Содержание
- Функции сцепления
- Элементы муфты сцепления
- Принцип работы
- Виды сцепления
- Сухое сцепление
- Мокрое сцепление
- Сухое двухдисковое сцепление
- Сцепление двухмассового маховика
- Ресурс сцепления
- Особенности керамического сцепления
- Рекомендуем посмотреть:
Сцеплением называется механизм трансмиссии, передающий крутящий момент от двигателя к коробке передач за счет силы трения. Также оно позволяет кратковременно отсоединить двигатель от трансмиссии и вновь их плавно соединить. Существует достаточно много разновидностей муфт сцепления. Они различаются по количеству ведомых дисков (однодисковое, двухдисковое или многодисковое), по типу рабочей среды (сухое или мокрое) и по типу привода. Разные виды сцеплений имеют соответствующие преимущества и недостатки, но наибольшее распространение на современных автомобилях получило однодисковое сухое сцепление либо с механическим, либо гидравлическим приводом.
Функции сцепления
Муфта сцепления устанавливается между двигателем и коробкой передач и является одним из наиболее нагруженных элементов трансмиссии. Она выполняет следующие основные функции:
Элементы муфты сцепления
Стандартная муфта сцепления, применяющаяся на большинстве автомобилей с механической коробкой передач, включает следующие основные элементы:
- Маховик двигателя — ведущий диск.
- Ведомый диск сцепления.
- Корзина сцепления — нажимной диск.
- Выжимной подшипник сцепления.
- Муфта выключения сцепления.
- Вилка сцепления.
- Привод сцепления.
На ведомый диск сцепления с обеих сторон установлены фрикционные накладки. Его функция — передача крутящего момента за счет силы трения. Встроенный в корпус диска пружинный демпфер крутильных колебаний смягчает соединение с маховиком и гасит вибрации и нагрузки от неравномерности работы двигателя.
Схема расположения диска сцепления, корзины и выжимного подшипника с муфтой выключения
Нажимной диск и диафрагменная пружина, воздействующие на ведомый диск сцепления, в сборе представляют собой единый узел, получивший название «корзина сцепления». Ведомый диск сцепления расположен между корзиной и маховиком и соединен с первичным валом коробки передач с помощью шлицев, по которым он может перемещаться.
Диафрагменная пружина корзины может быть либо нажимного, либо вытяжного принципа действия. Отличие – в направлении приложения усилия от привода сцепления: к маховику или от маховика. Особенность конструкции пружины вытяжного действия позволяет использовать корзину, толщина которой значительно меньше. Это делает узел максимально компактным.
Принцип работы
Принцип работы сцепления основан на жестком соединении ведомого диска сцепления и маховика двигателя за счет возникающей силы трения от усилия, которое создает диафрагменная пружина. Сцепление имеет два режима: «включено» и «выключено». Основное время работы ведомый диск прижат к маховику. Крутящий момент от маховика передаётся ведомому диску, а от него через шлицевое соединение на первичный вал коробки передач.
Схема работы диафрагменной пружины
Для выключения муфты водитель нажимает на педаль, которая соединена с вилкой механическим или гидравлическим приводом. Вилка перемещает выжимной подшипник, который, нажимая на концы лепестков диафрагменной пружины, прекращает её давление на нажимной диск, а он, в свою очередь, освобождает ведомый. В этот момент двигатель разъединен с трансмиссией.
После включения нужной передачи в коробке передач водитель отпускает педаль сцепления, вилка перестаёт воздействовать на выжимной подшипник, а тот на пружину. Нажимной диск прижимает ведомый к маховику. Двигатель соединен с трансмиссией.
Виды сцепления
Сухое сцепление
Принцип действия сцепления данного типа основан на силе трения, возникающей при взаимодействии сухих поверхностей: ведущего, ведомого и нажимного дисков. Это обеспечивает жесткую связь двигателя и коробки передач. Сухое однодисковое сцепление – самый распространенный вид, использующийся на основной массе автомобилей с механической КПП.
