Как работает сцепление
Поперечное сечение однодискового сухого сцепления
A Выключенное сцепление B Включенная муфта 1 Маховик 2 Диск сцепления 3 Нажимной диск 4 Диафрагменная пружина 5 Трансмиссия входной вал 6 Крышка сцепления 7 Размеры коленчатого вала
Сцепление передает крутящий момент двигателя от двигателя к трансмиссии. При нажатии на педаль сцепления мощность от двигателя до трансмиссии прерывается.
Когда педаль сцепления не нажата, сцепление включено. Нажатие на педаль муфты выводит муфту из зацепления.
Сухое сцепление обычно имеет только один диск сцепления, покрытия которого специально разработаны для сухого трения с более высоким коэффициентом трения. Крутящий момент, который может быть передан, также зависит от размера и количества поверхностей трения и силы нажатия.
Маховик и нажимной диск соединены с коленчатым валом вращательно фиксированным образом и передают крутящий момент через фрикционные накладки диска сцепления на входной вал трансмиссии. Диск сцепления зажат между маховиком и нажимным диском. Усилие от диафрагменной пружины обеспечивает необходимое контактное нажатие.
Крышка сцепления, нажимной диск и диафрагменная пружина также называются нажимным диском сцепления.
Износ диска сцепления наибольший в точке нажатия во время включения сцепления. Если нажимной диск отодвинут от маховика, то на диске сцепления больше не будет трения и соединение разъединится.
Наиболее частым повреждением, наблюдаемым на сцеплении, является слишком низкое трение (скольжение) между диском сцепления и нажимным диском или маховиком. Это может быть вызвано утечкой масла, износом фрикционной накладки или ослаблением диафрагменной пружины.
Траектория крутящего момента
Траектория крутящего момента в однодисковом сухом сцеплении
M Дорожка крутящего момента на земле 1 Размеры коленчатого вала 2 Маховик 3 Крышка сцепления 4 Диафрагменная пружина 5 Нажимной диск 6 Диск сцепления с фрикционными накладками 7 Входной вал коробки передач
Путь крутящего момента в однодисковом сухом сцеплении, как показано на диаграмме выше, выглядит следующим образом:
- Размеры коленчатого вала
- Маховое колесо
- Крышка сцепления
- Диафрагменная пружина
- Нажимная пластина
- Диск сцепления
- Входной вал коробки передач
Компоненты сцепления
1 Маховик 2 Диск сцепления 3 Крышка сцепления в сборе А Секционная плоскость А
Саморегулирующаяся муфта
Конструкция и работа саморегулирующегося сцепления
A Поперечное сечение саморегулирующейся муфты B Схематическое представление сил диафрагменной пружины а Усилия в равновесии b Рабочее усилие муфты выше, чем пружина чувствительной мембраны c Силы в состоянии равновесия после разворота наружу 1 Пружина сжатия 2 Кольцо клиновое 3 Корпус сцепления 4 Пружинная чувствительная мембрана 5 Диск сцепления 6 Мембранная пружина 7 Шпильки 8 Сила пружины чувствительной диафрагмы 9 Рабочая сила 10 Увеличенное рабочее усилие из-за износа
Часть А иллюстрации показывает поперечное сечение саморегулирующейся муфты.
Ключевым отличием от обычных муфт является то, что диафрагменная пружина не приклепана к корпусу сцепления, а поддерживается через чувствительную диафрагменную пружину.
Диафрагменная пружина представляет собой плавающую посадку на шпильки. Наклонное кольцо и нажимная пружина показаны вертикально на иллюстрации А для наглядности. Клиновое кольцо и нажимная пружина фактически установлены в направлении движения двигателя.
Пока рабочее усилие меньше или равно усилию пружины чувствительной мембраны, мембранная пружина остается в исходном положении (иллюстрация B, схема a). Когда из-за износа возникает необходимость в повороте язычков диафрагменной пружины наружу, необходимо приложить большее рабочее усилие.
Рабочее усилие и усилие пружины чувствительной диафрагмы больше не находятся в равновесии. Мембранная пружина толкает чувствительную диафрагменную пружину назад (иллюстрация В, схема б). Между пружиной диафрагмы и кольцом рампы имеется зазор.
Нажимная пружина смещает кольцо рампы, и зазор снова закрывается. Пружина диафрагмы и пружина чувствительной мембраны занимают новое положение на шпильках. Лепестки диафрагменной пружины перемещаются из своего внешнего угла назад в исходное положение (иллюстрация B, схема c).
Конструкция кольца пандуса
1 Пружины сжатия 2 Кольцо рампы 3 Рампа 4 Корпус сцепления
На иллюстрации показана схема расположения кольца пандуса.
