Лебедєв А.Т., Антощенков В.М., Бойко М.Ф. та ін. Трактори та автомобілі. Частина 3. Шасі

Подождите немного. Документ загружается.

2.2. ПРИНЦИП РОБОТИ, РОБОЧИЙ ПРОЦЕС

На тракторах та автомобілях переважно використовують фрикцій-

ні зчеплення (рис. 2.1), крутний момент у яких передається за раху-

нок сил тертя

між стисненими ведучим 2 і веденим 3 дисками.

Роз’єднання дисків

2 і 3, що забезпечує припинення передачі крутного

моменту від ведучого вала

1 до веденого

4, здійснюється за

допомогою натискного підшипника

5. У цьому разі під час обертання

ведучого вала

ведений вал 4 зупи-

няється

(0)

= .

Диски

2 і 3 зчеплення можуть стиска-

тись також за рахунок магнітного притя-

гання (електромагнітні), динамічного за-

микання під дією сил інерції (гідравлічні)

чи індукційної взаємодії електромагніт-

них полів (електричні).

Для надійної роботи зчеплення мо-

мент тертя

, що розвивається ним,

має перевищувати максимальний крут-

ний момент

д max

M двигуна. Здатність

зчеплення передавати максимальний крутний момент характеризують

коефіцієнтом запасу зчеплення:

тд max

/M М

= . (2.1)

Коефіцієнт запасу зчеплення

β залежить від динамічних наванта-

жень, що виникають у трансмісії, зміни коефіцієнта тертя в дисках,

точності виготовлення деталей. Значення коефіцієнта

β вибирають

для тракторів у межах 1,5 – 3,5; для автомобілів — 1,5 – 2,5.

Правильно вибраний при проектуванні зчеплення коефіцієнт запа-

су зчеплення

β оберігає трансмісію від ударних навантажень. Зі змен-

шенням

β зчеплення пробуксовуватиме при незначних перевантажен-

нях трактора чи автомобіля, що призведе до його перегрівання, зно-

шення ведучих і ведених дисків.

У період експлуатації трактора й автомобіля стабільність коефіці-

єнта

β порушується при порушенні регулювання зчеплення.

Рис. 2.1. Принципова схема

механічного фрикційного

зчеплення:

1, 4 — ведучий і ведений вали;

2, 3 — ведучий і ведений дис-

ки; 5 — натискний підшипник

Під час рушання трактора чи автомобіля з місця, а також у ході

перемикання передач потужність двигуна

витрачається на при-

скорення трактора чи автомобіля і подолання зовнішніх опорів руху

, а також на тертя у зчепленні (буксування)

+ .

Під час рушання трактора чи автомобіля робочий процес зчеплен-

ня характеризується часом його вмикання (рис. 2.2).

Кутову швидкість

колінчастого

вала двигуна при вмиканні зчеплення

задає водій, і в процесі вмикання вона

може збільшуватися, зменшуватися або

залишатися сталою. Досвідчені водії на-

магаються підтримувати кутову швид-

кість сталою.

Кутова швидкість

ω веденого вала

зчеплення зростає від нуля в момент ру-

шання

t трактора до

ω =

у момент

часу

t . У цьому разі крутний момент двигуна

зрівнюється з мо-

ментом

зовнішніх опорів і відбувається повне вмикання зчеп-

лення.

2.3. АНАЛІЗ ТА ОЦІНКА КОНСТРУКЦІЙ

Фрикційні зчеплення класифікують за такими ознаками:

y типом натискного механізму — постійно замкнені з натискними

пружинами і непостійно замкнені з важільним натискним механіз-

мом;

y числом ведених дисків — одно-, дво- і багатодискові;

y видом тертя дисків — сухі і мокрі;

y кількістю незалежно діючих зчеплень, з’єднаних в одному меха-

нізмі — одинарні і подвійні; одинарне зчеплення вимикає трансмісію;

подвійне, наприклад тракторне, є сполученням двох незалежно дію-

чих зчеплень, одне з яких відключає трансмісію від двигуна, а друге

призначене для керування валом відбирання потужності (ВВП) трак-

тора.

Рис. 2.2. Графік вмикання

зчеплення під час рушання

трактора чи автомобіля

Зчеплення складається з ведучих деталей, з’єднаних з колінчастим

валом двигуна, ведених деталей, сполучених з валом трансмісії, ме-

ханізму стискання поверхонь тертя і системи керування для його

вмикання і вимикання.

В однодисковому однопотоковому постійно замкненому зчепленні

(рис. 2.3) ведучими частинами є маховик

1, кожух 2 і натискний диск

3, веденими —

ведений диск

10 і

первинний вал

коробки передач.

