Принцип работы однодискового сцепления

Виды сцеплений

Сухое и мокрое сцепление

В настоящее время наиболее распространены следующие виды сцеплений:

• сухое однодисковое;
• мокрое;
• сухое двухдисковое;
• двухмассового маховика.

Разберем каждую разновидность более детально.

Сухое сцепление

Наиболее распространенная разновидность механизма. Сохранилась практически неизменной с конца XIX века, когда была изобретена Карлом Бенцем. Общее устройство и схема работы этого типа сцепления описаны выше.

Свое название конструкция получила в силу того, что в основе ее действия лежит действие сухого трения, препятствующего скольжению. Именно оно обеспечивает передачу вращения.

В силу относительно простоты конструкции изготовление сухого сцепления обходится недорого. Благодаря этому оно получило широкое распространение и встречается чаще всего.

Имеет ряд недостатков. Основных – 2. Во-первых, из-за постоянного трения диски довольно быстро изнашиваются. Во-вторых, во время работы они могут нагреваться и расширяться за счет повышения температуры. Это может неблагоприятно отразиться на функционировании механизма.

Мокрое сцепление

Мокрым называют сцепление, диски которого работают в специальной масляной ванне. Ее наличие обеспечивается включением в конструкцию картера, в который заключены все остальные конструктивные элементы механизма.

Благодаря использованию масла удалось решить основную проблему сухих механизмов – быстрый износ. Некоторые модели заходя еще дальше и обеспечивают циркуляцию жидкости и ее охлаждение. Благодаря этому удалось существенно уменьшить перегрев дисков и тем самым стабилизировать их работу.

Еще одно достоинство этого варианта заключается в том, что он способен лучше передавать крутящий момент.

В силу более сложного устройства мокрое сцепление стоит дороже. Кроме того, его сложно обслуживать, часто возникают неисправности, связанные с утечкой масла.

Чаще всего эту разновидность механизма применяют на современных транспортных средствах, которые оснащены роботизированным узлом. Его особенность в том, что вращение передается с разных дисков, а при смене скорости его передача не прекращается полностью. Это предотвращает потерю мощности. Все действия механизма управляются ЭБУ, а составные части узла приводятся в движение с использованием гидравлики. Этот вариант стоит еще дороже, однако обеспечивает наиболее эффективную работу и плавное торможение, переключение передач.

Сухое двухдисковое сцепление

Эта разновидность конструкции предполагает наличие сразу 2 ведомых дисков, между которыми находится специальная проставка. Благодаря тому, что при таком подходе увеличивается общая поверхность, на которой происходит трение, удается передать больший крутящий момент. Кроме того, подобная разновидность узла отличается более высокой прочностью и более продолжительным сроком эксплуатации.

По сути, сухое двухдисковое сцепление представляет собой компромиссный вариант между мокрым и однодисковым. Оно дешевле первого, но работает гораздо эффективнее последнего. Этот вариант конструкции чаще всего используется на грузовиках, а также легковых транспортных средствах с мощным мотором (например, внедорожниках).

Сцепление двухмассового маховика

Система подобного сцепления отличается от традиционного. Деталь состоит из 2 элементов, которые связаны системой пружин. Именно они поглощают рывки, вибрацию и другие нарушения вращения. В подобных конструкциях роль сцепления выполняет внутренний вал. Нажимной вал присоединяют к коленвалу, а ведомый – к механической КПП.

Ресурс работы этой разновидности узла несколько меньше, чем у более простых вариантов. Он составляет до 100 000 километров. Конечно, такой срок службы возможен только при условии эксплуатации транспортного средства в благоприятных условиях. Иными словами, чтобы механизм проработал максимально долго, надо ездить только по ровной дороге и не перегружать его.

Назначение

Сцепление, или соединительная муфта, является неотъемлемой составляющей любого автотранспорта. Именно это устройство берёт на себя ключевые нагрузки и удары. Узел представляет собой силовое зажимное устройство, которое передаёт вращательный импульс между главными частями автомобиля: трансмиссией и двигателем. Сформирован узел из небольшого количества дисков.

