Сцепление (механика)

Сцепление с диафрагменной пружиной в сборе

Сцепле́ние — механизм, работа которого основана на действии силы трения скольжения (фрикционная муфта); предназначен для передачи крутящего момента

.

Обычно термин «сцепление» относится к компоненту трансмиссии транспортного средства, предназначенному для подключения или отключения соединения двигателя внутреннего сгорания с коробкой передач. Изобретение сцепления приписывают Карлу Бенцу

.

Сцепление служит для временного разобщения коленчатого вала двигателя с силовой передачей автомобиля, что необходимо при переключении шестерён в коробке передач и при торможении автомобиля вплоть до полной его остановки. Кроме того, сцепление даёт возможность плавно (без рывков) трогать автомобиль с места

.

На тракторах и на бронетанковой технике используется эквивалентный термин фрикцион

.

Содержание

Общие сведения

Ведомый диск сцепления

Существует много различных типов сцепления, но большинство основано на одном или нескольких фрикционных дисках, плотно сжатых друг с другом или с маховиком пружинами. Фрикционный материал очень похож на используемый в тормозных колодках и раньше почти всегда содержал асбест, в последнее время используются безасбестовые материалы. Плавность включения и выключения передачи обеспечивается проскальзыванием постоянно вращающегося ведущего диска, присоединённого к коленчатому валу двигателя, относительно ведомого диска, соединённого через шлиц с коробкой передач

.

Усилие от педали сцепления передается на механизм механическим (рычажным или тросовым) или гидравлическим приводом

.

Нажатие на педаль сцепления (выжимание, выключение) разводит диски сцепления, в итоге оставляя между ними свободное пространство, а отпускание педали (включение) приводит к плотному сжатию ведущего и ведомого дисков

.

Ведомый диск сцепления состоит из собственно диска с пружинными пластинами, к которым приклёпаны или приклеены независимо друг от друга две фрикционные накладки. Такое крепление накладок обеспечивает их расхождение при выключенном сцеплении, при включении пружинные пластины постепенно сжимаются, обеспечивая плавное включение. Центральная часть диска сцепления — ступица — имеет шлицевое соединение и перемещается по первичному валу коробки передач. Ступица соединена с диском подвижно, через демпферные пружины и фрикционные шайбы гасителя крутильных колебаний (видны на снимке), служащие для выравнивания колебаний крутящего момента, неизбежно возникающих под влиянием переменных нагрузок и инерции массы при передаче его от двигателя к ведущим колёсам и обратно. При некоторых условиях эти колебания могут привести к поломке валов

.

Классификация

Устройство и принцип действия автомобильного сцепления

Устройство автомобильного однодискового сцепления:
1 — маховик
2 — наладки из фрикционного материала (феродо)
3 — ведомый диск сцепления
4 — пружины, прижимающие ведущий диск к маховику
5 — вилка выключения сцепления
6 — нажимная муфта
7 — вал педали сцепления
8 — педаль сцепления
9 — ведущий (нажимной) диск
10 — рычаг включения (или выжимной рычаг, на рисунке 3 шт)
11 — выжимной (упорный) подшипник
12 — ведущий (первичный) вал коробки передач

Однодисковое сцепление

Принцип действия:

При нажатии на педаль 8 вал 7 поворачивается, вначале выбирается зазор (свободный ход педали сцепления) между вилкой выключения сцепления 5 и нажимной муфтой 6. Затем муфта с выжимным подшипником 11 перемещается и выжимной подшипник нажимает на внутренние концы рычагов 10, которые отводят своими наружными концами нажимной диск 9 от ведомого диска 3. При этом нажимные пружины 4 сжимаются — сцепление выключено, и крутящий момент от двигателя к трансмиссии не передаётся. После отпускания педали муфта выключения сцепления с выжимным подшипником возвращаются в исходное положение под действием пружин. Под действием нажимных пружин нажимной диск 9 прижимается к маховику 1, при этом обжимая ведомый диск 3 — сцепление включено, крутящий момент передаётся от двигателя к коробке передач. Ведомый диск 3 имеет шлицы и перемещается по ответным шлицам первичного вала коробки передач 12. Плавную передачу крутящего момента при включении сцепления обеспечивают демпферные пружины, вмонтированные в ведомый диск

.

