Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

В течение более чем столетней истории автомобиля практически все его детали перетерпели значительные изменения. Надёжность, производственные затраты, удобство в обслуживании, а в последнее время и устойчивость к воздействию окружающей среды были и являются теми факторами, которые постоянно заставляли конструкторов находить новые и более удачные решения. Многие основные конструкции были известны уже в самом начале, но только с появлением новых материалов и технологий обработки стала возможной их реализация.

Лишь в первом десятилетии нашего века двигателю внутреннего сгорания удалось окончательно победить на широком фронте, преодолев конкуренцию других концепций автомобильного привода - парового и электрического двигателя. В 1902 году автомобилю, оснащённому двигателем внутреннего сгорания, удалось побить абсолютный рекорд скорости. До этого времени доминировали автомобили с электрическими и паровыми двигателями, и даже в первом десятилетии двадцатого века три концепции автомобильного привода ещё оспаривали абсолютный рекорд скорости. Паровые и электродвигатели имели по сравнению с «мотоколясками на жидком топливе» - так они тогда назывались - одно решающее преимущество: благодаря почти идеальной характеристике крутящегося момента им не нужно было ни сцепления, ни коробки передач.

Поэтому они были намного проще в пользовании, реже ломались и были более простыми в обслуживании. Поскольку мощность двигателя внутреннего сгорания непосредственно зависит от числа оборотов, необходимо отделять двигатель от трансмиссии. Зависимый от числа оборотов принцип привода двигателя внутреннего сгорания не может обойтись без механической помощи при трогании, чтобы компенсировать недостаток развития достаточной мощности и крутящего момента только после достижения определённых оборотов двигателя. Сцепление выполняет не только эту функцию при трогании с места, но и обеспечивает возможность отключения нагрузки в процессе движения для переключения передач. В связи с комплексом этих проблем на заре автомобилестроения многие машины, особенно маленький, не имели пускового сцепления. Для трогания с места мотоколяску нужно было толкать.

Принцип функционирования первых моделей сцепления был заимствован из промышленных цехов развивающейся индустрии. По аналогии с трансмиссионными ремнями станков в мотоколясках использовались плоские кожаные ремни. Натяжной ролик натягивал ремень и мощность двигателя с ременного шкива передавалась на приводные колёса, при ослаблении натяжения ремень проскальзывал, происходило расцепление. Поскольку в таком режиме кожаный ремень быстро изнашивался , рядом с ведущим шкивом вскоре стали устанавливать свободно вращающийся шкив такого же диаметра. Посредством рычага ремень трансмиссии перемещался с ведущего шкива на шкив холостого хода. Запатентованная в 1886 году мотоколяска Benz,на которой Берта Бенц совершила первый, вошедший в историю автопробег из Мангейма в Пфорцгейм, уже имела такое сцепление.

Недостатки ременного привода - малый КПД, высокая степень износа и ненадёжность, особенно в дождливую погоду, с одной стороны, и потребность в ступенчатой коробке передач в связи с постоянно возрастающей мощностью двигателя, с другой стороны, заставляли конструкторов искать более эффективные решения, чем трансмиссионное сцепление.

Были созданы сцепления самых разных типов, в том числе и предшественники современных сцеплений, которые использовали основной принцип фрикционного сцепления: к диску, жёстко установленному на конце коленвала, подводится второй диск. При их контакте возникает трение и неприводной диск начинает вращаться.

С возрастанием усилия нажатия число оборотов ведомого диска увеличивается вплоть до полного смыкания, после чего оба диска вращаются с одинаковой частотой оборотов. В период смыкания дисков основная энергия двигателя в результате трения дисков преобразуется в тепло.

Этот принцип конусного фрикционного сцепления был использован уже в 1889 году в автомобиле Daimler со стальными колёсами. Фрикционный конус, свободно перемещающийся на валу двигателя и жёстко связанный кожухом сцепления с валом сцепления, входит во внутренний конус маховика. Посредством пружины фрикционный конус прижимается к ответной части в маховике. С помощью ножной педали и свободно перемещающейся выжимной муфты конус может быть отведен. При этом необходимо преодолеть сопротивление пружины. Таким образом сцепление размыкается. В качестве фрикционной накладки первоначально использовался ремень, сплетённый из верблюжьих волос, который вскоре был заменён на кожаный. Чтобы защитить ремень от влаги, жира и масла, его пропитывали касторовым маслом.