Автосцепление направлено на временное отделение коробки скоростей от двигателя и мягкого их подключения. Необходимость плавности притирки появляется во время хода авто

Переходное отсоединение движка и коробки переключения передач (КПП) важно и при дальнейшем переключении скоростного режима, и при немедленном торможении или остановке авто

Важно! Нагрузка на сцепление возрастает во время затормаживания, при резком его включении, а также при наезде авто на неровность дорожного полотна. Во время хода транспортного средства система соединительной муфты в основном находится во включённом положении

Она служит передатчиком мощности от движка к КПП, а также защищает детали последнего от разнообразных интенсивных действий, которые образуются в трансмиссии

Во время хода транспортного средства система соединительной муфты в основном находится во включённом положении. Она служит передатчиком мощности от движка к КПП, а также защищает детали последнего от разнообразных интенсивных действий, которые образуются в трансмиссии.

Устройство фрикционного сухого сцепления

Сухое фрикционное сцепление состоит из следующих основных частей:

— Маховик; — Нажимной диск («корзина» сцепления); — Ведомый диск (диск сцепления); — Выжимной подшипник (подшипник выключения сцепления) и нажимная муфта; — Детали привода сцепления.

Маховик. Маховик закреплен непосредственно на коленчатом валу двигателя и именно через него производится передача крутящего момента на трансмиссию. Сегодня обычно используются двухмассовые маховики: одна его часть крепится на коленвале, а вторая играет роль ведущего диска сцепления — на ней закреплены фрикционные накладки, за счет которых обеспечивается вращение ведомого диска. Части маховика соединены через пружины, выполняющие функции демпферов, снижающих уровень вибраций.

Нажимной диск («корзина»). Этот узел состоит из корпуса (который по форме напоминает корзину, за что и получил свое название) и непосредственно нажимного диска, соединенного с корпусом через пружину (или пружины). Пружины постоянно прижимают нажимной диск к ведомому диску, за счет чего и производится передача крутящего момента от двигателя коробке передач. В «корзине» могут использоваться несколько пружин, расположенных по кругу, однако сейчас чаще применяется одна пружина (диафрагма), состоящая из ряда тангенциальных (расположенных по радиусу) пластин. С одной стороны пластины соединены с корпусом, а в центре — с выжимным подшипником. Корзина жестко закреплена на маховике, вращаясь с ним как единое целое.

Ведомый диск. Расположен между маховиком и нажимным диском, его ступица надета на первичный вал коробки передач. Диск имеет сборную конструкцию: его основу составляет металлический диск, на котором с двух сторон находятся фрикционные накладки. Также в диске предусмотрены демпфирующие пружины, которые смягчают удары и делают передачу крутящего момента более плавной.

Выжимной подшипник и нажимная муфта. Это подшипник особой конструкции, который упирается в центральную часть диафрагменной пружины и производит ее сжатие при выжимании сцепления. Выжимной подшипник здесь необходим по простой причине: корзина вращается вместе с маховиком, и если бы не было подшипника, нажимная муфта подвергалась бы сильному износу. Наличие подшипника решает эту проблему, так как муфта давит на его внешнюю часть, которая не вращается, а усилие на пружину передается через внутреннее кольцо.

Детали привода сцепления. Это компоненты включения и выключения сцепления. Сюда входят вилка выключения сцепления (с ее помощью движется нажимная муфта), тросы (механический привод), гидроцилиндры и трубки (гидропривод), педаль и т.д.

Предназначение

Какие функции выполняет сцепление автомобиля? Прежде всего, данный узел необходим для плавного трогания автомобиля с места, о чем мы сказали в начале статьи. Если мотор с коробкой соединены жестко, то после включения передачи машина резко дергается вперед, так как на коробку передается сразу вся мощность от двигателя. Неправильное использование сцепления вызывает механическое повреждение деталей, а также приводит к частой остановке двигателя при трогании с места.

