Принцип работы главного цилиндра сцепления

Другие виды сцепления

Ведущий диск центробежного сцепления бензопилы1 — фрикционная накладка с грузом2 — направляющие3 — стяжные пружины

• Для высоких нагрузок, таких как грузовые и спортивные автомобили, применяется также керамическое сцепление с высоким коэффициентом трения, однако оно «схватывает» резко, поэтому непригодно для использования в стандартных автомобилях.
• На некоторых модификациях автомобилей «Запорожец» с ручным управлением (для инвалидов) устанавливалось порошковое электромагнитное сцепление. Между ведущим и ведомым дисками находился ферромагнитный порошок, не мешающий раздельному вращению валов. После подачи электрического тока в обмотку электромагнита порошок «затвердевал» и передавал крутящий момент.
• На бензопилах и бензокосаx применяется центробежное сцепление. На коленвале двигателя находится ведущий диск сцепления, фрикционные накладки, размещённые по дуге окружности притягиваются к центру диска пружинами. При повышении оборотов двигателя под действием центробежной силы фрикционные накладки прижимаются к ведомому барабану и пильная цепь (или косильная головка) приходит в движение. Если цепь бензопилы «заедает» в древесине — обороты снижаются, накладки притягиваются в первоначальное положение, двигатель при этом не глохнет, а цепь останавливается, что необходимо для безопасного труда.
• На мотокультиваторах, например «Крот», роль сцепления выполняет клиновой ремень, при натяжении ремня происходит передача крутящего момента от двигателя к почвенным фрезам.

Гидромуфты подразделяются на регулируемые и замкнутые.

Регулируемые гидромуфты предназначены, как правило, для относительно неглубокого (до 30-40%) регулирования частоты вращения ведомого вала привода. Наиболее экономичным такое регулирование является лишь для машин, у которых мощность нагрузки в процессе работы изменяется пропорционально кубу частоты вращения турбины, т.е. N₂=(i3) Nн (Nн- номинальная мощность при полной скорости и n₁=const.). К таким машинам относятся мощные (до15тыс.квт) центробежные насосы, турбогенераторы, вентиляторы. Менее экономичным регулирование с помощью гидромуфт является в случае, когда мощность изменяется пропорционально квадрату частоты вращения ,т.е. N₂=(i2) Nн. Максимальные потери мощности Nпот. в первом случае составляют Nпот.= 0,148 Nн при i=0,666, а во втором случае 0,25 Nн- при i=0,5. Для многих лопастных машин регулирование гидромуфтой имеет ряд преимуществ по сравнению с другими способами регулирования скорости.

Принцип работы сцепления автомобиля

Сцепление – одна из комплектующих авто, предназначенная для установления связь между мотором и трансмиссией автомобиля. Эта комплексная деталь необходима для регулировки скоростных режимов (передач) и крутящего момента, что повышает плавность хода машины во время начала движения. При отсутствии этой комплектующей на коробку передач авто будет приходиться колоссальная нагрузка, способная спровоцировать её износ или моментальную поломку. Для правильной эксплуатации сцепления нужно знать об устройстве и принципе работы этого механизма, а также иметь сведения о его возможных поломках.

Устройство

Современное сцепление состоит из следующих элементов:

1. Нажимной диск. Эта деталь является основой узла сцепления. Она представляет собой корзину округлой формы, к которой подсоединено несколько пружин. К основанию нажимного диска подключен маховик двигателя, переносящий крутящий момент от коробки передач непосредственно к мотору. Пружины диска обладают округлой формой и принимают непосредственное участие во время взаимодействия всех основных элементов сцепления.

2. Ведомый диск. Ведомый диск осуществляет подавление лишних шумов, звуков и вибраций во время переключения передач при помощи трансмиссии. В его состав входят такие детали, как пружине из демпфера, муфта, основание выпуклой формы и фрикционные накладки. Гашение производится внутри накладок, состоящих из углепластикового или керамического композита, располагающегося звукоизоляционными свойствами. Ведомый диск входит в шлицы вала КПП и при помощи демпферных пружин свободно перемещается по ним во время изменения скоростного режима.

