Сцепление и главная передача
СЦЕПЛЕНИЕ.
Привести схему фрикционного сцепления и объяснить назначение , конструкцию и принцип работы.
Привести схему привода сцепления автомобиля КамАЗ-5320 и объяснить его устройство и работу.
Предъявляемые
требования к сцеплению и порядок
регулировки.
ГЛАВНАЯ ПЕРЕДАЧА.
Назначение и типы главных передач, их конструктивные особенности.
Привести кинематическую схему разнесенной главной передачи автомобиля МАЗ-500 и объяснить ее устройство и работу.
Привести
схемы полуосей и объяснить их
конструктивное различие по степени нагруженности.
Сцепление
Сцепление
является первым устройством трансмиссии
и предназначено для передачи
крутящего момента от маховика коленчатого
вала двигателя к первичному валу
коробки передач. Принцип действия
сцепления основан на использовании сил
трения, возникающих между дисками. Ведущие
диски сцепления воспринимают от маховика
крутящий момент двигателя, а ведомые
диски передают этот момент двигателя
первичному валу коробки передач. Нажимное
устройство (нажимные пружины) обеспечивают
плотное прижатие ведущих и ведомых деталей
сцепления для создания необходимого
момента трения. Крутящий момент от ведущих
деталей передается на ведомые за счет
сил трения. При этом сцепление позволяет
водителю кратковременно прерывать передачу
крутящего момента, как бы отделять двигатель
от трансмиссии, а затем и плавно их соединять.
Сцепление предназначено для:
- отсоединения двигателя от трансмиссии при переключении передач,
резком торможении;
- плавного соединения двигателя с трансмиссией при трогании с места;
- предохранения двигателя и трансмиссии от перегрузок;
- передачи крутящего
момента от двигателя на коробку передач.
По виду энергии различают:
- механические;
- гидравлические;
- электромагнитные муфты сцепления.
Наиболее распространённые механические муфты сцепления.
По виду трения – на сухие и работающие в масле (мокрые).
По
режиму включения – постоянно
замкнутые и непостоянно
По числу
ведомых дисков – одно- , двух- и
многодисковые.
По типу и расположению нажимных пружин
– с расположением пружин по периферии
нажимного диска и с центральной диафрагменной
пружиной.
По
способу управления – с механическим,
гидравлическим, электрическим или комбинированным
приводом (например, гидромеханическим).
Привод управления(или выключения) сцепления
Рисунок 1 Гидравлического привода управления (выключения)
сцепления и механизма сцепления
1 - коленчатый вал; 2 - маховик; 3 - ведомый диск; 4 - нажимной диск; 5 - кожух сцепления; 6 - нажимные пружины; 7 - отжимные рычаги; 8 - нажимной подшипник; 9 - вилка выключения сцепления; 10 - рабочий цилиндр; 11 - трубопровод; 12 - главный цилиндр; 13 - педаль сцепления; 14 - картер сцепления; 15 - шестерня первичного вала; 16 - картер коробки передач; 17 - первичный вал коробки передач
Привод выключения
сцепления (гидравлического типа) состоит
из :
- педали,
- главного цилиндра,
- рабочего цилиндра,
- вилки выключения сцепления,
- нажимного подшипника,
- трубопроводов.
При
нажатии на педаль сцепления, усилие
ноги водителя, через шток и поршень,
передается жидкости, которая, в свою
очередь, передает давление от поршня
главного цилиндра на поршень рабочего.
Далее шток рабочего цилиндра перемещает
вилку выключения сцепления и нажимной
подшипник, который и передает усилие
на механизм сцепления. Когда же водитель
отпустит педаль, то под воздействием
возвратных пружин все детали привода
займут исходные позиции.
В гидравлическом
приводе сцепления автомобилей ВАЗ применяется
тормозная жидкость «Нева», «Роса», «Томь»
и аналогичные им. Однако при покупке жидкости
или, по крайней мере, перед тем как заливать
ее в бачок привода, стоит прочитать то,
что написано на этикетке флакона. Существуют
жидкости, которые не подлежат смешиванию
с другими.
