Выбор параметров диафрагменной нажимной пружины вдавливаемого типа для однодискового сцепления автомобиля КамАз-4310 (6х6)

Исходные данные. Усилие на нажимной диск Р∑ = 12605 Н; zд = 1; наружный и внутренний диаметры фрикционных накладок, соответственно Dн = 380 мм, dн = 200 мм; необходимый зазор для новых накладок между поверхностями трения при полностью выключенном сцеплении ∆н = 0,875 мм; осевая деформация ведомого диска ω = 1,25 мм; суммарная сила, создаваемая соединительными упругими пластинами, Ро = 0,065 Р∑ .

Решение.

1. Определяем силу, создаваемую пружиной при включенном положении сцепления

Р1 = Р∑ + Ро = 1,065 ∙ 12605 = 13424 Н.

2. Вычисляем рабочий ход пружины

hр = (2∆н + ω) zд = (2 ∙ 0,875 + 1,25) ∙ 1 = 3,0 мм.

3. Принимаем допустимый суммарный износ фрикционных накладок

hо = 6 мм.

4. В качестве материала пружины выбираем сталь марки 50ХФА, у которой

допускаемое напряжение изгиба [σ]и = σт = 1175 МПа.

5. Рассчитываем параметры пружины. Для этого принимаем наружный диаметр пружины равным наружному диаметру фрикционных накладок D = Dн = 380 мм, тогда

δ = D / (75…100) = 380 / (75…100) = 5,1…3,8 = 4,5 мм;

h = (1,6…2,2)δ = (1,6…2,2) 4,5 = 8,5 мм;

α = 12⁰; Е = 2,1∙10⁵ МПа; μ = 0,26;

d = D / (1,15…1,5) = 380 / (1,15…1,5) = 330…253 = 290 мм;

d1 ≤ D / 2,5 = 380 : 2,5 = 152 мм, принимаем d1 = 150 мм.

6. Вычисляем

m1 = d / D = 290 : 380 = 0,763;

Dс = d + (D – d) / 5 = 290 + (380 – 290) : 5 = 308 мм;

m2 = Dс / D = 308 : 380 = 0,811.

Подставляя полученные значения в выражение (7.3), находим

Рпр = 0,981 ∙ 10⁷ ƒ – 0,1695 ∙ 10¹⁰ ƒ² + 0,834 ∙ 10¹¹ ƒ³ .

7. Задавая различные значения перемещению ƒ пружины, определяем Рпр и строим характеристику упругости пружины (рисунок П.4)

ƒ, мм……1 2 4 5 7 8 9 10 11

Рпр, Н…8198 13507 17458 17100 14221 12701 11794 12000 13820

Рисунок П.4 – Характеристика упругости пружины

Анализируя характеристику упругости пружины, можно сделать вывод, что пружина, в основном, обеспечивает требуемые характеристики:

- при сжатии на 7,5 мм Рпр ≈ Р1 = 13424 Н;

- при износе накладок на 5,5 мм (ƒ = 2,0…7,5 мм) Рпр ≥ Р1 = 13424 Н;

- при рабочем ходе hр = 3 мм Рпр < Р1 (ƒ = 7,5…10,5 мм).

8. Определяем по характеристике упругости пружины Рпр max = 17458 Н.

9. Вычислив вспомогательные величины b = 0,333 и a = 0,189, и подставив их в выражение (7.4), определяем напряжение изгиба и сравниваем его с допускаемым напряжением σи = 1116 МПа < [σ]и = σт = 1175 МПа,

т.е. пружина имеет достаточную прочность.