Благодаря работе сцепления, а именно скольжению ведущего и ведомого дисков, крутящий момент увеличивается постепенно. Движущие усилия возрастают не сразу, а потому машина трогается очень плавно и мягко.

Также коробка сцепления необходима для легкого переключения передач во время движения транспортного средства. Когда автомобиль едет с определенной скоростью, которая стабильно растет или уменьшается, возникает необходимость в переходе на повышенную или пониженную передачу, чему способствует своевременное разъединение валов узла между трансмиссией и двигателем. В противном случае для переключения передачи требовались бы более высокие усилия, что в дальнейшем спровоцировало бы быстрый износ КПП и других его механизмов. В частности, при принудительном переводе скорости повышается нагрузка на зубья шестерен. Таким образом, сцепление также выполняет функцию уменьшения нагрузки, которая действует на поверхность деталей КПП, что облегчает переход с одной передачи на другую. При этом коробка передач (фото данного механизма представлено ниже) терпит минимальные нагрузки от двигателя. А это значительно повышает срок службы деталей КПП, цена которых порой слишком велика.

Как добраться до нужного узла?

Теперь о том, как заменить сцепление правильно. Если хотите добраться до этого узла, вам придется снять коробку передач и несколько деталей дополнительно. Для этого вам обязательно нужен домкрат, смотровая яма либо эстакада. При необходимости можно изготовить и самодельную эстакаду. Без таких приспособлений не обойтись, поскольку для того, чтобы заменить сцепление на ВАЗ, вам придется пролежать почти сутки под своей машиной.

Когда вы сможете нормально работать под машиной, вам придется демонтировать КПП по частям. Это выглядит так:

1. Отсоедините узел стартера — отключите все контакты, потом открутите три винтовых крепления и снимите устройство.
2. Далее следует заняться приводом смены передач. Ослабьте хомут, и вытащите устройство.
3. Отключите трос от спидометра и провода заднего хода.
4. Дальше вы увидите растяжки к рычагам подвески. Необходимо ослабить их крепления, а потом отвести их в разные стороны.
5. Снимите шаровые опоры с поворотных рычагов.
6. Вытащите наконечник ШРУС и сразу заткните его какой-нибудь заглушкой, иначе польется масло.
7. Демонтируется нижняя часть защиты картера сцепления, там всего 3 болта.
8. Чтобы двигатель и КПП не упали, под них делают опоры.
9. Дальше откручивайте оставшиеся опоры, после чего можно аккуратно вытащить узел КПП.

Двухдисковое сцепление

Двухдисковые сцепления не следует путать с двойными сцеплениями, которые используются на тракторах и имеют два независимых приводных вала (вал привода ходовой части и вал отбора мощности).
Как уже упоминалось ранее, способность сцепления к передаче крутящего момента можно ощутимо улучшить за счет увеличения количества поверхностей трения при сохранении диаметра дисков сцепления.
Поэтому двухдисковые сцепления имеют два ведомых диска, соединенных с одним первичным валом коробки передач.

Двухдисковое сцепление легкового автомобиля

Двухдисковые сцепления используются в конструкции легковых, спортивных и гоночных автомобилей, если они должны передавать очень высокий крутящий момент, однако конструктивное пространство сильно ограничено и высокий момент инерции масс нежелателен.
Как показано на примере Porsche 928 (рис. 21 «Устройство двухдискового сцепления легкового автомобиля на примере Porsche 928«), в двухдисковом сцеплении передаваемый сцеплением крутящий момент удваивается, так как оно имеет четыре поверхности трения.

Два ведомых диска (2) отделены друг от друга промежуточным диском (3), на котором расположен также зубчатый венец (4) привода стартера. Ведущий диск (1) по конструкции аналогичен диафрагменному сцеплению с обратным выжимом.

