Устройство сцепления

Устройство сцепления

Сцепление — механизм кратковременного разъединения вала двигателя и механизмов трансмиссии (коробки переключения передач), предназначенный для плавного начала движения транспортного средства с места и бесшумного для переключения передач. Сцепление состоит из одного или нескольких фрикционных дисков, прижимаемых к ведущему диску двигателя (маховику) пружинами. В рабочем состоянии фрикционные диски, покрытые абразивным материалом, прижаты к маховику и передают крутящий момент от коленчатого вала двигателя на ведомый диск, насаженный через шлицевое соединение на вал . Вращение передается благодаря силам трения. Как только водитель нажимает на педаль сцепления, выжимная муфта отводит фрикционный диск (или пакет дисков) от маховика, преодолевая сопротивление пружин. Сила трения уменьшается, фрикционные диски начинают проскальзывать, замедляют или прекращают вращение, двигатель отсоединяется от узлов трансмиссии. В результате при работающем двигателе крутящий момент на ведущие колеса не передается. Это позволяет замедлить движение автомобиля, разгрузить валы для бесшумного переключения передачи, либо остановить транспортное средство без остановки двигателя.
Механизм выключения сцепления состоит из выжимного подшипника, приводного механизма (механического тросового или гидравлического), педали сцепления. Фрикционные диски (или ведомый диск, если речь идет о наиболее распространенном двухдисковом сцеплении) покрыты накладками из материала на основе асбеста. В последнее время в сцеплении применяют новые материалы, не содержащие асбеста, что увеличивает долговечность сцепления в целом. В центральной части ведомого диска расположены выжимные рычаги или лепестковые элементы, на которые воздействует выжимной подшипник. В свою очередь подшипник перемещается по направляющей вала вилкой выключения сцепления, связанной с педалью сцепления тросовым или гидравлическим приводом. В ведомый диск встраивают демпферные пружины, компенсирующие колебания частоты вращения и улучшающие равномерность вращения вала , что положительно сказывается на плавности хода автомобиля и долговечности коробки переключения передач.

Разновидности сцепления

Механизмы сцепления, применяемые в автомобилях и мотоциклах разделяют по способу передачи крутящего момента на узлы трансмиссии (на ) на механические, гидравлические и электромагнитные. Наибольшее распространение получили механические сцепления, которые в свою очередь, подразделяются на:
1. На сухие и «мокрые», работающие в маслянной ванне. Первые используются в автомобилях, вторые — в мотоциклах. «Мокрое» сцепление позволяет уменьшить диаметр ведущего и ведомого дисков, увеличить срок службы сцепления и улучшить охлаждение механизма.
2. По способу передачи крутящего момента — постоянного и непостоянного действия. Сцепление постоянного действия устанавливается в транспортные средства, непостоянного действия — в мощные станки и в механизмы (например, в экскаваторы и погрузчики), в которых передача крутящего момента необходима лишь в кратковременном режиме.

3. По количеству дисков механизмы сцепления подразделяются на однодисковые (пара ведущий и ведомый диск), двухдисковые (с промежуточным ведомым диском) и многодисковые. Однодисковое сцепление применяется в легковых и грузовых автомобилях. Двухдисковое — в грузовиках большой грузоподъемности, специализированных машинах, тракторах.

Многодисковое сцепление применяется в механизмах «мокрого» типа в мотоциклах.

4. По расположению и количеству нажимных пружин сцепления — на механизмы с набором пружин, расположенных равномерно по поверхности диска (на грузовых автомобилях), и на сцепление с единственной центральной диафрагменной пружиной (на легковых автомобилях).
5. По способу приведения механизма сцепления в действие — с механическим, гидравлическим, электрическим и гидромеханическим управлением. Механический привод вышел из употребления. Наиболее распространенным видом на данный момент является сцепление с гидравлическим приводом.

Фрикционные материалы

В сцеплениях любого типа характеристики материала, из которого изготовлены накладки на диски сцепления, определяют плавность срабатывания механизма сцепления и его долговечность. Долгое время в сцеплении использовались накладки на основе асбеста. Высокая термостойкость асбеста устраняли проблему перегрева сцепления при частом использовании. А волокнистая структура материала обеспечивала плавность момента срабатывания.
В современных механизмах сцепления применяются композитные материалы, обладающие улучшенными по сравнению с асбестом характеристиками. Но в случаях, когда требуется передать на узлы трансмиссии крутящий момент очень большой величины, фрикционные материалы оказываются непригодными. Поэтому в гоночных автомобилях и в сверхтяжелой технике (грузовиках, тягачах) применяют керамические фрикционные накладки. Они обладают очень высокой износостойкостью, нечувствительны к перегреву, но не обеспечивают плавной передачи крутящего момента на . Сцепление с керамическими ведомыми дисками относят к механизмам жесткого срабатывания.

Сцепление в автоматических трансмиссиях

В транспортных средствах с автоматическими коробками передач и с вариаторами сцепление не используется. В автомобилях с А вместо него используется гидромуфта (по сути, сцепление непостоянного действия). А в вариаторных транспортных средствах — на скутерах, легких мотоциклах, автомобилях с вариаторной трансмиссией — необходимости в сцеплении не возникает.
Классический механизм сцепления применяется в автомобилях с автоматизированной механической коробкой передач. В этих машинах выжим сцепления и переключение передач механической осуществляется сервоприводами по командам электронной системы управления. Причем, существуют трансмиссии с двумя сцеплениями, работающими по очереди — одно передает крутящий момент на ведущие колеса через сцепленную пару шестерен, второе в этот момент разъединяет вал двигателя от второй пары шестерен для плавного включения следующей передачи.
Полуавтоматом выключения сцепления оснащаются автомобили с частичной автоматизацией переключения и большинство современных мотоциклов со сцеплением мокрого типа. Когда водитель мотоцикла прикасается к рычагу переключения передач, усилие передается на механизм выжима сцепления. Это позволяет переключать передачи без выжима сцепления рычагом на руле, а в большинстве случаев и плавно тронуться с места, осторожно отпуская ножной рычаг переключения . На автомобилях с полуавтоматической трансмиссией привод механизма выжима сцепления соединен с рукояткой.

Из чего состоит и как работает сцепление автомобиля?

Коленчатый вал двигателя внутреннего сгорания не соединяется с коробкой передач (трансмиссией) напрямую. Между агрегатами установлен посредник – сцепление, помогающее плавно передать крутящий момент. Узел считается довольно надежным, поскольку редко «хандрит» даже на бюджетных машинах. Но в случае поломки дальнейшее движение становится крайне затруднительным. Чтобы оценить важность данного элемента, предлагается рассмотреть устройство и принцип работы сцепления автомобиля.

Какую функцию выполняет сцепление?

Представьте, что после включения 1-й передачи первичный вал коробки подключается к работающему двигателю напрямую. Гипотетические сценарии развития событий выглядят так:

• мотору не хватит усилия, чтобы справиться с приложенной полной нагрузкой, в результате чего он заглохнет;
• силовому агрегату хватит мощности на преодоление нагрузки, отчего последует сильный рывок машины вперед;
• если в этот момент прибавить оборотов нажатием педали газа, то крутящий момент коленчатого вала может переломать зубья шестерен коробки передач.

Как видите, среди перечисленных вариантов отсутствует плавное движение с места, происходящее на автомобилях в реальной жизни. Причина следующая: без сцепления нормально тронуться с места невозможно. Более того, вы даже первую скорость не включите – прямая стыковка двух валов даст вышеупомянутый рывок. Переключение на высшие передачи тоже исключается.

Отсюда вывод: встроенное между первичным валом коробки скоростей и коленвалом двигателя сцепление нужно для плавного подключения одного агрегата к другому. Благодаря ему сила крутящего момента передается трансмиссии не сразу, а постепенно.

Отпуская крайнюю слева педаль и трогаясь с места, вы чувствуете возрастающее усилие и при необходимости можете прибавить газу, чтобы автомобиль не заглох. Аналогично совершается переход на 2-ю и последующие скорости. В машинах с автоматической коробкой передач (АКПП) нет педали сцепления, поскольку узел – посредник действует без участия водителя – переключение производит гидравлический либо электрический привод.

Принцип действия механизма

В работе узла сцепления задействованы следующие основные детали:

• маховик, жестко закрепленный на коленчатом валу силового агрегата;
• 2 диска – нажимной и ведомый, составляющие фрикционный механизм;
• кожух;
• нажимные пружины;
• подшипник;
• диафрагменная пружина в виде концентрических рычагов;
• вилка;
• рабочий цилиндр гидравлического привода, срабатывающий при нажатии педали.

Примитивнейший механизм, который применялся в прошлом столетии, не включал гидроцилиндр, значительно облегчающий работу водителю. Вместо него стоял механический тросовой привод.

Ведущий диск (он же – корзина) прикручен к маховику болтами и вращается вместе с ним. Нормальное состояние сцепления, когда педаль находится в отжатом положении, – «подключено». То есть, коленчатый вал мотора и первичный коробки передач соединены посредством диска, придавленного к плоскости маховика пружиной. Когда вы нажимаете педаль, узел работает по такому алгоритму:

1. Через тормозную жидкость усилие передается гидроцилиндру, толкающему вилку.
2. Вилка надавливает на подшипник, а он толкает концентрические рычаги, чьи концы упираются в нажимной диск.
3. Концы рычагов отводятся назад и освобождают диск, в результате связь между валами разрывается, при этом вращающийся коленвал не крутит шестерни коробки.
4. Когда нужно тронуться с места, вы постепенно отпускаете педаль. Подшипник высвобождает рычаги, которые под воздействием пружин давят на диск. Последний прижимается к маховику фрикционной поверхностью и автомобиль плавно движется вперед.
5. Алгоритм повторяется при каждом переключении скоростей.

Чтобы сделать стыковку двигателя с трансмиссией более плавной, устройство сцепления предусматривает несколько демпферных пружин внутри ведомого диска. В момент касания фрикционных накладок поверхности маховика они сжимаются и дополнительно сглаживают передачу усилия мотора.

Разновидности узлов

Выше было описано устройство и принцип работы самой распространенной конструкции сцепления сухого типа, устанавливаемого на автомобили с механической коробкой передач. В легковых машинах, оснащенных АКПП, применяются системы «мокрого» типа, где детали фрикционного механизма погружены в жидкость. Это позволяет снизить воздействие силы трения продлить ресурс узла.

Существующие конструкции сцепления делятся на такие разновидности:

• по количеству фрикционных поверхностей: одно– и многодисковые;
• по способу управления: механические, с сервоприводом и гидравлические;
• по рабочей среде – сухие и влажные.

Многодисковая система внедрена вместе с моторами повышенной мощности. Причина следующая: одна группа фрикционных накладок тяжело переносит повышенные нагрузки и довольно быстро изнашивается. Благодаря конструкции с двумя дисками, разделенными проставкой, большой крутящий момент равномерно распределяется на 2 группы накладок (выжим происходит одновременно). Снижение удельной нагрузки дает увеличение срока службы узла.

С действием механического (педального) привода вы уже познакомились. На автомобилях с автоматической коробкой обычно устанавливается привод от гидротрансформатора, включающий сцепление самостоятельно. Принцип работы прост: вместе с повышением оборотов коленчатого вала возрастает давление масла в трансформаторе. Когда оно достигает определенного порога, срабатывает клапан, отжимающий пружины и переключающий скорости автоматически.

Сцепление в автомобиле с роботизированной коробкой включается сервоприводом по команде электронного блока управления. Последний ориентируется на показания датчиков и в нужный момент посылает сигнал приводу выжать сцепление. Выбрать момент переключения на другую скорость может и водитель, посылая импульс посредством рукоятки КПП либо подрулевых лепестков.

Распространенные неисправности

Чаще всего в механизме сцепления возникают следующие неполадки:

• протечка манжеты гидроцилиндра;
• критический износ фрикционных накладок;
• ослабление диафрагменной пружины;
• замасливание и пробуксовка ведомого диска;
• поломка либо заедание вилки.

Только первая неисправность, связанная с утечкой тормозной жидкости, позволяет без проблем добраться до автосервиса. В остальных случаях сцепление может не включиться и ехать дальше не получится.

Совет. Если вам удастся перевести механическую КПП на 1-ю передачу, попытайтесь тронуться со стартера, не касаясь педали сцепления. Это позволит доехать до СТО на малой скорости своим ходом.

Иногда в результате поломки механизма сцепления на АКПП «повисает» включенная передача, что дает возможность добраться в гараж или мастерскую. Но после остановки дальнейшее движение исключено. Если машина с механической коробкой доставляется на сервис методом буксировки, то с автоматической – только эвакуатором.

Источник https://wiki.zr.ru/%D0%A3%D1%81%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%B9%D1%81%D1%82%D0%B2%D0%BE_%D1%81%D1%86%D0%B5%D0%BF%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F

Источник https://autochainik.ru/princip-raboty-scepleniya-avtomobilya.html

Источник