Все детали сцепления закрыты кожухом (корзина сцепления), приворачиваемому к маховику болтами; оси выжимных рычагов через проушины крепятся к кожуху

.

Сцепление мотоциклов с продольным расположением двигателя принципиальных отличий не имеет

.

Сцепление с диафрагменной нажимной пружиной

Сцепление диафрагменного типа.
1 — коленвал
2 — маховик
3 — ведомый диск сцепления
4 — нажимной диск
5 — диафрагменная пружина
6 — первичный вал коробки передач
7 — нажимная муфта и выжимной подшипник
8 — кожух сцепления (корзина сцепления)
9 — соединения
10 — шпильки
11 — упоры

На легковых автомобилях, как правило, применяется сцепление с диафрагменной нажимной пружиной, вместо большого числа рычагов включения и цилиндрических пружин. Пружина сцепления плоская или имеет форму усечёного конуса, в центральной её части отштампованы лепестки (около двух десятков), служащих одновременно выжимными рычагами. При нажатии на педаль вилка выключения сцепления перемещает нажимную муфту и выжимной подшипник 7, внутренняя кромка пружины передвигается вперёд, пружина прогибается и её наружная кромка отводит нажимной диск 4, сцепление выключается. При отпускании педали детали движутся в обратном порядке, диафрагменная пружина возвращается к форме усечённого конуса, сцепление включается. Сцепление с диафрагменной нажимной пружиной легче и дешевле сцепления с рычагами, требуется меньше регулировок при ремонте

.

Двухдисковое сцепление

Схема устройства двухдискового сцепления

На тяжёлых грузовых автомобилях, тракторах, бронетанковой технике, а также на некоторых тяжёлых мотоциклахУрал», «Днепр») применяются двухдисковые сцепления

.

Двухдисковые механизмы устанавливаются для повышения срока службы сцепления, в связи с большой мощностью двигателей и необходимостью передавать увеличенные крутящие моменты

.

Общее устройство двухдискового сцепления

Не показаны на рисунке

Принцип действия двухдискового сцепления

Выжимной подшипник нажимает на выжимные рычаги, они оттягивают нажимной диск. Нажимной диск отходит от первого ведомого и отпускает отжимные пружины. Они отпускают промежуточный ведущий диск, а он отходит за счёт других отжимных пружин от второго фрикционного, настолько же, насколько нажимной отошёл от первого фрикционного. При обратном движении отжимные пружины способствуют равномерному прижатию промежуточного диска ко второму ведомому и нажимного — к первому ведомому.
Нажимные диски перемещаются по шпилькам, ввёрнутым в маховик, к ним же прикреплена корзина сцепления. На шпильки надеты отжимные пружины

.

Пневматический усилитель сцепления

Тяжёлые грузовые автомобили, например КамАЗ имеют привод сцепления с пневматическим усилителем — предназначен для уменьшения усилия, прилагаемого на педаль выключения сцепления

.

Устройство: педаль, тяга, золотник (клапан управления), шланги, пневмокамера, рычаги, тормозок, первичный вал с барабаном тормозка. Принцип действия: при отпущенной педали впускной клапан золотника закрыт, а выпускной открыт. При нажатии на педаль усилие через тягу и золотник передаётся на вилку выключения сцепления. В это время в золотнике открывается впускной клапан и закрывается выпускной — корпус золотника надвигается на выпускной клапан, выпускной клапан прижимается к впускному и закрывается, а впускной этим движением открывается. Воздух через впускной клапан поступает в пневмокамеру, она за счёт давления помогает нажать вилку выключения сцепления

.

Сцепление, работающее в масляной ванне

Мотоциклетное многодисковое сцепление в разобранном виде:
слева - барабаны, справа - диски сцепления
Одноцилиндровый карбюраторный двухтактный двигатель, установленный на мотоцикле «Pannonia» (Венгрия)
1 — воздушный фильтр
2 — карбюратор
3 — цилиндр двигателя
4 — головка цилиндра
5 — выпускная труба
6 — картер кривошипно-шатунного механизма
7 — крышка механизма сцепления
8 — картер коробки передач

На мотоциклах с поперечным расположением двигателя применяется сцепление, работающее в масляной ванне

.

