Принцип работы сцепления
Сцепление является важным конструктивным элементом трансмиссии автомобиля. Сцепление предназначено для кратковременного отсоединения двигателя от трансмиссии и плавного их соединения при переключении передач, а также предохранения элементов трансмиссии от перегрузок и гашения колебаний. Сцепление автомобиля располагается между двигателем и коробкой передач.
В зависимости от конструкции различают следующие типы сцепления:
✔фрикционное сцепление;
✔гидравлическое сцепление;
✔электромагнитное сцепление.
Фрикционное сцепление передает крутящий момент за счет сил трения. В гидравлическом сцеплении связь обеспечивается за счет потока жидкости. Электромагнитное сцепление управляется магнитным полем.
Самым распространенным типом сцепления является фрикционное сцепление. Различает следующие виды фрикционного сцепления:
✔однодисковое сцепление;
✔двухдисковое сцепление;
✔многодисковое сцепление.
В зависимости от состояния поверхности трения сцепление может быть сухое и мокрое. В сухом сцеплении используется сухое трение между дисками. Мокрое сцепление предполагает работы дисков в жидкости.
На современных автомобилях устанавливается в основном сухое однодисковое сцепление. Однодисковое сцепление имеет следующее устройство:
✔маховик;
✔картер сцепления;
✔нажимной диск;
✔ведомый диск;
✔диафрагменная пружина;
✔подшипник выключения сцепления;
✔муфта выключения;
✔вилка сцепления.
Схема однодискового сцепления
Маховик устанавливается на коленчатом вале двигателя. Он выполняет роль ведущего диска сцепления . На современных автомобилях применяется, как правило, двухмассовый маховик. Такой маховик состоит из двух частей, соединенных пружинами. Одна часть соединена с коленчатым валом, другая — с ведомым диском. Конструкция двухмассового маховика обеспечивает сглаживание рывков и вибраций коленчатого вала. В картере сцепления размещаются конструктивные элементы сцепления. Картер сцепления крепиться болтами к двигателю.
Нажимной диск прижимает ведомый диск к маховику и при необходимости освобождает его от давления. Нажимной диск соединен с корпусом (кожухом) с помощью тангенциальных пластинчатых пружин. Тангенциальные пружины, при выключении сцепления, выполняют роль возвратных пружин.
На нажимной диск воздействует диафрагменная пружина, обеспечивающая необходимое усилие сжатия для передачи крутящего момента. Диафрагменная пружина наружным диаметром опирается на края нажимного диска. Внутренний диаметр пружины представлен упругими металлическими лепестками, на концы которых воздействует подшипник выключения сцепления. Диафрагменная пружина закреплена в корпусе. Для закрепления используются распорные болты или опорные кольца.
Нажимной диск, диафрагменная пружина и корпус образуют единый конструктивный блок, который носит устоявшееся название корзина сцепления. Корзина сцепления имеет жесткое болтовое соединение с маховиком. По характеру работы различают два типа корзин сцепления — нажимного и вытяжного действия. В распространенной корзине сцепления нажимного действия лепестки диафрагменной пружины при выключении сцепления перемещаются к маховику. В вытяжной корзине сцепления наоборот — лепестки диафрагменной пружины перемещаются от маховика. Данный тип корзины сцепления характеризуется минимальной толщиной, поэтому применяется в стесненных условиях.
Ведомый диск располагается между маховиком и нажимным диском. Ступица ведомого диска соединяется шлицами с первичным валом коробки передач и может перемещаться по ним. Для обеспечения плавности включения сцепления в ступице ведомого диска размещены демпферные пружины, выполняющие роль гасителя крутильных колебаний.
На ведомом диске с двух сторон установлены фрикционные накладки. Накладки изготавливаются из стеклянных волокон, медной и латунной проволоки, которые запрессованы в смесь из смолы и каучука. Такой состав может кратковременно выдерживать температуру до 400°С. Накладки ведомого диска могут иметь и более высокую тепловую характеристику. На спортивных автомобилях устанавливают т.н. керамическое сцепление, накладки ведомого диска которого состоят из керамики, кевлара и углеродного волокна. Еще более прочные металлокерамические накладки, выдерживающие температуру до 600°С.
