Войти
Одинарное сухое -фрикционный диск сцепления. шлицевая ступица прикреплена к диску с помощью пружин для гашения вибрации. A сцепление представляет собой механическое устройство, которое включает и отключает передачу мощности, особенно от ведущего вала к ведомому валу..
В простейшем случае муфты соединяют и разъединяют два вращающихся вала (приводные валы или линейные валы ). В этих устройствах один вал обычно прикреплен к двигателю или другому силовому агрегату (ведущему элементу), а другой вал (ведомый элемент) обеспечивает выходную мощность для работы. Хотя обычно задействованные движения являются вращательными, также возможны линейные муфты.
В сверле с регулируемым крутящим моментом, например, один вал приводится в движение двигателем, а другой - сверлильным патроном. Муфта соединяет два вала, так что они могут быть заблокированы вместе и вращаться с одинаковой скоростью (зацепление), заблокировано вместе, но вращаться с разной скоростью (проскальзывание), или разблокировано и вращаться с разными скоростями (отключено).
Фрикционные муфты Работа подавляющего большинства муфт в конечном итоге зависит от сил трения. Назначение фрикционных муфт - соединить подвижный элемент с другим, который движется с другой скоростью или неподвижен, часто для синхронизации скоростей и / или для передачи мощности. Обычно желательно как можно меньшее проскальзывание (разница в скоростях) между двумя элементами.
В прошлом для дисковых фрикционных покрытий использовались различные материалы, в том числе асбест. В современных муфтах обычно используется составная органическая смола с покрытием из медной проволоки или керамический материал. Керамические материалы обычно используются в тяжелых условиях эксплуатации, таких как гонки или тяжелые перевозки, хотя более твердые керамические материалы увеличивают износ маховика и нажимного диска.
В случае «мокрых» сцеплений очень распространены композитные бумажные материалы. Поскольку в этих «мокрых» муфтах обычно используется масляная ванна или метод проточного охлаждения для поддержания смазки и охлаждения пакета дисков, при использовании композитных бумажных материалов наблюдается очень небольшой износ.
Фрикционный материал на медной основе (CFM) и фрикционный материал на бумажной основе (PFM) являются двумя широко используемыми разновидностями.
фрикционные дисковые муфты обычно классифицируется как толкающий или тянущий в зависимости от расположения точек опоры прижимной пластины. В муфте тягового типа нажатие на педаль приводит к вытягиванию выжимного подшипника, натягиванию диафрагменной пружины и отключению привода транспортного средства. Обратное верно для толкающего типа, выжимной подшипник вставляется в муфту, отключающую привод автомобиля. В этом случае выжимной подшипник может быть известен как упорный подшипник (как показано на рисунке выше).
Демпфер сцепления - это устройство, смягчающее реакцию сцепления / выключения сцепления. В автомобилях это часто обеспечивается механизмом в центрах дисков сцепления. В дополнение к демпфирующим центрам дисков, которые уменьшают вибрацию трансмиссии, могут использоваться предварительные демпферы для уменьшения дребезжания шестерен на холостом ходу путем изменения собственной частоты диска. Эти более слабые пружины сжимаются исключительно радиальными колебаниями двигателя на холостом ходу. Они полностью сжаты и больше не используются после того, как основные демпферные пружины сработают.
Примеры грузовиков Mercedes: зажимная нагрузка 33 кН является нормальной для одной плиты 430. Приложение 400 Twin предлагает зажимную нагрузку всего 23 кН. Скорость разрыва обычно составляет около 5000 об / мин, причем самым слабым местом является заклепка.
Современная разработка сцепления фокусирует внимание на упрощении общей сборки и / или метода производства. Например, приводные ремни теперь обычно используются для передачи крутящего момента, а также для подъема прижимной пластины при отключении привода транспортного средства. Что касается изготовления диафрагменных пружин, термическая обработка имеет решающее значение. Лазерная сварка становится все более распространенным методом крепления ведущей пластины к дискному кольцу, при этом мощность лазера обычно составляет от 2-3 кВт до скорости подачи 1 м / мин.
