Мокрое сцепление

Агентство по образования и науке РФ

Пензенский  Государственный Университет

Кафедра «Транспортные  машины»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Отчёт

По лабораторной работе №4

На тему: «Мокрое сцепление»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                       

Выполнил: студент гр. 11ЦМПУ1:

                                                                                      Шурыгин  Е.В.

         Проверил: Торопцев И.П.

 

 

 

 

 

Пенза 2012

 

 

Содержание

1 Мокрое сцепление

   Конструкция

2 Гидромуфта

3 Гидротрансформатор

4 Список литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Существуют сцепления с полностью  сухими поверхностями трения и те, которые работают в масляной ванне (они называются мокрые). Как правило, для передачи одинакового вращательного  момента поверхность трения в  мокрых сцеплениях,  несмотря на меньший диаметр, больше чем в сухих, за счёт наличия в сцеплении набора из нескольких фрикционных и стальных дисков. До недавнего момента многодисковые сцепления использовались только в мотоциклах и автоматических коробках передач. Постепенно  они начинают  внедряться в остальные сегменты автомобилестроения.  

В то время как классическое мокрое сцепление в мотоциклах переключается  в основном вручную и работает в масляной ванне с соответствующими потерями мощности из-за вязкого трения масла, в автомобилях работает двойное сцепление вместе с автоматизированной коробкой передач, а иногда используется и в полностью автоматической коробке передач вместо гидротрансформатора (только мокрое сцепление). Оно реагирует на команды блока управления коробкой передач и перемещается по средствам гидропривода (мокрое сцепление) или электропривода (сухое).

Многодисковые сцепления 
Автоматическая коробка передач с двойным сцеплением обходится без гидротрансформатора. Вместо этого используются мокрые многодисковые сцепления. "Мокрое" сцепление означает, что оно работает в масляной ванне для смазки рабочих компонентов с целью снижения трения и ограничения выделения тепла. Существуют версии сухих сцеплений, но все производители автоматической коробки передач с двойным сцеплением используют мокрое решение.  
 

Устройство мокрого многодискового сцепления

 
 
Аналогично гидротрансформатору  влажные многодисковые сцепления  используют гидравлическое давление для  включения. Когда сцепление включено, гидравлическое давление внутри поршня разжимает пружины, что приводит к прижиманию набора дисков сцепления  к фиксированной пластине давления. Фрикционные диски имеют зубцы  по внешнему диаметру размером и формой с пазами внутри барабана сцепления. В свою очередь барабан сцепления  соединен с набором шестерней, который  получит крутящий момент. Автоматическая коробка передач с двойным  сцеплением Audi использует комбинацию витых и диафрагмовых пружин в многодисковых сцеплениях.  

Принцип работы влажного многодискового сцепления

 

«Мокрое» сцепление  имеет лучшее охлаждение, поэтому  может применяться для передачи большего крутящего момента (до 350 нм и более). Например, «мокрое» сцепление  в коробке передач Bugatti Veyron обеспечивает передачу крутящего момента 1250 нм. Предел «сухого» сцепления – 250 нм. Вместе с тем, «сухое» сцепление более эффективно в эксплуатации, т.к. в нем отсутствуют потери мощности двигателя на привод масляного насоса. 

 

Схема двойного сцепления 
На примере двойного сцепления фирмы BorgWarner  

1. входная ступица 
2. ступица первой муфты 
3. ступица второй муфты 
4. ведущий диск 
5. пакет дисков второй муфты 
6. пакет дисков первой муфты 
7. диафрагменная пружина 
8. поршень 
9. гидроцилиндр первой муфты 
10. первичный вал первого ряда 
11. первичный вал второго ряда 
12. главная ступица 
13. поршень 
14. витковая пружина 
15. гидроцилиндр второй муфты

 

 

Конструктивно двойное  сцепление объединяет два пакета фрикционных дисков, размещенных  в корпусе. Часть дисков обоих  пакетов жестко соединено с корпусом сцепления. Корпус, в свою очередь, через  ступицы соединен с двигателем. Другая часть дисков закреплена на своих  ступицах, которые посажены на первичные  валы соответствующих рядов передач. 
 
