2. Проверка по удельной работе буксования сцепления

Если на поверхностях трения выделяется при буксовании дисков (процесс трогания с места) слишком много тепловой энергии на единицу площади накладки, то накладки могут сгореть.

Вся работа буксования A_Б при трогании автомобиля с места может быть приравнена в первом приближении к кинетической энергии W_K, которую получает автомобиль разгоняясь до минимально устойчивой скорости движения:

A_Б ≈ W_K = M_A∙V² / 2.

A_Б – полная работа буксования,

W_K – кинетическая энергия, полученная автомобилем,

M_A – масса автомобиля,

V – минимально устойчивая скорость движения автомобиля.

Определив полную работу буксования A_Б, определяют удельную:

А_УД = A_Б / ∑ S_Н ≤ 2…4 МДж/м². (17.9)

При завышении удельной работы буксования накладки будут изнашиваться интенсивнее.

Если удельная работа превышает допустимый предел, увеличивают общую площадь поверхности трения накладок ∑ S_Н (берется вся площадь, по которой происходит трение с обеих сторон ведомого диска).

3. Проверка теплонапряженности нажимного диска

Маховик с одной стороны и нажимной диск с другой - впитывают тепловую энергию от поверхностей трения.

За одно трогание полностью груженого автомобиля с места по горизонтальному асфальту нажимной диск не должен нагреться от трения более, чем на 10⁰…15⁰:

≤ 10⁰…15⁰. (17.10)

γ – коэффициент распределения тепла между дисками (маховиком и нажимным). У однодискового сцепления γ = 0,5, то есть половину тепловой энергии забирает маховик и половину – нажимной диск. У двухдискового - γ = 0,25.

С – теплоемкость материала нажимного диска (≈ 482 Дж/кг∙градус).

m – масса диска.

Из этой формулы находится масса нажимного диска и, зная его наружный и внутренний диаметры (они соответственно равны диаметрам накладок) и плотность материала (как правило – чугун) определяется толщина диска.

Температура нагрева нажимного диска за одно трогание автомобиля с места 10⁰…15⁰ берется из расчета тяжелого дорожного случая, когда придется трогаться подряд двадцать раз (выезд из грязи «в раскачку») и его фактическая температура достигнет ≈ 250⁰…300⁰.

17.6. Расчет деталей сцепления на прочность

17.6.1. Расчет цилиндрических пружин

Максимальная сила, которую должна создавать каждая пружина, определяется по формуле:

1000 Н, (17.11)

При выключении сцепления пружина еще больше деформируется (на 20%) соответственно своей линейной характеристике, поэтому числитель в формуле умножается на 1,2. Z – количество нажимных пружин. F_н – общая сила сжатия дисков, создаваемая всеми пружинами.

С целью уменьшения напряженности работы пружины, обусловленной кривизной витка (чем сильнее закручена проволока, тем напряженнее работа витка), а также для повышения поперечной устойчивости пружин от центробежной силы при вращении сцепления рекомендуется определенное отношение между средним диаметром пружины и диаметром проволоки:

D/d = m =5…8 –модуль пружины.

Рис. 17.21. Расчетная схема цилиндрической пружины

Напряжение кручения, которое испытывает каждый виток определяется по формуле:

(17.12)

Здесь: М_КР – крутящий момент, действующий в сечении витка,

W_P – момент сопротивления кручению круглого сечения,

- коэффициент, учитывающий влияние на прочность кривизны витка пружины.

Преобразуя формулу напряжения кручения (4.12) с учетом D = d∙m, можно определить диаметр проволоки пружины:

. (17.13)

Допускаемое напряжение кручения [τ] = 700…900 МПа.

Далее определяется средний диаметр D = d∙m.

Для определения числа рабочих витков можно воспользоваться формулой деформации цилиндрической витой пружины.

При выключении, как уже говорилось, пружина увеличивает усилие на 20%, т.е. на 0,2∙(F_н / Z). Деформируется же пружина на величину суммарного зазора между ведомым диском, маховиком и нажимным диском в выключенном положении, т.е. у однодискового сцепления Δf_выкл=1,2мм+1,2мм = 2,4мм (у двухдискового - Δf_выкл= 0,5 ∙ 4 = 2,0 мм).

Формула деформации пружины записывается так:

(17.14)

Из этой формулы определяется количество рабочих витков пружины n_р. Все остальные величины уже известны. G – модуль упругости второго рода (кручения). Для стали G = 8∙10⁴ МПа.

Существуют еще не рабочие поджатые опорные витки (1,5…2,0 шт.).

По этому полное число витков пружины будет n = n_р + (1,5…2,0).