Мокрое сцепление
Данный вид сцепления предполагает работу трущихся поверхностей в масляной ванне. По сравнению с сухой, такая схема обеспечивает более плавное соприкосновения дисков; узел эффективнее охлаждается за счет циркуляции жидкости и может передавать больший момент на трансмиссию.
Читайте также: Распиновка кнопки обогрева сидений
Двойное сцепление мокрого типа
Мокрая схема обычно применяется на современных роботизированных КПП с двойным сцеплением. Особенность работы такого сцепления заключается в том, что на четные и нечетные передачи КПП подается крутящий момент от отдельных ведомых дисков. Привод сцепления — гидравлический, управляемый электроникой. Переключение скоростей происходит при постоянной передаче крутящего момента на трансмиссию без разрыва потока мощности. Данная конструкция является более дорогой и сложной в производстве.
Сухое двухдисковое сцепление
Сухое двухдисковое сцепление предполагает наличие двух ведомых дисков и промежуточной проставки между ними. Данная схема способна передать больше крутящего момента при тех же размерах механизма сцепления. Сама по себе она проще в производстве по сравнению с мокрой. Обычно применяется на грузовиках и легковых автомобилях с особо мощными двигателями.
Сцепление двухмассового маховика
Двухмассовый маховик состоит из двух частей. Одна из них связана с двигателем, вторая – с ведомым диском. Обе составляющие маховика имеют небольшой свободный ход относительно друг друга в плоскости вращения и соединены пружинами между собой.
Схема двухмассового маховика
Особенностью сцепления двухмассового маховика является отсутствие пружинного демпфера крутильных колебаний в ведомом диске. Функция гашения колебаний заложена в конструкцию маховика. Помимо передачи крутящего момента он максимально эффективно сглаживает вибрации и нагрузки, возникающие от неравномерности работы двигателя.
Ресурс сцепления
Ресурс сцепления главным образом зависит от условий эксплуатации автомобиля, а также от стиля езды водителя. В среднем, срок службы сцепления может доходить до 100-150 тысяч километров пробега. В результате естественного износа, возникающего в момент соприкосновения дисков, фрикционные поверхности изнашиваются и требуют замены. Основная причина – проскальзывание дисков.
Двухдисковое сцепление обладает большим ресурсом за счет увеличенного числа рабочих поверхностей. Выжимной подшипник сцепления задействуется при каждом разрыве соединения двигателя и коробки передач. Со временем в подшипнике вырабатывается и теряет свойства вся смазка, в следствие чего он перегревается и выходит из строя.
Особенности керамического сцепления
Ресурс сцепления и эффективность его работы на пределе нагрузок зависит и от свойств материала, обеспечивающего зацепление дисков. Стандартный состав накладок дисков сцепления большинства автомобилей включает спрессованную смесь стеклянных и металлических волокон, смолы и каучука. Поскольку принцип работы сцепления базируется на силе трения, фрикционные накладки ведомого диска рассчитаны на работу при высоких температурах, доходящих до 300-400 градусов Цельсия.
Диск сцепления с керамическими фрикционными накладками
В мощных спортивных автомобилях нагрузки на сцепление намного превышают обычные нормы. Для некоторых трансмиссий может применяться керамическое и металлокерамическое сцепление. В состав материала таких накладок входит керамика и кевлар. Металлокерамический фрикционный материал менее подвержен износу и выдерживает нагрев до 600 градусов без потери рабочих качеств.
Производители используют различные конструкции муфты сцепления, оптимальные для определенного автомобиля, исходя из его назначения и стоимости. Сухое однодисковое сцепление остается достаточно эффективной и недорогой в изготовлении конструкцией. Данная схема широко применяется на легковых автомобилях бюджетного и среднего классов, а также на внедорожниках и грузовиках.
Корзина – это одна из составных частей сцепления. О том, как работает фрикционное сцепление, читайте в соответствующем разделе. Кроме того, рекомендуем для общего развития посмотреть видеоролик вверху. Он, в том числе, поможет лучше понять и эту конкретную статью.
Сама корзина, в свою очередь, состоит из трех основных частей: корпуса сцепления, нажимного диска («плиты») и диафрагменной пружины («паука»).