Это вызвано тем, что мотоциклетные двигатели (как двухтактные, так и четырёхтактные) имеют объединённый картер двигателя и коробки передач (отливаются в одном блоке). Точнее, объединённый картер состоит из двух половин (правой и левой по ходу движения), соединённых через паронитовую прокладку. Детали сцепления совмещены с моторной передачей и системой запуска двигателя, смазываются моторным маслом.[1]

Устройство мотоциклетного сцепления

На заднем (левом) конце коленвала находится ведущая (малая) звёздочка, соединённая цепной передачей (передняя передача или моторная передача) с ведущим (наружным) барабаном сцепления. Ведущий (наружный) барабан сцепления свободно вращается на первичном валу коробки передач и является одновременно большой (ведомой) звёздочкой моторной цепной передачи; также на ведущем барабане находится храповик пускового устройства (педали кикстартера). Ведомый (внутренний) барабан сцепления установлен на том же первичном валу КПП подвижно на шлицах и закреплён гайкой. В барабанах находится пакет из дисков сцепления — ведомых и ведущих. Например, на мотоцикле Иж Планета-5 стоит пакет из пяти пар дисков. Ведущие диски связаны с наружным барабаном с помощью выступов, входящих в пазы. Ведомые диски с зубцами на внутренней окружности и связаны этими зубцами с ведомым (внутренним) барабаном. Собирается пакет следующим образом: во внутренний барабан устанавливается опорный ведомый диск, за ним ведущий, потом снова ведомый… Последним ставится нажимной диск, который притягивается к ведомому барабану цилиндрическими пружинами. Фрикционные накладки наклеены на ведущие диски и сделаны из пробки или специальной пластмассы. Феродо работать в масляной среде не может, замасливание автомобильного сцепления является одной из его неисправностей, пробка или пластмасса, в свою очередь, не может работать в условиях сухого трения (моментально сгорит

).

Механизм выключения мотоциклетного сцепления

Первичный вал коробки передач полый, через него проходит толкающий шток, передающий усилие посредством троса в гибкой оболочке от рычага на руле мотоцикла. Усилие от троса преобразуется червячным или рычажным механизмом. Шток заканчивается твердосплавным шариком (это и есть выжимной подшипник), далее усилие передаётся на грибок, отводящий нажимной диск, после чего пакет дисков сцепления разводится и крутящий момент не передаётся

.

Неисправности сцепления

Неполное включение сцепления (пробуксовка)

Пробуксовка — при отпущенной полностью педали сцепления диски проскальзывают один относительно другого. От длительной пробуксовки диски значительно нагреваются, стальной ведомый диск может покоробиться, а чугунный маховик и нажимные диски могут покрыться трещинами. Фрикционные накладки изнашиваются и обгорают, в кабине появляется специфическая вонь

.

Водитель замечает пробуксовку вначале на высших передачах, несмотря на увеличение оборотов двигателя скорость автомобиля не увеличивается. Если не ремонтировать, процесс прогрессирует, в дальнейшем на первой передаче машина не может тронуться с места

.

Основной причиной пробуксовки является малый свободный ход педали сцепления, обычно он составляет 15-25 мм от крайнего верхнего положения педали до положения, когда выжимной подшипник начинает нажимать на рычаги выключения или на диафрагменную пружину. Необходимо восстановить (подрегулировать) свободный ход педали сцепления

.

При сильном износе фрикционных накладок подрегулировать свободный ход не удаётся, необходима замена накладок или ведомого диска

.

Другой причиной пробуксовки является замасливание накладок, а также ослабление нажимных пружин (возможно произошёл отпуск стали при перегреве сцепления

).

Неполное выключение сцепления (сцепление «ведёт»)

Неполное выключение сцепления обнаруживается при включении передачи, когда автомобиль неподвижен, это сопровождается сильным «хрустом» шестерён и ведёт к износу коробки передач. Возможная причина — увеличенный свободный ход педали сцепления

.

Также это возможно при деформации выжимных рычагов; или выжимной подшипник заедает, не передвигается вместе с нажимной муфтой. Возможно, ведомый диск сцепления не передвигается по шлицам (загустела или загрязнилась консистентная смазка

).