Натискний меха-

нізм складається

із системи попе-

редньо стиснених

пружин

9. До

складу механізму

керування зчеп-

ленням входять

відтискна муфта

6 з підшипником,

важелі вимикан-

ня

4 і відтискні

болти

Зчеплення для

забезпечення рів-

номірного пере-

міщення натиск-

ного диска від-

носно торцевої

поверхні маховика під час вимикання мають переважно три відтискні

важелі.

Коли педаль

7 не натиснена (

P = 0), натискний 3 і ведений 10 дис-

ки під впливом комплекту пружин

9 знаходяться у стисненому стані.

У цьому разі натискний диск

3 притискає ведений диск 10 до махови-

ка

1, унаслідок чого забезпечується передача крутного моменту від

двигуна

до трансмісії

. Для вимикання зчеплення потрібно

натиснути на педаль із зусиллям

P . У цьому разі відтискна муфта 6 з

Рис. 2.3. Однодискове однопотокове постійно замкнене

зчеплення:

1 — маховик; 2 — кожух; 3, 10 — натискний і ведений дис-

ки; 4 — відтискний важіль; 5 — відтискний болт; 6 — від-

тискна муфта; 7 — педаль; 8 — тяга; 9 — пружина

підшипником переміститься в напрямку до маховика і через відтиск-

ні важелі

4, болти 5 відтягне натискний диск 3 від веденого. Передача

крутного моменту двигуна

до трансмісії припиниться (

= 0).

Нормальний стан постійно замкненого зчеплення — увімкнений

(замкнений).

Непостійно замкнене дводискове зчеплення (рис. 2.4) складається з

ведучої частини (проміжний диск

10, зв’язаний з маховиком через

шліци чи ведучі пальці), веденої частини (передній ведений диск

натискний диск

3 і вал 7 зчеплення), натискного механізму важільно-

кулачкового типу (кулачки

15, хрестовина 14, сережки 13) і механіз-

му вимикання (відвід

12 з приводом гальмівничка 11). За допомогою

важеля

6 це зчеплення можна встановити в одне з двох положень: по-

стійно увімкнене чи постійно вимкнене.

У разі переміщення відводу

12 вліво зусилля від нього через сереж-

ки

13 передається на кулачки 15. Натискна частина кулачків 15 упи-

Рис. 2.4. Схема фрикційних зчеплень:

а, в, г — постійно замкнені відповідно однодискове,

дводискове і подвійне (двопотокове); б — непостій-

но замкнене дводискове; 1 — маховик; 2 — ведений

диск; 3 — натискний диск; 4 — відтискний важіль;

5 — муфта вимикання; 6 — педаль (важіль) керу-

вання зчепленням; 7 — вал зчеплення; 8 — натискні

пружини; 9 — кожух зчеплення; 10 — проміжний

диск; 11 — гальмівничок; 12 — відвід; 13 — сереж-

ки; 14 — хрестовина; 15 — натискні кулачки; 16

—

відтискні пружини проміжного диска; 17 — болт

регулювання переміщення проміжного диска; 18

—

упорний штифт; 19 — болт регулювання переміщен-

ня ведучого диска головного зчеплення; 20 — шес-

терня приводу вала відбирання потужності; 21

—

відтяжні пружини ведучого диска головного зчеп-

лення; 22 — ведучий натискний диск додаткового

зчеплення; 23 — ведений диск додаткового зчеплення

рається в диск 3 і переміщує його уздовж шліців вала 7 в напрямку

ведучого проміжного диска

10. Останній затискається між переднім

веденим диском

2 і натискним диском 3. Крутний момент двигуна

передається від маховика на ведучий проміжний диск

10, а від нього

на ведені передній

2 та натискний 3 і далі на вал 7 зчеплення.

Переміщенням відводу

12 вправо зусилля натискання кулачків 15

на диск

3 ослаблюється, а потім і зовсім зникає. Сила тертя між робо-

чими поверхнями дисків

2, 3 і 10 зменшується до мінімуму і передача

крутного моменту від ведучого диска

10 до ведених дисків 2 і 3 при-

пиняється. Подальшим переміщенням відводу

12 вправо вмикається

гальмівничок

11 і ведена частина зчеплення швидко зупиняється.

Постійно замкнене дводискове зчеплення (див. рис. 2.4, в) різнить-

ся від аналогічного однодискового зчеплення здатністю передавати

підвищений крутний момент. Досягається це за рахунок збільшення

числа поверхонь тертя з двох до чотирьох.

Диски

2, 10 і 3 цього зчеплення стискуються натискними пружина-

ми

8. При цьому натискний диск притискається до заднього веденого і

переміщує його разом із проміжним, який у свою чергу притискає пе-

редній ведений диск до маховика двигуна. Зчеплення вимикається.

