Сцепление

Трансмиссия служит для передачи крутящего момента от двигателя к ведущим колесам. В нее входит сцепление, коробка передач, карданные валы, раздаточная коробка и главные пе­редачи ведущих мостов.

Сцепление служит для кратковременного отсоединения дви­гателя от коробки передач и плавного их соединения в момент начала движения (трогания с места) автомобиля, а также после переключения передач в процессе движения. Кроме того, сцеп­ление предохраняет детали двигателя и агрегатов трансмиссии от перегрузки, возникающей при резком торможении автомо­биля с неотключенным двигателем.

Рис.17.1.Схема фрикционного сцепления

1-кожух; 2-нажимной диск; 3-маховик; 4-ведомый диск; 5-шарниры; 6-на-жимные пружины; 7-ведущий вал коробки передач; 8-выжимные рычаги (лапки); 9-выжимной подшипник; 10 и 13-оттяжные пружины; 11-вилка вык­лючения сцепления; 12-педаль сцепления; 14-тяга

Принцип работы сцепления заключается в следующем. С ма­ховиком 3 (рис. 17.1) жестко соединен кожух 1, связанный шар­нирами с нажимным диском 2. Шарниры позволяют нажимно­му диску перемещаться в осевом направлении и воспринимать крутящий момент от кожуха. Между нажимным диском и маховиком установлен ведомый диск 4. Нажимной и ведомый дис­ки прижимаются к маховику нажимными пружинами 6, и в ре­зультате сил трения крутящий момент от маховика передает­ся ведомому диску, установленному на шлицах первичного вала коробки передач. В этом случае сцепление включено, и крутя­щий момент от двигателя передается к агрегатам трансмиссии.

Если нажать на педаль 12, то она через тягу 14 повернет вил­ку 11 выключения сцепления, которая переместит выжимной подшипник 9, установленный на муфте. Перемещаясь, подшип­ник нажимает на внутренние концы рычагов 8. При этом их внешние концы отводят нажимной диск вправо, сжимая пру­жины 6, расположенные между нажимным диском и кожухом. Ведомый диск освобождается, и крутящий момент на первич­ный вал коробки передач не передается. В этом случае сцепле­ние выключено. Если педаль 12 отпустить, то она, а вместе с ней и выжимной подшипник 9 под действием оттяжных пру­жин 13 и 10 возвращается в исходное положение, а нажимные пружины прижимают нажимной и ведомый диски к маховику. Сцепление снова включено.

Детали, воспринимающие крутящий момент от маховика, относятся к ведущим частям сцепления, а детали, передающие момент на первичный вал коробки передач - к ведомым.

По числу ведомых дисков сцепления делятся на одно- и двух­дисковые.

Однодисковые сцепления могут быть с периферийным рас­положением пружин и с одной мембранной пружиной.

На автомобиле ЗИЛ-131 устанавливается однодисковое фрикционное сцепление с периферийным расположением на­жимных пружин. Оно располагается в чугунном картере 7 (рис. 17.2,а), установленном на блоке цилиндров.

Ведущая часть сцепления включает в себя маховик 1, на­жимной диск 2 и кожух 13, прикрепленный к маховику болта­ми. К нажимному диску при помощи игольчатых подшипни­ков 8 крепятся рычаги 5, установленные на пальцах опорных вилок 6, закрепленных гайками в кожухе сцепления. По окруж­ности кожуха расположено 16 нажимных пружин 14, под кото­рые со стороны нажимного диска подложены теплоизоляцион­ные шайбы, уменьшающие передачу тепла к пружинам, теряю­щим при перегреве свою упругость.

Ведомая часть сцепления состоит из ведомого диска 3, сту­пицы 24 и первичного вала 4 коробки передач. С обеих сторон к ведомому диску прикреплены фрикционные накладки из металлоасбестовой композиции, обладающей высокими фрикци онными свойствами. Со ступицей 24 ведомый диск соединяется при помощи пружин 28, которые являются составной частью гасителя крутильных колебаний (демпфера).