Корзина прикручивается болтами к маховику и вращается вместе с ним. Внутри корпуса находится ведомый диск сцепления, закрепленный на первичном валу коробки передач. Ведомый диск вместе с корзиной не вращается, если сцепление выключено.
Читайте также: Обшивка дверей лада гранта люкс
Нажимной диск создан для того, чтобы прижимать ведомый диск к ведущему (то есть – к маховику). Само по себе прижимное усилие создает диафграгменная пружина. Если посмотреть на корзину снаружи, мы увидим металлические лепестки – в круглое отверстие внутри них входит первичный вал КПП. Эти лепестки и есть диафрагменная пружина. Своими противоположными концами эти пластины-лепестки упираются в нажимной диск и, соответственно, прижимают его к ведомому диску и далее к маховику.
Есть два типа корзин: «нажимные» и «вытяжные», а отличие – в механизме прижатия нажимного диска лепестками. В нажимных корзинах лепестки прижимают нажимной диск самыми внешними кончиками, и когда мы нажимаем педаль сцепления, то выжимной подшипник надавливает в середину лепестков и кончики отходят от нажимного диска.
В вытяжных корзинах всё несколько наоборот. Кончики лепестков пружины упираются в корпус корзины, а на нажимном диске есть специальный бортик, на который лепестки давят своим телом. Когда водитель нажимает педаль сцепления, нажимной подшипник «вытаскивает» лепестки наружу из корзины, и они «освобождают» диск. Если вы все еще не посмотрели видео, которое мы рекомендовали вам выше, то сделайте это Сразу же смысл работы нажимных и вытяжных корзин станет намного понятнее.
Что заставляет нажимной диск отделяться от ведомого, когда ослабевает давление диафрагменной пружины? Срабатывают так называемые тангенциальные пружины – они соединяют нажимной диск с корпусом корзины и выполняют функции возвратных пружин.
Обычно в сцеплении первым делом изнашивается ведомый диск. Он трется с двух сторон, фрикционные накладки приходят в полную негодность. Но любой мастер посоветует менять не только диск, но и корзину вместе с ним, и будет прав. Конечно, срок жизни корзины в среднем чуть выше. Вот только «подубитая» корзина может достаточно быстро «убить диск».
Каким образом? Во-первых, если старый диск укатывали до последнего издыхания, заклепки на нем могли оставить задиры на прижимном диске. Как минимум стоит присмотреться повнимательнее к его поверхности – если она неровная, то она испортит фрикционный слой диска.
Во-вторых, большое значение имеет состояние диафрагменной пружины. Взгляните на лепестки – они должны быть идеально ровными. Если они будут стоять один выше, другой ниже, то и нажимной диск они будут прижимать к ведомому неравномерно. Что приведет к тому, что сцепление будет неполным, и ведомый диск «умрёт» довольно быстро.
Конечно, если автомобиль старый и редкий, и запчасти на него достать сложно и дорого, то можно попробовать не менять корзину вместе с диском. Но нужно отдавать себе отчет в том, что здесь кроются определенные риски довольно скоро вернуться в мастерскую с той же проблемой.
Сцепление необходимо для разъединения двигателя и трансмиссии в момент переключения передач и при остановке, а также для плавного начала движения. Самые первые автомобили с двигателями внутреннего сгорания уже имели сцепление. Правда, работало оно посредством проскальзывания ремня на шкивах при ослаблении натяжения. Такое примитивное устройство применялось недолго. Постепенно его вытеснила фрикционная муфта в разных вариациях и, со временем, сцепление у автомобилей с механической коробкой передач приобрело привычный для нас вид.