3. Выжимной подшипник. На защитной конической трубе первичного гребного вала двигателя крепиться выжимной подшипник, представляющий собой округлую нажимную площадку. С его помощью активируется система привода. Он выполняет свои действия посредством оттягивающих или нажимных движений.

4. Система привода. Привод осуществляет передачу крутящего момента от мотора автомобиля к его колёсам. В зависимости от способа передачи выделяют механическую, электрическую и гидравлическую систему привода. В механической системе все транспортировка происходит с использованием троса, располагающегося во внутренней части конической трубы вала. Электрическая система осуществляет передачу под действием встроенного электромотора, который находится рядом с тросом вала.

Активация электродвигателя происходит при нажатии на педаль. Самым сложным принципом действия обладает гидравлическая система привода. Она передаёт крутящий момент по трубке высокого давления. Специализированный поршень при нажатии педальной установки авто начинает надавливать на тормозную жидкость, создавай в этой области высокое давление. При помощи трубки оно передается к рабочему цилиндру, который активирует действие выжимной вилки.

По ней происходит передача крутящего момента.

5. Педаль сцепления. Эта комплектующая находится в салоне авто. Она связана со сцеплением при помощи ряда креплений и узлов. Педаль приводит в действие систему привода.

Принцип действия

Действие сцепления основывается на переменном движении ведущего диска. Он присоединяется к маховику мотора. Для достижения максимальной прочности конструкция скрепляется нажимным диском. Ведомый диск размещен между нажимной площадкой и маховиком мотора. На маховик оказывают воздействие пружины нажимного диска. В результате давления активируется трос, который передаёт давление по трубке высокого давления к выжимной вилке. В итоге, крутящийся момента передаётся к коробке передач и происходит переключение передач.

В зависимости от строения конструкции выделяют 2 типа сцепления, отличающихся принципом действия:

1. Сцепление мокрого трения. Главным отличием этого вида сцепления является наличие маслянистой среды, в которой происходит взаимодействие всех компонентов этой детали. Ведомый диск передвигается посредством поступательных движений и ослабляет сжатие между валом КПП и нажимным диском, вызывая смену скоростного режима. Маслянистая жидкость охлаждает все комплектующие и позволяет передавать момент большего размера, нежели чем в сухой среде. Сцепление мокрого трения применяется чаще всего в мотоциклах и мопедах.

2. Сцепление сухого трения. Эта разновидность сцепления осуществляет работу всех компонентов при отсутствии жидкостей. Он используется в большинстве легковых автомобилей с МКПП. Она обладает менее высоким КПД, но стоит гораздо дешевле сцепления мокрого трения.

Сцепление с гидравлическим приводом

Судя с названия этого вида сцепления, думаю, Вам, итак, стало ясно, что в гидравлическом приводе все усилия, начиная с педали сцепления и заканчивая собственно механизмом, транспортируются с помощью такой себе жидкости. Она в свою очередь размещается в гидроцилиндрах и трубках, которые соединяют все нужные в механизме элементы. Механизм строения гидравлического сцепления не очень совпадает с механическим сцеплением.

Один достаточно большой диск располагается на остром конце ведущего вала и сделанного из стали кожуха. Кожух закрепляется за маховиком. Внутри кожуха имеется пружина с радиальными лепестками. Они являются, скажем, так, выжимными рычажками. На оси располагается управляющая педаль. Она же приподнята к кузову, а именно к кронштейну. Толкач основного цилиндра прикреплен к педали сцепления при содействии шарнира. Педаль попускается тогда, когда сцепление выключается и передача переключается.

Как отрегулировать свободный ход педали сцепления

Регулировка привода сцепления может выполняться разными способами в зависимости от типа конкретного привода.