1. Назначение и требования к сцеплению

сцепление ременной привод автомобиль

Сцепление представляет собой узел трансмиссии, передающий во включенном состоянии крутящий момент и имеющий устройство для кратковременного его выключения. Сцепление предназначено для плавного трогания автомобиля и кратковременного разъединения двигателя и трансмиссии при переключении передач и предотвращения воздействия на трансмиссию больших динамических нагрузок, возникающих на переходных режимах.

С учетом назначения, места в схеме передачи энергии трансмиссией автомобиля, к сцеплению предъявляются следующие специфические требования:

А. Надежная передача крутящего момента от двигателя к коробке передач. Обеспечивается необходимым запасом момента сцепления (момента трения) на всех режимах работы двигателя, сохранением нажимного усилия в необходимых пределах в процессе эксплуатации.

Б. Полнота включения, т. е. отсутствие пробуксовывания ведущих и ведомых деталей сцепления, обеспечивающая надежную передачу крутящего момента двигателя. Достигается в эксплуатации наличием зазора в механизме выключения и недопущением попадания смазочного материала на трущиеся поверхности.

В. Полнота («чистота») выключения, обеспечивающая полное разъединение двигателя и трансмиссии. Достигается заданной величиной рабочего хода подшипника выключения и соответственно рабочим ходом педали сцепления.

Г. Плавное включение, обеспечивающее заданную интенсивность трогания с места автомобиля или после включения передачи. Достигается конструкцией сцепления, его привода и темпом отпускания педали водителем.

Д. Предохранение трансмиссии и двигателя от перегрузок и динамических нагрузок. Достигается оптимальной величиной запаса момента сцепления, установкой в нем гасителя крутильных колебаний, специальными мероприятиями в конструкции ведомых дисков.

Е. Малый момент инерции ведомых деталей сцепления, снижающий ударные нагрузки на зубья колес при переключении передач.

Ж. 0беспечение нормально теплового режима работы и высокой износостойкости за счет интенсивного отвода тепла от поверхностей трения.

З. Хорошая уравновешенность с целью исключения «биений» и соответственно динамических нагрузок при работе сцепления.

И. Легкость и удобство управления, возможность автоматизации процессов включения и выключения.

К сцеплениям предъявляют и общие конструкционные требования, такие как: простота устройства, малая трудоемкость и удобство технического обслуживания; минимальные размеры и масса; технологичность и низкая стоимость производства; ремонтопригодность; низкий уровень шума.

2. Анализ существующих конструкций сцепления

В современном автомотостроении применяются фрикционные, гидравлические и электромагнитные типы сцепления.

Фрикционные сцепления бывают: полуцентробежные, с созданием нажимного усилия пружинами, с автоматической регулировкой нажимного усилия, с созданием нажимного усилия электромагнитными силами (Рис. 1)

Фрикционные сцепления получили основное распространение.

Данный тип сцеплений неприхотлив в эксплуатации, конструктивно прост, имеет малые трудовые затраты в изготовлении и эксплуатации. Конструкция данного типа сцепления обеспечивает выполнение всех требований, предъявляемых к автомобильным транспортным средствам. Передача крутящего момента осуществляется за счет сил трения нажимным, фрикционным и опорным дисками. Обеспечение величины силы трения осуществляется нажимными пружинами. Сцепление оборудовано узлами гашения крутящих колебаний. Выключение и плавное включение сцепления осуществляется системой рычагов и упорным подшипником.

Рис 1. Фрикционное сцепление с созданием нажимного усилия электромагнитными силами: 1 - кожух; 2 - нажимной диск; 3 - якорь электромагнита; 4 - диск; 5 - контактные кольца; 6 - муфта блокировки сцепления; 7 - щетки; 8 - электромагнит; 9 - пружины.

Гидравлическое сцепление (Рис. 2) в основе нашло применение в транспортной технике, работающей в трудных дорожных условиях, где требуется мягкая передача крутящего момента от двигателя к трансмиссии. Конструктивно данное сцепление сложное, критично к эксплуатационному обслуживанию, требуется постоянный контроль за состоянием деталей сцепления и рабочей гидрожидкости. Конструкция сцепления представляет собой гидронасос и турбину. Передача крутящего момента и плавность работы происходит за счет движения рабочей жидкости между насосом и турбиной. Выключение сцепления производится за счет удаления рабочей жидкости из сцепления.