На переднеприводных автомобилях Волжского
автозавода используется механический
привод, где педаль сцепления связана
с вилкой выключения с помощью металлического
троса.
Механизм
сцепления
Механизм сцепления представляет собой
устройство, в котором происходит передача
крутящего момента за счет работы сил
трения. Именно механизм сцепления позволяет
кратковременно разъединять двигатель
и коробку передач, а затем вновь плавно
их соединять. Элементы механизма заключены
в картер сцепления, который крепится
к картеру двигателя.
Механизм сцепления состоит из (рисунок
1):
- картера и кожуха,
- ведущего диска (которым является маховик коленчатого вала двигателя),
- нажимного диска с пружинами,
- ведомого диска со специальными износостойкими накладками.
Ведомый диск, связанный с первичным
валом коробки передач, постоянно
прижат к маховику нажимным диском
под воздействием очень сильных
пружин. За счет огромных сил трения между
маховиком, ведомым и нажимным дисками,
все это вместе, как единое целое, вращается
при работе двигателя. Но это только тогда,
когда водитель не трогает педаль сцепления,
независимо от того едет ли или стоит на
месте его автомобиль.
А для начала движения машины, необходимо
прижать ведомый диск, связанный с ведущими
колесами (через первичный вал коробки
передач и другие составляющие трансмиссии),
к вращающемуся маховику, то есть - включить
сцепление, привести его в состояние монолита.
И это сложная задача, так как угловая
скорость вращения маховика составляет
20 - 25 оборотов в секунду, а скорость вращения
ведущих колес – ноль.
Для выключения сцепления
водитель нажимает на педаль, при этом
нажимной диск отходит от маховика и освобождает
ведомый диск, прерывая передачу крутящего
момента от двигателя к коробке передач.
Нажимать на педаль сцепления следует
достаточно быстрым, но не резким, спокойным
движением до конца хода педали.
Схема работы когда сцепление выключено
Механизм
сцепления Камаз-5320
состоит (рисунок 2) из ведущих деталей,
ведомых деталей, нажимного
устройства, механизма выключения.
Рисунок 2 Механизм сцепления Камаз 5320
1- ведомый диск; 2- ведущий диск; 3- установочная втулка; 4- нажимной диск; 5-вилка оттяжного рычага; 6- оттяжной рычаг: 7-пружина упорного кольца; 8-шланг смазывания муфты; 9-петля пружины; 10-выжимной подшипник; 11-оттяжная пружина; 12-муфта выключения сцепления; 13- вилка выключения сцепления; 14- упорное кольцо; 15- вал вилки; 16- нажимная пружина; 17- кожух; 18-теплоизолирующая шайба; 19- болт крепления кожуха; 20- картер сцепления; 21-маховик; 22-фрикционная закладка; 23- первичный вал; 24- диск гасителя крутильных колебаний; 25- пружина гасителя крутильных колебаний; 26-кольцо ведомого диска; 27-механизм автоматической регулировки положения среднего ведущего диска
К
ведущим деталям относятся
кожух сцепления. Средний ведущий диск (рисунок 3, а) отлит из чугуна и установлен в пазах маховика на четырех шипах, равномерно расположенных по окружности диска. Для обеспечения вентиляции сцепления, лучшего отвода тепла и снижения веса в теле диска выполнены окна, разделенные между собой внутренними ребрами. В шипах размещен рычажный механизм, который механически регулирует положение среднего диска при выключении сцепления с целью обеспечения чистоты выключения.
Нажимной диск (рисунок 3, б) отлит из серого чугуна, как и средний ведущий диск, установлен в пазах маховика на четырех шипах. С одной стороны диск имеет шлифованную поверхность, с другой – 12 бобышек для установки нажимных пружин.
Рисунок 3 Диски сцепления
а – средний ведущий диск; б - нажимной диск; в - ведомый диск с демпфером в сборе: 1-ступица; 2-заклепка; 3-обойма демпфера; 4-ведомый диск; 5-фрикционная накладка; 6- пружина демпфера
Каждый шип со стороны кожуха имеет прилив, в котором профрезерован паз и расточены два отверстия для установки оси рычага выключения сцепления.