Муфта этого типа имеет несколько ведущих элементов, чередующихся или «уложенных» с несколькими ведомыми элементами. Он используется в гоночных автомобилях, включая Formula 1, IndyCar, World Rally и даже в большинстве клубных гонок. Многодисковые муфты находят широкое применение в дрэг-рейсингах, которые требуют максимально возможного ускорения и известны злоупотреблениями, которым подвергается сцепление. Таким образом, их можно найти в мотоциклах, в автоматических трансмиссиях и в некоторых тепловозах с механическими трансмиссиями. Он также используется в некоторых полноприводных системах с электронным управлением, а также в некоторых раздаточных коробках. Их также можно найти в некоторой тяжелой технике, такой как танки и ББМ (Т-54 ) и землеройное оборудование (фронтальные погрузчики, бульдозеры ), а также компоненты некоторых типов дифференциалов повышенного трения. Преимущество в случае автоспорта заключается в том, что можно достичь той же общей силы трения при гораздо меньшем габаритном диаметре (или, наоборот, гораздо большей силы трения для того же диаметра, что важно в случаях, когда автомобиль модифицирован. с большей мощностью, но максимальный физический размер узла сцепления ограничен корпусом сцепления). В автомобилях для автоспорта, которые работают с высокими скоростями двигателя / трансмиссии, меньший диаметр уменьшает инерцию вращения, заставляя компоненты трансмиссии ускоряться быстрее, а также уменьшая скорость внешних участков сцепления, которые могут подвергнуться сильной нагрузке и выйти из строя из-за чрезвычайно высоких скоростей вращения трансмиссии, достигаемых в таких видах спорта, как Формула 1 или дрэг-рейсинг. В случае тяжелого оборудования, которое часто имеет дело с очень высокими крутящими моментами силами и нагрузками на трансмиссию, однодисковое сцепление необходимой прочности будет слишком большим, чтобы его можно было легко упаковать в качестве компонента трансмиссии.
Еще одна тема многодискового сцепления - сцепления, используемые в самых быстрых классах дрэг-рейсинга, в узкоспециализированных, специально созданных автомобилях, таких как драгстеры Top Fuel или Веселые машинки.. Эти автомобили настолько мощны, что попытка трогаться с места с простым сцеплением приведет к полной потере тяги. Чтобы избежать этой проблемы, автомобили Top Fuel фактически используют одно фиксированное передаточное число и серию сцеплений, которые включаются по одному, а не синхронно, постепенно передавая большую мощность на колеса. Один из этих дисков сцепления (в соответствии с конструкцией) не может выдерживать больше, чем часть мощности двигателя, поэтому водитель начинает движение с включенным только первым сцеплением. Это сцепление подавляется мощностью двигателя, передавая только небольшую часть мощности колесам, что очень похоже на «пробуксовку сцепления» в более медленном автомобиле, но работает, не требуя концентрации от водителя. По мере нарастания скорости водитель тянет за рычаг, который включает второе сцепление, передавая немного больше мощности двигателя на колеса и так далее. Это продолжается через несколько сцеплений, пока автомобиль не достигнет скорости, при которой может быть задействовано последнее сцепление. Когда все сцепления включены, двигатель теперь передает всю свою мощность на задние колеса. Это гораздо более предсказуемо и повторяемо, чем водитель вручную сам выключает сцепление, а затем переключает передачи, учитывая чрезвычайную жестокость бега и скорость, с которой все это разворачивается. Еще одно преимущество заключается в том, что нет необходимости прерывать поток мощности для переключения передач (обычная механическая коробка передач не может передавать мощность при переключении передач, что важно, поскольку в гонках Top Fuel важны 1/100 секунды). Традиционное многодисковое сцепление будет более подвержено перегреву и отказу, так как все диски должны подвергаться нагреву и трению вместе, пока сцепление не будет полностью включено, в то время как автомобиль Top Fuel сохраняет свои последние сцепления в «резерве», пока скорость автомобиля не позволит. полное участие. Относительно легко сконструировать последние ступени намного более мощными, чем первые, чтобы гарантировать, что они могут поглощать мощность двигателя, даже если первые муфты перегорят или перегреются из-за сильного трения.
Мокрое сцепление погружено в охлаждающую смазочную жидкость, которая также поддерживает чистоту поверхностей и обеспечивает более плавную работу и более длительный срок службы. Однако мокрые муфты теряют часть энергии в жидкости. Поскольку поверхности мокрого сцепления могут быть скользкими (как в случае сцепления мотоцикла, залитого моторным маслом), штабелирование нескольких дисков сцепления может компенсировать более низкий коэффициент трения и, таким образом, исключить проскальзывание под действием мощности при полном включении. Сцепление Hele-Shaw было мокрым сцеплением, которое полностью полагалось на вязкость, а не на трение.