1. Регулировка троса сцепления

Регулировка тросового привода производится в случае наличия механического сцепления. Для этого необходимо найти регулировочный болт, расположенный под капотом. Прежде всего следует открутить контргайку, чтобы получить доступ к регулировочной гайке. 

В качестве проверки выполненной работы заново измеряют амплитуду хода, но перед этим нужно трижды нажать на педаль сцепления. Порядок регулировки следующий:

• Инструментами определяют расстояние между торцом демпфера и вилкой выключения — значение не должно превышать 8,6 см, максимальное отклонение в ту или другую сторону при этом составляет 5 мм.
• Определяется расстояние между наконечником троса и торцом демпфера. Результат должен быть в районе 6 см с тем же максимальным отклонением 5 мм.
• Если измеренное расстояние превышает норму, необходимо выполнить регулировку троса. Для этого используется регулировочная гайка, поворотом которой достигается допустимое значение.
• Затем педаль сцепления многократно выжимается, после чего расстояния повторно измеряют. При необходимости регулировка повторяется. Если же все в порядке, контргайка затягивается.

Иногда трос оказывается полностью неисправным, и его приходится заменять. Но сложностей с этим возникнуть не должно даже в условиях гаража. Необходим минимальный инструментарий в виде набора отверток и ключей, а также новый трос.

Прежде всего под педалями нужно удалить пластиковые элементы пола, чтобы обеспечить доступ к месту крепления троса. Дальнейшие операции выполняются в таком порядке:

• Наконечник троса отсоединяется от вилки выключения.
• Демпфер оболочки троса вынимается из крепления, находящегося в картере КПП.
• Наконечник троса отделяется от педали сцепления.
• Освобожденный трос вынимается.

При установке нового изделия все действия выполняются в обратном порядке.

2. Регулировка гидравлического сцепления

Перед тем, как регулировать гидропривод, нужно убедиться, что в системе отсутствует воздух. Проверяется это нажатием на соответствующую педаль. Если она достаточно упругая и после отпускания возвращается в исходную позицию, воздуха в системе нет.

Муфты в гидравлических приводах зачастую обладают автоматической регулировкой, однако в некоторых случаях эти механизмы можно отрегулировать вручную, компенсируя таким образом износ трущейся пластины. При наличии подобной возможности на толкателе рабочего цилиндра должны располагаться резьба и контргайка. Порядок действий следующий:

• Проверьте уровень жидкости в системе сцепления — он должен быть достаточным. Установите автомобиль на рампу либо на осевые стойки.
• Разместившись под днищем авто, отыщите элементы механизма — рабочий цилиндр с толкателем.
• С помощью пассатижей отсоедините пружину отрыва от вилки, затем нажмите на последнюю до упора вперед.
• Возьмите измерительную линейку. Держите вилку сцепления в нажатом состоянии и одновременно с этим измерьте расстояние между ней и краем рабочего цилиндра.
• Отпустите вилку и снова повторите измерение. Разница измеренных значений будет составлять величину зазора.
• Сравните вычисленное расстояние с паспортным значением и при необходимости произведите регулировку.
• Отыщите контргайку на резьбе толкателя и ослабьте ее.
• На том же конце должна быть регулировочная гайка. Вращайте ее винт в сторону рабочего цилиндра или в сторону вилки, соответственно увеличивая или уменьшая зазор регулировки сцепления. Добейтесь правильного расстояния и затяните контргайку.

Выполнив указанные процедуры, еще раз сделайте контрольные замеры. Если необходимо, осуществите повторную регулировку. Нажмите несколько раз на педаль сцепления и снова проверьте его работу.

Сцепление, работающее в масляной ванне

Одноцилиндровый карбюраторный двухтактный двигатель, установленный на мотоцикле «Pannonia» (Венгрия)1 — воздушный фильтр2 — карбюратор 3 — цилиндр двигателя4 — головка цилиндра5 — выпускная труба6 — картер кривошипно-шатунного механизма7 — крышка механизма сцепления8 — картер коробки передач

На мотоциклах с поперечным расположением двигателя обычно применяется сцепление, работающее в масляной ванне.