Рис 2. Гидромуфта: 1 - насосное колесо; 2 - турбинное колесо; 3- клапаны опорожнения; 4 - клапаны заполнения; 5 - радиатор; 6 - предохранительный клапан; 7 - бак; 8 - насос питания.

Рис 3. Электромагнитное порошковое сцепление 1 - маховик; 2,3,6,7 - магнитопровод; 4 - обмотка возбуждения; 5 - вывод; 8 - диски из немагнитного материала

Электромагнитное сцепление (Рис. 3) предназначено для применения в автоматических системах трансмиссии. Конструктивно данный тип сцеплений представляет собой электромагнит с ферромагнитным рабочим веществом. Включение сцепления производится подачей в катушки электромагнита рабочего напряжения. Основной недостаток данного типа сцепления заключается в том, что катушка сцепления во все время работы находится под напряжением, что сокращает срок эксплуатации, жесткое включение сцепления. Данный тип сцепления применяется в ограниченных видах транспортной техники.

3. Выбор конструкции сцепления автомобиля ЗИЛ-130

Основными требованиями, предъявляемыми к автомобильным сцеплениям, являются: чистота выключения и надежность работы; простота и технологичность конструкции, простота обслуживания; минимальная масса. Выполнение всех эти требований зависит, в основном, от числа ведомых дисков в сцеплении.

Наибольшей простотой конструкции и наименьшей массой обладают однодисковые сцепления, обслуживание которых требует наименьших затрат.

Однодисковое сцепление имеет меньший момент инерции по сравнению с двухдисковым, что положительно сказывается на долговечности деталей коробки передач. Чистота выключения сцепления, в значительной степени влияющая на срок службы синхронизаторов коробки передач, в однодисковых сцеплениях достигается без применения каких-либо дополнительных устройств.

Условия охлаждения деталей в однодисковых сцеплениях лучше, чем в двухдисковых. Невозможность отвода достаточного количества тепла от среднего ведущего диска в двухдисковых сцеплениях приводит к более жесткому тепловому режиму накладок сцепления, что в свою очередь, вызывает интенсивный износ накладок. Работающих в паре со средним ведущим диском.

Вследствие указанных выше преимуществ однодисковые сцепления в настоящее время получили наибольшее распространение.

При проектировании автомобиля ЗИЛ-130 и его модификаций была принята однодисковая конструкция сцепления (рис. 4).

Рис 4. Сцепление автомобиля ЗИЛ-130: 1 - маховик; 2 - нажимной диск; 3 - пружинная пластина; 4 - втулка пружинных пластин; 5 - болт крепления пластин; 6 - кожух сцепления; 7 - теплоизолирующая шайба; 8 - упорный шарикоподшипник; 9 - муфта выключения сцепления; 10 - крышка первичного вала коробки передач; 11 - вилка выключения сцепления; 12 - рычаг переключения сцепления; 13 - регулировочная гайка; 14 - вилка; 15 - пружинная пластина регулировочной гайки; 16 - пальцы рычага; 17 - игольчатый подшипник; 18 - болт крепления картера сцепления; 19 - ведомый диск.

Заключение

Во время эксплуатации автомобиля нужно следить за техническим состоянием сцепления, своевременно регулировать и смазывать трущиеся элементы требующие смазки. В процессе эксплуатации могут появиться следующие неисправности.

Неисправностей сцепления может быть в основном три:

А. Пробуксовка - при отпущенной полностью педали сцепления диски проскальзывают один относительно другого;

Б. Неполное выключение - при нажатой до отказа педали диски полностью не расходятся и ведущий вал коробки передач продолжает вращаться;

В. Резкое включение - водитель плавно отпускает педаль сцепления, но автомобиль трогается с места сильными рывками (один или несколько).

Наиболее серьезная неисправность - пробуксовка, так как она вызывает другие неисправности. От длительной пробуксовки значительно нагреваются диски; под влиянием высокой температуры стальные диски коробятся, чугунные ведущие диски покрываются сетью мелких трещин, а накладки ведомых дисков очень быстро изнашиваются, обугливаются и разрушаются.

Пробуксовка сцепления обычно обнаруживается при подъеме в гору или при резком разгоне автомобиля, когда при нажатии на педаль управления дроссельной заслонкой коленчатый вал двигателя увеличивает число оборотов, а скорость движения автомобиля не увеличивается в должной мере или даже падает (надо иметь в виду, что на скользкой дороге могут буксовать и колеса). Причин пробуксовки может быть несколько, часть их легко устранить даже в пути, но для устранения некоторых из них необходимо разбирать сцепление.