Подшипник выключения сцепления (обиходное название — выжимной подшипник) является передаточным устройством между сцеплением и приводом. Он располагается на оси вращения сцепления и непосредственно воздействует на лепестки диафрагменной пружины. Подшипник располагается на муфте выключения. Перемещение муфты с подшипником обеспечивает вилка сцепления.
Схема двухдискового сцепления
На грузовых и легковых автомобилях с мощным двигателем применяется двухдисковое сцепление. Двухдисковое сцепление осуществляет передачу большего крутящего момента при неизменном размере, а также обеспечивает больший ресурс конструкции. Это достигнуто за счет применения двух ведомых дисков, между которыми установлена проставка. В результате получены четыре поверхности трения.
Принцип работы сцепления
Однодисковое сухое сцепление постоянно включено. Работу сцепления обеспечивает привод сцепления.
При нажатии на педаль сцепления привод сцепления перемещает вилку сцепления, которая воздействует на подшипник сцепления. Подшипник нажимает на лепестки диафрагменной пружины нажимного диска. Лепестки диафрагменной пружины прогибаются в сторону маховика, а наружный край пружина отходит от нажимного диска, освобождая его. При этом тангенциальные пружины отжимают нажимной диск. Передача крутящего момента от двигателя к коробке передач прекращается.
При отпускании педали сцепления диафрагменная пружина приводит нажимной диск в контакт с ведомым диском и через него в контакт с маховиком. Крутящий момент за счет сил трения передается от двигателя к коробке передач.
Что такое корзина сцепления, и каким образом она работает
Современные автомобили с механической коробкой передач обязательно оснащены корзиной сцепления.
Данным блоком водитель управляет самостоятельно благодаря встроенной в салоне педали.
В машинах с автоматической коробкой передач управление осуществляется фактически без участия человека в автономном режиме.
Назначение корзины сцепления
Целью установки корзины сцепления служит возможность осуществления/неосуществления отправки крутящего момента от силовой установки далее через трансмиссию. Так как выглядит этот узел в виде дискообразной конструкции, а располагается между КПП и силовой установкой, то его легко можно обнаружить в подкапотном пространстве.
Важно! Сцепление является механизмом, принцип действия которого основан на силе трения, за счет которой осуществляется силовая передача дальше на трансмиссию, а также гасятся крутильные колебания.
Не все знают, сколько весит корзина сцепления. Показатель зависит от марки авто, передаваемого усилия. В отечественных легковушках масса узла составляет около 5 кг. Для грузовиков параметр достигает 20 кг.
При ремонте фрикционного узла механики могут наклепывать чрезмерно толстые накладки. Это минимизирует рабочий зазор и может создавать «восьмерку», из-за которой будет скрежет около КПП. В таком случае становится понятным, для чего механикам приходится подкладывать по диаметру шайбы в обновленную корзину сцепления. Таким образом удается избавиться от подобного недостатка.
Устройство и принцип работы корзины сцепления
Принцип работы, как и устройство корзины достаточно понятные. В комплектации классический вариант фрикционного блока имеет следующие элементы:
- металлический кожух;
- диафрагменная пружина;
- нажимной подвижный диск.
Так как работает узел в тесной связке с другими системами, то его конструкционно располагают между маховиком и выжимным подшипником. В первом случае для крепления кожуха используются болты. Со второй стороны для взаимодействия с подшипником используется возвратная пружина.
В качестве соединителя маховика и ведомого диска используется нажимной диск. При выключенном сцеплении на ведомый диск, находящийся в контакте с маховиком, жмет нажимной.
Включение сцепления осуществляется в тот момент, когда сходит на нет давление от нажимного диска. При этом автономно от маховика начинает вращаться ведомый. Происходит непосредственный контакт кожуха корзины сцепления с нажимным диском за счет тангенциальных пружин пластинчатой конфигурации. При выключении и отжатии педали водителем пружины возвращают все в первоначальное положение.
Соединение диска и маховика осуществляется за счет работы диафрагменной пружины. Она формирует необходимое усилие, позволяющее обеспечивать непрерывную передачу крутящего момента. Визуально диафрагменный элемент напоминает лепестки, при этом упирается он на кожух, внутри которого зафиксирован опорными кольцами и болтами.