Кожух сцепления стальной, штампованный, устанавливается на картере маховика на двух установочных втулках и крепится 12 болтами.
В кожухе имеются 12 углублений для установки пружин и отверстия для установки вилок рычагов.
К ведомым деталям относятся два ведомых диска с демпфером, ведомый вал сцепления (он же первичный вал коробки передач). Ведомый диск (рисунок 3, в) состоит из диска с фрикционными накладками, ступицы диска, демпфера (гасителя крутильных колебаний). Ведомый диск изготовлен из стали. В центре диска имеется отверстие для установки ступицы. В диске выполнены восемь окон для пружин демпфера. По периферии диска с обеих сторон приклепаны заклепками фрикционные накладки, изготовленные из асбестовой композиции. Ступица имеет внутренние шлицы, которыми устанавливается на шлицах первичного вала коробки передач. В ступице также выполнены восемь окон для пружин демпфера. Демпфер служит для гашения крутильных колебаний, которые возникают в двигателе и трансмиссии. Из-за неравномерности работы двигателя и упругости коленчатого вала происходит постоянное закручивание и раскручивание вала, т.е. возникают собственные крутильные колебания. В трансмиссии имеются валы коробки передач, раздаточной коробки, карданной передачи, полуосей. При резком включении сцепления, торможении автомобиля без выключения сцепления, при наезде колес на препятствие в валах трансмиссии возникают вынужденные колебания. При неравномерной работе двигателя крутильные колебания от двигателя могут передаваться в трансмиссию. Это особенно опасно, когда частота собственных угловых колебаний трансмиссии совпадает с частотой крутильных колебаний. В этом случае наступает резонанс и нагрузка на детали трансмиссии резко увеличивается, что может привести к поломке их. Вынужденные крутильные колебания в трансмиссии, в свою очередь, могут передаваться в двигатель, что резко увеличивает нагрузку на его детали. Поэтому для предохранения от резонансных крутильных колебаний валов в ведомых дисках сцепления устанавливаются демпферы (гасители крутильных колебаний). Демпфер имеет упругий и фрикционный элементы. Упругий элемент служит для изменения частоты колебаний валов и предотвращения явления резонанса, т.е. совпадения частот собственных угловых колебаний и крутильных колебаний, и состоит из восьми цилиндрических пружин. Фрикционный элемент уменьшает амплитуды вынужденных колебаний, преобразуя энергию колебаний в тепло, и состоит из двух обойм, двух дисков, двух фрикционных колец. К фланцу ступицы с обеих сторон приклепаны диски демпфера и обоймы. К ведомому диску с обеих сторон приклепаны фрикционные кольца. Фрикционные кольца и диски демпфера также имеют по восемь окон, окна для пружин совпадают с окнами в ведомом диске и фланце ступицы. В окнах устанавливаются восемь цилиндрических пружин.
Таким образом, между ведомым диском и его ступицей нет жесткой связи – они связаны только через восемь пружин. Диски демпфера выполнены в виде
тарельчатых пружин и постоянно прижимаются к фрикционным кольцам.
При возникновении крутильных колебаний ступица ведомого диска проворачивается относительно самого диска; пружины демпфера, сжимаясь, изменяют частоту колебаний, обеспечивая несовпадение частот собственных колебаний трансмиссии и вынужденных крутильных колебаний, т. е. предотвращают явление резонанса.
При повороте ступицы диски демпфера скользят по фрикционным кольцам, и за счет трения энергия колебаний превращается в тепло. Нажимное устройство состоит из двенадцати пружин. Пружины опираются на бобышки нажимного диска через шайбы из термоизоляционного материала. Суммарное усилие пружин равно 10500...12200Н (1050...1220 кгс).