Нормальное положение сцепления – разомкнутое. Замыкание сцепления (сжатие пакетов дисков) производится с помощью гидроцилиндров под управлением электрогидравлического модуля. В исходное положение диски возвращаются с помощью пружин. 
 
В зависимости от конструкции сцепления пакеты фрикционных дисков могут иметь:

• концентрическое расположение (муфты расположены в одной плоскости, перпендикулярно первичному валу);
• параллельное расположение (муфты расположены друг за другом параллельно).

 
Концентрическое расположение муфт более  компактное, поэтому применяется  в трансмиссии переднеприводных автомобилей (поперечное расположение двигателя). При концентрическом расположении внешняя муфта обслуживает нечетные передачи, внутренняя – четные передачи. В силу своей конструкции (большая площадь дисков) внешняя муфта рассчитана на передачу большего крутящего момента. Двойное сцепление с параллельным расположением дисков применяется, в основном, на заднеприводных автомобилях.

 

 Современные мокрые сцепления  без потерь мощности

Мокрые сцепления в настоящий  момент опережают сухие, потому что  циркуляция масла в них активнее отводит тепло от поверхностей трения. При этом новое масло в область  контакта подаётся только в момент закрытия сцепления. При константной  езде в одной передаче происходит отток масла от поверхностей сцепления  и за счёт этого потери мощности снижаются. В этом режиме использования  по экономичности мокрое сцепление  может конкурировать с сухим. Естественно поверхности трения у этих двух разных систем не одинаковы, однако коэффициента трения мокрого слоя, который несколько ниже, хватает для передачи момента двигателя в закрытом состоянии без проскальзывания.

Сравнительная таблица  сухого и мокрого сцеплений

 

 

Рисунок 4  Сухое двойное сцепление	Рисунок 5  Мокрое двойное сцепление

 

 

	Сухое двойное сцепление	Мокрое двойное сцепление
Экономичность	Наилучшие показатели экономии топлива, даже в сравнении с ручной кпп	В среднем расход на 6% больше чем у сухого сцепления из-за вязкого трения масла и работы масляного насоса
Максмальная передаваемая мощность	Максимальный передаваемый момент двигателя ограничен из-за медленного охлаждения контактирующих поверхностей	Могут передавать большой  вращательный момент. Лучшее охлаждение за счёт масляного потока
Разработка и управление	Разработка сухих двойных  сцеплений требует особых затрат касательно програмного управления, поскольку неизбежный длительный износ сцепления должен быть учтён и в зависмости от времени должна меняться стратегия управления закрытием и открытием сцепления.	Нет значительных затрат на разработку из-за отсутствия износа
Скорость переключения	Сопоставима с мокрым сцеплением, больше чем в ручной кпп. Время переключения от 0.12 до 0.05 с	Сопоставима с сухим сцеплением, больше чем в ручной кпп. Время переключения от 0.12 до 0.05 с

 

 

 

Муфты сцепления. В современных конструкциях тракторов ис

пользуют муфты сцепления  двух типов: со смазочным материалом

и без смазочного материала (сухие). Муфты сцепления можно  вклю

чать вручную или с помощью сервопривода. Муфты сцепления без

сервопривода применяют  на легких тракторах с двигателем мощ

ностью до 70 кВт, на более мощных тракторах — с сервомеханизмами

различных видов.

Например, муфта сцепления без смазочного материала отечественного трактора Т-180 имеет пневматический сервомеханизм. Муфта сцепления со смазочным материалом трактора D7G также имеет сервопривод. Ведущие стальные диски 5 приводятся от маховика двигателя. Три ведомых диска 6 из спеченных материалов посажены на шлицы ведомого барабана 7. Через отверстие в барабане подается масло на промывку и охлаждение дисков. В выключенном состоянии находящиеся во фланце 3 пружины 2 отодвигают нажимной диск 4. Во включенном положении усилие от сервопривода передается через муфту 1 и рычаги с роликами 8 на нажимной диск 4, который, преодолевая сопротивление пружин 2, замыкает ведущие и ведомые диски.