Это вызвано тем, что мотоциклетные двигатели (как двухтактные, так и четырёхтактные) имеют общий картер для двигателя и коробки передач. Детали сцепления совмещены с моторной передачей и системой запуска двигателя, смазываются моторным маслом, которое должно обладать особыми свойствами.

Также многодисковые сцепления в масляной ванне широко применялись на автомобиля начала XX века, но впоследствии на них вышли из употребления.

Фрикционы автоматической коробки передач являются по сути многодисковыми сцеплениями, работающими в масляной ванне.

Устройство мотоциклетного сцепления

На заднем (левом) конце коленвала находится ведущая (малая) звёздочка, соединённая цепной передачей (передняя передача или моторная передача) с ведущим (наружным) барабаном сцепления. Ведущий (наружный) барабан сцепления свободно вращается на первичном валу коробки передач и является одновременно большой (ведомой) звёздочкой моторной цепной передачи; также на ведущем барабане находится храповик пускового устройства (педали кикстартера). Ведомый (внутренний) барабан сцепления установлен на том же первичном валу КПП подвижно на шлицах и закреплён гайкой. В барабанах находится пакет из дисков сцепления — ведомых и ведущих. Например, на мотоцикле Иж Планета-5 стоит пакет: шесть ведущих и семь ведомых дисков . Ведущие диски связаны с наружным барабаном с помощью выступов, входящих в пазы. Ведомые диски с зубцами на внутренней окружности и связаны этими зубцами с ведомым (внутренним) барабаном. Собирается пакет следующим образом: во внутренний барабан устанавливается опорный ведомый диск, за ним ведущий, потом снова ведомый… Последним ставится нажимной диск, который притягивается к ведомому барабану цилиндрическими пружинами. Фрикционные накладки наклеены на ведущие диски и сделаны из пробки или специальной пластмассы. Феродо работать в масляной среде не может, замасливание автомобильного сцепления является одной из его неисправностей, пробка или пластмасса, в свою очередь, не может работать в условиях сухого трения (моментально сгорит). Плавное включение сцепления происходит благодаря тому, что пары ведущих и ведомых дисков, разделённые слоем масла, одновременно не «схватываются».

Механизм выключения мотоциклетного сцепления

Первичный вал коробки передач полый, через него проходит толкающий шток, передающий усилие посредством троса в гибкой оболочке от рычага на руле мотоцикла. Усилие от троса преобразуется червячным или рычажным механизмом. Шток заканчивается твердосплавным шариком (это и есть выжимной подшипник), далее усилие передаётся на грибок, отводящий нажимной диск, после чего пакет дисков сцепления разводится и крутящий момент не передаётся.

Устройство механического привода

Сцепление на автотранспорте, где применена механика, не является сложным узлом. В качестве системы управления на легковушках и мотоциклах, где не требуется больших усилий, нередко применяется механический тросовый привод. Он отличается нехитрой конструкцией, надёжностью, лёгкостью обслуживания и низкой ценой, при этом в результате старения со временем фрикционных накладок изменяется положение педали (для решения этой проблемы конструкция предусматривает функцию ручной или автоматической регулировки). Механический тросовый привод сцепления имеет меньший КПД, если сравнивать с гидравлическим типом. Это обусловлено потерями энергии в результате трения составляющих компонентов.

Основные детали механического привода:

• Педаль.
• Трос в оболочке.
• Рычажная передача.
• Вилка выключения сцепления.
• Механизм контроля свободного хода.

Трос, заключённый в гибкий кожух, объединяет вилку выключения и педаль. Так, при нажиме на педаль через него передаётся усилие на рычажную передачу, она в то же время выключает сцепление передвижением вилки, воздействующей на муфту.