Для создания давления на кончики лепестков с внешней стороны используется подшипник. Таким образом пружина, располагающаяся в кожухе, не оказывает давления по нажимному диску.
Виды корзин сцепления
Конструкторы предлагают несколько вариантов корзин, отличающихся по функционалу. В современных авто встречаются типы сцеплений:
- фрикционный;
- электромагнитный;
- гидравлический.
Используются корзины при этом вытяжного и нажимного вида. Наиболее популярным является второй вариант. Специфика подобной разновидности заключается в смещении лепестков на сторону, где располагается маховик.
Иным принципом работы наделены вытяжные корзины. В этом случае происходит смещение лепестков в противоположную сторону – от маховика. Актуальность применения такой конструкции заключается в случае, когда требуется сэкономить пространство под капотом, так как итоговая модель получается тоньше.
Реже на практике встречаются специальные корзины. Их задействуют в качестве альтернативы штатным агрегатам. Основное отличие большинства таких моделей заключается в существенном увеличении прижимной силы, обеспечиваемой диафрагмой.
Важно! Добиться большего прижимного усилия лепестков удается за счет внедрения высокопрочных материалов и особой геометрической формы.
Нештатными пружинами принято оснащать тюнингованные авто, в которых проводилось увеличение мощностных характеристик. В противном случае без замены штатные узлы могут быстро выходить из строя, создавая аварийные ситуации на дороге.
Причины неисправности сцепления
Выявить поломку фрикционов водитель сумеет без разборки по косвенным симптомам. Необходимо внимательно следить за возникающими признаками неисправности корзины сцепления.
Одним из популярных факторов является включение с пробуксовкой. Это является следствием износа поверхностей или же замасливания рабочей зоны. Также виновником неприятностей оказывается поломка пружины или малый свободный ход педали. Для устранения подобных неприятностей необходима замена ведомого диска, а в некоторых случаях можно обойтись устранением задиров.
Затягивать с ремонтом не стоит, так как от значительного перегрева стальной ведомый диск может деформироваться. Параллельно нажимные диски с чугунным маховиком будут растрескиваться. Аромат быстроизнашивающихся в такой ситуации фрикционных дисков может проникать даже в салон.
Еще одним признаком поломки является неполное включение сцепления. Это случается по таким причинам:
- следствие чрезмерного свободного хода;
- деформация пружины;
- изгиб ведомого диска;
- последствия неправильного монтажа нажимного диска.
Подобный вариант случается после механических деформаций выжимных рычагов. Иногда виновником оказывается заедающий подшипник, который не перемещается с муфтой. Вдоль шлицов загустевшая либо сконденсированная смазка блокирует свободу для движения ведомого диска.
Решить проблему свободного хода удастся лишь при высвобождении накопившихся воздушных пузырьков из гидравлической системы. Также потребуется регулировка хода педали или замена изношенных дисков. Услышать проблему можно по характерному звуку неполного выключения (хруст шестеренок), что способствует быстрому износу КПП.
К частым неисправностям относят возникающие периодически рывки при выжимании педали. Случается это даже при плавном спуске ноги. Чаще всего это – признак крошащихся накладок. Также не стоит исключать следующих типов поломок:
- деформация ведомого диска;
- выработка фрикционных шайб;
- сколы демпферных пружин.
Рывки может спровоцировать блокирование перемещения ведомого диска на шлицах выходного вала от КПП. Реже встречается этот признак из-за рассыпания выжимного подшипника либо тугого перемещения нажимной муфты.
Проблемы способен создать гидропривод. Возникновению провалов при нажатии педали водитель обязан проникновению воздуха в привод, что приводит к неполному выключению (недостаточному разъединению дисков). Требуется избавить систему от воздушных пробок и долить достаточное количество рабочей жидкости.
Если в механизмах, наделенных тросовым приводом, вообще не происходит включение сцепления, то это косвенный признак обрыва троса. Когда у водителя педаль не возвращается в первоначальную позицию, то стоит искать новую возвратную пружинку.
Вопросы эксплуатации
Большинство неприятностей доставляют корзине деформированные в процессе интенсивной эксплуатации лепестки. По прошествии рабочего периода они теряют свою эластичность и упругость. Следствием потери пружинных характеристик является неполное включение сцепления и усложненный переход между передачами.