Двухдисковое сцепление грузового автомобиля

Двухдисковые сцепления для грузовых автомобилей могут иметь диаметр до 380 мм. Применяются как сцепление с витыми нажимными пружинами, так и диафрагменное сцепление. Оба варианта способны передавать от двигателя на трансмиссию крутящий момент до 2000 Н-м.
Двухдисковое сцепление модели GF-2 с витыми нажимными пружинами производства F&S (рис. 22 «Стандартное двухдисковое сцепление с витыми нажимными пружинами модели GF2 для тяжелых транспорт­ных средств промышленного назначения«) давно завоевало прочные позиции в качестве стандартного оборудования для тяжелых транспортных средств промышленного назначения.

При монтаже нажимного диска сцепления GF-2 следует обязательно помнить о том, что рычаги отжимного приспособления могут биться о кожух. Отжимное приспособление способно надлежащим образом выполнить отведение нажимного диска только при равномерном износе фрикционных накладок обоих ведомых дисков.

Вариант с обратным выжимом (рис. 23 «Двухдисковое диафрагменное сцепление с обратным выжимом модели GMFZ для грузовых автомобилей«) обеспечивает передачу высоких крутящих моментов при относительно небольшом диаметре дисков в сочетании с небольшой конструктивной высотой сцепления в сборе. Помимо минимальных конструктивных размеров, он обладает также всеми известными преимуществами диафрагменного сцепления.

РЕКОМЕНДУЮ ЕЩЕ ПОЧИТАТЬ:

Принцип работы сцепления автомобиля

Принцип работы сцепления автомобиля заключается в плавном соединении и разъединении между собой двух металлических дисков: один жестко привязан к валу двигателя, а второй – к коробке переключения передач.

Механизм сцепления приводится в действие тросом, ведущим от педали в подкапотное пространство автомобиля непосредственно к самому механизму сцепления. При нажатой педали происходит разъединение двигателя и трансмиссии.

Основными деталями механизма сцепления являются:

• Маховик коленвала;
• Ведущий диск (нажимной);
• Ведомый диск.

Диск, передающий усилие двигателя, называется ведущим (он же нажимной или “корзина” сцепления). Он крепится шарнирными соединениями к штампованному стальному кожуху, который, в свою очередь, жестко соединен болтами с маховиком коленчатого вала. Такой вид крепления позволяет ведущему диску сцепления изменять расстояние до кожуха.

При продольном перемещении “корзина” сцепления прижимает к маховику диск, называемый ведомым. Он соединен с первичным валом коробки переключения передач. В рабочем положении ведомый диск зафиксирован между маховиком и нажимным диском, а при нажатии на педаль сцепления он освобождается.

Плавность включения сцепления обеспечивается за счет проскальзывания дисков до момента их полного прижатия друг к другу. Для этого ведомый диск делают из нескольких частей, разделенных упругими пластинами. Также он имеет специальные накладки из материала, устойчивого к нагреву и износу. Нажимной диск сцепления тоже подпружинен и имеет теплоизолирующие прокладки.

При отпущенной педали сцепления ведущий и ведомый диски прижимаются сильными пружинами к маховику, образуя жесткую конструкцию. При этом вал коробки передач начинает вращаться со скоростью вращения коленвала, передавая усилие к узлам трансмиссии и далее через приводные валы к колесам. Автомобиль трогается с места.

Но скорости двух валов не могут моментально стать одинаковыми, автомобиль в этом случае «прыгнет» и заглохнет. Поэтому педаль управления сцеплением отпускается плавно, чтобы с помощью сил трения уравнять вращение ведущего и ведомого дисков. Тогда можно нажатием на педаль акселератора изменять скорость вращения коленвала и, соответственно, управлять скоростью движения автомобиля.

Такой вид сцепления называется сухим, дисковым и постоянно замкнутым. Это значит, что для его работы нужны сухие поверхности дисков, при отпущенной педали, соединенных друг с другом.

