Надежная
работа сцепления без перегрева и значительных износов особенно важна в тяжелых дорожных условиях движения автомобиля и при наличии прицепа и полуприцепа, когда имеют место более частые включения и выключения, а также буксование сцепления.
Сцепление при надежной работе должно обеспечивать возможность передачи крутящего момента, превышающего крутящий момент двигателя. С изнашиванием фрикционных накладок ведомого диска усилие нажимных пружин ослабевает, и сцепление начинает буксовать. При этом длительное буксование сцепления приводит к его сильному нагреву и выходу из строя.
Значение коэффициента максимального крутящего момента, передаваемого сцеплением рс = 1,2...2,5 зависит от типа сцепления и его назначения. Меньшие значения коэффициента запаса имеют сцепления с диафрагменными пружинами и с регулируемым давлением пружин (например, с центральной конической пружинной), а большие — сцепления для грузовых автомобилей и автобусов.
Сцепление должно включаться плавно, чтобы не вызывать повышенных нагрузок в механизмах трансмиссии и очень больших ускорений автомобиля, которые отрицательно влияют на водителя, пассажиров и перевозимые грузы. Так, например, при резком включении сцепления скручивающие нагрузки в трансмиссии могут быть в 3 — 4 раза больше максимального крутящего момента двигателя. Это происходит потому, что при быстром отпускании педали управления усилие сжатия ведущих и ведомых частей сцепления в начальный момент создается не только нажимными пружинами, но и кинетической энергией перемещающегося к маховику двигателя нажимного диска и связанных с ним деталей. При этом в момент соприкосновения ведущих и ведомых частей сцепления усилие их сжатия в несколько раз превышает силу нажимных пружин.
При резком включении сцепления уменьшается угловая скорость коленчатого вала двигателя и на трансмиссию передается повышенный крутящий момент:
Мг = Me + Je*dw/dt
где Ме — крутящий момент двигателя; Je — момент инерции врагах, щающихся частей двигателя;dw/dt - — ускорение вращающихся частей двигателя.
При включении сцепление должно обеспечивать быстрый разгон автомобиля. Максимально допустимое ускорение при трогании автомобиля с места должно быть в пределах 3...4 м/с2, чтобы не вызвать дискомфорт пассажиров.
Плавность включения сцепления обеспечивается главным образом благодаря упругим свойствами ведомого диска, которые зависят от его конструкции. Плавности включения сцепления также способствуют пружины гасителя крутильных колебаний. Однако влияние этих пружин незначительно, так как их деформация при включении сцепления невелика. На плавность включения сцепления влияет и упругость деталей привода управления сцеплением. Так, например, в сцеплении с диафрагменной пружиной большую упругость имеют рычаги (лепестки) выключения сцепления, которые выполнены вместе с диафрагменной пружиной.
Наиболее высокую плавность включения обеспечивают многодисковые сцепления. Однако они применяются очень редко и только на тяжелых грузовых автомобилях.
Крутящий момент двигателя должен передаваться на трансмиссию без буксования сцепления.
Полнота включения сцепления достигается специальными регулировками сцепления и его привода. Эти регулировки обеспечивают необходимый зазор между выжимным подшипником муфты выключения сцепления и концами рычагов выключения, а также пропорциональный указанному зазору свободный ход педали сцепления, который обычно составляет 20...40 мм.
При значительном изнашивании трущихся поверхностей ведущих и ведомых частей сцепления указанный зазор уменьшается, и рычаги выключения упираются в выжимной подшипник муфты выключения, что препятствует созданию пружинами необходимого нажимного усилия.
Сцепления с гидравлическим приводом управления могут и не иметь зазора между подшипником муфты выключения и концами рычагов выключения. При этом выжимной подшипник постоянно прижимается к концам рычагов с небольшой силой. При изнашивании трущихся поверхностей рычаги перемещают подшипник с муфтой и через вилку выключения и толкатель поршня рабочего цилиндра привода сцепления вытесняют соответствующее количество жидкости в главный цилиндр привода. При этом регулировочный зазор между толкателем и поршнем гл -авного цилиндра сохраняется. Обслуживание таких сцеплений упрощается.