В некоторых случаях в  ГМТ между двигателем и гидротрансформатором устанавливают так называемые модулирующие муфты сцепления, представляющие многодисковые  фрикционные устройства с дисками, работающими в масле, и которые  включают с помощью гидравлического  бустера. Муфта рассчитана на неограниченно длительное буксование в режиме, задаваемом водителем. В модулирующей муфте сцепления тракторов 21В, 31 и 41В ведущий фланец 1 соединен с маховиком двигателя. В ведущем фланце находится бустер 2 с поршнем 3, уплотненным стальными кольцами по внутреннему и внешнему диаметрам.

 

Гидравлическое  сцепление (гидромуфта)

 

Гидромуфта

Гидромуфта - механизм передачи крутящего момента от ведущего вала двигателя к коробке передач. Часть гидромеханической трансмиссии. В прошлом гидромуфта устанавливалась  на автомобили с полуавтоматическими  и автоматическими коробками  передач. В наши дни гидромуфта вытеснена гидротрансформатором.

Устройство

Рисунок 6

Гидромуфта самый простой  элемент гидромеханической трансмиссии. Крутящий момент на ведущем валу гидромуфты равен крутящему моменту на ведомом  валу, таким образом, гидромуфта не изменяет крутящий момент, передаваемый через нее с вала двигателя на коробку передач. 
Гидромуфта состоит из трех основных деталей - картера, ведущего (насосного) колеса и ведомого (турбинного) колеса. Насосное и турбинное колеса имеют одинаковую конструкцию и обычно совпадают по форме. В разрезе оба колеса имеют форму полуокружности, образуя в собранном виде окружность с небольшим зазором по центру. Внутри желоба колес установлены поперечные лопатки - в ведущем колесе направляющие, в ведомом турбинные. Колеса установлены напротив друг друга с минимальным зазором. Внутренняя полость картера гидромуфты заполнена маслом. 

Принцип действия

Рисунок 7

 

Насаженное на вал двигателя  подобно ведущему диску сцепления  насосное колесо вращается внутри герметичного картера гидромуфты, приводя направляющими  лопатками в движение заполняющее  гидромуфту масло. Вязкое масло попадает на турбинные лопатки ведомого колеса, передавая им кинетическую энергию  насосного колеса, в результате чего ведомое колесо приходит во вращение.  
При увеличении оборотов двигателя движение масла внутри гидромуфты усложняется. Оно складывается из переносного и относительного движений. При этом переносное движение масла возникает при воздействии вращающихся лопаток насосного колеса. А относительное движение возникает под действием центробежных сил - масло перемещается от центра насосного колеса к его периферии. Таким образом суммарная скорость движения масла, отбрасываемого лопатками насосного колеса на турбинные лопатки ведомого колеса определяется векторной суммой скоростей переносного и относительного движения. На практике это означает, что при повышении частоты вращения ведущего колеса гидромуфты повышаются обе составляющие суммарной скорости движения масла, но при этом возрастающая скорость относительного движения снижает КПД гидромуфты, поскольку часть кинетической энергии лопаток насосного колеса расходуется на центробежное перемещение масла. 
 

Достоинства и недостатки гидромуфты

В настоящее время гидромуфты устанавливаются на автомобили с  полуавтоматическими коробками  передач (грузовые, автобусы, реже легковые), на тракторы, в авиационные турбины, применяются в металлообрабатывающих  станках. К достоинствам гидромуфты можно отнести простоту конструкции, обеспечение плавности изменения  крутящего момента, передаваемого  от двигателя на механизмы трансмиссии, снижение ударных нагрузок на шестеренчатые  пары коробок передач. 
Недостатком гидромуфты является меньший по сравнению с гидротрансформатором коэффициент полезного действия из-за больших потерь при высоких оборотах ведущего вала двигателя. По этой причине на современные легковые автомобили гидромуфты практически не устанавливаются.

Гидротрансформатор

Гидротрансформатор (ГТ) (или torque converter в зарубежных источниках) служит для передачи крутящего момента непосредственно от двигателя к элементам автоматической коробки передач (АКПП) и состоит из следующих основных частей (рис. 2):

Рисунок 8

• насосное колесо или насос (pump);
• плита блокировки гидротрансформатора (lock - up piston);
• турбинное колесо или турбина (turbine);
• статор (stator);
• обгонная муфта (one - way clutch).