Обнаружив, что сцепление пробуксовывает, прежде всего надо проверить величину свободного хода педали. Педаль сцепления должна иметь свободный ход от крайнего верхнего положения до положения, при котором упорный подшипник начинает нажимать на рычаги выключения. Величина свободного хода педали указывается в заводской инструкции. При отсутствии свободного хода, а в полуцентробежных сцеплениях и при малой его величине упорный подшипник будет постоянно нажимать на длинные концы рычагов выключения и не даст пружинам (в полуцентробежном сцеплении - и рычагам с грузиками) с полной силой зажать ведомый диск сцепления между ведущим диском и маховиком. Нужно иметь в виду, что свободный ход педали сцепления вследствие износа накладок ведомого диска со временем уменьшается.

Свободный ход педали сцепления регулируется при помощи регулировочного приспособления (барашка, гайки, соединительной вилки или самой тяги). Вращая его в нужном направлении, изменяют рабочую длину соединительной тяги, т.е. расстояние между коротким плечом педали сцепления и рычагом выключения сцепления.

Для того чтобы увеличить свободный ход педали сцепления, надо выполнить следующие работы:

А. Если соединительное звено (трос или тяга) работает на растяжение (педаль тянет звено), гайку, наконечник, барашек или вилку свинчивать (удлинить звено);

Б. Если соединительная тяга работает на сжатие (педаль толкает тягу), наконечник навинчивать (укоротить тягу).

Закончив регулировку, следует надежно закрепить регулировочное приспособление - затянуть контргайку, зашплинтовать палец, установить барашек выступом в фиксирующей прорези, чтобы не произошло самоотвертывания или разъединения.

Регулируют сцепление только опытные водители и автомобильные механики.

Если нормальный свободный ход педали сцепления невозможно установить вследствие сильного износа накладок, то на диск следует наклепать новые накладки или поставить новый диск.

В некоторых автомобилях регулируется общий ход педали применительно к росту водителя. Чаще педаль регулируют посредством упорных болтов на кронштейнах или приливах педали. Одновременно с полным ходом педали регулируется длина соединительной тяги.

При нормальном свободном ходе педали нужно проверить пружину, оттягивающую нажимную муфту от рычагов; сломавшуюся в пути пружину можно временно заменить куском резины.

Пробуксовка может быть вызвана уменьшением трения между дисками вследствие замасливания или сильного износа накладок, а также ослабления давления пружин. Потеря пружинами упругости может явиться следствием перегрева сцепления при длительной пробуксовке (например, водитель во время движения автомобиля держит ногу на педали сцепления и не дает педали отойти до отказа назад).

Неполное выключение сцепления обнаруживается при включении передачи, когда автомобиль неподвижен; если включение сопровождается сильным треском шестерен, то это означает, что шестерни в коробке передач продолжают вращаться, т.е. что диски сцепления не разошлись полностью. При неполном выключении сцепления сильно изнашиваются шестерни коробки передач.

Так же как и при пробуксовке сцепления, в первую очередь надо проверить свободный ход педали. Иногда вследствие заедания упорного подшипника рычаги выключения сильно нагреваются, теряют прочность и прогибаются; свободный ход педали при этом увеличивается, а так как педаль может продвинуться только на определенную величину, то диски не расходятся на нужное расстояние и касаются один другого. Можно уменьшить свободный ход педали, довести его до нормальной величины, руководствуясь приведенными выше указаниями.

Иногда, преимущественно в двухдисковом сцеплении, диски склеиваются в результате замасливания накладок. В таких случаях сильный шум в коробке передач, слышимый при первой попытке включить низшую передачу, постепенно ослабевает при повторных включениях и вскоре прекращается; объясняется это тем, что масло, пропитавшее накладки, после нескольких включений разогревается и не имеет уже такой вязкости, как в холодном состоянии.

Рекомендуется проверять сцепление такими приемами: выключить сцепление; включить первую передачу (слышен шум); поставить рычаг переключения передач в нейтральное положение и, не отпуская педали сцепления, вновь включить передачу. Если при повторном включении передачи шум не повторится, это значит, что диски были склеены, но, оторвавшись один от другого, больше не соприкасаются; если же шум слышен и при повторном включении передачи, значит диски не расходятся.

При нормальном свободном ходе педали надо проверить положение рычагов выключения, концы которых должны находиться на одинаковом расстоянии (1,5-2,5 мм, а в полуцентробежных сцеплениях 3-4 мм) от упорного подшипника; если разница в зазорах между рычагами и подшипником превышает 0,5 мм, то ведущий диск, отходя, перекосится и не освободит ведомого диска. Выравнивание рычагов относительно упорного подшипника и регулировка ведущих дисков в двухдисковом сцеплении - весьма сложные и ответственные операции, поэтому их производят только опытные водители и автомобильные механики.

В случае, если сцепление не выключается, несмотря на правильную регулировку, необходимо разобрать сцепление; возможно, что в результате перегрева покоробились ведомые диски или их накладки. Иногда ведомый диск перекашивается на ступице вследствие ослабления заклепок или стяжных болтов, а также разработки пружинного крепления. Сравнительно редко причиной неполного выключения является заедание опорного подшипника в выточке маховика из-за недостатка смазки.

Резкое включение сцепления приводит к тому, что автомобиль трогается с места рывками; при этом все механизмы силовой передачи испытывают повышенные нагрузки, увеличивающие износ и могущие вызвать в некоторых условиях поломки. Резкое включение сцепления обычно вызывается рассмотренными выше неисправностями и устраняется указанными способами (регулировка, замена дисков и т. д.). Резкое включение вызывается также разрушением поверхности накладок вследствие их перегрева, появлением по той же причине мелких трещин на чугунных дисках и неплавным скольжением нажимной муфты по ее направляющей при загрязнении.

При недостаточной смазке, неправильной регулировке рычагов выключения или при движении с полунажатой педалью сцепления сильно нагревается упорный подшипник нажимной муфты; это приводит к разжижению и вытеканию смазки, разрушению подшипника, заеданию его и быстрому износу рычагов выключения.

Для предотвращения неисправностей сцепления техническим обслуживанием предусмотрены следующие работы:

А. Наблюдение за величиной свободного хода педали и регулировка этого хода (при ТО-1, ТО-2 и ТО-3);

Б. Проверка и подтяжка картера сцепления (при ТО-1, ТО-2 и ТО-3);

В. смазка упорного подшипника, его направляющей втулки и наружных сочленений привода согласно картам смазки (обычно при ТО-1, ТО-2 и ТО-3);

Г. проверка состояния упорного подшипника (при ТО-1, ТО-2 и ТО-3) и зазора между ним и рычагами выключения (при ТО-2 и ТО-3).

Величину свободного хода педали сцепления водитель контролирует в течение всей работы на автомобиле. В случае изменения величины свободного хода она регулируется при очередном техническом обслуживании автомобиля.

В упорный подшипник и его направляющую втулку вводится небольшое количество смазки нагнетателем через масленку или поворотом колпачка масленки. В некоторых автомобилях (например, автомобиль "Москвич") упорный подшипник снабжается графитовым вкладышем, который в процессе эксплуатации не смазывается. Вместе с тем надо наносить тонкий слой масла на все наружные сочленения привода и вводить смазку во втулки педали и вилки выключения сцепления.

Срок службы сцепления значительно увеличивается, если правильно пользоваться им. Выключать сцепление надо быстро, нажимая педаль до отказа; включать сцепление необходимо только плавно, не задерживая, однако, педали в промежуточном положении. При движении нельзя держать ногу на педали сцепления, так как это вызывает перегрев упорного подшипника и пробуксовку сцепления; не следует также без необходимости выключать сцепление и долго держать его выключенным.

Список используемой литературы

1. Бочаров Н. Ф., Цитович И. С., Полунгян А. А. Конструирование и расчет машин высокой проходимости: Учеб.для втузов. - М.: Машиностроение, 1983. - 299 с.

2. Бухарин Н. А., Прозоров В. С., Щукин М. М. Автомобили. - М.: Машиностроение, 1973. - 501 с.

3. Лукин П. П., Гаспарянц Г. А., Родионов В. Ф. Конструирование и расчет автомобиля: Учеб.для студентов втузов, обучающихся по специальности "Автомобили и тракторы". - М.: Машиностроение, 1984. - 376 с.

4. Осепчугов В. В., Фрумкин А. К. Автомобиль: Анализ конструкции, элементы расчета: Учеб.для студентов вузов по специальности "Автомобили и автомобильное хозяйство". - М.: Машиностроение, 1989. - 304 с.

5. Пректирование трансмиссий автомобилей: Справочник. Под общей редакцией Гришкевича А.И. М.: Машиностроение, 1984.

Размещено на Allbest.ru