Механизм выключения состоит из четырех оттяжных рычагов, упорного кольца, муфты выключения сцепления с выжимным подшипником, вилки выключения сцепления с валом, двух оттяжных пружин. Четыре оттяжных рычага устанавливаются на нажимном диске и соединяются с кожухом с помощью вилок. Оттяжные рычаги соединяются с нажимным диском и вилками-пальцами. Пальцы установлены в диске и вилках на игольчатых подшипниках. На оси рычага в вилке устанавливается пружина упорного кольца, которая одним усиком упирается в кожух, а другим через петлю постоянно прижимает упорное кольцо к оттяжным рычагам. Упорное кольцо предохраняет оттяжные рычаги от износа.
Для
выключения сцепления на крышку первичного
вала коробки передач установлена муфта
выключения сцепления с подшипником в
сборе. Муфта под действием пружин постоянно
прижимается запрессованными в нее сухарями
к лапкам вилки выключения сцепления.
Для смазки муфты и подшипника установлены
шланг подачи смазки и масленка на картере
сцепления. Вилка выключения сцепления
установлена на валу привода, который,
в свою очередь, установлен на втулках
в расточках картера сцепления. На наружный
конец вала установлен рычаг вала вилки.
Привод управления механизмом сцепления
Привод дистанционный, гидравлический, с пневмоусилителем, предназначен для выключения сцепления. Емкость его гидросистемы 0,38 л. Применяемая жидкость ГТЖ-22М или «Нева», «Томь». Он состоит (рисунок 4) из педали сцепления с оттяжной пружиной, главного цилиндра, пневмогидравлического усилителя, рычага вала вилки выключения сцепления с оттяжной пружиной, толкателя, трубопроводов.
1-педаль; 2- упор нижний; 3-кронштейн; 4- упор верхний; 5- рычаг; 6-палец
эксцентриковый;
7- толкатель поршня; 8- пружина оттяжная;
9- цилиндр главный; 10-трубопровод гидравлический;
11-усилитель пневмогидравлический; 2-пробка;
13-клапан перепускной; 14-трубопровод пневматический;
15-чехол защитный; 16- толкатель поршня;
17-гайка сферическая регулировочная; 18-бачок
компенсационный; а- сжатый воздух
При нажатии на педаль при выключении сцепления усилие от ноги водителя через рычаг и шток передается к главному цилиндру, откуда жидкость под давлением по трубопроводу поступает в корпус следящего устройства, которое при этом обеспечивает пропуск сжатого воздуха, поступающего по воздухопроводу через редукционный клапан от воздушного баллона. Одновременно от главного цилиндра жидкость под давлением поступает в гидравлический цилиндр усилителя. Суммарное усилие давления воздуха в цилиндре пневмоусилителя и давление жидкости в гидравлическом цилиндре передается на шток пневмоусилителя. Шток перемещает рычаг вала вилки выключения сцепления, которая, поворачиваясь, выключает сцепление.
Педаль сцепления установлена на оси кронштейна. Она передает
усилие на толкатель поршня главного цилиндра с помощью рычага и эксцентрикового пальца. Главный цилиндр (рисунок 5) установлен на кронштейне педали сцепления.
Рисунок 5 Главный цилиндр
1-толкатель (шток) поршня; 2-корпус; 3-поршень; 4-корпус бачка; 5-зазор
свободного хода главного цилиндра; А- зазор свободного хода главного цилиндра
Состоит из корпуса цилиндра, защитного чехла, штока, поршня, торцевой
уплотнительной манжеты, пружины, пробки цилиндра, корпуса бачка. В корпусе главного цилиндра образованы две полости, разделенные перегородкой. Верхняя полость совместно с бачком предназначена для заправки гидропривода рабочей жидкостью и хранения необходимого запаса рабочей жидкости.
Нижняя полость
выполняет функции рабочей
которой устанавливается поршень с манжетой и пружиной. Пневмогидравлический усилитель привода сцепления служит для создания дополнительного усилия с целью облегчения управления сцеплением. Он крепится двумя болтами к фланцу картера сцепления с правой стороны. Усилитель (рисунок 6) состоит из переднего 35 и заднего 44 корпусов, поршня выключения сцепления 43 с толкателем 3, пневматического поршня 31, следящего устройства.