Частота выключения сцепления характеризует полное разъединение двигателя и трансмиссии, при котором ведущие детали сцепления не ведут за собой ведомые.
При неполном выключении сцепления затрудняется переключение передач (оно происходит с шумом), что приводит к изнашиванию шестерен и синхронизаторов. Если же сцепление выключено не полностью, а в коробке передач включена передача, то при работающем двигателе сцепление будет буксовать. Это приводит к нагреву деталей сцепления и изнашиванию фрикционных накладок ведомого диска.
Частоте выключения сцепления препятствует трение в ступице ведомого диска, которая установлена на шлицах первичного вала коробки передач. При выключении сцепления ведомый диск находится под действием осевой силы, которая прижимает его к маховику. Значение осевой силы Р0 ограничивается силой трения Fa в шлицевом соединении ступицы диска и первичного вала коробки передач:
Fд = GдUд,
где Gд — вес ведомого диска; Uд — коэффициент трения в шлицевом соединении.
При этом в шлицевом соединении создается дополнительная сила трения FT за счет трения между маховиком и фрикционной накладкой ведомого диска:
F =UдUд*Rср/rш*P0
где ц, — коэффициент трения между маховиком и фрикционной накладкой; Rср — средний радиус фрикционной накладки; гш — радиус шлицов.
Таким образом, остаточная осевая сила в однодисковом сцеплении будет равна:
Р0 = Fд + FT = GдUд + U.гUд *Rср/rш*Р0.
В многодисковом сцеплении остаточная осевая сила подсчитывается последовательным суммированием сил трения, возникающих в шлицевых соединениях всех ведомых дисков.
Остаточная осевая сила в многодисковом сцеплении значительно больше, чем в однодисковом, вследствие этого требуемая чистота выключения многодискового сцепления не обеспечивается. В таком случае необходимо уменьшать остаточную осевую силу, что может быть достигнуто увеличением числа шлицов и тщательной их обработкой или увеличением диаметра шлицевого вала.
В однодисковых сцеплениях полное разъединение двигателя и трансмиссии обеспечивается соответствующим отводом нажимного диска от маховика. В двухдисковых сцеплениях принудительный отвод среднего ведущего диска осуществляется различными специальными устройствами (равноплечим рычагом, упорным стержнем и др.). Зазор между трущимися поверхностями при отводе нажимного диска в однодисковых сцеплениях составляет 0,75... 1,0 мм, в двухдисковых — 0,5...0,6 мм, а в многодисковых — 0,25...0,3 мм. При этом ход нажимного диска при выключении сцепления не превышает 1,5...2,0 мм для однодисковых сцеплений и 2,0...2,5 мм для двухдисковых сцеплений.
Чистота выключения сцепления, как и полнота его включения, обеспечивается регулировками свободного хода педали управления и положения концов рычагов выключения сцепления в одной плоскости. При этом точная установка концов рычагов в одной плоскости предотвращает перекос нажимного диска при включении и выключении сцепления. Кроме того, в сцеплениях с периферийными пружинами для достижения чистоты выключения число нажимных пружин кратно числу рычагов выключения, что исключает перекос нажимного диска.
В ряде конструкций сцеплений зазор между рычагами выключения и выжимным подшипником муфты выключения сцепления отсутствует, так как сила давления рычагов на подшипник не превышает 50 Н. В этом случае отсутствие зазора практически не влияет на изнашивание подшипника и позволяет сцеплению включаться полностью независимо от степени износа фрикционных накладок ведомых дисков.
Чистота выключения сцеплений с дисками, работающими в масле (фрикционы), ниже, чем у сцеплений с сухими дисками, особенно при повышении вязкости масла при низких температурах. Требуемая чистота выключения этих сцеплений достигается поддержанием необходимой температуры масла. Для этого, например, сцепление размешают в общем картере коробки передач.