Износившаяся корзина проявляет свои свойства по-разному. Например, выходит из строя выжимной подшипник, который в большинстве случаев имеется возможность заменить, купив новый.
Проверка сцепления и признаки неисправности
Чтобы выявить признаки неисправности корзины сцепления, необходимо провести тщательную проверку узла. В большинстве случаев процесс востребован для механических коробок передач, а для АКПП подобная методика неактуальна.
Определить признаки износа у эксплуатируемой корзины сцепления удастся после полного демонтажа и тщательного осмотра. Придется удалить диск сцепления и внимательно осмотреть фрикционные накладки, а также оценить работоспособность остальных деталей. Лишь после этого делается дальнейший вывод о судьбе корзины.
Во втором случае проводим следующие диагностические мероприятия:
-
- перед тем как проверить корзину, ставим машину на ровной площадке;
- заводим мотор;
- поднимаем ручку исправного ручника;
- включаем одну из повышенных передач, например, третью или четвертую;
- не спеша попускаем педаль сцепления, одновременно подгазовывая.
Если узел исправен и стояночный тормоз находится в хорошем состоянии, то ДВС обязательно заглохнет. В противном случае мотор останется работать с проскальзывающим сцеплением (диски будут буксовать). Причиной такого поведения оказывается попадание жидкости на фрикционы или стирание дисков.
Диагностика также может проводиться «на слух», когда будет слышаться скрежет шестерен при выжатом сцеплении и переключении передач. На заведенном моторе эти звуки явно слышны.
Заключение
Необходимо аккуратно эксплуатировать сцепление, чтобы не наступил его преждевременный износ. Важно следить за состоянием узла и мониторить косвенные негативные факторы, возникающие после длительной интенсивной эксплуатации.
Сцепление автомобиля: как оно работает и почему ломается
Разбираемся, как работает сцепление, каким бывает и как понять, что оно неисправно.
Что такое сцепление
Сцепление — это механическое устройство, которое передает крутящий момент от двигателя к колесам и отключает ведущий вал от трансмиссии. Это означает, что машина может стоять на месте даже при работающем моторе, а переключение передач и трогание с места происходит плавно.
На «механике» водитель управляет им через нажатие третьей педали (крайне левой). У моделей с АКПП передача крутящего момента реализована иначе и за него отвечает гидротрансформатор.
Сцепление всегда расположено между двигателем и трансмиссией. В классическом варианте, для МКПП, его главные рабочие элементы это:
- Маховик. Тяжелый диск с зубчатым венцом, который жестко зафиксирован на коленчатом валу ДВС. К его обратной стороне крепится корзина сцепления.
- Диск сцепления. Прижимается к маховику и для этого покрыт специальным композитным материалом устойчивым к трению.
- Демпферные пружины. Уравнивают колебания и вибрации от работающего двигателя.
- Диафрагменная пружина. Отвечает за разрыв мощности за счет движения внутренней кромки (лепестков). Работает с выжимным подшипником, которые перемещает вилка.
Для чего нужно сцепление
Работающий двигатель постоянно вращается, а колеса при этом могут не двигаться. Если трансмиссия останется подключенной, а водитель попытается затормозить, то мотор заглохнет. Другие функции сцепления:
- плавный старт и легкое переключение передачи;
- снижение вибрации от работающего ДВС;
- защита трансмиссии от рывков двигателя, инерционных перегрузок и износа.
Конспекты 14 февраля Что такое гидрокомпенсаторы и почему они стучатКак работает сцепление
Большую часть времени сцепление включено, то есть диск прижат к маховику. Поэтапно процесс включения и выключения выглядит так:
- Водитель нажимает педаль сцепления;
- Это усилие через трос или по гидравлической магистрали передается на вилку;
- Выжимной подшипник перемещается и утапливает лепестки диафрагменной пружины;
- Связь «двигатель-трансмиссия» разрывается;
- Водитель выбирает нужную передачу и плавно отпускает педаль, скорость вращения маховика и ведомого диска уравниваются;
- Диск сцепления прижимается к маховику и передача крутящего момента возобновляется.
