Устройство сцепление грузового автомобиля

Сцепление (рис. 1, а) на изучаемых автомобилях — фрикционное, однодисковое, размещено в кожухе, прикрепленном к маховику, который выполняет функцию ведущего диска сцепления. Внутри кожуха имеются следующие детали: ведомый диск, нажимной диск, который соединен с кожухом при помощи выступов на диске (у автомобиля ГАЭ -53-12) или пружинных пластин (у автомобилей ЗИЛ -431410 и ЗИЛ -645), обеспечивающих осевое перемещение диска относительно кожуха для выключения сцепления; рычаги выключения сцепления, шарнирно установленные на игольчатых подшипниках. Ведомый стальной диск с прикрепленными к нему фрикционными накладками через гаситель крутильных колебаний соединен с установленной на шлицах ведущего вала коробки передач ступицей. Гаситель крутильных колебаний обеспечивает плавность включения сцепления и быстрое гашение крутильных колебаний за счет упругости пружин и трения между дисками гасителя и ведомым диском. Между кожухом и нажимным диском по окружности установлены нажимные и возвратная пружины, которые прижимают нажимной и ведомый диски к маховику, обеспечивая за счет силы трения между дисками совместное их вращение с маховиком. При этом сцепление включено.

Привод выключения сцепления автомобиля ГАЗ -53-12 и ЗИЛ -431410 (рис. 1, б) — механический, состоит из педали с оттяжной пружиной, вала педали с рычагом, вилки выключения сцепления и муфты выключения сцепления с выжимным подшипником. При нажатии на педаль сцепления вилка выключения сцепления через муфту отжимает рычаги выключения сцепления, которые внешними концами отводят нажимной диск от ведомого и передача крутящего момента на ведомый диск и соединенный с ним ведущий вал коробки передач прекращается — сцепление выключено.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

На автомобиле ЗИЛ -4331 привод выключения сцепления (рис. 2, а) — гидравлический, с пневмогидравлическим усилителем состоит из установленной на кронштейне педали главного цилиндра и рабочего цилиндра, объединенного в одном узле с пнев могидравлическим усилителем. Главный цилиндр имеет чугунны корпус с рабочей полостью, в которой имеется поршень с ма жетой и возвратной пружиной, и с полостью для запаса рабоч жидкости, связанной с расположенным в подкапотном простра, стве бачком для заливки и контроля уровня рабочей жидкостй

Рабочий цилиндр размещен в чугунном корпусе и совмещен с пневмоусилителем (рис. 2, б). В нижнем цилиндрическом отверстии установлен поршень рабочего цилиндра с комбинированным уплотнением, препятствующим проникновению рабочей жидкости в полость пневмоцилиндра и попаданию в полость рабочего цилиндра воздуха. В верхнее резьбовое отверстие ввернут корпус поршня следящего устройства. Верхняя и нижняя полости корпуса рабочего цилиндра соединены каналом В, в верхнюю часть которого ввернут перепускной клапан.

К корпусу рабочего цилиндра болтами прикреплен алюминиёвый корпус пневмогидравлического усилителя. Нижняя часть корпуса пневмоусилителя является цилиндром пневматического поршня, а в верхней части корпуса размещен механизм следящего устройства, который состоит из зажатой между корпусами мембран, сдвоенных впускного и выпускного клапанов и седел клапанов. Полости клапанов и пневмоцилиндра соединены каналом А.

При нажатии на педаль сцепления давление из главного цилиндра передается на поршень рабочего цилиндра и далее через канал В на поршень следящего устройства. Поршень следящего устройства, перемещаясь, действует на седло выпускного клапана, прикрепленное гайкой к мембране. Имеющееся в седле отверстие, предназначенное для выпуска воздуха в атмосферу, закрывается при упоре седла в уплотняющую поверхность выпускного клапана. При дальнейшем движении поршня и седла выпускного клапана происходит отрыв впускного клапана от своего седла, поскольку оба клапана установлены на одном стержне. В результате этого сжатый воздух из пневмо-системы автомобиля через открытый впускной клапан и канал Б поступает в полость пневмоцилиндра, и поршень под давлением сжатого воздуха начинает перемещаться. В связи с последовательной установкой гидравлического и пневматического поршней создаваемые ими усилия суммируются и передаются через толкатель на рычаг вилки выключения сцепления. Одновременно часть сжатого воздуха через канал А поступает в камеру мембраны.