Крутний момент передається від маховика

1 через кожух 9 зчеплення,

ведучі диски (настискний

3 та проміжний 10), ведені диски 2 і вал 7.

Для вимкнення зчеплення натискують педаль зчеплення. При цьо-

му муфта вмикання

5 переміщується вліво, важелі 4 відводять натиск-

ний диск

3 вліво, долаючи опір пружин 8. Щоб проміжний диск 10,

переміщуючись вправо, не притискав правий ведений диск

2 до веду-

чого натискного

3, хід диска 10 обмежений упорним болтом 17. Цим

забезпечується чисте вимикання дводискового зчеплення.

Багатодискові зчеплення застосовують тоді, коли за обмежених

розмірів зчеплення потрібна передача підвищеного крутного моменту

(наприклад, фрикційні механізми керування гусеничними трактора-

ми) чи коли зчеплення знаходиться в картері з оливою, що розприс-

кується (наприклад, гідропідтискні муфти в коробці передач).

Зчеплення, в яких диски працюють в умовах сухого тертя, назива-

ють

сухими. Вони здатні передавати підвищений крутний момент за

обмежених розмірів дисків (за рахунок підвищеного коефіцієнта тер-

тя між дисками). Однак робочі диски цих зчеплень унаслідок сухого

тертя зношуються досить інтенсивно.

Зчеплення, диски яких працюють в умовах потрапляння оливи на

тертьові поверхні, називають

мокрими. Такі зчеплення мають порів-

няно невелике зношення дисків, але крутний момент передають об-

межений (за рахунок зниженого коефіцієнта тертя).

Постійно замкнені подвійні (двопотокові) однодискові зчеплення

(див. рис. 2.4,

г) встановлюють в основному на тракторах. Склада-

ються вони з двох незалежно працюючих зчеплень, одне з яких є го-

ловним, а друге слугує для керування ВВП. Керувати такими зчеп-

леннями можна роздільними педалями (трактор Т-40М) або за допо-

могою однієї педалі (ЮМЗ-6КЛ, Т-16МГ).

Вимикають двопотокове зчеплення однією педаллю так. За першої

половини робочого ходу педалі муфта вимикання

5 тисне на відтиск-

ні важелі

4 і відводить ведучий натискний диск 10 головного зчеп-

лення вправо. Ведений диск

2 головного зчеплення звільняється, а

зчеплення ВВП залишається увімкненим, тому що його ведений диск

23 залишається затисненим між ведучими дисками 10 і 22 зусиллям

пружин

21.

Для вимикання зчеплення ВВП потрібен повний робочий хід педа-

лі. При цьому лівий натискний диск

10 відходить вправо до упору

своїми штифтами

18 у регулювальні болти 19 і зупиняється. Водночас

натискний диск

22 продовжує переміщуватись вправо, долаючи опір

натискних пружин

8. Ведений диск 23 зчеплення ВВП при цьому звіль-

няється, зникає тертя між стичними поверхнями і передача крутного

моменту на ВВП припиняється.

На сільськогосподарських тракторах, автомобілях типу ЗІЛ-431410

і ГАЗ-3307 встановлюють в основному однодискові зчеплення

(рис. 2.5).

При натисканні на педаль зчеплення валик

23 повертається і важе-

лем

21 переміщує тягу 22 вимкнення зчеплення. Переміщення тяги 22

спричинює поворот важеля

24 і валика 10 з вилкою 9, що через від-

тискний підшипник діє на важелі

11 зчеплення і вимикає його.

Для зменшення (гасіння) крутильних коливань, що виникають у

трансмісії через нерівномірність обертання колінчастого вала двигуна

і різких змін частоти обертання валів трансмісії, у зчепленні застосо-

вано пружинний гасильник крутильних коливань (рис. 2.6).

У зчеплення з гасильником крутильних коливань ведений диск

з маточиною з’єднаний не жорстко, а за допомогою кількох пружин

Ці пружини встановлені в прорізах фланця 6 маточини, веденого дис-

ка

3 і диска 9 гасителя. Диски 3 і 9 з’єднані штифтами 5. Між флан-

цем

6 маточини і дисками 3 і 9 розміщені фрикційні кільця 4 з пароні-

ту. Коли крутний момент через гасильник не передається, прорізи флан-

ця

6 маточини і дисків 3 і 9 збігаються (див. рис. 2.6, г). В разі виник-

нення крутильних коливань диски

3 і 9 зміщуються відносно мато-

чини (див. рис. 2.6,

д), труться об фрикційні кільця 4 і коливання га-

сяться внаслідок тертя. Потрібну величину тертя встановлюють під

час складання гасильника за допомогою регулювальної шайби

7 ви-

значеної товщини. У момент вмикання зчеплення диск

3, не зв’язаний

жорстко з маточиною, повертається відносно неї на деякий кут, унас-

лідок чого збільшується плавність вмикання.