Принцип действия
Сцепление представляет собой несколько фрикционных дисков, которые плотно сжимаются пружинами между собой или прижимаются к маховику, передавая крутящий момент. Когда водитель выжимает педаль сцепления, нажимной диск отводится от ведомого диска и передача момента прекращается. Стоит водителю отпустить педаль, как диски вновь начинают соприкасаться. При этом сначала диски проскальзывают относительно друг друга, за счет чего обеспечивается плавность соединения. Безопасно буксовать сцеплению помогают фрикционные накладки – примерно такие же, как на тормозных колодках. Сцепление бывает сухое (фрикционы работают без смазки) и мокрое (фрикционы помещены в масляную ванну). В современных грузовых автомобилях мокрое сцепление не используется. Привод сцепления бывает механическим (рычаг, трос), гидравлическим и электрическим. В грузовиках преобладает гидравлическое управление приводом. По числу дисков сцепления делятся на одно-, двух-, многодисковые. Последние применяются в конструкции мотоциклетного сцепления. Что касается грузовиков, то в последние годы намечается постепенный переход к двухдисковому сцеплению. Классификация сцеплений по типу нажимных пружин: рычажковые (с несколькими цилиндрическими пружинами) и лепестковые (с диафрагменной пружиной). В грузовиках традиционно применяются цилиндрические пружины, но привычные для легковых машин диафрагменные в последнее время начали вытеснять их.
Читайте также: Расчет стоимости владения автомобилем в год
Устройство
Корзина сцепления состоит из нажимного диска, кожуха и нажимной пружины. Корзина жестко крепится к маховику. Существуют два типа корзин – нажимного и вытяжного действия. Классическим считается нажимная корзина, в ней пружина включает сцепление, перемещаясь к маховику. Но в грузовиках все чаще используют вытяжные корзины, в которых пружина перемещается от маховика. Преимущество таких корзин – в их компактности. В рычажковом (лапковом) механизме выключающее устройство сцепления состоит из цилиндрических пружин и уравновешенных на нажимном диске оттяжных рычагов. Главным минусом такой конструкции считается необходимость постоянной регулировки и смазки. Пренебрежение этими процедурами со временем ведет к появлению ощутимой вибрации. Кроме того, из-за износа рабочих поверхностей и постоянного нагрева витых пружин (даже несмотря на теплоизолирующие прокладки под пружинами) со временем нажим становится хуже, сцепление ослабевает, начинает проскальзывать. Диафрагменная пружина имеет вид усеченного конуса, разрезанного на лепестки. Наружным диаметром она опирается на края нажимного диска. Подшипник выключения сцепления давит на лепестки. Когда водитель жмет на педаль, вилка отходит и перемещает нажимную муфту вместе с выжимным подшипником. Пружина прогибается, наружная кромка отводит нажимной диск, сцепление выключается. С выработкой фрикционного диска диафрагменная пружина не снижает прижимного усилия, напротив – усиливает его. Кроме того, она легче, дешевле, проще и не требует регулировок. На грузовиках традиционно применяется гидравлический привод сцепления. Часто производители оснащают его пневматическим усилителем, что позволяет сделать нажатие на педаль еще легче.
В этом случае гидравлический цилиндр оставляют около педали, а около сцепления располагают пневмогидравлический механизм. Когда водитель давит на педаль, вместе с движением вилки открывается пневмоклапан и воздух поступает в пневмокамеру, которая создает дополнительно давление, помогая нажать вилку выключения сцепления.
Ремонт и обслуживание
Водитель должен внимательно следить за работой сцепления, чтобы в случае пробуксовки или характерного хруста шестерен при неполном выключении вовремя заменить или отремонтировать узел. Самая частая причина выхода из строя сцепления – износ фрикционных дисков. Большинство производителей иностранных грузовиков не предусматривают ремонт корзины сцепления, так как расчетный срок службы всех ее элементов примерно одинаков. Поэтому необходимо менять агрегат в сборе. Конструкция традиционного сухого фрикционного сцепления не менялась уже несколько десятилетий. Главным недостатком его следует считать постепенный износ накладок. Но пока ничего столь же надежного и простого конструкторы предложить не могут. Что не мешает им экспериментировать с материалами накладок. Сегодня традиционный асбест заменили органикой. Но уже встречается керамика, карбон и кевлар в качестве фрикционных материалов. Пока эти материалы обкатываются в автоспорте, но кто знает, возможно, завтра они появятся и в конструкции современных грузовиков.
Источник: