Устройство и принцип работы сцепления автомобиля

«Слабые места» сцепления

Это основные виды сцепления, который применяются на транспорте. Сказать однозначно, какой из типов самый лучший – невозможно, поскольку в каждом из них есть свои определенные недостатки.

Так, во всех фрикционных типах сцепления «слабым местом» являются ведомые диски. За счет все того же трения, фрикционные накладки постепенно стираются и требуется их замена (обычно меняется диск в сборе).

Возможно также повреждение других рабочих поверхностей, разрушение пружин, может износиться выжимной подшипник.

Неисправности нередко случаются с элементами привода. При этом, чем сложнее конструкция такого сцепления, тем выше вероятность поломки.

Что касается гидравлического сцепления, то в нем передача усилия осуществляется без жесткой связи элементов (но это не совсем так, поскольку в конструкции присутствует механизм блокировки), что в значительной мере повышает надежность основных рабочих элементов.

Но у него тоже есть «слабые места» — подшипники и сальники. При их выходе из строя, нарушается работоспособность всего сцепления. Также возможно разрушение лопастей колес.

Дополнительно это тип сцепления очень «боится» несоответствие уровня рабочей жидкости.

В целом, все неисправности любого типа сцепления сравнительно легко устраняются, но есть одна существенная проблема – добраться до него для проведения ремонта очень сложно, и для этого приходится полностью снимать коробку передач.

Явление самоиндукции. Индуктивность

Явление электромагнитной индукции наблюдается во всех
случаях, когда изменяется магнитный поток, пронизывающий проводящий контур. В
частности, если электрический ток течет в проводящем контуре, то он создает
пронизывающий этот контур магнитный поток Ф.

При изменении силы тока I в любом контуре изменяется и
магнитный поток Ф, вследствие этого в контуре возникает электродвижущая сила
(ЭДС) индукции, которая вызывает дополнительный ток (рис. 1, где 1 —
проводящий замкнутый контур, 2 — силовые линии магнитного поля, создаваемого
током контура). Это явление называется самоиндукцией,
а дополнительный ток, вызываемый ЭДС самоиндукции, – экстратоком самоиндукции.

Явление самоиндукции наблюдается в любой замкнутой электрической
цепи, в которой протекает элетрический ток, при замыкании или размыкании этой
цепи.

Рассмотрим, от чего зависит величина ЭДС ε_s самоиндукции.
Магнитный поток Ф, пронизывающий замкнутый проводящий контур, пропорционален
магнитной индукции В магнитного поля, создаваемого током, протекающим в
контуре, а индукция В пропорциональна силе тока.

Рис. 1

Тогда магнитный поток Ф пропорционален силе тока, т.е.

Ф = L · I,(1)

где L — индуктивность контура, Гн
(Генри).

Из (1) получим

L =
Ф/I .(2)

Индуктивностью контура
L называется скалярная физическая величина, равная отношению магнитного
потока Ф, пронизывающего данный контур, к величине силы тока, текущего в
контуре.

Генри — это индуктивность такого контура, в котором при силе тока в 1А
возникает магнитный поток 1Вб, т.е. 1 Гн = 1.

Согласно закону электромагнитной индукции

. (3)

Подставляя (1) в (3), получим ЭДС самоиндукции:

. (4)

Формула (4) справедлива при L=const.

Опыт показывает, что при увеличении индуктивности L в
электрической цепи сила тока в цепи увеличивается постепенно (см. рис. 2), а
при уменьшении L сила тока уменьшается так же медленно (рис. 3).

Сила тока в электрической цепи при замыкании изменяется по
закону , а при размыкании – по закону .

Кривые изменения силы тока показаны на рис. 2 и 3.

Рис. 2 Рис.3

Индуктивность контура зависит от формы, размеров и
деформации контура, от магнитного состояния среды, в которой находится
контур, а также от других факторов.

Найдем индуктивность соленоида. Соленоид — это цилиндрическая трубка, изготовленная из
немагнитного непроводящего материала, на которую плотно, виток к витку,намотана тонкая металлическая проводящая
проволока. На рис. 4 показан разрез соленоида вдоль цилиндрической трубки по
диаметру (1 — силовые линии магнитного поля).

Рис. 4

Длина l соленоида намного
больше, чем диаметр d,
т.е. l>>d. Если l<d, то соленоид можно рассматривать как
короткую катушку.

Диаметр тонкой проволоки намного меньше, чем диаметр соленоида. Для
увеличения индуктивности внутрь соленоида помещают ферромагнитный сердечник с
магнитной проницаемостью μ. Если l>>d, то при протекании
тока внутри соленоида возбуждается однородное магнитное поле, индукция
которого определяется формулой

В=μ_о μnI, (5)

где μ_о = 4π·10-7 Гн/м – магнитная
постоянная; n = N/l – число витков единицы длины соленоида; N – число витков соленоида.

Вне соленоида магнитное поле практически равно нулю.
Поскольку соленоид имеет N витков,
то полный магнитный поток ψ
(потокосцепление), пронизывающий поперечное сечение S соленоида, равен

Ψ = NФ = NВS, (6)

где Ф = BS – поток, пронизывающий один виток соленоида.

Подставляя (5) в (6) и с учётом того, что N = nl,
получим

Ψ = μ_о μn2 lSI . (7)

С другой стороны,

Ψ = LI . (8)

Сравнивая (7) и (8), получим

L = μ_о μn2lS = μ_о μS. (9)

Площадь сечения соленоида равна

. (10)

С учётом (10) формула (9) запишется в виде

L = μ_о
μ. (11)

Определить индуктивность соленоида можно, подключив
соленоид в электрическую цепь переменного тока с частотой ω. Тогда
полное сопротивление (импеданс) определится формулой

, (12)

где R – активное
сопротивление, Ом; = х_L–
индуктивное сопротивление; = х_с – ёмкостное
сопротивление конденсатора с
ёмкостью С.

Если в электрической цепи
отсутствует конденсатор, т.е. электроёмкость цепи мала, то х_с<< х_L и формула (12) будет иметь вид

. (13)

Тогда закон Ома для переменного
тока запишется в виде

, (14)

где I_m , U_m –
амплитудные значения силы тока и напряжения.

Так как ω = 2πν, где ν
– частота колебаний переменного тока, то (14) примет вид

. (15)

Из (15) получим рабочую формулу
для определения индуктивности:

. (16)

Виды сцепления и классификация

Сегодня автомобилисты выделяют множество классификаций сцепления. Можно встретить однодисковые или многодисковые механизмы. Кроме того, сцепление бывает сухими и мокрым, на это влияет среда, в которой работает узел. Самое большое распространение имеет сухое однодисковое сцепление. Отдельную классификацию выделяют относительно типа рабочего привода и относительно принципа нажатия на корзину.

По характеру силы трения существует два вида: сухое и мокрое. Сухое – обеспечивается за счет функциональной работы передачи вращения между двумя шкивами. Мокрое сцепление работает за счет передачи энергии при помощи сжатия компонентов, находящихся в автомобильном масле.

Отдельно существует различие по количеству шкивов:

• Однодисковые. Системы, которые характерны как для легкового транспорта, так и для грузового. Элемент применим для автомобилей, у которых крутящий момент попадает в диапазон 0,7–0,8 кНм.
• Многодисковая система. Применима для тяжелых транспортных средств с высоким крутящим моментом. В конструкции предусмотрено наличие двух рабочих дисков, корзины и системы контроля синхронного нажатия.

Если рассуждать относительно расположения пружин на дисках, то можно отметить, что встречаются два варианта: демпферные пружины помещены по периферии и наличие централизованной диафрагмы.

Ведомый диск сцепления (феродо)

Сцепление автомобиля являются узлом, который несет очень важную функцию – обеспечивает мягкое и безболезненное для автомобиля переключение передач.

Для чего нужен ведомый диск сцепления?

Задача сцепления заключается передаче крутящего момента от двигателя к трансмиссии, в разъединении трансмиссии от работающего двигателя на время, необходимое водителю для включения нужной передачи в коробке передач и обеспечении мягкого (без ударов и толчков) подключения трансмиссии обратно к двигателю. Одной из основных деталей сцепления является ведомый диск.

На ведомом диске с двух сторон имеются фрикционные накладки, благодаря которым за счет силы трения ведомый диск принимает на себя вращения от ведущего диска. На ведомом диске имеются также специальные разрезы, чтобы избежать коробления диска в случае сильного нагрева, а также присутствует устройство, называемое гаситель крутильных колебаний. Ведомый диск сцепления – сложносоставная деталь. У него есть своя ступица, которая не имеет жесткой связи с диском. Ступица имеет внутренние шлицы для соединения со шлицами ведущего вала коробки передач, и она устанавливается внутри самого ведомого диска. На одной из сторон ведомого диска устанавливается гаситель крутильных колебаний. На гасителе и самом на ведомом диске заклепками закреплены фрикционные пластины. По обе стороны фланца ступицы и ведомого диска устанавливаются диски гасителя и маслоотражатели. Маслоотражатели, диски гасителя и фланец ступицы соединяются друг с другом заклепками.

Таким образом, ведомый диск оказывается свободным и может поворачиваться на некоторый угол относительно ступицы. В дисках гасителя, кольце гасителя и ведомом диске устроены окна, в которые вставляются пружины с опорными пластинами. Пружины находятся в предварительно сжатом, но не до конца, состоянии. Вращение маховика передается на кожух сцепления, а с него на нажимной диск. С нажимного диска вращение за счет трения передается на фрикционные накладки и на стальной диск ведомого диска, далее через пружины гасителя крутильных колебаний на диски гасителя, далее на фланец ступицы, на ступицу и через шлицы на ведущий вал коробки передач. При резком изменении частоты вращения пружины гасителя сжимаются и за счет этого несколько уменьшаются крутильные колебания, что помогает избежать повреждения деталей коробки передач.

Как часто менять ведомый диск сцепления?

Ведомый диск сцепления является достаточно прочным узлом, задачей которого является способность выдерживать значительные динамические нагрузки, компенсировать отсутствие достаточных навыков работы со сцеплением у неопытного водителя. Однако, при интенсивной и не очень аккуратной эксплуатации, ведомый диск сцепления постепенно изнашивается, могут возникнуть и определенные неисправности. Например, могут износиться или повредиться фрикционные накладки, основной стальной диск может деформироваться из-за перегрева, могут сломаться демпферные пружины, износиться шлицы ступицы ведомого диска.

Случается, что ведомый диск сцепления изнашивается раньше времени, если были допущены ошибки при установке и регулировке сцепления. Долговечность ведомого диска сцепления изначально зависит от прочностных и нагрузочных характеристик, заложенных при конструировании, от качества компонентов, а самое главное – от навыков и стиля вождения владельца автомобиля.

В нормальных условиях качественный ведомый диск сцепления на любом другом автомобиле может потребовать замены не ранее чем при пробеге 100 тыс. км. На износ ведомого диска сцепления обязательно укажет пробуксовка сцепления, а в салоне появляется характерный запах.

Текст

(57) Изобрет онным приводретения явля НЫИ ПРИВОД НА ние относится м наведения, тся повышение мещения. Выло ЕДЕНИЯк фрикциелью изобточностинение углового п ЬФ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ А ВТОРСИОМУ СВИДЕТЕПЬСТ(21) 4095429 (22) 16. 05. 8 (46) 07. 12. 8 (72) Ю.П. Ко (53) 621.839 (56) Авторск У 176703, кл электромеханической передачи в виддвух рычагов, несущих ролики, с однимиз которых кинематически связан двигатель, а также выполнение опоры ведомого фрикционного диска 4 в видеопорного катка 7, поджимных каткови размещенных с его торцов опорныхи поджимных роликов 6 обеспечиваетукаэанный вьппе эффект. Размещениеопорного и поджимных катков через 9относительно ведущего фрикционногодиска 3 обеспечивает снижение нагрузки на последний, 4 ил.Фрикционный привод наведения, содержащий размещенные в опорах на основании ведущий и ведомый фрикци» онные диски и электромеханическую передачу с двигателем, о т л и ч а — ю щ и й с я тем, что, с целью повьппения точности углового перемещения, ведомый фрикционный диск — жесткий, опора ведущего фрикционного диска закреплена на основании, опора ведомого фрикционного диска выполнена в виде размещенных со стороны его торцов один напротив другого опорных и поджимных роликов и установленных через 90 от ведущего фрикционного диска попериферии ведомого фрикционного диска опорного и двух поджимных катков, электромеханическая передача выполнена в виде установленных на на основании по разные стороны от ведущего фрикционного диска относительно межцентрового расстояния двух двуплечих рычагов одни плечи которых связаны упругим элементом, и размещенных на других плечах рычагов роликов, кинематически связанных с ведущим фрикционным диском и один из них с двигателем. Изобретение относится к области приводов с фрикционным зацеплением и может быть использовано при создании механизмов наведения прецизи 5 онных следящих систем оптических телескопов, радиотелескопов, антенн и других установок, к которым предьявляются повьппенные требования к точности и плавности наведения. 10Целью изобретения является повышение точности углового перемещения за счет уменьшения влияния кинематической погрешности конструктивных элементов. 15На фиг. 1 изображены кинематическая схема привода; на фиг. 2 » вид А на фиг, 1; на фиг, 3 — привод, раз- рез по валам электромеханической пе» редачи; на фиг. 4 — вид Б на фиг.3. 20Фрикционный привод наведения содержит основания 1. На основании в неподвижной опоре 2 размещен ведущий фрикционный диск 3, взаимодействующий с ведомым фрикционным диском 4. 25 Последний выполнен жестким и установлен в опоре, представляющей собой размещенные со стороны торцов ведомого фрикционного диска один напротив другого опорные ролики 5 и под жимные ролики 6, а также установлен ные через 90 от ведущего фрикционного диска 3 по периферии ведомого фрикционного диска опорный каток 7 и два поджимные катка 8. Электромеханическая передача выполнена в виде установленных на основании по разные стороны от ведущего фрикционного диска 3 относительно межцентрового расстояния двух двуплечих рычагов 9 и 1040 одни плечи которых связаны упругим элементом 11, а другие несут ролики 12 и 13. Последние кинематически через промежуточный ролик 14 связаны с ведущим фрикционным диском 3. Ролик 13 кинематически через фрикцион» ный или зубчатый редуктор 15 связан с двигателем не показан). Фрикционный привод работает следующим образом. При подаче сигналов на электродвигатель он приводит во вращение через ролик 13 ведущий фрикционный диск 3, а тот в свою очередь передает вращение ведомому фрикционному диску 4 При использовании дифференциала и дополнительного двигателя не показаны) фрикционный привод может иметь системы грубого и точного наведения. Следует отметить, что выполнение электромеханической передачи фрикционной дополнительно повьппает плавность работы привода. Формула изобретения442759 Составитель М, Лев Техред Л.Сердюков нский Черн едактор Н. Лазаренк Коррек Заказ б 372/3 1 ираж 784ВНИИПИ Государственного копо делам изобретений и313035, Москва, Ж, Раушска Подписно митета СССРоткрытийя наб., д, 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная,

Смотреть

Принцип работы

По назначению фрикционные муфты могут быть сцепными и предохранительными.

Сцепная фрикционная муфта (муфта сцепления), предназначенная для разъединения и плавного соединения входного и выходного валов посредством трения.

Во время включения в работу сцепных фрикционных муфт крутящий момент на ведомом валу возрастает поступательно и пропорционально увеличению силы взаимного прижатия поверхностей трения. Это позволяет соединять валы под нагрузкой и со значительной начальной разницей их угловых скоростей. В процессе включения муфта пробуксовывает, а разгон ведомого вала осуществляется плавно, без ударов.

Предохранительная муфта предназначена для разобщения входного и выходного валов в случае превышения предельной величины крутящего момента.

По типу трущихся поверхностей различают муфты дисковые, конусные, барабанные, барабанно-ленточные.

По способу создания сил трения различают муфты с пружинным, грузовым, центробежным, кулачковым, гидравлическим, пневматическим и электромагнитным нажимом.

По типу сил трения различают муфты сухого трения и муфты, работающие в масле.

Возникновение реактивная мощность

Допустим, цепь содержит источник питания постоянного тока и идеальную индуктивность. Включение цепи порождает переходный процесс. Напряжение стремится достичь номинального значения, росту активно мешает собственное потокосцепление индуктивности. Каждый виток провода согнут круговой траекторией. Образуемое магнитное поле будет пересекать соседствующий сегмент. Если витки расположены один за другим, характер взаимодействия усилится. Рассмотренное называется собственным потокосцеплением.

Характер процесса таков: наводимая ЭДС препятствует изменениям поля. Ток пытается стремительно вырасти, потокосцепление тянет обратно. Вместо ступеньки видим сглаженный выступ. Энергия магнитного поля потрачена, чтобы воспрепятствовать процессу создавшему. Случай возникновения реактивной мощности. Фазой отличается от полезной, вредит. Идеально: направление вектора перпендикулярно активной составляющей. Подразумевается, сопротивление провода нулевое (фантастический расклад).

При выключении цепи процесс повторится обратным порядком. Ток стремится мгновенно упасть до нуля, в магнитном поле запасена энергия. Пропади индуктивность, переход пройдет внезапно, потокосцепление придает процессу иную окраску:

1. Уменьшение тока вызывает снижение напряженности магнитного поля.
2. Произведенный эффект наводит противо-ЭДС витков.
3. В результате после отключения источника питания ток продолжает существовать, понемногу затухая.

Графики напряжения, тока, мощности

Реактивная мощность некое звено инерции, постоянно запаздывающее, мешающее. Первый вопрос: зачем тогда нужны индуктивности? О, у них хватает полезных качеств. Польза заставляет мириться с реактивной мощностью. Распространенным положительным эффектом назовем работу электрических двигателей. Передача энергии идет через магнитный поток. Меж витками одной катушки, как было показано выше. Взаимодействию подвержены постоянный магнит, дроссель, все, способное захватить вектором индукции.

Случаи нельзя назвать в смысле описательном всеобъемлющими. Иногда применяется поток сцепления в виде, показанном для примера. Принцип используют пускорегулирующие аппараты газоразрядных ламп. Дроссель снабжен несметным количеством витков: отключение напряжения вызывает не плавное снижение тока, но выброс большой амплитуды противоположной полярности. Индуктивность велика: отклик поистине потрясающий. Превышает исходные 230 вольт на порядок. Достаточно, чтобы возникла искра, лампочка зажглась.

Треугольник сопротивлений и коэффициент мощности

Чтобы проще вести анализ электрических цепей, физики предлагают использовать треугольник сопротивлений. Активная часть откладывается, как ток, – вправо оси абсцисс. Договорились, индуктивность направлять вверх, емкость – вниз. Вычисляя полное сопротивление цепи, значения вычитаем. Исключено комбинированный случай. Доступно два варианта: реактивное сопротивление положительное, либо отрицательное.

Получая емкостное/индуктивное сопротивление, параметры элементов цепи домножают коэффициентом, обозначаемым греческой буквой «омега». Круговая частота – произведение частоты сети на удвоенное число Пи (3.14). Еще одно замечание по поводу нахождения реактивных сопротивлений укажем. Если индуктивность просто домножается указанным коэффициентом, для емкостей берутся величины обратные произведению. Понятно из рисунка, где приведены указанные соотношения, помогающие вычислять напряжения. После домножения берем алгебраическую сумму индуктивного, емкостного сопротивлений. Первые рассматриваются положительными величинами, вторые – отрицательными.

Формулы реактивных составляющих

Две составляющие сопротивления – активная и мнимая – являются проекциями вектора полного сопротивления на оси абсцисс и ординат. Углы сохраняются при переносе абстракций на мощности. Активная откладывается по оси абсцисс, реактивная – вдоль сои ординат. Емкости и индуктивности являются основополагающей причиной возникновения в сети негативных эффектов. Было показано выше: без реактивных элементов становится невозможным построение электротехнических устройств.

Коэффициентом мощности принято называть косинус угла меж полным вектором сопротивления и горизонтальной осью

Столь важное значение параметру приписывают, поскольку полезная часть энергии источника является долей полных трат. Доля высчитывается умножением полной мощности на коэффициент

Если векторы напряжения и тока совпадают, косинус угла равен единице. Мощность теряется нагрузкой, улетучиваясь теплом.

Сказанному верить! Средняя мощность периода при подключении к источнику чисто реактивного сопротивления равна нулю. Половину времени индуктивность принимает энергию, вторую отдает. Обмотка двигателя обозначается на схемах прибавлением источника ЭДС, описывающего передачу энергии валу.

Как сделать сцепление на минитрактор своими руками?

Этим вопросом задаются многие фермеры, владеющие самодельными минитракторами. Прежде, чем ответить на него, следует разобраться в том, какой механизм проще всего собрать. Выделяют 2 вида конструкций, обладающих наиболее простой конструкцией: ременное и многодисковое, работающее в масляной ванне.

Клиноременный узел, подобно узлам других видов, также состоит из ведомых и главных деталей. В качестве ведомых деталей выступают шкивы.

Для сборки ременной муфты потребуется:

• 2 ремня, длиной не менее 14 см. Они будут играть роль передней и задней передачи;
• ролики пружинного типа – отвечают за оптимальное напряжение ремней;
• 2 направляющих планки, обладающие размерами, одинаковыми с параметрами шкивов,
• направляющая пластина из толстой прочной стали.

Порядок действий при сборке ременной муфты сцепления выглядит следующим образом:

1. Сначала коленчатый вал мотора минитрактора необходимо оснастить 3-ручьевым шкивом – он примет на себя функцию ведущего звена в конструкции самодельного узла;
2. Второй шкив потребуется установить на входной вал редуктора трансмиссии – это послужит основой для изготовления ведомого механизма сцепления;
3. При сборке следует придерживаться правила: шкивы, расположенные ближе всего к двигателю минитрактора, должны располагаться строго параллельно друг к другу;
4. Подпружиненный кронштейн нужно оснастить роликами, отвечающими за натяжение ремней, или, в случае необходимости, их ослабление;
5. Далее ремень задней передачи потребуется оборудовать специальной направляющей, роль которой отведена стальной пластине. Сама ременная передача должна быть соединена своей противоположной стороной с роликом и шкивом;
6. В конце на ролики и задний шкив необходимо установить направляющие планки. Таким образом, они должны огибать самодельную конструкцию с каждой стороны. Более детально о том, как устроена самодельная ременная муфта сцепления, расскажет видео.

Собранное своими руками сцепление обладает надежностью и устойчивостью к вибрациям, создаваемым двигателем. При этом, такая муфта является самым дешевым способом изготовления механизма сцепления.

Что предлагают под видом экономии электроэнергии

В сети предлагают купить устройства экономии электроэнергии. Компенсаторы реактивной мощности

Важно не перегнуть палку. Допустим, компенсатор будет уместно смотреться рядом с включенным компрессором холодильника, коллекторным двигателем пылесоса, обременять квартиру мерами при работающих лампочках накала – предприятие сомнительное

До установки потрудитесь узнать сдвиг фаз меж напряжением и током, согласно информации, правильно рассчитайте объем блока конденсаторов. Иначе попытки сэкономить таким образом потерпят неудачу, разве случайно удастся навести палец в небо, попасть в точку.

Вторым аспектом компенсации реактивной мощности является учет. Делается для крупных предприятий, где стоят мощные двигатели, создающие большие углы сдвига фаз. Внедряют специальные счетчики учета реактивной мощности, оплачиваемой согласно тарифу. Для расчетов коэффициента оплаты применяется оценка тепловых потерь проводов, ухудшение режима эксплуатации кабельной сети, некоторые другие факторы.

Реактивная мощность и конденсаторы

Реактивная мощность запасается энергией магнитного поля индуктивностями. А конденсатор? Выступает источником возникновения реактивной составляющей. Дополним обзор теорией сложения векторов. Поймет рядовой читатель. В физике электрических сетей часто используются колебательные процессы. Всем известные 220 вольт (теперь принятые 230) в розетке частотой 50 Гц. Синусоида, амплитуда которой равна 315 вольт. Анализируя цепи, удобно представить вращающимся по часовой стрелке вектором.

Анализ цепей графическим методом

Упрощается расчет, можно пояснить инженерное представление реактивной мощности. Угол фазы тока считают равным нулю, откладывается вправо по оси абсцисс (см. рис.). Реактивная энергия индуктивности совпадает фазой с напряжением UL, опережает на 90 градусов ток. Идеальный случай. Практикам приходится учитывать сопротивление обмотки. Реактивной на индуктивности будет часть мощности (см. рис.). Угол меж проекциями важен. Величина называется коэффициентом мощности. Что означает на практике? Перед ответом на вопрос рассмотрим понятие треугольника сопротивлений.