Сухое сцепление, как следует из названия, не залито жидкостью и использует трение заниматься.
A центробежное сцепление используется в некоторых транспортных средствах (например, мопедах ), а также в других приложениях, где частота вращения двигателя определяет состояние сцепления, например, в бензопиле . В этой системе сцепления используется центробежная сила для автоматического включения сцепления, когда частота вращения двигателя превышает пороговое значение, и для автоматического отключения сцепления, когда частота вращения двигателя падает достаточно низко. См. Saxomat и Variomatic.
Как следует из названия, конусная муфта имеет конические поверхности трения. Конусность конуса означает, что заданная величина движения привода заставляет поверхности приближаться (или удаляться) намного медленнее, чем в дисковой муфте. Кроме того, заданная величина рабочего усилия создает большее давление на сопрягаемые поверхности. Наиболее известным примером конусной муфты является кольцо синхронизатора в механической коробке передач. Кольцо синхронизатора отвечает за «синхронизацию» скоростей ступицы переключения и зубчатого колеса, чтобы обеспечить плавное переключение передач.
Муфта ограничителя крутящего момента Lego Также известная как скользящая муфта или предохранительная муфта, это устройство позволяет вращающемуся валу проскальзывать при более высоком, чем обычно, сопротивлении на машине. Примером предохранительной муфты является муфта, установленная на ведущем валу большой газонокосилки. Сцепление срабатывает, если лезвия ударяются о камень, пень или другой неподвижный объект, что позволяет избежать потенциально опасной передачи крутящего момента на двигатель, возможного скручивания или поломки коленчатого вала.
Моторные механические вычислители имели их между приводным двигателем и зубчатой передачей, чтобы ограничить повреждение при заклинивании механизма, поскольку двигатели, используемые в таких вычислителях, имели высокий крутящий момент при остановке и могли вызывать повреждение механизма, если крутящий момент не был ограничен.
Тщательно разработанные муфты работают, но продолжают передавать максимально допустимый крутящий момент, в таких инструментах, как управляемые- динамометрические отвертки.
Некоторые муфты не скользят ; крутящий момент может передаваться только при полном включении или отключении во избежание катастрофических повреждений. Примером этого является кулачковая муфта, наиболее часто используемая в трансмиссиях без синхронизатора.
Существует несколько конструкций сцепления транспортных средств, но большинство из них основаны на одном или нескольких фрикционных дисках плотно прижаты друг к другу или к маховику с помощью пружин. Фрикционный материал различается по составу в зависимости от многих факторов, например от того, является ли сцепление «сухим» или «мокрым». Когда-то фрикционные диски содержали асбест, но его производство в основном прекратилось. В сцеплениях, используемых в тяжелых условиях эксплуатации, таких как грузовики и спортивные автомобили, используются керамические пластины, которые имеют значительно повышенный коэффициент трения. Однако они обладают «захватывающим» действием, которое обычно считается непригодным для легковых автомобилей. Пружина давление сбрасывается, когда педаль сцепления нажата, таким образом, в зависимости от типа, она либо толкает, либо толкает диафрагму нажимного диска. Слишком высокие обороты двигателя при включении сцепления вызывают чрезмерный износ диска сцепления. Резкое включение сцепления при вращении двигателя на высокой скорости вызывает резкий, резкий запуск. Такой старт необходим и желателен в дрэг-рейсинге и других соревнованиях, где скорость важнее комфорта.
Этот пластиковый направляющий вал направляющего вала используется для выравнивания диска сцепления при установке подпружиненного нажимного диска. Шлицы привода трансмиссии и ведущий вал имеют взаимодополняющую форму. Ряд таких устройств подходит для различных марок и моделей трансмиссий. В современном грузовике или автомобиле с механической коробкой передач сцепление приводится в действие крайним левым педаль с помощью гидравлического или кабеля, соединяющего педаль с механизмом сцепления. На старых автомобилях сцепление могло приводиться в действие механическим рычагом. Несмотря на то, что сцепление может физически располагаться очень близко к педали, такие дистанционные средства приведения в действие необходимы для устранения эффекта вибрации и небольшого движения двигателя, поскольку опоры двигателя являются гибкими по конструкции. С жесткой механической связью плавное зацепление было бы практически невозможно, потому что движение двигателя неизбежно происходит, когда привод «задействован».
