Гаситель крутильных колебаний

При движении автомобиля крутящий момент, действующий в трансмиссии, непостоянен. Даже при постоянной скорости авто­мобиля и постоянной подаче топлива момент пульсирует. Основной причиной этого является периодичность рабочего процесса авто­мобильного двигателя, сильную пульсацию момента могут вызывать дорожные неровности. На рис. 2.10 показана осциллограмма кру­тящего момента при движении автомобиля в тяжелых условиях (на участках А и Б включенное сцепление, нагруженное моментом, большим, чем максимальный момент, который оно может передать, пробуксовало подобно предохранительной муфте).

Колебания крутящего момента вызывают переменные напряжения в деталях и сокращают срок их служ­бы. Для уменьшения колебаний применяют специальные гасители колебаний (демпферы). Основной причиной установки демпфера именно в ведомый диск сцепления является желание приблизить его к основному источнику колебаний -двигателю. Следует, однако, отме­тить, что существуют и альтернатив-

Рис. 2.10. Осциллограмма крутя­щего момента в трансмиссии

ные конструкции, когда гаситель устанавливается в коробку передач или маховик двигателя.

Один из вариантов демпфера крутильных колебаний, встроен­ного в ведомый диск сцепления, показан на рис. 2.11 (та же кон­струкция приведена на рис. 2.9). Он включает в себя диск 5, со­единенный со ступицей 4 посредством тангенциально расположен­ных предварительно сжатых пружин 6, установленных в прямо­угольных окнах. Диск 5 связан с пластиной 7 при помощи дистанционных заклепок 8. В центральной части находятся фрик­ционные кольца 9, тарельчатая пружина 10 и упорное кольцо 11. Последнее установлено относительно диска при помощи отогнутых усов, вставленных в окна диска. Крутящий момент с ведомого диска сцепления на ступицу передается двумя путями: с граней прямоугольных окон диска 5 и пластины /окружная сила передается

на торцы пружин и через противопо­ложные торцы на грани окон фланца ступицы. Этим путем передается 80—

90% крутящего момента; с диска 5 и пластины 7 трением через фрикционные кольца на ступицу.

Если передаваемый сцеплением крутя­щий момент превысит сумму момента тре­ния фрикционных колец 9 и крутящего момента, создаваемого предварительно сжатыми пружинами 6, то диск повернется относительно ступицы. При пульсации крутящего момента в трансмиссии ведо­мый диск и его ступица непрерывно ко­леблются относительно друг друга и кольца 9 трутся о фланец ступицы. Работа трения сопровождается выделением тепла, которое эквивалентно энергии, выведенной гаси­телем из колеблющейся системы. Так как энергия колебаний определяет их ампли­туду, то в результате работы гасителя в трансмиссии уменьшается амплитуда ко­лебаний крутящего момента. Следует иметь в виду, что полного гашения колебаний не происходит, поскольку по мере умень­шения амплитуды колебаний уменьшается и работа трения и, следовательно, эффек­тивность работы гасителя.

Из конструктивных особенностей гасителя нужно отметить, что из-за малой работы трения возможно использование в качестве фрикционного материала металла. В некоторых случаях вместо еди­ных фрикционных колец применяют несколько сегментов.

Рис. 2.11. Ведомый диск сцепления с гасителем кру­тильных колебаний

Величина поджатая тарельчатых пружин 10 задается длиной утолщенной части дистанционных заклепок 8. Они же служат ог­раничителем динамического сжатия пружин 6. Такой ограничитель предохраняет пружины от поломок при пиковых значениях пере­даваемого момента.

Тарельчатые пружины имеют очень высокую жесткость, что затрудняет получение стабильного значения момента трения, по­этому иногда вместо них применяют витые цилиндрические пру­жины.

Изображенные на рис. 2.12 возможные характеристики гасителей крутильных колебаний показывают изменение передаваемого кру­тящего момента в зависимости от угла поворота ведомого диска относительно ступицы. На рис. 2.12 а Мт соответствует величине момента трения, М{ характеризует предварительное сжатие пружин гасителя, угол а -- их жесткость, а фтах, - угол срабатывания ограничителя. Гаситель колебаний, имеющий такую характеристику, настроен на определенный режим работы трансмиссии (резонанс­ный, наиболее опасный с точки зрения прочности и неприятный с точки зрения комфортабельности), на котором он эффективно рассеивает энергию колебаний.