Рис.17.2. Сцепление автомобиля ЗИЛ-131:

а-устройство; б-привод сцепления

1-маховик; 2-нажимной диск; 3-ведомый диск; 4-ведущий вал коробки пере­дач; 5-рычаги; 6-опорные вилки; 7-картер маховика; 8-игольчатые подшипни­ки; 9-выжимной подшипник; 10-оттяжная пружина; 11-муфта выжимного под­шипника; 12-вилка выключения сцепления; 13-кожух сцепления; 14-нажим-ные пружины; 15-пластинчатые пластины; 16-педаль; 17-оттяжная пружина; 18-рычаг; 19-вал; 20-регулировочная тяга; 21-рычаг; 22-регулировочная гай­ка; 23-стальные диски; 24-ступица ведомого диска; 25-стальные фрикцион­ные пластины; 26-маслоотражатель; 27-стальное кольцо; 28-пружины

Гаситель крутильных колебаний уменьшает крутильные ко­лебания, возникающие из-за неравномерности вращения колен­чатого вала двигателя, при резких уменьшениях частоты вра­щения валов трансмиссии, движении автомобиля по неровнос­тям дороги, резком включении сцепления и т.д. Эффективное гашение крутильных колебаний повышает долговечность аг­регатов трансмиссии, особенно зубчатых передач и карданных валов. Кроме того, гаситель способствует более плавному на­растанию сил трения и крутящего момента во фрикционном сопряжении сцепления в момент начала движения автомобиля или при переключении передач.

Управление сцеплением осуществляется при помощи меха­низма выключения, привод которого на автомобиле ЗИЛ-131 механический.

Механизм выключения сцепления состоит из муфты 11 с выжимным подшипником 9 и четырех рычагов 5. Перемеще­ние муфты с подшипником по направляющей осуществляется вилкой 12 выключения сцепления, к которой муфта прижима­ется оттяжной пружиной 10. При этом подшипник 9 отжимает­ся от рычагов 5 на 1,5-3 мм, что соответствует свободному ходу педали сцепления 35-50 мм (рис. 17.2,6). При меньшем зазоре подшипник во время работы двигателя может постоянно или периодически нажимать на рычаги, вызывая пробуксовку сцеп­ления и увеличивая тем самым изнашивание фрикционных на­кладок и подшипника. При большом зазоре сцепление полнос­тью не выключается, в результате чего также происходит по­вышенный износ фрикционных накладок, а также наблюдает­ся шум зубчатых колес при переключении передач. Зазор регу­лируют, изменяя рабочую длину тяги 20 с установленной на ней пружиной и гайкой 22.

Привод механизма выключения сцепления механический, смонтирован на левом лонжероне и соединен при помощи ры­чагов и тяг с вилкой 12 (рис. 17.2) выключения сцепления. При нажатии на педаль 1 (рис. 17.3) сцепления её вал 6 поворачива­ется и через рычаг 8, тягу 7 и рычаг 9 действует на вилку 12 (рис. 17.2), а через нее на муфту 11 и выжимной подшипник. В ре­зультате этого муфта вместе с подшипником перемещается и нажимает на внутренние концы рычагов 5, которые, опираясь средней частью на пальцы опорной вилки 6, отводят своими наружными концами нажимной диск от ведомого.

После прекращения нажатия на педаль и плавном её отпус­кании муфта с подшипником под действием пружины 10 и пе­даль привода под действием оттяжной пружины 17 возвращаются в исходное положение. В момент включения сцеплен» крутящий момент от маховика передается к кожуху 13 а от него через четыре пары пластинчатых пружин 15 на нажимной диск

этом под действием нажимных пружин 14 ведомый диск надежно зажимается между рабочими плоскостями маховик нажимного диска. Таким образом передается крутящий момент г маховика двигателя через ведомый диск и его шлицевое соединение к коробке передач и далее на другие агрегаты транс миссии.

Рис.17.3. Привод сцепления ЗИЛ-131-

1-педаль сцепления; 2-оттяжная пружина; 3-контргайка; 4-сферическая регулировочная гайка; 5-масленка втулок; б-вал педали сцепления- 7-ре-гулировочная тяга выключения сцепления; 8-рычагвала сцепления-' 9-ры-эг вала вилки выключения сцепления; 10-масленка для смазывания вту­лок вилки выключения сцепления

Максимальный крутящий момент, передаваемый сцеплени­ем, зависит от силы нажатия пружин, размеров дисков, коэф­фициента трения и числа трущихся поверхностей. Повышениекрутящего момента на автомобилях большой грузоподъемнос­ти достигается, в основном, увеличением числа нажимных и ведомых дисков.

На автомобилях семейства КАМАЗ устанавливают двухдис­ковое фрикционное сцепление с переферийным расположени­ем пружин.

Сцепление автомобиля КАМА3-4310 (рис. 17.4) установлено в картере 5. К ведущим деталям сцепления относятся махо­вик 13, ведущий диск 1, нажимной диск 4 и кожух 6. Ведущий и нажимной диски имеют на наружной поверхности по четыре шипа, которые входят в пазы приливов, расположенных на цилиндрической поверхности маховика, и передают на ведо­мые диски крутящий момент от двигателя. Одновременно обес­печивается возможность осевого перемещения дисков Г и 4.

К ведомым деталям сцепления относятся два ведомых дис­ка 3 с фрикционными накладками и гасителями крутильных колебаний в сборе. Ступицы ведомых дисков установлены на шлицах первичного вала коробки передач. Между кожухом 6 и нажимным диском 4 установлены нажимные пружины 12, под действием которых ведомые диски зажимаются между нажим­ным диском 4 и маховиком 13.

Механизм выключения сцепления состоит из рычагов 8, со­единенных наружными концами с нажимным диском 4, а в средней части - с опорными вилками 7, которые установлены в кожухе б, упорного кольца 11 рычагов выключения, муфты 9 выключения с подшипником и вилки выключения 10.

При включенном сцеплении крутящий момент передается от маховика через шипы на средний ведущий и нажимной диски, затем на фрикционные накладки ведомых дисков и через гаси­тели крутильных колебаний на их ступицы, которые установ­лены на первичном валу коробки передач. Когда сцепление включено, упорное кольцо 11 рычагов выключения отходит от подшипника муфты 9 выключения. При этом образуется зазор А, равный 3,2-3,0 мм, обеспечивающий полноту включения сцепления.

При выключении сцепления муфта выключения с подшип­ником 9 через упорное кольцо 11 воздействует на внутренние концы рычагов 8, которые поворачиваются на игольчатых под­шипниках опорных вилок 7. Наружные концы рычагов при этом оттягивают нажимной диск 4 от заднего ведомого диска 3. Сред­ний ведущий диск 1 при помощи автоматического рычажного механизма, смонтированного на диске, самоустанавливается в среднее положение между торцами нажимного диска 4 и маховика 13, освобождая передний ведомый диск 3. Таким образом, между ведущими и ведомыми дисками сцепления при полном его выключении образуются зазоры, которые обеспечивают разъединение ведущих и ведомых деталей.

Рис.17.4. Сцепление автомобиля КАМАЗ-4310:

1-ведущий диск; 2-автоматический рычажный механизм; 3-ведомые дис­ки; 4-нажимной диск; 5-картер сцепления; 6-кожух; 7-опорные вилки; 8-рычаги; 9-муфта выключения сцепления; 10-вилка выключения сцепления; 11-упорное кольцо; 12-нажимные пружины; 13-маховик

Привод сцепления (рис. 17.5) дистанционный, гидравличес­кий с пневмогидроусилителем.

При нажатии на педаль 1 (рис. 17.5,а) при выключении сцеп­ления усилие через рычаг и шток передается к главному цилин­дру 2, откуда жидкость под давлением по трубопроводу 10 по­ступает в корпус следящего устройства 4, которое при этом обеспечивает пропуск сжатого воздуха, поступающего по воз­духопроводу 5 в цилиндр пневмоусилителя 3. Одновременно от главного цилиндра 2 жидкость под давлением поступает в ра­бочий цилиндр 6 усилителя. Следящее устройство 4, цилиндр пневмоусилителя 3 и рабочий цилиндр 6 выполнены в одном агрегате – пневмогидравлическом усилителе. Суммарное усилие, определяемое давлением воздуха в цилин­дре пневмоусилителя и давлением жидкости в рабочем цилиндре, передается на шток 9 и через рычаг 8, вал и вилку выключения сцепления обеспечивает перемещение муфты с подшипником 7, необходимое для выключения сцепления. Принципиальная схема включения усилителя в гидропривод показана на рис. 17.5, б.

Главный цилиндр привода сцепления установлен на кронш­тейне педали сцепления (рис. 17.5, поз.2). В корпусе 1 (рис. 17.6) главного цилиндра имеются цилиндрическая "А" и компенса­ционная "Б" полости, в которых находится рабочая жидкость. Корпус закрыт защитным кожухом 2. В цилиндрической поло­сти "А" установлен поршень 4 с торцовой уплотнительной манжетой 5.