Первичный вал коробки передач вставляется в шарикоподшипник, расположенный в углублении маховика; возможно «ведение» сцепления связано с неисправностью этого подшипника. Впрочем, на многих автомобилях этот шарикоподшипник отсутствует, Например на ВАЗ-2108. В двухдисковом сцеплении данная проблема возникает при замасливании и последующем склеивании ведомых и нажимных дисков

.

Рывки при включении сцепления

Если, несмотря на плавный отпуск педали сцепления автомобиль трогается «рывками» с места, следует предположить о разрушении фрикционных накладок, короблении ведомого диска или о поломке демпферных пружин или об износе фрикционных шайб

.

Также возможно заедание ведомого диска при передвижении по шлицам первичного вала коробки передач, а также заедание нажимной муфты или разрушение выжимного подшипника

.

Неисправности, связанные с системой гидропривода или механического привода

При попадании воздуха в гидравлический привод выключения сцепления возможно «проваливание» педали, и как следствие — неполное выключение сцепления. Необходимо удалить пузырьки воздуха с частью тормозной жидкости (прокачать сцепление), доливая свежую.[2]

В механизмах с тросовым приводом сцепление вообще не выключается, возможен обрыв троса

.

Педаль сцепления не возвращается в первоначальное положение, произошло отсоединение возвратной пружины

.

Если при выключении сцепления слышен сильный шум, создаваемый выжимным подшипником — это говорит о его износе

.

Если привод сцепления механический (рычажный или тросовый) — то по мере износа фрикционных накладок педаль сцепления будет постепенно подниматься, при гидравлическом приводе педаль не меняет своё положение, происходит снижение уровня тормозной жидкости в бачке.[2]

Некоторые особенности управления автомобилями со сцеплением и механической коробкой передач

Можно бросить жену (или мужа), но никогда нельзя бросать сцепление.

— шуточная поговорка русских водителей

  • Сцепление следует выключать полностью, резко «в пол», включать плавно, в определённый момент водитель почувствует, что машина «потянула», следует немного увеличить обороты двигателя (или сделать это заранее) и продолжать плавно отпускать педаль сцепления.
  • При движении вторую и последующие передачи включают, отпуская сцепление более быстро, но без «бросания».
  • При манёврах (надо продвинуть машину на несколько сантиметров) сцепление полностью не отпускается, с пробуксовкой машина перемещается на малое расстояние, затем сцепление выключается (езда на точке схватывания).

Данные навыки приходят и подсознательно закрепляются со временем, в процессе управления автомобилем.

  • Нельзя удерживать машину на подъёме за счёт пробуксовки сцепления, для этого люди изобрели рабочий и стояночный тормоз.
  • Запуск двигателя производится в нейтральном положении коробки передач, однако для полной уверенности следует при запуске выключать сцепление, затем плавно его включать. Это дополнительная гарантия, что автомобиль случайно никуда не поедет.
  • В суровых зимних условиях моторное масло в двигателе и трансмиссионное масло в коробке передач настолько сильно загустевают, что стартер не может провернуть двигатель вместе с коробкой, находящейся на «нейтрали». В таком случае двигатель запускают с выключенным сцеплением, после небольшого прогрева, когда двигатель начнёт работать более-менее устойчиво, плавно пытаются включить сцепление. Если двигатель при этом попытается «заглохнуть» — продолжают прогрев до устойчивой работы.
  • Недопустима езда с прижатой педалью сцепления, это вызывает пробуксовку сцепления с соответствующими последствиями (ремонт). Левая нога должна находиться рядом с педалью.
  • Тем не менее, при спортивном и экстремальном вождении допускается езда с пробуксовкой сцепления. Например, автомобиль на первой передаче движется по грязи или по глубокому снегу. Сопротивление движению настолько велико, что двигатель снижает обороты (и крутящий момент) вплоть до полной остановки. Водитель может кратковременно поднять обороты, вызвав пробуксовку сцепления. Впрочем, есть альтернатива — вручную толкать застрявшую машину или искать трактор-буксировщик.
  • При ремонте сцепления (сборка корзины) трудности возникают при центрировании ведомого диска, для облегчения труда центрирование проводится на старом первичном валу коробки передач или вытачивается приспособление — ремонтный фальшвал.