Характеристика, изображенная на рис. 2.12 б, отличается тем, что благодаря последовательному включению пружин (четыре из шести пружин установлены в окна с зазором, который постепенно выбирается при увеличении передаваемого крутящего момента) кру­тильная жесткость демпфера прогрессивно возрастает при увели­чении внешней нагрузки и он более эффективно работает в широком диапазоне нагрузочных режимов.

Рис. 2.12. Характеристики гасителя крутильных колебаний

а — с постоянной жесткостью; б — с возрастающей жесткостью

2.4.5. Особенности конструкций двухдисковых сцеплений

Возможности однодискового сцепления ограничены тем, что при увеличении расчетного крутящего момента его диаметр должен стать слишком большим. Это нежелательно как по компоновочным соображениям, так и из-за возрастания скорости скольжения пе­риферийных областей накладок при буксовании сцепления.

Выходом является применение двухдисковых сцеплений, отли­чающихся от однодисковых добавлением одного ведомого и одного промежуточного (2 на рис. 2.13) ведущего дисков. Такие сцепления по сравнению с рассчитанными на передачу того же крутящего момента однодисковыми имеют несколько меньший диаметр, боль­шую плавность включения, но худшую чистоту выключения.

Для получения в выключенном двухдисковом сцеплении таких же зазоров между трущимися поверхностями, как в однодисковых сцеплениях, нужно вдвое увеличить ход нажимного диска, при этом вдвое должен увеличиться рабочий ход подшипника выключения сцепления. Для сохранения хода педали неизменным вдвое должно уменьшиться передаточное число привода сцепления, а уменьшение передаточного числа потребует увеличения прикладываемого к пе­дали усилия выключения сцепления. Стремление к снижению усилия приводит к тому, что зазор между фрикционными поверхностями в выключенном двухдисковом сцеплении обычно на 25—35% мень­ше, чем в однодисковом. По той же причине в двухдисковых сцеп­лениях реже применяют упругие

ведомые диски, которые требуют увеличенного хода нажимного диска.

Имеется еще одно обсто­ятельство, усложняющее обеспе­чение чистого выключения двух­дисковых сцеплений. Если для выключения однодискового сцеп­ления достаточно освободить с одной стороны легкий ведомый диск, отведя от него нажимной, то для промежуточного диска этого недостаточно. Промежу­точный диск, будучи гораздо бо­лее массивным и менее сбалан­сированным, сильно прижима­ется к своим направляющим и сам не устанавливается посере­дине между двумя ведомыми, его необходимо перемещать прину­дительно. Существует несколько вариантов механизмов, обеспе-

Рис. 2.13. Двухдисковое сцепление а — конструктивная схема; бив —вариан­ты механизмов установки промежуточного диска в среднее положение

чивающих отвод промежуточного диска, один из них показан на рис. 2.136. Сжатые пружины 4, установленные между маховиком / и промежуточным диском 2, при выключении сцепления освободят передний ведомый диск, но, чтобы при этом не зажался задний, необходимо ограничить перемещение промежуточного диска назад. Для этого в кожух сцепления 5 вворачивают несколько равномерно расположенных по окружности регулируемых упоров 6. Система получается сложной, так как упоры должны иметь устройства для фиксации их положения и дополнительные устройства, позволяющие установить все упоры в одинаковое положение без измерения зазоров между дисками, а такую операцию без снятия картера осуществлять невозможно.

На рис. 2.13 в показан другой способ обеспечения чистоты вы­ключения двухдискового сцепления. Устройство состоит из коро­мысла 7, посаженного на промежуточный диск 2, и закрученной пружины 4, которая стремится вращать коромысло против часовой стрелки (один ее конец упирается в промежуточный диск, а второй — в коромысло). Концы коромысла упираются в маховик / и нажимной диск 3. Так как плечи коромысла одинаковы, то оно постоянно держит промежуточный диск посередине между маховиком и на­жимным диском. Таких коромысел на диск устанавливается не­сколько.