Виды сцепления
Существует много способов сцепления/расцепления связи ДВС и КПП. Некоторые из систем, например конусные или ленточные, устарели и применяются крайне редко. Другие используются только в гоночных или тяжелых грузовых авто. Самый массовый тип сцепления — дисковое. Оно применяется в автомобилестроении с начала XX века и постоянно дорабатывается инженерами. Сегодня все сцепления делятся на:
- фрикционные, гидравлические или электромагнитные;
- с одним, двумя или несколькими дисками;
- с механическим (тросовый), гидравлическим или электрическим приводом;
- с периферийными пружинами, центральными, центробежное и полуцентробежное;
- с сухим или мокрым трением.
Фрикционное сцепление
Устанавливается на большинство серийных авто. По числу рабочих дисков делится на:
- Однодисковое. Самая распространенная конструкция, установлена на большинстве авто. Простая в ремонте и обслуживании.
- Двухдисковое. Применяются на грузовых или высокопроизводительных автомобилях.
- Многодисковое. Состоит их трех и более дисков. Их ставят на гоночные и спортивные авто, а также на тяжелую строительную технику.
Сухое
В таких системах трение происходит в сухой (воздушной) среде. К таким механизмам, например, относится фрикционное однодисковое сцепление. Как оно работает рассмотрели выше. Плюсы и минусы сухого сцепления:
- Эффективность передачи крутящего момента. Без смазки она намного выше, так как любые потери мощности сведены к минимуму, а диск сцепления и вал ДВС находятся в прямом контакте.
- Простота обслуживания. Однодисковая конструкция и отсутствие смазки делают их более простыми в техническом обслуживании и ремонте.
- Быстрее изнашиваются. Сухое сцепление быстрее изнашивается и чаще требует замены главных рабочих элементов. На срок службы напрямую влияет манера езды. Например, если часто ездить с выжатым сцеплением или пробуксовками, то поломка наступит раньше.
- Дополнительный шум. Трение, создаваемое в сухих сцеплениях, делает их громче, особенно, когда что-то идет не так.
Мокрое
«Мокрое сцепление» погружено в масло. Оно смазывает поверхности вращающихся деталей и охлаждает их. Чаще всего такое сцепление применяются для многодисковых конструкций или на мотоциклах. У них также есть свои плюсы и минусы:
- Срок службы. Смазка предотвращает преждевременный износ движущихся частей. Уменьшенное трение не слишком снижает мощность, но лучше защищает механику трансмиссии от повреждений.
- Высокая производительность. «Мокрые сцепления» лучше справляются с высокими температурами за счет охлаждения всех элементов.
- Сложный ремонт. Конструкция с несколькими дисками непростая, что сказывается на техническом обслуживании.
- Загрязнение масла. Необходимость дополнительного масла означает, что его придется менять, оно может загрязняться или подтекать.
Электромагнитное сцепление
Работает за счет электромагнита и якоря. Первый установлен на нажимном диске, второй — на кожухе сцепления. Когда к электромагниту поступает ток от генератора возникают магнитные колебания, которые притягивает якорь к магниту. Разновидностью электромагнитного сцепления можно считать так называемое «порошковое». В нем для создания прижимной силы используют гранулы ферромагнитного порошка.
Гидравлическое сцепление
В автомобилях с АКПП передача момента осуществляется не за счет трения, а с помощью масляных потоков и давления. Это делает гидротрансформатор. Он состоит из трех лопастных колес, погруженных в рабочую жидкость внутри герметичного кожуха. С коленвалом ДВС соединено насосное колесо, с КПП — турбинное. Между ними, проходя через реактор, рециркулирует жидкость. Так механическая энергия от ДВС переходит в гидравлическую, которая затем передается на планетарный механизм переключения передач.
Неисправности сцепления
Когда сцепление не включается полностью или проскальзывает при большой нагрузке, то, скорее всего, речь идет о естественной выработке деталей. Со временем фрикционные диски изнашиваются и становятся тоньше, а пружины ослабевают. Внезапное начало пробуксовки сцепления также свидетельствует о том, что трущиеся поверхности загрязнены маслом или чем-то еще. В гидроприводах к неисправности может приводить утечка жидкости из магистрали.