По умолчанию сцепление включено - соединение между двигателем и коробкой передач всегда включено, если водитель не нажимает на педаль и не выключает ее. Если двигатель работает с включенным сцеплением и трансмиссией в нейтральном положении, двигатель раскручивает входной вал трансмиссии, но мощность на колеса не передается.
Сцепление находится между двигателем и коробкой передач, так как его выключение обычно требуется для переключения передачи. Хотя коробка передач не перестает вращаться во время переключения передач, через нее не передается крутящий момент, что снижает трение между шестернями и их зацеплениями. Выходной вал коробки передач постоянно соединен с главной передачей , затем с колесами, и поэтому оба всегда вращаются вместе с фиксированным передаточным числом. При выключенном сцеплении входной вал коробки передач может свободно изменять свою скорость при изменении внутреннего передаточного числа. Любая результирующая разница в скорости между двигателем и коробкой передач выравнивается, поскольку сцепление немного проскальзывает при повторном включении.
Муфты в обычных автомобилях устанавливаются непосредственно на лицевую сторону маховика двигателя, так как это уже обеспечивает удобный стальной диск большого диаметра, который может действовать как один ведущий диск сцепления. В некоторых гоночных сцеплениях используются небольшие многодисковые пакеты, которые не являются частью маховика. И сцепление, и маховик заключены в конический колокол, который (в автомобиле с задним приводом) обычно образует основную опору коробки передач.
Некоторые автомобили, в частности Alfa Romeo Alfetta и 75, Porsche 924, и Chevrolet Corvette (с 1997 года), стремились к более равномерному весу. распределение между передней и задней частью путем размещения веса трансмиссии в задней части автомобиля в сочетании с задней осью для образования трансмиссии. Сцепление было установлено с коробкой передач, поэтому карданный вал постоянно вращался вместе с двигателем, даже когда он был на нейтральной передаче или выключен.
Техника двойного выключения сцепления, хотя и не обязательна в современных автомобилях, может быть полезной для плавного переключения на пониженную передачу для ускорения, а при правильном выполнении она предотвращает износ «синхронизаторов» которые обычно уравнивают входную и выходную скорости трансмиссии для переключения на пониженную передачу.
Корзина сцепления Мотоциклы обычно используют мокрое сцепление, при этом сцепление работает в том же масле, что и трансмиссия. Эти муфты обычно состоят из набора чередующихся фрикционных дисков и стальных пластин. На внешнем диаметре фрикционных дисков имеются выступы, которые фиксируют их на корзине, вращаемой коленчатым валом. Стальные пластины имеют выступы на внутреннем диаметре, которые фиксируют их на первичном валу трансмиссии. Комплект винтовых пружин или тарелка диафрагменной пружины прижимает диски друг к другу при включении сцепления.
На мотоциклах сцепление приводится в действие ручным рычагом на левом руле. Отсутствие давления на рычаг означает, что диски сцепления включены (движение), при оттягивании рычага назад к водителю диски сцепления отключаются с помощью троса или гидравлического привода, позволяя водителю переключать передачи или двигаться накатом. Гоночные мотоциклы часто используют проскальзывающие муфты для устранения эффекта торможения двигателем, которое, будучи приложенным только к заднему колесу, может вызвать нестабильность.
В автомобилях сцепления используются не только в трансмиссии. Например, вентилятор охлаждения двигателя с ременным приводом может иметь термоактивируемую муфту. Ведущий и ведомый элементы разделены жидкостью на основе силикона и клапаном, управляемым биметаллической пружиной . Когда температура низкая, пружина заводится и закрывает клапан, что позволяет вентилятору вращаться со скоростью примерно от 20% до 30% скорости вала . Когда температура пружины повышается, она раскручивается и открывает клапан, пропуская жидкость через клапан, заставляя вентилятор вращаться со скоростью примерно от 60% до 90% скорости вала. Другие муфты, например, для компрессора кондиционера, включают муфты с электронным управлением, используя силу магнитного поля для соединения ведущего элемента с ведомым элементом.
Однооборотные муфты были разработаны в XIX веке для приводного оборудования, такого как ножницы или прессы, где одним нажатием рабочего рычага или (позже) нажатием кнопка отключит механизм, включив муфту между источником питания и коленчатым валом машины ровно на один оборот перед отключением сцепления. Когда сцепление выключено, а ведомый элемент неподвижен. Ранние конструкции обычно представляли собой собачьи муфты с кулачком на ведомом элементе, который использовался для расцепления собачьих упоров в соответствующей точке.
Сильно упрощенные однооборотные муфты были разработаны в 20-го века, требуя гораздо меньших рабочих усилий и в некоторых вариантах, допускающих фиксированную долю оборота на операцию. Фрикционные муфты быстрого действия заменили собачьи муфты в некоторых приложениях, устранив проблему ударной нагрузки на собачки при каждом включении муфты.
Помимо их использования в тяжелом производственном оборудовании, однооборотные муфты применялись во многих маленькие машины. В табулирующих машинах, например, нажатие кнопки управления приведет к отключению однооборотной муфты для обработки последнего введенного числа. В наборных машинах нажатие любой клавиши выбирает конкретный символ, а также включает одинарную поворотную муфту для включения механизма набора этого символа. Точно так же в телепринтерах получение каждого символа приводило в действие однооборотную муфту, приводящую в действие один цикл механизма печати.
В 1928 году Фредерик Г. Крид разработала одновитковую пружинную муфту (см. выше), которая особенно хорошо подходила для повторяющихся действий «старт-стоп», необходимых в телетайпах. В 1942 году два сотрудника Pitney Bowes Postage Meter Company разработали улучшенную однооборотную пружинную муфту. В этих муфтах винтовая пружина обернута вокруг ведомого вала и удерживается в раскрытом состоянии с помощью рычага отключения. При срабатывании пружина быстро сжимается вокруг приводного вала, включая сцепление. В конце одного оборота, если расцепляющий рычаг был сброшен, он захватывает конец пружины (или прикрепленную к нему защелку), и угловой момент ведомого элемента снимает натяжение пружины.. Эти муфты имеют длительный срок службы - многие из них выполнили десятки и, возможно, сотни миллионов циклов без необходимости технического обслуживания, кроме периодической смазки.
Однооборотные муфты с каскадными защелками, приводящие в движение блок кулачков в телетайпе модели 33, который выполняет полностью механическое преобразование входящие асинхронные последовательные данные в параллельную форму. Барабан муфты, нижний левый, был удален, чтобы обнажить собачки и выступ срабатывания. Эти однооборотные муфты с витой пружиной заменены в страничных принтерах, таких как телепринтеры, включая Teletype Модель 28 и ее последователи, использующие те же принципы конструкции. Пишущие машинки IBM Selectric также использовали их. Обычно это узлы в форме дисков, установленные на ведомом валу. Внутри полого приводного барабана в форме диска находятся две или три свободно плавающих собачки, расположенные так, что при срабатывании сцепления собачки отскакивают наружу, подобно колодкам в барабанном тормозе. При включении крутящий момент нагрузки на каждую собачку передается другим, чтобы удерживать их в зацеплении. Эти муфты не проскальзывают после блокировки и включаются очень быстро, порядка миллисекунд. Проекция поездки выходит за пределы сборки. Если рычаг расцепления включал этот выступ, сцепление отключалось. Когда рычаг расцепления освобождает этот выступ, внутренние пружины и трение входят в зацепление. Затем сцепление совершает один или несколько оборотов и останавливается, когда рычаг отключения снова включает выступ.
Эти механизмы были обнаружены в некоторых типах электрических часов с синхронным двигателем. Использовалось много различных типов синхронных часовых двигателей, включая часы Hammond с ручным запуском до Второй мировой войны. Некоторые типы синхронных двигателей с самозапуском всегда запускались при подаче питания, но в деталях их поведение было хаотичным, и они с одинаковой вероятностью начали вращаться в неправильном направлении. С ротором посредством одной (или, возможно, двух) ступеней понижающей передачи был связан пружинный тормоз сцепления. Пружина не вращалась. Один конец был закреплен; другой был свободен. Он двигался свободно, но близко к вращающемуся элементу, входящему в зубчатую передачу часов. Тормоз сцепления блокировался при вращении назад, но также имел некоторое пружинное действие. Инерция ротора, идущего назад, задействует муфту и заводит пружину. Когда он раскручивался, он перезапустил двигатель в правильном направлении. В некоторых конструкциях не было явной пружины как таковой - они были просто совместимыми механизмами. Механизм был смазан и износ не представлял проблемы.
Муфта блокировки используется в некоторых автоматических трансмиссиях для автомобилей. Выше определенной скорости (обычно 60 км / ч) он блокирует гидротрансформатор, чтобы минимизировать потери мощности и улучшить топливную экономичность.
 | На Викискладе есть материалы, связанные с Сцеплением (сцеплением). |