Рис. 17.5.Привод сцепления автомобиля КАМАЗ-4310:

а-устройство привода; б-принципиальная схема включения усилителя в гидропривод

1-педаль; 2-главный цилиндр; 3-цилиндр пневмоусилителя; 4-следящее устройство; 5-воздухопровод; 6-рабочий цилиндр; 7-муфта с выжимным подшипником; 8-рычаг; 9-шток; 10-трубопровод

В поршне 4 имеется отверстие "В", перекрываемое при рабочем ходе уплотнительной манжетой, имеющейся на конце штока 3. При отпущенной педали сцепления поршень 4 нахо­дится в верхнем положении под действием пружины 6. Снизу цилиндрическая полость "А" закрыта пробкой 7, в центре ко­торой имеется резьбовое отверстие для подсоединения трубо­проводов гидропривода.

Рис.17.6.Главный цилиндр привода сцепления:

1-корпус; 2-защитный кожух; 3-шток; 4-поршень; 5-уплотнительная манже­та; 6-пружина; 7-пробка; А-цилиндрическая полость; Б-компенсационная полость

Когда педаль сцепления отпущена, цилиндрическая "А" и компенсационная "Б" полости сообщаются через отверстие "В", так как между торцом штока 3 и поршнем 4 имеется зазор.

При нажатии на педаль сцепления шток 3 перемещается в сторону поршня 4, перекрывает отверстие "В" и жидкость из цилиндрической полости "А" под давлением вытесняется пор­шнем через трубопроводы гидропривода к пневмогидравлическому усилителю. Давление рабочей жидкости при этом пропор­ционально усилию нажатия водителем на педаль сцепления.

Пневмогидравлический усилитель (рис. 17.7) привода сцепле­ния служит для уменьшения усилия на педаль сцепления. Кор­пус усилителя состоит из двух частей: передней 9 и задней 3, между которыми установлена диафрагма 5 следящего устрой­ства, размещенного над цилиндром пневматического усилите­ля привода сцепления.

Рис.17.7. Пневмогидравлический усилитель привода сцепления:

1-толкатель поршня; 2-поршень; 3 и 9-корпус усилителя; 4-следящий пор­шень; 5-диафрагма следящего устройства; 6-впускной клапан; 7-выпуск-ной клапан; 8-пневматический поршень

Следящее устройство обеспечивает автоматическое измене­ние давления воздуха на пневматический поршень 8 в зависи­мости от усилия нажатия на педаль сцепления. К основным ча­стям следящего устройства относятся следящий поршень 4 с уплотнительной манжетой, впускной 6 и выпускной 7 клапаны, диафрагма 5 и пружины.

Когда педаль сцепления отпущена, пневматический поршень 8 и поршень 2 выключения сцепления находятся в крайнем пра­вом положении под действием возвратной пружины пневмати­ческого поршня. Давление в полости перед поршнем и за пор­шнем соответствует атмосферному. Положение поршня 2 вык­лючения сцепления определяется упором его толкателя в дни­ще пневматического поршня. В следящем устройстве при этом выпускной клапан 7 открыт, а впускной 6 закрыт.

При нажатии на педаль сцепления рабочая жидкость поступает под давлением к отверстию "А", создавая давление в поло­сти цилиндра выключения сцепления и у торца следящего пор­шня 4. Под давлением жидкости следящий поршень действует на клапанное устройство таким образом, что выпускной кла­пан 7 закрывается, а впускной 6 открывается, пропуская сжа­тый воздух, поступающий по трубопроводу к отверстию "Б" в корпусе усилителя. Под давлением сжатого воздуха пневмати­ческий поршень 6 перемещается, воздействуя на шток поршня. В результате на толкатель поршня 1 выключения сцепления дей­ствует суммарное усилие, обеспечивающее полное выключение сцепления при нажатии на педаль.

При отпускании педали давление перед следящим поршнем 4 падает, в результате чего в следящем устройстве перекрыва­ется впускной 6 и открывается выпускной 7 клапаны. Сжатый воздух из полости за пневматическим поршнем постепенно выходит в атмосферу, воздействие поршня на шток уменьша­ется и осуществляется плавное включение сцепления.

При отсутствии сжатого воздуха в пневмосистеме сохраня­ется возможность управления сцеплением, так как выключение сцепления может быть осуществлено за счет давления только в гидравлической части усилителя. При этом усилие на педали сцепления увеличивается.