Устройство сцепления автомобиля

Рассмотрим устройство узла на примере однодискового сцепления. Оно состоит из 11 основных конструктивных элементов:

• маховик;
• накладки;
• ведомый и ведущий диски;
• прижимные пружины;
• вилка выключения;
• муфта;
• вал педали;
• педаль;
• рычаги;
• выжимной подшипник;
• вал КПП.

На некоторых авто часто применяется механизм, отличающийся по конструкции. В нем некоторая часть рычагов заменена диафрагменной пружиной. Чаще всего такую схему используют на легковых транспортных средствах. Также иногда применяют лепестковую конструкцию.

Хотя диски выполняют из стали, на некоторых моделях имеется керамическое покрытие. Оно обеспечивает более интенсивное трение и исключает провороты.

Ведущий диск с витыми пружинами однодискового сцепления

На рис. 6. «Конструкция однодискового сцепления с витыми пружинами» показана устаревшая конструкция сцепления с витыми пружинами, которая больше не используется на современных легковых автомобилях.

Таким образом, ведомый диск, зажатый между нажимным диском и маховиком (5), передает крутящий момент с коленчатого вала двигателя на первичный вал коробки передач (8).

В отличие от диафрагменного сцепления, в этой конструкции выключение сцепления осуществляется с помощью рычагов смещения нажимного диска (9).
Кроме этого, в процессе отведения нажимного диска приходится преодолевать сопротивление нажимных пружин. В результате, по сравнению с диафрагменным сцеплением, в данном случае механизм выключения сцепления должен развивать большее усилие. Другими серьезными недостатками, которые в итоге привели к победе диафрагменного сцепления, стали большая конструктивная высота ведущего диска в сборе, более высокая чувствительность к частоте вращения, а также более значительные механические нагрузки из-за обилия отдельных деталей.

В конструкции транспортных средств промышленного назначения пока еще можно встретить сцепление с витыми пружинами (рис. 7. «Стандартный ведущий диск сцепления с витыми пружинами и чугунным кожухом для транспортных средств промышленного назначения«), хотя и тут отчетливо прослеживается тенденция к переходу на диафрагменные сцепления.

Благодаря различиям в используемых пружинах можно без труда обеспечить требуемое усилие прижима для соответствующего типа сцепления.

Кожух ведущего диска сцепления промышленных транспортных средств выполнен из чугуна. Рычаги смещения нажимного диска, обеспечивающие выключение сцепления в этой конструкции, изготовлены преимущественно методом штамповки, закалены и установлены на игольчатых подшипниках или специальных втулках.

Выключение сцепления осуществляется, как правило, с помощью выжимного подшипника, который воздействует на упоры рычагов смещения нажимного диска.

Требования к конструкции

К сцеплению автомобиля, как известно, предъявляются определенные требования, оно должно обеспечивать:

• беспроблемное, а главное — плавное включение, что позволяет снизить уровень нагрузок на коробку передач и улучшить динамику в целом;
• полное выключение в деактивированном положении, это позволит снизить вероятность того, что автомобиль поведет, соответственно снизится вероятность опасной остановки ДВС;
• надежное включение при активированном положении, что способствует снижению вероятности пробуксовки;
• оптимальный отвод тепла, соответственно, вашему транспортному средству не будут грозить проблемы с перегревом устройства;
• долгий срок эксплуатации и износостойкость поверхностей трущихся элементов;
• комфорт в плане управления и удобство.

Помимо этого, данные механизмы, как и другие узлы транспортного средства, должны обладать такими параметрами, как обеспечение наиболее оптимальных габаритов и небольшого веса. Устройство должно быть максимально надежным и технологичным, обладать высоким сроком эксплуатации.

Загрузка …

О свойствах конструкции

Прежде чем разбирать полностью все узлы, требуется разобраться, как это все работает в собранном виде.

Система сцепления необходима для выполнения двух функций:

1. Кратковременного отсоединения двигателя автомобиля от трансмиссии.
2. Плавного подключения двигателя обратно к трансмиссии во время смены передач.

