6.3. Оценка теплонапряженности сцепления

Работа сцепления с буксованием сопровождается значительным тепловыделением. Экспериментально установлено, что фрикционные материалы могут удовлетворительно работать, если не превышать некоторой границы прироста тем­ператур ∆t рабочих поверхностей дисков за 1 цикл работу сцепления с буксованием.

Принимая ряд допущений, прирост температуры деталей за одно включение сцепления можно определить по формуле:

ΔT = ( · А_б ) / (C · m_д ) (44)

где  – доля теплоты, расходуемая на нагрев данной детали

(в однодисковом сцеплении маховик и нажимной диск

воспринимают примерно по 0,5А_б, т.е.  = 0,5, в

двухдисковом – маховик и нажимной диск – по 0,25 А_б,

средний диск - 0,5А_б);

C = 482 - теплоёмкость детали;

m_д - масса детали, кг.

Расчет по формуле 44 для отработанных конструкций сцеплений даёт приемлемую границу прироста температуры дисков (нажимного и промежуточного) в пределах ∆t =10…15^oC. При таком ограничении ∆t за цикл абсолютная температура дисков при многократных включениях в тяжелых условиях эксплуатации не превышает 200…250°С *).

При проектировании сцепления соотношение 44 обычно используется для определения минимально возможной массы m_д или толщины _д ведущих дисков из условия допустимого прироста температур ∆ t.

Если принять в первом приближении равенство диаметральных размеров фрикционных накладок, нажимного и промежуточного дисков, то минимальная толщина последних определится выражением

_д = ( А_б ·γ ) / ( C·Δt · S_н · p ) (45)

где А_б – работа буксования сцепления, Дж;

• –плотность материала диска ( чугун =7,8…7,8510³ кг/м³).

Толщина маховика и нажимного диска.

_д = (0,528·10⁶ · 0, 5) / (482·288 · 0,026 · 7,810³) = 3,7 ≈ 4 мм

Для снижения теплонапряженности сцепления величину _д стремятся увеличить (если нет жестких ограничений на параметры массы конструкции).

В расчете принимаю _д = 20 мм исходя из конструктивных параметров и массы конструкции.

Толщину ведомого диска обычно принимают без расчёта в пределах 1.5-2,0 мм. Толщину фрикционных накладок выбирают в зависимости от соотношения удельной расчётной и допустимой работ буксования сцепления. Если Ауд  [Ауд] можно принять минимальную толщину _д из ряда, представляемого табл. 11 для выбранных диаметров Dн и Dв накладки. Если Ауд  [Ауд] – толщину накладки следует увеличить пропорционально отношению Ауд / [Ауд] и округлить до ближайшего значения стандартного ряда или аналогично изменить площадь (диаметральные размеры) накладок.

Ввиду значительных сил трения, возникающих между ведомым диском и фрикционными накладками при их соединении заклёпками, последние практически не испытывают напряжений среза. Поэтому диаметр, число и место размещения заклёпок обычно выбирают конструктивно, ориентируясь на прототипы узла. Длину и заглубление головок выбирают из условия возможности истирания не менее половина начальной толщины накладок без касания головками ведущих дисков.

Принятые окончательно диаметральные и осевые размеры дисков используют для определения экстремальных размеров зон размещения нажимных пружин, механизмов выключения и передачи момента от маховика на нажимной диск, а также деталей демпфера крутильных колебаний.