В соединении троса и вилки конструкция предусматривает также механизм, используемый для регулировки свободного хода педали путём изменения длины тяги. Гайка находится на конце троса. Вопрос регулировки хода педали возникает при смене её позиции, что сопровождается такими симптомами, как шум и рывки в начале движения автомобиля. Зазор в сцеплении должен быть в пределах 3-4 мм. (35-50 мм. свободного хода), эти показатели указываются автопроизводителем в мануале авто. Зазор меньше нормы или его отсутствие ведёт к неполному включению сцепления и в результате пробуксовке, больший зазор – к увеличению хода педали и неполному выключению сцепления.

В грузовиках реализован рычажный привод, передающий усилие на дальнем расстоянии. Так, при нажиме на педаль, закреплённую на валу, поворачивается рычаг, соединённый с другим концом вала. Рычаг задействует прикреплённую к нему на оси тягу, связанную с вилкой и поворачивающую её, а вместе с тем и прижатую к вилке пружиной муфту.

Характеристики керамического и металлокерамического сцепления

В последнее время любители экстремальной быстрой езды открыли для себя керамическое и металлокерамическое сцепление. Керамика значительно выигрывает, если ее установить на мощный агрегат, который любит стартовать с пробуксовкой и сжигать резину. Металлокерамическое сцепление может выдерживать значительные нагрузки и является лучшим выбором гонщиков.

Диски производят с добавление углеродистого волокна, кевлара и керамики. Такой состав позволяет на 10–15% поднять передачу крутящего момента без увеличения прижимной силы, оказываемой на корзину. Живут такие диски, как правило, в четыре раза дольше обычных. Производят 3-х, 4-х, 6-и лепестковые модели, которые отлично справляются с температурными и механическими нагрузками. Некоторые водители жалуются на слишком резкое переключение передач при керамическом сцеплении, но определенного
мнения на этот счет среди автомобилистов пока нет.

Устройство механизма сцепления

Большая часть современных автомобилей имеет фрикционное однодисковое сцепление, состоящее из привода и самого механизма. Привод размещен на неподвижных элементах кузова и рамы. Для кратковременного отсоединения коленвала двигателя от вала коробки передач механизм «выключается» путем нажатия до упора на соответствующую педаль. При этом происходит перенаправление штоком усилия от поршня главного цилиндра к рабочему, который в свою очередь передает усилие к механизму через вилку выключения и нажимной подшипник. Когда давление уменьшается, срабатывают возвратные пружины, перемещая все элементы на исходные места.

Существует несколько типов приводов. Перечислим наиболее часто встречаемые:

• Гидравлический. Усилие всем механизмам передается рабочей жидкостью под высоким давлением по трубкам системы.
• Механический. Усилие от нажатой педали передается через трос на выжимную вилку.
• Электрический. Трос, как и в механическом типе, воздействует на выжимную вилку, однако приводится в действие встроенным электродвигателем.
• Пневматический. Конструктивно состоит из пневматического усилителя, воздействующего на поршневые клапаны. Обычно данным типом привода комплектуются грузовые автомобили для уменьшения усилия при нажатии на педаль.

Сцепленный механизм в картере включает в себя ведомый диск, размещенный на шлицах вала КПП, и нажимной диск, находящийся на кожухе маховика. Ведомый имеет шарнирное соединение с конструкцией, на шаровых опорах также размещены отдельные отжимные рычаги.

Когда сцепление выключено, ведомый диск располагается неподвижно между нажимным диском и коленвалом двигателя. Крутящий момент коленчатого вала передается на вал КПП сцепленной конструкцией. При полностью нажатой педали давление передается на вилку, которая передвигает муфту. В свою очередь муфта отводит нажимной диск посредством рычагов.

