5.2. Особенности конструкций сцеплений с периферийными пружинами

и центральной конической пружиной

Однодисковые и особенно двухдисковые сцепления с периферийными пружинами по-прежнему достаточно широко распространены.

Рисунок 5.7 – Сцепление с периферийными пружинами: 1 – маховик; 2 – картер; 3 – ведомый диск; 4 – нажимной диск; 5 и 6 – оси; 7 – масленка; 8 – гайка; 9 – опорная вилка; 10 – кожух; 11 – рычаг выключения сцепления; 12 – муфта; 13 – выжимной подшипник; 14 – шаровой палец; 15 – нажимная пружина; 24 – палец; 25 – ступица ведомого диска; 26 – пружина демпфера крутильных колебаний

Однодисковое сцепление с периферийными нажимными пружинами (рисунок 5.7) наиболее сложное по конструкции среди однодисковых сцеплений с различными типами нажимных пружин. Так, например, сцепление ЯМЗ-236 состоит из 566 деталей, тогда как сцепление с диафрагменной пружиной вытяжного типа ЯМЗ-183 – всего из 159 деталей (в 3,5 раза меньше). Масса сцепления ЯМЗ-236 в сборе с маховиком составляет 136 кг, а ЯМЗ-183 – 97,5 кг.

В этом сцеплении в гнездах кожуха 10, прикрепленного болтами к маховику 1, установлены нажимные пружины 15, воздействующие на

нажимной диск 4 через теплоизолирующие прокладки. Пружины на нажимном диске центрируются бобышками.

Рычаги выключения сцепления 11 установлены в опорных вилках 9 на вращающихся в игольчатых подшипниках осях 6. Опорные вилки шарнирно установлены на пружинах и прикреплены к кожуху регулировочными гайками 8, с помощью которых внутренние концы рычагов устанавливаются в одной плоскости (для одновременного нажатия на рычаги и исключения перекоса нажимного диска при выключении сцепления). Рычаги также соединены с проушинами выступов нажимного диска при помощи осей 5, вращающихся в игольчатых подшипниках. Выступы нажимного диска входят в прямоугольные вырезы кожуха, что обеспечивает передачу крутящего момента от кожуха к нажимному диску.

При включенном сцеплении ведомый диск 3 зажат под действием периферийных нажимных пружин.

При выключении сцепления муфта 12 с выжимным подшипником 13 перемещается к маховику по направляющей втулке, прикрепленной к картеру коробки передач. Выжимной подшипник воздействует на внутренние концы рычагов выключения сцепления непосредственно или через опорное кольцо, прикрепленное к концам рычагов. Рычаги поворачиваются на осях 6 и отводят нажимной диск, освобождая ведомый диск и обеспечивая чистоту выключения сцепления.

Сцепление с центральной конической пружиной (рисунок 5.8) по конструкции проще, чем сцепление с периферийными пружинами и имеет меньший осевой размер.

В таком сцеплении коническая пружина 5 прямоугольного сечения не соприкасается с нажимным диском 1 и поэтому меньше нагревается и дольше сохраняет свои упругие свойства. Пружина помещена между опорным фланцем 3 и фланцем муфты 6 нажимных рычагов и воздействует на нажимной диск через муфту и веерообразные упругие нажимные рычаги 4, что обеспечивает равномерность нажимного усилия.

Нажимные рычаги выполняют в форме лопастей вентилятора, которые создают вихревое движение воздуха внутри механизма сцепления, что способствует охлаждению и вентиляции дисков сцепления. Кроме того, они обеспечивают плавное включение сцепления. Внутренние концы рычагов с шаровыми опорами размещены в обойме 12, закрепленной стопорным кольцом на подвижной муфте 6 нажимных рычагов, а наружные концы зажаты между кольцевыми выступами

нажимного диска 1 и опорного фланца 3. Такое крепление нажимных рычагов обеспечивает перемещение нажимного и ведомого дисков при включении и выключении сцепления.

Кроме того, такая конструкция нажимного механизма увеличивает давление конической

пружины и обеспечивает возможность передачи большого крутящего момента при сравнительно небольшой ее жесткости.

При включенном сцеплении ведомый диск зажат под действием конической пружины и нажимных рычагов.

При выключении сцепления

муфта 7 с выжимным подшипником перемещается к маховику и воздействует на подвижную муфту 6 нажимных

рычагов, которая, преодолевая сопротивление конической пружины, перемещает обоймы 12 с шаровыми опорами внутренних концов нажимных рычагов 4. При этом наружные концы рычагов перестают оказывать давление на нажимной диск. Оттяжные пружины 9 отводят нажимной диск, освобождая ведомый диск 10 и обеспечивая чистоту выключения сцепления.

5.3. Полуцентробежное фрикционное сцепление

Полуцентробежные сцепления в середине прошлого века считались весьма перспективными и получили широкое распространение как на легковых, так и грузовых автомобилях.

