изучить устройство и принцип работы сцепления.

Задачи: Рассмотреть составные части сцепления и их конструктивное назначение, а так же осноыные неисправности и способы их устранения

Назначение сцепления

• Сцепление автомобиля служит для плавного соединения коленвала двигателя с валом коробки передач для того, чтобы передать крутящий момент дальше по трансмиссии на колеса.
• А почему возникает необходимость такого плавного соединения? - Дело в том, что двигатель, который является источником движения и крутящего момента для автомобиля имеет определенную частоту вращения. И эта частота оборотов двигателя намного больше чем та, которая нужна для вращения колес. Значит нужно понизить обороты в связке двигатель-колеса. Для этой цели служит коробка перемены передач (КПП). А вот для того чтобы плавно соединить КПП с двигателем, или наоборот совсем отсоединить КПП от двигателя используется сцепление.

Виды сцепления

Существует несколько типов сцепления: механическое (фрикционное), электрическое, гидравлическое, а также их комбинации.

Все сцепления схожи по принципу работы, по сути являются механическими с различными модификациями отвечающих заданным условиям комфорта и эксплуатации.

Конструктивно сцепление состоит из нескольких элементов, сочетания которых определяет тип сцепления:

- одно и двухпоточное. На легковых автомобилях применяют однопоточное сцепление. двухпоточное используется на тракторах и спецтехнике для вращения вала отбора мощности;

- по трению: мокрое (в масле) и сухое (в воздушной среде);

- постоянно замкнутое (применяемое на легковых автомобилях) и непостоянно замкнутое;

- по количеству имеющихся ведомых дисков: 1-дисковые (наиболее распространенные), 2-дисковые и многодисковые.

- от того, какие используются пружины, могут быть такие типы: с диафрагменной (по центру) пружиной и с цилиндрическими (по окружности) пружинами.

В настоящее время чаще всего на автомобилях встречается однодисковое сцепление сухого типа.

Конструктивные особенности и принцип работы

- Механическое сцепление делает свою работу, используя силы трения.

- Гидравлический тип соединения вала мотора с валом коробки происходит благодаря потоку жидкости.

- Электромагнитный тип работает за счёт магнитного поля.

Типы привода сцепления

Механизмом сцепления нужно управлять, чтобы подключение/отключение трансмиссии от двигателя происходило в нужный момент. Для управления сцеплением есть разные конструкции: Механические, Гидравлические, Пневматические и Электрические.

Механический привод сцепления широко использовался в начале и в середине 20 века. Основное его преимущество - дешевизна и простота. А минусом является большое количество трущихся деталей, которые могут выйти из строя.

Принцип действия механического привода прост: при нажатии на педаль с помощью рычажной передачи трос натягивается и тянет за собой вилку выключения сцепления, которая через муфту и подшипник сжимает пружину — сцепление выключается. Возврат педали производится пружиной. Регулировка свободного хода педали, а также компенсация износа фрикционных накладок на дисках производится с помощью регулировочной гайки, расположенной на конце троса.

Гидравлический привод сцепления пришел на смену механическому. В гидравлическом приводе сцепления используется принцип передачи усилия с помощью несжимаемой жидкости. Устройство привода не очень сложное. Состав привода: Педаль сцепления, Главный цилиндр, Рабочий цилиндр, Магистраль гидропривода и Бачок с рабочей жидкостью.

Гидропpивод выключения сцепления автомобилей семейства УАЗ–31512:

1 – кpышка; 2 – фильтp-сетка; 3 – бачок; 4 – гидpотpубка; 5 – главный цилиндp пpивода сцепления; 6 – пеpепускное отвеpстие; 7 – компенсационное отвеpстие; 8 – шайба; 9,18,21,26 – пpужины; 10 – внутpенняя манжета; 11 – штуцеp; 12 – поpшень главного цилиндpа; 13 – наpужная манжета; 14 – защитный колпак; 15 – толкатель главного цилиндpа; 16 – ось педали; 17 – вилка; 19 – педаль; 20 – муфта; 22 – шаpовая опоpа; 23 – вилка выключения сцепления; 24 – гидpошланг; 25 – pабочий цилиндp; 27 – колпачок; 28 – пеpепускной клапан; 29 – манжета; 30 – поpшень pабочего цилиндpа; 31 – толкатель; 32 – колпак; 33 – контpгайка; 34 – ввеpтная часть толкателя

Гидpопpивод выключения сцепления автомобилей семейства УАЗ–3741:

1 – бачок; 2 – главный цилиндp; 3, 5 – гидpотрубки; 4 – соединительная муфта; 6 – педаль; 7 – гидpошланг; 8 – pабочий цилиндp; 9 – пружина

Структура механического сцепления обычно представляет собой один и более фрикционных дисков, которые сжаты с маховиком или между собой пружинами.

Маховик болтами крепится к коленвалу мотора. Он используется в качестве ведущего диска.

Сейчас распространено использование двухмассового маховика, который стабилизирует крутящие нагрузки на вал. Обе части его соединяются одна с другой пружинами.

Корзина бывает нажимного (лепестки сдвигаются внутрь, к маховику) и вытяжного вида (например, на некоторых французских моделях). Для каждого вида применяется свой выжимной подшипник. Крепление корзины к маховику производится болтами.