В результате возросшего давления в камере, а также от действия уравновешивающей пружины мембрана прогибается, перемещая за собой седло выпускного клапана, которое передает усилие на поршень следящего устройства. Сдвоенные клапаны под действием своей пружины также перемещаются, в результате чего закрывается отверстие седла впускного клапана. Поршень следящего устройства оказывается под действием двух противоположно направленных сил. Одна сила, возникающая под действием давления рабочей жидкости, стремится переместить поршень и открыть впускной клапан. Другая сила, возникающая под действием пружины и сжатого воздуха на мембрану, стремится вернуть поршень в исходное положение. При увеличении давления рабочей жидкости увеличивается и давление сжатого воздуха в камере мембраны, что обеспечивает автоматическое изменение давления сжатого воздуха в пневмоцилиндре пропорционально усилию на педали сцепления. При отпускании педали сцепления давление рабочей жидкости падает, нарушая равновесие в следящем устройстве, и сжатый воздух из полости пневмоцилиндра выходит через атмосферный клапан в верхней части корпуса рабочего цилиндра. При отсутствии воздуха в пневмосистеме перемещение толкателя, а следовательно, и рычага вилки выключения сцепления происходит только под действием давления рабочей жидкости на поршень рабочего цилиндра, что значительно повышает усилие на педаль сцепления.

Устройство и принцип работы сцепления автомобиля

Сцеплением называется механизм трансмиссии, передающий крутящий момент от двигателя к коробке передач за счет силы трения. Также оно позволяет кратковременно отсоединить двигатель от трансмиссии и вновь их плавно соединить. Существует достаточно много разновидностей муфт сцепления. Они различаются по количеству ведомых дисков (однодисковое, двухдисковое или многодисковое), по типу рабочей среды (сухое или мокрое) и по типу привода. Разные виды сцеплений имеют соответствующие преимущества и недостатки, но наибольшее распространение на современных автомобилях получило однодисковое сухое сцепление либо с механическим, либо гидравлическим приводом.

Функции сцепления

Муфта сцепления устанавливается между двигателем и коробкой передач и является одним из наиболее нагруженных элементов трансмиссии. Она выполняет следующие основные функции:

1. Плавное разъединение и соединение двигателя и коробки передач.
2. Передача крутящего момента без проскальзывания (без потерь).
3. Компенсация вибраций и нагрузок от неравномерности работы двигателя.
4. Снижение нагрузок на элементы двигателя и трансмиссии.

Элементы муфты сцепления

Стандартная муфта сцепления, применяющаяся на большинстве автомобилей с механической коробкой передач, включает следующие основные элементы:

• Маховик двигателя – ведущий диск.
• Ведомый диск сцепления.
• Корзина сцепления – нажимной диск.
• Выжимной подшипник сцепления.
• Муфта выключения сцепления.
• Вилка сцепления.
• Привод сцепления.

На ведомый диск сцепления с обеих сторон установлены фрикционные накладки. Его функция – передача крутящего момента за счет силы трения. Встроенный в корпус диска пружинный демпфер крутильных колебаний смягчает соединение с маховиком и гасит вибрации и нагрузки от неравномерности работы двигателя.

Схема расположения диска сцепления, корзины и выжимного подшипника с муфтой выключения

Нажимной диск и диафрагменная пружина, воздействующие на ведомый диск сцепления, в сборе представляют собой единый узел, получивший название “корзина сцепления”. Ведомый диск сцепления расположен между корзиной и маховиком и соединен с первичным валом коробки передач с помощью шлицев, по которым он может перемещаться.

Диафрагменная пружина корзины может быть либо нажимного, либо вытяжного принципа действия. Отличие – в направлении приложения усилия от привода сцепления: к маховику или от маховика. Особенность конструкции пружины вытяжного действия позволяет использовать корзину, толщина которой значительно меньше. Это делает узел максимально компактным.

Принцип работы

Принцип работы сцепления основан на жестком соединении ведомого диска сцепления и маховика двигателя за счет возникающей силы трения от усилия, которое создает диафрагменная пружина. Сцепление имеет два режима: «включено» и «выключено». Основное время работы ведомый диск прижат к маховику. Крутящий момент от маховика передаётся ведомому диску, а от него через шлицевое соединение на первичный вал коробки передач.

Схема работы диафрагменной пружины

Для выключения муфты водитель нажимает на педаль, которая соединена с вилкой механическим или гидравлическим приводом. Вилка перемещает выжимной подшипник, который, нажимая на концы лепестков диафрагменной пружины, прекращает её давление на нажимной диск, а он, в свою очередь, освобождает ведомый. В этот момент двигатель разъединен с трансмиссией.

После включения нужной передачи в коробке передач водитель отпускает педаль сцепления, вилка перестаёт воздействовать на выжимной подшипник, а тот на пружину. Нажимной диск прижимает ведомый к маховику. Двигатель соединен с трансмиссией.

Виды сцепления

Сухое сцепление

Принцип действия сцепления данного типа основан на силе трения, возникающей при взаимодействии сухих поверхностей: ведущего, ведомого и нажимного дисков. Это обеспечивает жесткую связь двигателя и коробки передач. Сухое однодисковое сцепление – самый распространенный вид, использующийся на основной массе автомобилей с механической КПП.

Мокрое сцепление

Данный вид сцепления предполагает работу трущихся поверхностей в масляной ванне. По сравнению с сухой, такая схема обеспечивает более плавное соприкосновения дисков; узел эффективнее охлаждается за счет циркуляции жидкости и может передавать больший момент на трансмиссию.

Двойное сцепление мокрого типа

Мокрая схема обычно применяется на современных роботизированных КПП с двойным сцеплением. Особенность работы такого сцепления заключается в том, что на четные и нечетные передачи КПП подается крутящий момент от отдельных ведомых дисков. Привод сцепления – гидравлический, управляемый электроникой. Переключение скоростей происходит при постоянной передаче крутящего момента на трансмиссию без разрыва потока мощности. Данная конструкция является более дорогой и сложной в производстве.

Сухое двухдисковое сцепление

Сухое двухдисковое сцепление предполагает наличие двух ведомых дисков и промежуточной проставки между ними. Данная схема способна передать больше крутящего момента при тех же размерах механизма сцепления. Сама по себе она проще в производстве по сравнению с мокрой. Обычно применяется на грузовиках и легковых автомобилях с особо мощными двигателями.

Сцепление двухмассового маховика

Двухмассовый маховик состоит из двух частей. Одна из них связана с двигателем, вторая – с ведомым диском. Обе составляющие маховика имеют небольшой свободный ход относительно друг друга в плоскости вращения и соединены пружинами между собой.

Схема двухмассового маховика

Особенностью сцепления двухмассового маховика является отсутствие пружинного демпфера крутильных колебаний в ведомом диске. Функция гашения колебаний заложена в конструкцию маховика. Помимо передачи крутящего момента он максимально эффективно сглаживает вибрации и нагрузки, возникающие от неравномерности работы двигателя.

Ресурс сцепления

Ресурс сцепления главным образом зависит от условий эксплуатации автомобиля, а также от стиля езды водителя. В среднем, срок службы сцепления может доходить до 100-150 тысяч километров пробега. В результате естественного износа, возникающего в момент соприкосновения дисков, фрикционные поверхности изнашиваются и требуют замены. Основная причина – проскальзывание дисков.

Двухдисковое сцепление обладает большим ресурсом за счет увеличенного числа рабочих поверхностей. Выжимной подшипник сцепления задействуется при каждом разрыве соединения двигателя и коробки передач. Со временем в подшипнике вырабатывается и теряет свойства вся смазка, в следствие чего он перегревается и выходит из строя.

Особенности керамического сцепления

Ресурс сцепления и эффективность его работы на пределе нагрузок зависит и от свойств материала, обеспечивающего зацепление дисков. Стандартный состав накладок дисков сцепления большинства автомобилей включает спрессованную смесь стеклянных и металлических волокон, смолы и каучука. Поскольку принцип работы сцепления базируется на силе трения, фрикционные накладки ведомого диска рассчитаны на работу при высоких температурах, доходящих до 300-400 градусов Цельсия.

Диск сцепления с керамическими фрикционными накладками

В мощных спортивных автомобилях нагрузки на сцепление намного превышают обычные нормы. Для некоторых трансмиссий может применяться керамическое и металлокерамическое сцепление. В состав материала таких накладок входит керамика и кевлар. Металлокерамический фрикционный материал менее подвержен износу и выдерживает нагрев до 600 градусов без потери рабочих качеств.

Производители используют различные конструкции муфты сцепления, оптимальные для определенного автомобиля, исходя из его назначения и стоимости. Сухое однодисковое сцепление остается достаточно эффективной и недорогой в изготовлении конструкцией. Данная схема широко применяется на легковых автомобилях бюджетного и среднего классов, а также на внедорожниках и грузовиках.

Устройство и принцип работы привода сцепления

Важной составляющей автомобиля, оснащенного механической коробкой передач, является сцепление. Оно состоит непосредственно из муфты (корзины) сцепления и привода. Остановимся более подробно на таком элементе, как привод сцепления, который играет важную роль в общем узле сцепления. Именно при его неисправности муфта теряет свою функциональность. Разберем устройство привода, его виды, а также преимущества и недостатки каждого.

Привод сцепления и его виды

Привод предназначен для дистанционного управления сцеплением непосредственно водителем из салона. Нажатие на педаль сцепления напрямую воздействует на нажимной диск.

Известны следующие виды привода:

• механический;
• гидравлический;
• электрогидравлический;
• пневмогидравлический.

Наибольшее распространение получили первые два вида. На грузовиках и автобусах используется пневмогидравлический привод. Электрогидравлический устанавливают в машинах с роботизированной коробкой передач.