Механизм может быть однодисковым и двухдисковым, а также сухим и влажным (то есть, с присутствием смазки). Трансмиссии с автоматической коробкой передач, как правило, имеют многодисковую «влажную» конструкцию. Поскольку педаль сцепления в АКПП отсутствует, в передаче усилия участвует сервопривод или актуатор. Вся эта система управляется гидравлическим распределителем и соответствующим блоком управления. В механической коробке передач попеременно функционируют 2 вида механизмов с актуаторами, отличающимися принципом действия:

• Электрический актуатор (шаговый двигатель). Блок управления непрерывно собирает информацию об оборотах мотора. При некотором значении сервоприводу дается управляющий сигнал, и оба вала (коленчатый и первичный) отсоединяются передаточным механизмом.
• Гидравлический актуатор (гидроцилиндр). Усилие в приводе передается масляным насосом либо в распределитель, либо (при определенных показателях) на сервопривод. Переключение передачи снижает давление насоса.

Как правильно пользоваться сцеплением на автомобиле

На практике работа со сцеплением автомобиля в основном выражается в выработке навыка правильного трогания с места, особенно на подъеме. При оживленном городском движении умелая работа с педалью позволит автомобилю двигаться плавно и не заглохнуть при резком торможении.

При начале движения, нужно, отпуская педаль сцепления, уловить момент соприкосновения дисков, уравновесить скорости их вращения, и дальше плавно отпустить педаль. Ориентир – число оборотов двигателя. Если двигатель работает равномерно, значит, сцепление включается правильно.

Сцеплением следует пользоваться лишь при старте, переключении передач и при остановке автомобиля. Выполнение этого требования продлит срок его службы.

• Резкое или, наоборот, замедленное отпускание педали сцепления при старте приводит к ускоренному износу рабочей поверхности дисков.
• Остановка на светофоре при нажатой педали и включенной передаче не лучшим образом скажется на работе нажимных пружин, подшипника и вилки выключения.

Две главные неисправности механизма сцепления – это недостаточно плотное соприкосновение дисков и недостаточно полное их разъединение.

1. В первом случае сцепление пробуксовывает, а у автомобиля будет наблюдаться плохая динамика разгона. Обычно это является результатом износа ведомого диска, его фрикционных накладок.
2. Во втором случае в результате неполного разъединения дисков при включенной передаче и нажатой педали автомобиль пытается поехать.

Если эти неисправности не устраняются регулировкой привода, то необходим ремонт самого механизма в стационарных условиях.

Принцип работы приводов сцепления

Принцип работы привода сцепления автомобиля, с которым усилие от педали передается на механизм переключения, может быть механическим, гидравлическим или электрическим.

Механический привод сцепления конструктивно самый простой: он представляет собой стальной трос, связывающий тягу педали и рычаг включения сцепления. На нем обычно находится резьбовое соединение, которым можно регулировать длину троса. Недостаток такого привода – большее усилие при нажатии на педаль.

Электрический привод отличается от механического тем, что трос выключения сцепления приводится в движение от электромотора, который включается при нажатии на педаль. В остальном его устройство мало чем отличается от механического привода.

«Сухое» сцепление

Схема сцепления автомобиля практически всегда одна и та же (картер сцепления; подшипник выключения сцепления; втулка опорная вала вилки выключения сцепления; вилка выключения сцепления; нажимная пружина; ведомый диск; маховик; нажимной диск; кожух сцепления; первичный вал коробки передач; трос; педаль сцепления; муфта подшипника выключения сцепления; пластина, соединяющая кожух сцепления с нажимным диском; пружина демпфера; ступица ведомого диска). Однако этот узел имеет свои особенности. Некоторые производители оснащают машины разными типами узлов. Один из самых популярных на данный момент вариантов – фрикционный. При таком типе сцепления процесс передачи усилий крутящего момента осуществляются благодаря силам трения. Последние воздействуют на поверхностях соприкосновения ведомой и ведущей части. То есть передача усилий происходит напрямую между диском ДВС и КПП машины. Также данный тип сцепления называется «сухим». Особенно часто он устанавливается на полноприводные джипы.