Рабочий процесс

Срок службы сцепления зависит от числа включений и выключений, так как фрикционная обшивка изнашивается главным образом при относительном проскальзывании трущихся поверхностей. При каждом включении сцепления совершается работа буксования, которая переходит в тепло, нагревающее металлические детали сцепления, вследствие чего фрикционная обшивка работает при повышенных температурах. Опыты по износу фрикционной обшивки показали, что при повышении температуры с 20^о до 100^o С износ некоторых обшивок увеличивается приблизительно вдвое. При рассмотрении рабочего процесса принимаются следующие допущения:

- угловая скорость колечатого вала двигателя в процессе включения сцепления считается постоянной со_д = const;

- крутящий момент двигателя, равный передаваемому сцеплением моменту, растет пропорционально времени M_d = M_c = kt (k- коэффициент пропорциональности);

- момент сопротивления движению постоянный M_v = const.

Рабочий процесс сцепления характеризуется следующим:

- при включении происходит плавное соединение ведущих и ведомых частей благодаря возможности взаимного проскальзывания (буксования) поверхностей трения;

- при включенном состоянии передача крутящего момента происходит за счет сил трения между ведущими и ведомыми частями;

- при выключении происходит быстрое и беспрепятственное прекращение передачи крутящего момента;

- в выключенном состоянии отсутствует передача крутящего момента при нагруженном состоянии привода выключения сцепления.

Процесс работы сцепления в этом случае можно характеризовать графиком, изображенном на рис.2.3.

С учетом перечисленных допущений работу буксования сцепления при трогании автомобиля можно представить следующими этапами:

- 1этап (0-1₁) -от момента включения сцепления до момента трогания (чистое буксование). Момент трогания автомобиля с места t₁ = M_v / к при M_v = М_о. Таким образом продолжительность первого этапа при заданном моменте сопротивления движению определяется темпом включения сцепления На этом этапе работа двигателя тратится бесполезно;

- 2 этап (t₁ -t₂) - от момента трогания до конца буксования (начало движения). Работа двигателя тратится на ускорение автомобиля, преодоление внешних сопротивлений и буксование. В этом случае площадь треугольника под прямой момента сопротивления эквивалентна работе буксования.

ш

t2i t

t1

t2t

Рис.2.3

М

 

Полная работа буксования

 

/ * Л \ /

(2.1)

где J - момент инерции автомобиля, приведенный к валу сцепления, (- угловая скорость, соответ* режим)

J

ас

(= 1, 5(+ 30 д д j х.х ^J д

Здесь J_d = (1, 2 -1, 4)J_m,

где J - момент инерции маховика, ⁽д - угловая скорость коленчатого вала на холостом ходу

х.х

(причем, (0 = жп/30).

-'л ' ас 1 ' х - - д соответствующая началу включения при трогании с места (наихудший с точки зрения буксования

Пренебрегая силой сопротивления воздуха, изменением силы инерции и к.п.д., момент сопротивления движению принимаем равным

(2.2)

G_Wr_k

M = V ijpVjp

При трогании автомобиля время t₁ определяется выражением:

(2.3)

< = Mv

k

где k - темп включения сцепления (для легковых автомобилей k = 5...25, для грузовых - k = 15...75). При окончании рабочего процесса время t₂ равно

 

2J (()

(2.4)

t2 =

ас д с

k

Момент инерции автомобиля, приведенный к валу сцепления, определяется из уравнения живых сил (без учета потерь)

 

J(

mv

ас с

 

r(_c

Так как v = r(k ⁼~----------, то

 

JP

Gr

J

ас 2 Si

JP

Расчет правильности работы агрегата полностью основывается на отсутствии буксования его при включенном положении. Чтобы сцепление не буксовало, надо иметь момент трения в нем больше, я чем передаваемый крутящий момент от двигателя, т.е.. M_c > M_d.

В дисковом сцеплении момент трения создается сжатием ведомых и ведущих дисков. Суммарная сжимающая сила P, число трущихся поверхностей i (обычно i = 2n, где n- число ведомых дисков), коэффициент трения / и средний радиус r_cp поверхности трения связаны между собой зависимостью:

^M_mp = ^PI^irc_P. (2.5)

Для нормальной работы момент трения в сцеплении должен быть больше максимального момента двигателя

M_mp =PM_dmax, (2.6)

где в - коэффициент запаса сцепления (в > 1)•

В процессе эксплуатации автомобиля вследствие изнашивания накладок, уменьшения упругости пружин, " замасливания" дисков коэффициент запаса сцепления снижается. При большом запасе возрастают динамические нагрузки в трансмиссии, обуславливающие рост усилия, прикладываемого водителем к педали, что приводит к быстрой его утомляемости. Приравнивая моменты трения M_ найденные по формулам (2.5), (2.6), можно получить суммарную сжимающую силу P

P = M_dmaxв /(lircp). (2.7)

Для однодисковых и двухдисковых сцеплений грузовых автомобилей в = 1, 5...2, 2; для многодисковых сцеплений, работающих на отдельных передачах, в= 1, 1...2, 5; для двухдисковых сцеплений автомобилей высокой проходимости в = 2, 0...3, 0.

Значения коэффициента трения / для различных материалов трущихся поверхностей приведены в таблице 2.1

Таблица 2.1 Прессованный асбест, армированный проволокой, по чугуну 0, 30...0, 35 Сталь по стали 0, 18...0, 22 Порошковый материал по стали 0, 33...0, 38 Порошковый материал по стали в масле 0, 07...0, 12 40 Расчет фрикционного сцепления

Средний радиус поверхностей трения можно определить из условия равенства давлений:

r_cp = D -D_m)/[3(D_H² - D²_eH)]., (2.8)

где D_H и D_eH - наружный и внутренний диаметры ведомого диска.

Средний радиус поверхностей трения г_ср с достаточной степенью точности может быть принят r_cp = 0, 25(D_H + D_eH).