Пружины сжатия поворачивают кольцо клина против часовой стрелки (CCW). Кольцо клина показано поднятым из его нормального положения для ясности.
Диск сцепления
Компоненты диска сцепления
1 Фрикционная накладка 2 Заклепка 3 Многошлицевая ступица 4 Торсионная пружина 5 Несущая пластина
Функция диска сцепления
Диск сцепления обеспечивает отсутствие вибрации в сцеплении муфты, компенсирует допуски между поверхностями нажимного диска и маховика и уменьшает вибрацию трансмиссии.
Износ и выделение тепла
Износ можно компенсировать с помощью механизма автоматической регулировки.
Перегрев поверхности диска сцепления вызывает его глазурование. На поверхности фрикционной накладки могут появиться трещины и она начнет становиться хрупкой. Это не редкое явление, когда отдельные сегменты поверхности фрикционной накладки отсоединяются. Коэффициент трения и, следовательно, величина крутящего момента, которая может быть передана для данной нагрузки зажима, уменьшается в результате остекления.
Это повреждение не устраняется нормальным износом.
Если фрикционная накладка соединена с несущей пластиной адгезивом, последняя может стать мягкой при перегреве компонентов, и в результате фрикционная подкладка может смещаться или отделяться на больших площадях. В этом случае сцепление больше не будет функционировать так, как предполагалось.
На мокрых муфтах хладагент может быть химически изменен в результате непрерывно высоких температур. Если в качестве хладагента используется масло, это может привести к повышенному окислению или к растрескиванию молекул масла. Растрескивание означает, что структура цепи молекулы масла изменяется по сравнению с исходной структурой. Изменения в цепи молекулы масла могут оказать вредное влияние на функцию сцепления.
Горячая точка может возникнуть, если имеется локальное накопление тепла между фрикционной накладкой и прижимной плитой в результате локализованной концентрации тепла, это называется горячей точкой. Возникающие при этом тепловые пики возникают в результате неравномерного накопления материала на фрикционной накладке и прижимной плите.
Функция диска сцепления
С внутренней стороны несколько шлицов на ступице диска сцепления позволяют перемещать его в осевом направлении относительно входного вала трансмиссии, не допуская при этом никакого относительного вращения.
Шлицы позволяют освободить диск сцепления от маховика после отрыва нажимного диска. Если эта осевая свобода движения больше не предоставляется, например, из-за ржавчины или диск сцепления имеет слишком большое биение, сцепление уже не будет полностью расцепляться. Затем крутящий момент еще передается от двигателя к трансмиссии. Это создает соответственно более высокие нагрузки на узел синхронизатора. Это может привести к сложным и шумным переключениям передач.
Во время включения сцепления диск сцепления зажимается между нажимным диском и маховиком. Если двухмассовый маховик не установлен, спиральные пружины, расположенные тангенциально в промежуточных слоях и допускающие ограниченное радиальное закручивание, обеспечивают демпфирование шумов от трансмиссии (дребезжания) и других вибраций.
Крышка в сборе
1 Нажимной диск 2 Диафрагменная пружина 3 Крышка сцепления
Роль крышки в сборе
Узел крышки содержит нажимной диск, диафрагменную пружину и крышку сцепления и обеспечивает приложение достаточного контактного давления. Кроме того, узел крышки передает крутящий момент от маховика к нажимному диску и затем на диск сцепления.
Назначение крышки в сборе
Если педаль сцепления нажата до упора, усилие срабатывания диафрагменной пружины больше не увеличивается при превышении точки давления. Это позволяет избежать чрезмерных осевых нагрузок, действующих на синхронизацию трансмиссии.
Диафрагменная пружина
1 Подшипник выключения сцепления 2 Лепестки диафрагменной пружины
Роль диафрагменной пружины
Диафрагменная пружина действует как передаточный элемент между крышкой сцепления и нажимным диском.
Функция диафрагменной пружины
Пружинный стальной диск, который имеет множество прорезей и немного сужается к середине, соединяет крышку сцепления с нажимным диском. В результате предварительного натяга пружинного стального диска нажимной диск прижимается к диску сцепления при включенном сцеплении. Для расцепления выжимной подшипник прижимается к язычкам пружины диафрагмы нажимного диска и оттягивает нажимной диск назад, освобождая диск сцепления от маховика.
Такая конструкция производит наибольшие контактные усилия в точке давления. Если педаль сцепления нажата за пределы этой точки, то усилия нажатия уменьшаются с помощью диафрагменной пружины, а не цилиндрических пружин.