В некоторых автомобилях для облегчения управления применяется пневматический или вакуумный усилитель привода.

Механический привод

Механический или тросовый привод отличается простой конструкцией и невысокой ценой. Он неприхотлив в обслуживании и состоит из минимального количества элементов. Механический привод устанавливается в легковых и малотоннажных грузовых автомобилях.

Механический привод сцепления

К элементам механического привода относятся:

• трос сцепления;
• педаль сцепления;
• вилка выключения сцепления;
• выжимной подшипник;
• механизм регулировки.

Трос сцепления, заключенный в оболочку, является основным элементом привода. Трос сцепления крепится к вилке, а также к педали, находящейся в салоне автомобиля. В момент выжимания педали водителем действие через трос передается на вилку и выжимной подшипник. В результате происходит разъединение маховика двигателя с трансмиссией и, соответственно, выключение сцепления.

В соединении троса и рычажного привода предусмотрен регулировочный механизм, обеспечивающий свободный ход педали сцепления.

Ход педали сцепления представляет собой свободное перемещение до момента срабатывания привода. Расстояние, пройденное педалью без особого усилия водителя при нажатии, и есть свободный ход.

Если переключение передач сопровождается шумом, а в начале движения наблюдаются небольшие рывки автомобиля, то необходима регулировка хода педали.

Зазор в сцеплении должен находиться в пределах 35-50 мм свободного хода педали. Нормативы этих показателей указаны в технической документации автомобиля. Регулировка хода педали осуществляется путем изменения длины тяги с помощью регулировочной гайки.

В грузовых автомобилях используется не тросовый, а рычажный механический привод.

К плюсам механического привода относятся:

• простота устройства;
• невысокая стоимость;
• надежность в эксплуатации.

Главным минусом считается более низкий КПД по сравнению с гидроприводом.

Гидравлический привод сцепления

Гидропривод имеет более сложную конструкцию. К его элементам, помимо выжимного подшипника, вилки и педали, относится также гидравлическая магистраль, которая заменяет трос сцепления.

Схема гидравлического сцепления

По сути эта магистраль аналогична гидроприводу тормозной системы и состоит из следующих элементов:

• главный цилиндр сцепления;
• рабочий цилиндр сцепления;
• бачок и трубопровод с тормозной жидкостью.

Устройство главного цилиндра сцепления напоминает устройство главного тормозного цилиндра. Главный цилиндр сцепления состоит из поршня с толкателем, расположенных одном в корпусе. Также к его элементам относятся резервуар для жидкости и уплотнительные манжеты.

Рабочий цилиндр сцепления, имеющий схожую с главным цилиндром конструкцию, дополнительно оснащен клапаном для удаления воздуха из системы.

Механизм действия гидропривода такой же, как и у механического, только усилие передается с помощью находящейся в трубопроводе жидкости, а не через трос.

Во время нажатия водителем на педаль усилие через шток передается на главный цилиндр сцепления. Затем за счет несжимаемого свойства жидкости в действие приводятся рабочий цилиндр сцепления и рычаг привода выжимного подшипника.

В качестве плюсов гидропривода можно выделить следующие его особенности:

• гидравлическое сцепление позволяет передавать усилие на значительное расстояние с высоким КПД;
• сопротивление перетеканию жидкости в элементах гидропривода способствует плавному включению сцепления.

Главный минус гидропривода – более сложный ремонт по сравнению с механическим. Течь рабочей жидкости и попадание в систему гидропривода воздуха – вот, пожалуй, наиболее распространенные поломки, которыми могут «похвастаться» главный и рабочий цилиндры сцепления.

Гидропривод применяется в легковых автомобилях, а также на грузовых автомобилях с опрокидывающейся кабиной.

Нюансы эксплуатации сцепления

Зачастую водители склонны связывать неравномерность и рывки при движении автомобиля с неисправностями сцепления. Эта логика в большинстве случаев ошибочна.

Например, автомобиль при переключении передач с первой на вторую, резко сбрасывает обороты. Здесь виновато не само сцепление, а датчик положения педали сцепления. Находится он за самой педалью сцепления. Неисправности датчика устраняются путем несложного ремонта, после которого сцепление будет вновь работать плавно и без рывков.

Другая ситуация: при переключении передач автомобиль немного дергается, а при трогании с места может заглохнуть. В чем может быть причина? Чаще всего в этом виноват клапан задержки сцепления. Этот клапан обеспечивает определенную скорость, при которой может схватываться маховик, независимо от того, насколько быстро была «брошена» педаль сцепления. Для начинающих водителей эта функция необходима, т.к. клапан задержки сцепления предотвращает чрезмерный износ поверхности диска сцепления.