Способы создания осевых сил

В изображенной на рис. 2.1 схеме конструкции используются цилиндрические пружины, расположенные на достаточном удалении от оси сцепления. Такие пружины называют периферийными. Их недостатком является чувствительность к центробежным силам. Си­лы эти, пропорциональные квадрату частоты вращения сцепления, при быстроходных двигателях высоки и вызывают деформацию («вы­пучивание») пружин, от чего пружины удлиняются, уменьшая осевое усилие и, следовательно, коэффициент запаса сцепления. Для умень­шения изгиба пружин в них иногда вставляют направляющие, однако такое решение большого эффекта не дает, так как пружины под действием центробежных сил прижимаются к направляющим и вследствие трения о них также снижают свою силу.

Значительно лучше противостоят цент­робежной силе диафрагменные пружины, представляющие собой в свободном со­стоянии усеченный конус с радиальными прорезями, идущими от внутреннего края (рис. 2.4). Лепестки пружины выполняют функции рычагов выключения сцепления. Как показано на рис. 2.5, при нажатии под­шипника 7 на их концы они деформируют пружину, перемещая назад ее наружный край. Для того чтобы нажимной диск двигался вслед за пружиной, на нем закреплены крюкообразные захваты 2.

Помимо отмеченного выше малого реагирования на центро­бежные силы, сцепления с диафрагменной пружиной проще, имеют меньше деталей и меньшие осевые габариты, что немаловажно, поскольку при укорочении картера сцепления уменьшается масса и увеличивается жесткость силового агрегата. Однако надо иметь в виду, что диафрагменные пружины сложны в производстве.

Рис. 2.4. Диафрагменная пружина сцепления

Рис. 2.5. Схема сцепления с диафрагменной пружиной а — сцепление включено; б — сцепление выключено

На рис. 2.6 сравниваются характеристики упругости спиральной цилиндрической и диафрагменной пружин. Точки А и Б соответ­ствуют включенному и выключенному сцеплению с диафрагменной

пружиной и неизношенным ведомым ди­ском, точка В- включенному сцеплению с полностью изношенным диском. Как вид­но, выключение сцепления с диафрагмен­ной пружиной требует меньших усилий по сравнению со сцеплением с цилиндриче­скими пружинами, то есть энергозатраты водителя будут меньше. Снижение дефор­мации пружины от точки А до точки В соответствует допустимому уменьшению толщины ведомого диска при износе. При этом нажимное усилие, создаваемое ци­линдрической пружиной, заметно падает, в то время как у конструкции с диафраг­менной пружиной оно может даже несколь­ко возрасти, обеспечивая надежную пере­дачу крутящего момента. После достижения предельного износа накладок ведомого ди­ска (левее точки В) коэффициент запаса падает катастрофически, в отличие от сцеплений с периферийными спиральными пружинами (кривая 7), у которых падение тоже имеет место, но с гораздо меньшей интенсивностью.

Рис. 2.6. Характеристики упругости пружин сцепле­ния

а — спиральная пружина; б — диафрагменная пру­жина

Рис. 2.7. Схема сцепления с «вытягиваемой» диафрагменной пружиной а — сцепление включено; б — сцепление выключено

В последнее время увеличивается интерес к конструкции сцеп­ления с так называемой «вытягиваемой» при выключении сцепления пружиной. Схема такой конструкции показана на рис. 2.7. Она имеет несколько преимуществ, среди которых следующие: меньшее усилие, которое требуется для выключения сцепления, а следовательно, меньшее усилие на педали сцепления; неизменность направления действия силы (в отличие от сцепления с «вдавливаемой» пружиной), что повышает долговечность пружины; меньшая масса и большая жесткость кожуха сцепления и некоторые другие.

Известны конструкции, использующие для создания осевого усилия центральную витую пружину. В конструкции, показан­ной на рис. 2.8, пружина / воздействует на нажимной диск через большое число плоских рычажков 2. Передаточное число рычажков велико (около 7), что позволяет уменьшить необходимую осевую силу пру­жины, но существенно увеличивает ее уд­линение при износе ведомого диска. Из-за уменьшения предварительной деформации пружины создаваемая ею сила снижается, но это снижение не должно быть слишком большим, чтобы не вызвать чрезмерного падения коэффициента запаса. Падение осевой силы тем меньше, чем меньше жест­кость пружины, но пружины малой жесткости должны иметь боль­шую длину, что для сцепления неприемлемо. Противоречие разре­шается введением регулировки, для чего между кожухом 5 и фланцем 3 располагают пакеты регулировочных прокладок 4. По мере из­нашивания ведомого диска часть прокладок удаляют, восстанавливая

Рис. 2.8. Схема сцепления с центральной конической пружиной

длину пружины и коэффициент запаса сцепления. Однако и при этом, чтобы избежать частых регулировок, приходится применять нежесткую пружину. Для укорочения пружины ее делают кониче­ской, с витками, входящими друг в друга, а чтобы уменьшить при этом наружный диаметр, вместо круглого прутка берут прямоуголь­ный. Это несколько утяжеляет пружину, так как прямоугольный пруток при работе на кручение менее выгоден, чем круглый, но позволяет располагать витки плотнее. Оттягивание нажимного диска при выключении сцепления производится небольшими дополни­тельными пружинами. Помимо отсутствия вредного влияния на пружину центробежных сил, такие сцепления имеют еще одно пре­имущество, связанное с тем, что пружина не контактирует с на­жимным диском и не перегревается. В целом конструкция сцепления с центральной конической пружиной получается достаточно сложной и в настоящее время заметного распространения не имеет.