В полуцентробежном сцеплении (рисунок 5.9) сжатие ведущих и ведомых деталей осуществляется суммарным усилием, создаваемым периферийными нажимными пружинами (менее жесткими по сравнению с пружинами обычного сцепления) и центробежными силами рычагов выключения сцепления с грузиками, поэтому:

P_∑ = Р_р·n_пр + S·k_р,

где Р_р – рабочее усилие одной пружины; n_пр – число периферийных пружин; S – усилие на ведомый диск от центробежной силы одного рычага с грузиком; k_р – число рычагов с центробежными грузиками.

В связи с меньшей жесткостью периферийных пружин уменьшается усилие на педаль при выключенном сцеплении.

Из рассмотрения схемы сил (рисунок 5.10), действующих на рычаг с грузиком, следует:

S = Т (а/b) = m_гр ω_e² R₁ (а/b),

где m_гр – масса одного рычага с грузиком; ω_e – частота вращения коленчатого вала двигателя; R₁ – расстояние от центра масс рычага с грузиком до оси вращения.

В полуцентробежных сцеплениях момент сил трения, возникающий в результате воздействия периферийных пружин на нажимной диск, при частоте вращения коленчатого вала, соответствующей частоте при М_{e max}, как правило, меньше максимального крутящего момента двигателя, т.е. коэффициент запаса сцепления β < 1. В расчетах этих сцеплений он берется в пределах 0,85…0,90.

На рисунке 5.11 показаны графики изменения суммарного момента трения М_с сцепления автомобиля ГАЗ М-20 «Победа», момента трения М_пр, создаваемого только периферийными пружинами, и крутящего момента двигателя по внешней скоростной характеристике от частоты вращения коленчатого вала двигателя. Из графика видно, что чем выше частота вращения коленчатого вала двигателя, тем больше усилие на ведомый диск от центробежной силы, создаваемой грузиками. В результате, при высокой частоте вращения коленчатого вала двигателя центробежные силы рычагов с грузиками создают излишне большой момент трения М_с и, следовательно,

излишне большую силу P_∑, что приводит к значительному увеличению удельного давления на фрикционные накладки.

	Рисунок 5.11 – График зависимостей Мс = ƒ(ne) и Мпр = ƒ(ne) полуцентробежного сцепления
Рисунок 5.10 – Расчетная схема

При трогании автомобиля частота вращения коленчатого вала двигателя мала и требуется небольшое усилие на педаль для выключения сцепления. При переключении же передач при высокой скорости движения автомобиля к педали сцепления в начальный момент выключения необходимо прикладывать значительное усилие для преодоления суммарной силы (от периферийных пружин и центробежной силы), действующей на нажимной диск.

При движении автомобиля в тяжелых дорожных условиях с небольшой скоростью полуцентробежное сцепление может пробуксовывать, что снижает его долговечность.

5.4. Центробежное фрикционное сцепление [1]

Центробежное сцепление (рисунок 5.12) является постоянно разомкнутым. Оно выключено при неработающем двигателе, обеспечивает трогание автомобиля с места без нажатия на педаль сцепления, а также выключается автоматически при понижении частоты вращения коленчатого вала двигателя до заданного предела (оборотов холостого хода), в результате чего предотвращается остановка двигателя.

При включенном сцеплении реактивный диск 2 находится на некотором расстоянии от нажимного диска 1. Положение реактивного диска обусловлено рычагами 5 выключения сцепления, концы которых упираются в выжимной подшипник муфты 6 выключения сцепления, а сама муфта фиксируется упором

7. Нажимной диск подтягивается к реактивному диску отжимными пружинами

8. Это обеспечивает необходимый зазор между нажимным диском 1, ведомым диском 10 и маховиком 11 двигателя.

При увеличении частоты вращения коленчатого вала двигателя грузики 9 под действием центробежных сил расходятся и, упираясь хвостовиками в нажимной 1 и реактивный 2 диски, перемещают нажимной диск к маховику, создавая при этом давление на ведомый диск 10. При небольшой деформации нажимных пружин 4, что происходит даже при незначительном увеличении частоты вращения коленчатого вала двигателя, рычаги 5 поворачиваются на своих опорах и между их концами и выжимным подшипником муфты 6 выключения образуется необходимый зазор.

Рисунок 5.12 – Центробежное сцепление: а – схема; б – конструкция:

1 – нажимной диск; 2 – реактивный диск; 3 – кожух; 4 – нажимная пружина; 5 – рычаг выключения сцепления; 6 – муфта выключения сцепления; 7 – упор; 8 – отжимная пружина; 9 – грузики; 10 – ведомый диск; 11 – маховик двигателя

При торможении автомобиля до полной остановки сцепление автоматически выключается и исключает остановку двигателя. В процессе переключения передач частота вращения коленчатого вала двигателя не падает ниже частоты, при которой заканчивается включение сцепления, а потому его выключение в этих случаях совершается принудительно с помощью педали.

Торможение автомобиля двигателем (на спуске, при движении накатом) возможно только при перемещении упора 7, для чего имеется специальный привод с рабочего места водителя. В этом случае сцепление включается нажимными пружинами 4, установленными между реактивным диском 2 и кожухом 3, и сцепление становится постоянно замкнутым.

При движении автомобиля в тяжелых дорожных условиях с небольшой скоростью центробежное сцепление, как и полуцентробежное может пробуксовывать, что снижает его долговечность.