Рисунок 6 Пневмогидравлический усилитель привода сцепления:
а- подвод тормозной жидкости; б-подвод воздуха; 1-сферическая гайка; 2-контргайка; 3-толкатель поршня выключения сцепления; 4-защитный чехол; 5-стопорное кольцо; 6-корпус уплотнения поршня;
7-уплотнительное кольцо; 8-манжет следящего поршня; 9-следящий поршень; 10-корпус следящего поршня; 11-перепускной клапан; 12-колпачок; 13-уплотнитель выпускного отверстия;14-крышка выпускного отверстия; 15-винт крепления крышки; 16-диафрагма следящего устройства; 17-седло диафрагмы; 18-уплотнительное кольцо; 19-пружина диафрагмы; 20-пробка; 21-пружина возвратная; 22-седло впускного клапана; 23-впускной клапан; 24-стержень клапанов; 25-крышка подвода воздуха; 26-выпускной клапан; 27-регулировочные прокладки; 28-гайка;
29-шайба диафрагмы; 30-кольцо упорное; 31-пневматический поршень; 32-прокладка; 33-пробка; 34-манжета поршня; 35-передний корпус; 36-пружина поршня; 37-шайба; 38-манжета уплотнителя; 39-распорная втулка; 40-распорная пружина; 41-упорная втулка; 42-манжета поршня; 43-поршень выключения; сцепления; 44-задний корпус
Передний корпус отлит из алюминиевого сплава. В нем расточены отверстие
(вверху) и сверление (внизу). Сверление предназначено для установки пневматического поршня. Верхнее ступенчатое отверстие предназначено для установки впускного клапана с седлом следящего устройства. Полости клапана в верхнем отверстии и надпоршневом пространстве нижнего сверления соединены между собой каналом. В стенке корпуса имеется пробка 33 для удаления конденсата. В цилиндре переднего корпуса расположен пневматический поршень 31 с манжетой и возвратной пружиной. Поршень напрессован на толкатель, выполненный как одно целое с гидравлическим поршнем. Толкатель гидравлического поршня имеет сферическую гайку 1 и контргайку 2. Усилия от пневматического и гидравлического рабочих поршней суммируются и передаются через толкатель и его сферическую гайку на рычаг вала вилки выключения сцепления. В заднем чугунном корпусе 44 расточены отверстие (внизу) и сверление (вверху). Отверстие выполняет роль цилиндра гидравлического поршня выключения сцепления. Со стороны переднего корпуса в отверстие установлено и зафиксировано уплотнение поршня.
Верхнее сверление предназначено для установки корпуса поршня следящего
устройства. Рабочая жидкость из главного цилиндра поступает в полость гидравлического поршня через отверстие а в корпусе. Сжатый воздух в верхнюю полость переднего корпуса подводится через отверстие в крышке корпуса.
Следящее устройство
предназначено для
В корпусе установлен
следящий поршень с манжетой. Ход
поршня ограничивается упорным кольцом.
Диафрагма зажата между корпусами; в ней
при помощи гайки закрепляются седло выпускного
клапана и две тарелки пружины диафрагмы.
Конические выпускной и впускной клапаны
собраны на общем стержне. Пружина клапанов
прижимает впускной клапан к седлу, закрепленному
в корпусе при помощи крышки подвода воздуха.
Канал б для подвода сжатого воздуха в
цилиндр пневматического поршня соединяется
с полостью перед диафрагмой калиброванным
отверстием. Воздух из цилиндра пневматического
поршня выпускается через выпускной клапан,
внутреннюю полость седла выпускного
клапана и отверстие, закрытое уплотнителем
с крышкой.
Работа сцепления
Исходное положение. Педаль привода сцепления находится в исходном положении, шток главного цилиндра – в верхнем положении. Поршень под действием пружины прижат к перегородке корпуса. Между штоком и поршнем имеется зазор, полости главного цилиндра сообщаются между собой. В трубопроводе, соединяющем главный цилиндр с гидроусилителем, давление отсутствует. Толкатель гидравлического поршня гидроусилителя под действием возвратной пружины рычага вала вилки прижимается к гидравлическому поршню, который через другой толкатель удерживает пневматический поршень в исходном положении. Нажимной диск 4 (смотри рисунок 2) сцепления под действием нажимных пружин 16 прижимает ведомые диски к среднему ведущему диску 2 и маховику 21. Муфта выключения сцепления под действием пружин отведена от упорного кольца 14 на 3,2...4мм, обеспечивая тем самым полноту включения сцепления. Крутящий момент, развиваемый двигателем, от коленчатого вала передается на маховик, средний ведущий и нажимной диски и далее за счет трения на ведомые диски. От ведомых дисков крутящий момент через демпфер передается на ступицы ведомых дисков и далее на первичный вал 23 коробки передач.
Выключение сцепления. При нажатой педали привода сцепления толкатель 1 главного цилиндра (смотри рисунок 5) закрывает отверстие в поршне 3, предотвращая перетекание жидкости из нижней полости в верхнюю, и перемещает поршень, сжимая пружину. При перемещении поршня в цилиндре
повышается давление, которое передается по шлангам и трубопроводам к входному отверстию пневмогидроусилителя. Рабочая жидкость под давлением поступает в полость цилиндра гидравлического поршня усилителя (рисунок 6) и далее по каналу в заднем корпусе подводится к следящему поршню 9. Следящий поршень начинает перемещаться, сжимая при этом пружину диафрагмы и перемещая седло выпускного клапана. Седло, перемещаясь, закрывает выпускной клапан, сжимая при этом пружину клапанов, и открывает впускной клапан. Сжатый воздух поступает в надпоршневое пространство пневматического поршня 31. Поршень начинает перемещаться, сжимая пружину, и перемещает через толкатель гидравлический поршень, а он через свой толкатель 3 поворачивает рычаг вала 15 вилки 13 (смотри рисунок 2), который, в свою очередь, поворачивает вал и связанную с ним вилку выключения сцепления. Вилка своими лапками нажимает на сухари муфты выключения сцепления, перемещает ее, выбирая зазор, до упора в упорное кольцо 14 рычагов. При дальнейшем перемещении муфты упорное кольцо нажимает на оттяжные рычаги 6, поворачивает их на осях вилок и отжимает нажимной диск 4 от ведомого диска, сжимая при этом нажимные пружины 16. Рычаги среднего ведущего диска 27 под действием своих пружин поворачиваются и перемещают диск в среднее положение. Крутящий момент, развиваемый двигателем, на ведомые диски и далее на трансмиссию не передается. Часть сжатого воздуха через калиброванные отверстия в переднем корпусе подводится в полость диафрагмы. Следящий поршень оказывается под действием двух направленных навстречу друг другу усилий. При полностью выжатой педали
сцепления давление жидкости на следящий поршень максимально, поэтому
впускной клапан полностью открыт и пневматический поршень под давлением сжатого воздуха занимает левое положение, обеспечивая полное выключение сцепления.
Включение сцепления. При отпускании педаль сцепления под действием оттяжной пружины возвращается в исходное положение, поршень главного цилиндра под действием давления жидкости также возвращается в исходное положение. Давление жидкости на следящий поршень пневмоусилителя уменьшается, следящий поршень перемещается в левое положение, диафрагма под действием пружины и давления сжатого воздуха прогибается, перемещая седло выпускного клапана. Впускной клапан под действием пружины садится на седло, прекращая подачу сжатого воздуха. Выпускной клапан при дальнейшем перемещении седла отрывается от него и сообщает надпоршневое пространство цилиндра пневматического поршня с атмосферой. Поршень под действием пружины перемещается в правое положение. Гидравлический поршень сначала под действием нажимных пружин сцепления, а затем под действием возвратной пружины рычага вала вилки выключения сцепления занимает исходное положение. Муфта выключения сцепления с подшипником перестает воздействовать на упорное кольцо оттяжных рычагов. При