Другие виды сцепления

Ведущий диск центробежного сцепления бензопилы
1 — фрикционная накладка с грузом
2 — направляющие
3 — стяжные пружины

Сцепление в автоматических коробках передач

В классическом виде сцепление в гидромеханических и вариаторных автоматических коробках передач отсутствует и присутствует только в роботизированных трансмиссиях и кулачковых автоматических коробках передач

.

В роботизированных коробках передач выжимают сцепление и переключают передачи электроприводы, при этом, для большей плавности переключения существуют роботизированные коробки передач с двумя сцеплениями, работающими по очереди (одно сцепление в работе, другое, со следующей передачей, наготове

).

В кулачковых коробках, используемых на спортивных автомобилях, педаль сцепления используется только при старте, далее переключение передач происходит без использования педали

.

Примечания

  1. Как правило, применяется именно моторное, а не трансмиссионное масло.
  2. 1 2 В гидравлическом приводе сцепления применяется тормозная жидкость, как и в гидроприводе тормозов.

Ссылки


Wikimedia Foundation. 2010.

Look at other dictionaries:

  • Механика грунтов —         научная дисциплина, изучающая напряженно деформированное состояние Грунтов, условия их прочности, давление на ограждения, устойчивость грунтовых массивов и др. В М. г. рассматривается зависимость механических свойств грунтов от их… …   Большая советская энциклопедия

  • Физико-химическая механика —         раздел современной коллоидной химии (См. Коллоидная химия), изучающий зависимость структурно механических свойств дисперсных систем (См. Дисперсные системы) и материалов от физико химических явлений на поверхностях раздела фаз… …   Большая советская энциклопедия

  • ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКАЯ МЕХАНИКА — раздел коллоид ной химии, изучающий мех. (реологич.) св ва дисперсных систем и материалов, а также влияние среды на разрушение, деформацию и диспергирование твердых и жидких тел. Ф. х. м. возникла в 30 40 х гг. 20 в. и оформилась как самостоят.… …   Химическая энциклопедия

  • Механическая коробка передач — Эту статью следует викифицировать. Пожалуйста, оформите её согласно правилам оформления статей …   Википедия

  • Механическая коробка переключения передач — Четырёхступенчатая МКПП TopLoader автомобиля фирмы Ford …   Википедия

  • Тюменский машиностроительный завод — Тип ЗАО Год основания 1946 Расположение …   Википедия

  • Тяжелый танк A7V —        Для организации и объединения работ по созданию германского танка 13 ноября 1916 года была создана техническая комиссия, которую возглавил генерал Фридрихс руководитель 7 го (транспортного) отделения Общего управления Военного министерства …   Энциклопедия техники

  • АТОМ — (от греч. atomos неделимый), наименьшая возможная частица любого из простейших химических веществ, называемых элементами. Понятие атома, как и само слово, древнегреческого происхождения, но только в 20 в. истинность атомной гипотезы была твердо… …   Энциклопедия Кольера

  • Легкие танки —        После демонстрации макета A7V высшее командование предложило разработать более крупные сверхтанки . Такое задание вскоре выдали Фольмеру. Однако он пришел к выводу, что правильнее будет создавать легкие машины, которые могли бы выпускаться …   Энциклопедия техники

  • T-34 — Т 34 образца 1940 года Классификация средний танк Боевая масса, т 25,6 Компоновочная схема классическая …   Википедия

  • Т-34 — У этого термина существуют и другие значения, см. Т 34 (значения) …   Википедия

  • Дифференциал — (Differential) Определение дифферинциала, дифферинциал функции, блокировка дифферинциала Информация об определении дифферинциала, дифферинциал функции, блокировка дифферинциала Содержание Содержание математический Неформальное описание… …   Энциклопедия инвестора

  • Sd Kfz 251 — …   Википедия

  • Кипение — Кипящая вода Кипение  процесс парообразования в жидкости (переход вещества из жидкого в газообразное состояние), с возникновением границ разделения ф …   Википедия

  • Шерман (танк) — У этого термина существуют и другие значения, см. Шерман. У этого термина существуют и другие значения, см. М 4 …   Википедия