4.4 Расчет на нагрев

Чрезмерный нагрев деталей сцепления при буксовании может вывести его из строя.

Если принять, что вся работа буксования, приходящаяся на один диск, превращается в тепло, то температура ведущего диска будет равна

, (21) [ 4 ]

где – удельная работа буксования, Дж/см²;

–коэффициент перераспределения теплоты между деталями;

–для нажимного диска однодискового сцепления и среднего диска двухдискового сцепления;

–для наружного (нажимного) диска двухдискового сцепления;

–теплоемкость стали или чугуна, кДж/кгград;

–масса диска, кг;

Отсюда перепад температур, ⁰С

0С (22) [ 4 ]

Допустимый нагрев нажимного диска за одно выключение – включение сцепления

⁰С.

Для формованных накладок сцепления грузовых автомобилей, как было сказано выше, максимальная допускаемая температура при длительном воздействии составляет 200^оС, а при кратковременном воздействии (не более 1 минуты) до 350⁰С.

Поддержание постоянного теплового режима обуславливает стабильность работы сцепления. При длительном буксовании температура поверхностей трения достигает 300⁰С и выше, но уже при 200⁰С коэффициент трения снижается примерно в 2 раза. При высокой температуре начинает вытекать связующий компонент накладок, в результате чего они становятся пористыми, сухими и быстро изнашиваются. Для отвода теплоты предусматривается: вентиляция картера сцепления через окна или ажурный кожух, направление потока воздуха специальными щитами, поглощение теплоты массивными дисками, выполнение радиальных канавок на фрикционных накладках.

Пример расчета на нагрев:

Коэффициент перераспределения теплоты между деталями

Теплоемкость стали или чугуна, кДж/кгград

Масса диска Q = 0,5кг;

перепад температур

⁰С,

[ Δt ] > Δt, перепад температур не превышает допустимого значения.

5 Расчет на прочность основных деталей сцепления и механизмов управления.

В основе расчета деталей сцепления и привода к нему на прочность лежит определение сил, действующих на рассчитываемые детали. Величина этих сил зависит от выполняемых деталями сцепления функций и определяется в соответствии с конкретной конструкцией сцепления. Определив силы, действующие на отдельные детали сцепления и его привода, нетрудно найти напряжения, возникающие в этих деталях.

5.1 Диски трения

Для ведущих и нажимных дисков сцеплений наиболее часто применяются отливки средней прочности из чугуна СЧ 18-36.

Для лучшего отвода тепла нажимные диски имеют ребра в виде лопастей и вентиляционные канавки, размеры их определяются конструктивно с учетом размеров фрикционных колец и маховика.

Рассчитываются в ведущих дисках только элементы, соединяющие диск с маховиком (выступы и шипы, зубья, пальцы и отверстия под них). Работают эти элементы на смятие. Удельное давление смятия определяется по выражению

, МПа, (23) [ 4 ]

где – коэффициент момента, учитывающий распределение крутящего момента двигателя по ведущим дискам;

,

где – число ведущих дисков;

–расстояние (радиус) расположения элемента от оси сцепления,

–число работающих элементов,

–суммарная площадь контакта, м²,

В выполненных конструкциях МПа.

Ведомые диски автомобильных сцеплений изготовляются из стали 20 (с цианированием и закалкой) и сталей 40,45,60Г,65Г,60ХГС и др. (с закалкой).

В таблице 9 приведены сведения о материалах, термообработке и толщине ведомых дисков сцеплений некоторых автомобилей.

Таблица 9 Материалы, применяемые для изготовления ведомых дисков

Марки автомобилей	Марка стали	Толщина, мм	Твердость и термообработка
ЗИЛ	50ХФА	2,1	HRC 35…40 Закалка и отпуск
КрАЗ	65	2,0	HRC 44…64 Закалка и отпуск
КамАЗ	65Г	2,0	––

Диски прикрепляются к шлицевой ступице, выполненной из стали 40 или 40Х и устанавливаемой на ведущем валу коробки передач (вал сцепления).

В ведомом диске на прочность рассчитываются заклепки, крепящие фрикционные кольца и стальной диск к ступице, а также шлицы ступицы. Заклепки рассчитываются на срез и смятие. В существующих конструкциях длина ступицы обычно больше наружного диаметра вала со шлицами, по которому они перемещаются. Стремление увеличить длину ступицы связано с необходимостью исключения перекоса ведомого диска, а также уменьшения удельного давления на шлицы. Шлицы ступицы рассчитываются:

– на смятие

; (24) [ 4 ]

– на срез

; (25) [ 4 ]

где – наружный диаметр шлицев, м;

–внутренний диаметр шлицев, м;

–длина шлицев, м;

–число шлицев;

–ширина шлица, м.

Допускаемые напряжения для одно – и двухдисковых сцеплений МПа иМПа. Меньшие значения имеют сцепления грузовых автомобилей и автобусов, большие значения – сцепления легковых автомобилей.

Пример расчета дисков трения:

Примем расстояние расположения элемента от оси сцепления R=0,045 м;

Суммарная площадь контакта, F=0,000151 м²,

Число работающих элементов е = 3

Удельное давление смятия

Па,

где, коэффициент момента, учитывающий распределение крутящего момента двигателя по ведущим дискам

.

Значение удельного давления удовлетворяет условию прочности σ_см ≤ [ σ_см ].

В ведомом диске на прочность рассчитываются заклепки, крепящие фрикционные кольца и стальной диск к ступице, а также ступица. Заклепки рассчитываются на срез и смятие.

Расчет заклепок:

Суммарная площадь контакта F=0,000014 м²,

МПа.

Значение расчетного напряжения удовлетворяет условию прочности, σ_см ≤ [ σ_см ].

Расчет шлицев ступицы:

Параметры шлицевого соединения подбирается из справочника [7] .

–наружный диаметр шлицев, м;

м,

–внутренний диаметр шлицев, м;

м,

–длина шлицев, м;

м,

–число шлицев;

,

–ширина шлица, м;

м.

– на смятие

МПа

Значение расчетного напряжения удовлетворяет условию прочности, σ_см ≤ [ σ_см ].

– на срез

МПа;

Значение расчетного напряжения удовлетворяет условию прочности, τ ≤ [ τ ]