Сцепление на ВАЗ-2109 также является защитой трансмиссии от повреждений и перегрузки во время работы, так что этот узел необходимо поддерживать в рабочем состоянии и менять поврежденные детали, как только было обнаружено повреждение.

На «девятке» установлена самая простая фрикционная однодисковая система. Работает она по такому принципу:

1. Пока педаль не нажата, ведомый диск сжимается пружинным механизмом между маховиком и ведущим (нажимным) диском. В таком состоянии сцепление включено и обороты передаются через систему на КПП.
2. При нажатии педали срабатывает механизм, который отсоединяет ведущий диск от ведомого, пропадает связь между элементами системы, поэтому крутящий момент больше не передается дальше.

В этой схеме нас больше всего интересует несколько деталей:

1. Ведомый и ведущий диск, которые очень часто быстро снашиваются, из-за чего теряют необходимые эксплуатационные свойства.
2. Привод — устройство, которое приводит в работу узел при нажатии педали. Если он неисправен, вы будете чувствовать рывки и вибрации при попытке сменить передачу.
3. Тросик сцепления — соединяет педаль с системой. Со временем его натяжение ослабляется, из-за чего возникает эффект неполного включения механизма.

https://www.youtube.com/watch?v=https ://www.youtube.com/watch?v=1858lZXHZ-g

Переклепка накладок ведомых дисков

Для замены изношенных фрикционных накладок ведомых дисков необходимо:

высверлить или срубить остроконечным зубилом заклепки и снять накладки; высверливание заклепок производить осторожно, чтобы не повредить отверстий в диске;
наложить на диск новую накладку, наметить центры отверстий, просверлить отверстия и раззенковать их с таким расчетом, чтобы головки заклепок утопали на 0,5 мм от поверхности накладки;
подобрать латунные или медные заклепки по диаметру отверстий диска и по толщине собранного диска с накладками так, чтобы длина выступающей части заклепки была примерно равна 0,7 ее диаметра;
приклепать накладки к диску вручную или с помощью верстачного приспособления частыми и сильными ударами (чтобы головки заклепок с той и другой стороны утопали на 0,5 мм от поверхности накладок).

После приклепки поверхности накладок зачищают напильником или наждачным камнем и диск проверяют на биение в центрах на оправке. Биение со стороны короткого конца ступицы диска на радиусе 120—150 мм не должно превышать 0,5 мм. Если биение больше указанной величины, диск правят на плите ударами молотка.

Накладки ведомого диска сцепления (автомобилей ГАЗ-51 и М-20 «Победа») приклепывают к пластинчатым пружинам, расположенным по окружности диска. При этом каждую накладку приклепывают отдельно.

По типу трения

Мокрое устройство сцепления По виду трения демпферные сцепления автомобиля можно разделить на два типа:

1. Сухие. Принцип работы сухого устройства основан на передаче вращающего момента от мотора машины к трансмиссионной системе при помощи сухого трения. Оно образуется в ходе функционирования ведущего и ведомого шкивов.
2. Мокрые. Такое двойное сцепление работает в масле. Передача энергии с мотора на коробку передач, как видно по фото, также осуществляется посредством сжатия ведущих и ведомых компонентов системы, обрабатываемых маслом. Основным минусом является сложность конструкции, а также достаточно высокая цена на обслуживание и ремонт, в результате чего современные авто практически не оснащаются такими сцеплениями.

Классификация механизмов в таблице

«Мокрый» тип

Существует и так называемый мокрый тип сцепления. Чем он отличается от первого варианта? В нем имеется гидротрасформаторное масло между двумя дисками. Также на «мокром» узле нет такого жесткого сцепления между ведомым и ведущим диском.

По сравнению со своими аналогами он имеет целый ряд преимуществ. Среди них необходимо отметить хорошую защиту автомобиля от перегревов, а также высокую надежность работы механизмов. Однако есть у «мокрого» элемента и свои недостатки. Главный его минус – высокая стоимость, поэтому на большинстве бюджетных автомобилей такая система не используется.