Рис. 2.5. Зчеплення автомобіля ЗІЛ-431410 та його привід:

1 — маховик; 2, 3 — ведений і ведучий диски; 4 — пружинні пластини; 5 — натискні

пружини; 6 — кожух; 7 — муфта вимикання; 8 — відтяжна пружина; 9 — вилка; 10,

23 — валики; 11, 21, 24 — важелі; 12 — регулювальна гайка; 13 — картер; 14, 16

—

голчасті підшипники; 15 — нижня частина картера; 17 — первинний вал коробки

передач; 18 — маточина; 19 — гасильник крутильних коливань; 20 — кронштейн;

22 — регулювальна тяга; 25 — педаль

Для збільшення плавності вмикання зчеплення між накладкою 1 і

веденим диском

3 розміщено хвилясту пружину 11 (див. рис. 2.6, б, в)

або диск, зібраний з окремих хвилястих пружних секторів

2 (див. рис.

2.6,

а). Після вмикання зчеплення пружина 11 поступово випрямля-

ється і сила тертя плавно збільшується.

Однодискові зчеплення з мембранною пружиною застосовують на

легкових автомобілях типу «Москвич», ВАЗ, вантажних автомобілях

малої вантажопідйомності, а також на перспективних сільськогоспо-

дарських тракторах (рис. 2.7).

Особливістю такого зчеплення є те, що в ньому функції натискних

пружин і важелів, що відводять натискний диск

3, виконує мембранна

пружина 8. У вільному стані вона має форму тарілчастого диска у ви-

гляді зрізаного конуса. Від отвору біля вершини конуса йдуть раді-

альні прорізи, що утворюють пелюстки, які слугують відтискними

важелями зчеплення.

Рис. 2.6. Будова веденого диска зчеплення

і гасильник крутильних коливань:

1, 10 — фрикційні накладки; 2 — пружний сектор; 3 — ведений диск; 4 — фрикцій-

ні кільця; 5 — штифти; 6 — фланець; 7 — регулювальна шайба; 8 — пружини; 9

—

диск гасильника; 11 — хвиляста пружина

Коли зчеплення увімкнене (див. рис. 2.7, б), мембранна пружина 8

внаслідок своєї форми й установлення між опорними кільцями

5 пере-

міщує натискний диск

3 до маховика 1, надійно затискає ведений диск 2,

що знаходиться між ними, у результаті чого крутний момент двигуна

передається на ведучий вал

10 (див. рис. 2.7, а) коробки передач.

У разі натискання на педаль зчеплення вилка

11 вимикання зчеп-

лення переміщує укріплений на відтискній муфті підшипник

9, що

через спеціальне фрикційне кільце переміщує центральну частину

мембранної пружини в напрямку маховика (див. рис. 2.7,

в). При

цьому її зовнішня частина віддаляється від нього і за допомогою фік-

сатора

4 переміщує за собою натискний диск 3, звільняючи ведений

диск

2 (див. рис. 2.7, а). Передача крутного моменту на ведучий вал

коробки передач припиняється.

Рис. 2.7. Однодискове зчеплення з мембранною пружиною:

а — поздовжній розріз; б — зчеплення увімкнене; в — зчеплення вимкнене; 1

—

маховик; 2, 3 — ведений і натискний диски; 4 — фіксатори; 5 — кільце; 6 — заклеп-

ки; 7 — кожух; 8 — мембранна пружина; 9 — відтискний підшипник; 10 — ведучий

вал коробки передач; 11 — вилка

Підвищення крутного моменту, що передається зчепленням на тракто-

рах підвищеної потужності та автомобілях великої вантажопідйомності,

досягається в основному збільшенням числа ведучих і ведених дисків.

Дводискові зчеплення встановлюють на тракторах МТЗ-100, типу

Т-150К, автомобілях КамАЗ, КрАЗ різних модифікацій.

Типовим за конструкцією дводисковим зчепленням є зчеплення

автомобілів типу КамАЗ (рис. 2.8).

Рис. 2.8. Зчеплення автомобілів типу КамАЗ:

1, 3, 4 — відповідно ведучий, ведений, натискний диски; 2 — механізм автоматично-

го встановлення середнього ведучого диска; 5 — картер; 6 — кожух; 7 — опорні

вилки; 8 — відтискний важіль; 9 — муфта вимикання з підшипником; 10 — вилк

вимкнення; 11 — упорне кільце; 12 — натискні пружини; 13 — маховик