6. Расчет сцепления

Расчет сцепления включает:

- определение расчетного момента Мс трения сцепления;

- определение работы Aб буксования сцепления, удельной работы Aуд буксования и температуры t⁰ деталей сцепления в процессе буксования;

- расчет деталей сцепления на прочность;

- расчет привода управления сцеплением (определение усилия на педаль управления и полного хода педали при полном выключении сцепления).

6.1. Определение расчетного момента трения сцепления

Расчетный момент трения сцепления

Мс = β·Мe max = P∑ ∙ z ∙ μ ∙ Rc , (6.1)

где β – коэффициент запаса сцепления (β ≤ 3,0). При его выборе исходят из того, что слишком низкое его значение приводит к увеличению времени буксования сцепления при трогании автомобиля, повышенному его нагреву и износу, а излишне высокое – к увеличению размеров, массы и усилия, необходимого для управления сцеплением, а также ухудшению предохранения трансмиссии и двигателя от перегрузок. В связи с этим в расчетах обычно принимают:

- для однодисковых сухих сцеплений легковых автомобилей – β = 1,4…1,9,

грузовых автомобилей – β = 1,5…2,2;

- для двухдисковых сухих сцеплений грузовых автомобилей – β = 2,0…2,3;

P∑ – усилие на нажимной диск; z – число поверхностей трения: для однодискового сцепления z = 2; для двухдискового – z = 4; для многодискового – z = 2n (n – число ведомых дисков); μ – коэффициент трения скольжения. Его значение зависит от материала поверхностей трения, их состояния и обработки, относительной скорости скольжения дисков, давления и температуры. Для существующих типов фрикционных накладок, работающих в паре с чугуном, в расчетах предлагается принимать μ = 0,30 [6, 7], μ = 0,23…0,27 [8];

Rc – радиус расположения равнодействующей сил трения

Rc = (D³ – d³) / 3 (D² – d²),

где D и d – соответственно наружный и внутренний диаметры фрикционной накладки, м.

Площадь трения одной накладки ведомого диска Fн = 0,25 · π · (D² – d²), тогда Rc = π (D³ – d³) / 12 Fн .

Наружный диаметр D фрикционной накладки ограничивается размерами маховика двигателя и должен быть согласован с ГОСТ 1786 – 95. Внутренний диаметр d фрикционной накладки устанавливают из отношения d / D = λн , которое при расчете сцепления принимают 0,67 ± 0,07 для легковых и 0,55 ± 0,05 – для грузовых автомобилей.

При расчете сцепления определяется удельное (допускаемое) давление на фрикционную накладку

po = P∑ / Fн , [МПа]. (6.2)

Подставив P∑ из уравнения (1.1), получим

β Мe max 12 β Мe max 12 β Мe max

po = ▬▬▬▬▬ = ▬▬▬▬▬▬▬ = ▬▬▬▬▬▬▬ ≤ [ po ] (6.3)

z μ Rc Fн π z μ (D³ – d³) π z μ D³ (1 – λн³)

Величину удельного давления [po] на безасбестовую полимерную фрикционную накладку выбирают в пределах 0,15…0,30 МПа, а на накладку из спеченного порошкового фрикционного материала (металлокерамическую) – 2,5…3,0 МПа. Меньшие значения соответствуют сцеплениям грузовых автомобилей и автобусов, а бóльшие – легковых автомобилей.

Размеры фрикционных накладок (наружный и внутренний диаметры и толщина) приведены в ГОСТ 1786, а максимально допустимая частота вращения ведомых дисков сцеплений в ГОСТ 12238.

Таким образом, коэффициент запаса β оценивает возможность сцепления в отношении передачи крутящего момента, а удельное давление po ≤ [po] на фрикционную накладку – надежность накладок в отношении износостойкости.