Приложение 5

Механический привод управления сцеплением с пневматическим усилителем (пневмомеханический привод)

Рисунок П.5 – Схема пневмомеханического привода выключения сцепления:

1 – ведомый вал сцепления; 5 – ведомый диск сцепления; 6 – нажимной диск; 7 – кожух сцепления; 8 – рычаг выключения сцепления; 9 – муфта выключения сцепления с выжимным подшипником; 12 – направляющая муфты выключения сцепления; 16 – пневмоусилитель выключения сцепления; 25 – педаль сцепления; 26 – блок электровыключателей; 27 – внутренняя панель передка кабины; 28 – валик педали выключения сцепления; 29 – регулировочный винт; 30 – рычаг валика педали выключения сцепления; 31 – штанга выключения сцепления; 32 – пружина клапана; 33 – распределительный клапан управления пневмоусилителем; 34 – выпускная магистраль клапана; 35 – впускная магистраль клапана; 36 – рычаг выключения сцепления; 37 – крышка пневмоусилителя; 38 – диафрагма пневмоусилителя; 39 – возвратная пружина; 40 – шток пневмоусилителя; 41 – вилка штока; 42 – палец; 43 рычаг пневмоусилителя; 44 – толкатель; 45 – передняя крышка; 46 – выпускное отверстие; 47 – пружины клапана; 48 – впускное отверстие; 49 – задняя крышка; 50 – упорная гайка

Пневмомеханический привод управления сцеплением (рисунок П.5) состоит из механической части, включающей подвесную педаль 25 управления, штангу 31 выключения сцепления и рычаг 36 вилки выключения сцепления, и пневмоусилителя 16 с распределительным клапаном 33.

Подвешенная на кронштейне, закрепленном на внутренней панели передка кабины 27 автомобиля, педаль 25 соединена валиком 28 с рычагом 30, который связан со штангой 31 выключения сцепления. Рычаг 30 снабжен возвратной пружиной. Исходное положение педали фиксируется ограничителем хода педали с регулировочным винтом 29. Штанга 31 через пружину 32 соединена с толкателем 44 распределительного клапана 33 управления пневмоусилителем, а через упорную регулировочную гайку 50 с шаровой опорой воздействует на рычаг 36 вилки выключения сцепления, который в процессе выключения и включения сцепления поворачивается на валу, закрепленном в картере сцепления.

Для уменьшения усилия на педаль управления сцеплением в приводе установлен пневмоусилитель 16, который состоит из корпуса, крышки 37 со штуцером впуска сжатого воздуха, диафрагмы 38, возвратной пружины 39 и штока 40. Шток 40 через вилку 41 соединен пальцем 42 с рычагом 43 пневмоусилителя, другой конец которого поворачивается на том же валу рычага 36 вилки выключения сцепления. Управление пневмоусилителем осуществляется клапаном 33.

Пока педаль управления не нажата, муфта выключения сцепления 9 удерживается оттяжной пружиной в исходном положении, обеспечивая между выжимным подшипником и упорным фланцем выключения сцепления зазор, необходимый для компенсации износа фрикционных накладок в процессе эксплуатации автомобиля. При этом полый шток клапана связан с атмосферой.

При нажатии на педаль 25 штанга 31 воздействует на рычаг 36 вилки с помощью механической части привода и перемещает вперед муфту 9, которая через выжимной подшипник, упорный фланец и рычаги выключает сцепление. Одновременно штанга 31 воздействует на толкатель 44, который, перемещаясь, сначала прекращает связь с атмосферой магистрали 34 распределительного клапана, а затем открывает доступ сжатого воздуха из ресивера в пневмоусилитель, соединяя магистрали 35 и 34. В пневмоусилителе сжатый воздух перемещает диафрагму 38 и шток 40, который через рычаг 43 воздействует на рычаг 36 вилки, тем самым, помогая выключать сцепление.

При отпускании педали механическая часть привода под действием возвратных пружин возвращается в исходное положение, распределительный клапан разобщает магистрали 35 и 34 и сжатый воздух из пневмоусилителя уходит в атмосферу и сцепление вновь включается.

В рассматриваемом приводе полный ход педали сцепления L1 (185…195 мм) регулируют винтом 29, а свободный ход (30…40 мм), который необходим для выбора зазора между выжимным подшипником муфты 9 и упорным фланцем выключения сцепления, – вращением штанги 31. При большом зазоре между выжимным подшипником и упорным фланцем сцепление не будет полностью выключаться, а при отсутствии зазора – будет неполностью включаться. Для согласования перемещения штока 40 пневмоусилителя и педали 25 управления сцеплением регулируют расстояние L2 (82…115 мм) сначала вращением вилки штока 41, а затем перестановкой рычага 43 на шлицах вала вилки выключения сцепления.

Приложение 6