Нажимной диск с установленными pычагами выключения сцепления

Ведомый диск входит в шлицы вала коробки и способен по ним смещаться. Дисковые демпферные пружины выполняют функцию сглаживания колебаний в момент переключения передач.

Ведомый диск сцепления:

1 – фрикционные накладки; 2 – заклепки; 3 – пpужина ведомого диска; 4 – стальной диск; 5 – демпфеpная пpужина; 6 – ступица; 7 – фpикционные кольца; 8 – pегулиpовочные кольца; 9 – ведомый диск; 10 – упоpный палец; 11 – балансиpовочный гpузик

Конструкция ведомого диска сцепления более подробно:

Фрикционные накладки крепятся заклепками к основанию ведомого диска. Выполнены они из композитного вещества: чаще — из кевларовых нитей или углеродного волокна, иногда – из керамики. Особо прочные – это металлокерамические накладки. Они рассчитаны выдерживать температуру вплоть до 600°С кратковременно.

Выжимной подшипник закреплен на защитном кожухе и имеет выжимную площадку. Находится на первичном вале.

Принцип работы механического сцепления

К коленвалу двигателя крепится маховик и выполняет функцию ведущего диска. К маховику прикреплен "бутерброд", собранный в корзину, из нажимного и ведомого диска (ведомый диск соединен с КПП). Нажимной диск придавлен диафрагментарной пружиной к ведомому диску (с фрикционными накладками), а тот к маховику. Таким образом крутящий момент посредством силы трения передается на КПП.

Чтобы выключить передачу крутящего момента надо разъединить (выключить) сцепление маховика с ведомым диском. Для этого нужно нажать на диафрагменную пружину и отвести нажимной диск от ведомого. Делается это посредством выжимного подшипника и привода сцепления.

Виды фрикционных накладок

Органика - Фрикционный материал, который применяется на 95% всех типов используемых на сегодняшний день сцеплений. Органические накладки дешевы и неприхотливы. Именно по этим причинам они используются автомобильными производителями для авто ориентированных на комфортную повседневную эксплуатацию. Многие тюнинговые бренды сцеплений имеют в своей линейке усиленную органику, которая отличается от заводской более качественными составляющими фрикционного материала, термостойкость которого не превышает 250°С. Но усиленными данные сцепления можно назвать не столько из-за более качественного состава, а скорее из-за того, что в комплект входит корзина с повышенной прижимной силой.

FiberTuff - Новый инновационный фрикционный материал, накладки которого состоят из смеси керамического наполнителя, углеродного волокна и кевлара, разработанные как износостойкая, высокопрочная и стойкая к высоким рабочим температурам альтернатива органическим накладкам. По фрикционным качествам, накладки FiberTuff очень похожи на органические накладки. Но способны выдерживать на 10-15% больше крутящего момента, чем органика (без увеличения прижимной силы). Срок службы данного состава превосходит органический в 2-4 раза. Термостойкость увеличена до 400°С. При использовании данного сцепления, отмечается улучшение четкости включения сцепления.

Kevlar - фрикционные накладки изготовленные из кевларового волокна — полимерного материала, пришедшего в автомобилестроение из авиакосмической промышленности. Кевлар применяется также для изготовления бронежилетов и кузовов суперкаров, вроде Ferrari Enzo — деталей весьма прочных и очень легких. Кевларовые сцепления обладают износостойкостью, в 5-10 раз превышающей органические накладки. Они обладают повышенной жаропрочностью и не изнашивают рабочие поверхности маховиков и прижимных дисков. Но при установке требуют грамотного монтажа - накладки очень чувствительны к чистоте и качеству установки , а затем требуется деликатная обкатка в течение минимум 1000 км. Термостойкость кевларовых накладок достигает 370°С. Диск сцепления с такими накладками хорошо подходит для продолжительной жесткой эксплуатации машины.

Металлокерамика - бывает разная: алюминиевая, чугунная, медная. В большинстве производимых сцеплений применяют металлокерамические накладки, изготовленные на медной основе. Диски сцепления с этими накладками обладают высоким коэффициентом трения и выдерживают весьма высокие температурные режимы (до 600°С). Они очень популярны в автоспорте и тюнинге, поскольку при равных размерах диска передаваемый крутящий момент может возрасти вдвое. Недостаток таких накладок — их агрессивность к сопряженным деталям. Они относительно быстро изнашивают поверхности трения маховика и прижимного диска корзины. Поэтому рекомендованы для использования только на спортивных и гоночных автомобилях.

Carbon - сцепления на базе углеродных композитов. Главная особенность в том, что прижимной и ведомый диски, а также сопряженная поверхность маховика выполнены из углерода. Он обеспечивает необходимый коэффициент трения (поскольку коэффициент трения углерода по чугуну очень низкий) и максимальную износостойкость. Этот механизм обладает неимоверным температурным пределом (2500°С). Долговечность в 5 раз выше "органики". Единственный недостаток - высокая стоимость.

Контрольные вопросы:

• Устройство и принцип действия сцепления?
• Назначение выжимного подшипника?
• Какие типы сцепления вы знаете?
• Виды основных неисправностей встречаемые в данном механизме?