Как работает фрикционное сцепление

работа фрикционного сцепления-01

Назначение и работа фрикционного сцепления механической коробки передач легкового автомобиля. Средний легковой автомобиль состоит из 12 000 деталей. В основном это кузов, компоненты двигателя, а также, например, фары, элементы отделки салона и так далее.

О большинстве крупных частях и узлах автомобиля, таких как двигатель или кузов, просто заботится сам владелец автомобиля. Это связано с необходимостью поддержания эффективной работы транспортного средства или по соображениям безопасности.

Правильная работа фрикционного сцепления механической трансмиссии

Однако, знает ли кто-нибудь из вас, как правильно управлять сцеплением? Большинство использует его механически, нажимая на соответствующую педаль и одновременно переключая передачу (при механической коробке передач). Никто не задумывается о том, насколько сложен процесс передачи мощности от двигателя к коробке передач, а затем к колесам, и каковы негативные последствия неправильной эксплуатации.

Как работает фрикционное сцепление?

Как работает фрикционное сцепление? Проще говоря, работа фрикционного сцепления сводится к следующему: при нажатии на педаль сцепления скользящий нажимной диск отходит от ведомого диска сцепления, который установлен на шлицах вала. Это ослабляет давление на диск муфты, и сила трения исчезает.

Теперь диск сцепления, а вместе с ним и другие компоненты привода могут вращаться независимо от коленчатого вала двигателя. При отпускании педали, нажимной диск снова прижимается к диску сцепления и начинает вращаться вместе с ним в соответствии со скоростью вращения коленчатого вала двигателя.

работа фрикционного сцепления-1

Используя более технические термины, то: система сцепления состоит из нескольких важных деталей, которые работают вместе. Первая важная часть — это маховик. Его назначение — накопление кратковременной кинетической энергии, необходимой для поддержания последовательных тактов двигателя.

Только один из них вырабатывает энергию, которой должно быть достаточно для трех других тактов: впуска, сжатия и выпуска. Маховик (который может быть одномассовым или двухмассовым) также играет важную роль в запуске двигателя. Именно этот маховик приводится в действие стартером, тем самым инициируя работу приводного агрегата.

Вторым, не менее важным компонентом системы сцепления является прижимной механизм. Он состоит из корпуса и вышеупомянутого прижимного диска. Пружина, например, тарельчатая, прижимает нажимной диск к диску сцепления. Третьей и, вероятно, самой важной частью описанной системы является диск сцепления.

Читайте также:  Почему АКПП переключается рывками

Он состоит из фрикционных накладок и гасителей крутильных колебаний. Последним элементом, отвечающим за работу описанной системы, является механизм выдавливания. Он состоит из выжимного подшипника, направляющей втулки и выжимной вилки. Именно этот механизм срабатывает первым при нажатии на педаль сцепления.

работа фрикционного сцепления-2

В итоге: работа фрикционного сцепления заключается в передаче крутящего момента от маховика к коробке передач. Имеется два режима работы. Первый — когда мы нажимаем на педаль сцепления. В этом случае можно переключить передачу.

Второй режим работы (при отпущенной педали сцепления) нажимной диск перемещается в сторону маховика. Затем нажимной диск входит в плотный контакт с диском сцепления и маховиком и начинает вращаться с частотой вращения двигателя.

Когда происходит наибольший износ фрикционных дисков сцепления?

Работа фрикционного сцепления является сложным процессом. Наибольший износ сцепления происходит при динамичной езде, а также при движении по городу (частое включение и выключение сцепления). Динамичное вождение означает быстрое движение автомобиля, что связано с высокой частотой вращения коленчатого вала двигателя. Переключение передач в таких условиях эксплуатации приводит к ускоренному износу накладок дисков сцепления.

Передвижение на автомобиле по городу сопряжено с пробками. Большую часть времени она работает в режиме, который называется «полусцепление». В этом случае сцепление значительно изнашивается из-за смещения нажимного диска по отношению к диску сцепления, несмотря на трение между ними. Также необходимо учитывать частое включение и выключение сцепления при остановке и запуске двигателя.

Работа фрикционного сцепления — исторический обзор

Современные фрикционные сцепления были разработаны только в 20 веке. До этого недолговечные фрикционные элементы использовались в так называемых сухих сцеплениях. Они изготавливались из бука или дуба. Все изменилось с изобретением фенольной смолы. Благодаря этому веществу, которое связывает фрикционный материал в накладке сцепления, можно придать ей любую желаемую форму.

Читайте также:  Замена карданного вала

Однако самым большим преимуществом является его долговечность (после соответствующей обработки), т.е. устойчивость к высоким рабочим температурам и истиранию. Когда на рынке появились современные фрикционные диски сцепления, они были подвергнуты сложным испытаниям на прочность.

Испытания проводились при температурах, превышающих даже 400°C. С течением времени менялись используемые материалы. Синтетические полимеры стали применяться в качестве основного компонента в конструкции фрикционных накладок.

Сегодня мощность и крутящие моменты, которые должны передаваться через сцепление, значительно выше. В современных конструкциях сухого сцепления используются органические полимеры. В основном используются дуропласты или эластомеры с химической структурой, изменяющейся при температуре выше 320°C. Их полное разложение происходит при температуре 450°C.

Это позволяет сделать вывод, что скорость износа фрикционных накладок увеличивается с ростом температуры. Средняя рабочая температура поверхностей трения составляет около 100°C. При самых тяжелых нагрузках это значение может увеличиться даже до 400°C. Как я уже упоминал, в таких случаях футеровка изнашивается гораздо быстрее. Повреждение поверхности трения характеризуется снижением коэффициента трения.

Комфорт

Крутильные колебания нежелательны с точки зрения комфорта пассажиров. Они также оказывают негативное влияние на механизмы автомобиля. Как вы можете догадаться, элементом, генерирующим вибрации, является двигатель. Они передаются от коленчатого вала двигателя через диск сцепления к коробке передач.

Эффект мерцающего диска сцепления заключается в кратковременном, циклическом ослаблении (в крайних случаях разрушении) фрикционного контакта под воздействием резонансных колебаний. Это приводит к повышенному шуму при работе и периодической перегрузке системы. Долгое время инженеры не могли справиться с этой проблемой. В настоящее время она решена путем соответствующего выбора материалов и взаимодействующих металлических деталей.

Решения

Существует несколько конструктивных решений для фрикционных накладок. Примеры включают:

  • Фрикционная подкладка тканой конструкции,
  • прессованные фрикционные накладки (изготовленные в основном из фенольных или меламиновых смол, резины, сульфата бария, кевлара или стекловолокна).
Автомобильные подсказки