Как работает механизм сцепления


устройство, принцип работы, как правильно пользоваться механизмом сцепления

Сцепление — это механизм, соединяющий трансмиссию автомобиля с его двигателем. Принцип работы сцепления  в механической коробке передач не сложен, но в автоматических коробках этот узел работает в автономном режиме, без участия водителя.

Зачем нужно сцепление?

Все виды двигателей внутреннего сгорания выдают крутящий момент в ограниченном диапазоне оборотов. Чтобы менять скорость вращения ведущих колес, ДВС должен дополнительно оборудоваться трансмиссией. Она позволяет двигателю работать в оптимальном диапазоне оборотов, изменяя при этом скорость вращения за счет переключения передач.

Но переключение передачи – технически сложный процесс, поскольку для этого требуется временное прекращения подачи крутящего момента с двигателя на трансмиссию. Но тогда, чтобы плавно переключить скорость, потребуется выключать двигатель.  Назначение сцепления – прерывание сообщения между коробкой передач и двигателем при его работе. То есть, этот узел прекращает передачу крутящего момента с двигателя на коробку передач при непрерывно работающем моторе.

Конструкция и принцип работы сцепления

Основная часть сцепления — это  диск, который с обеих сторон покрыт фрикционным материалом с повышенным коэффициентом трения. Его устанавливают на маховике, и когда на диск действует внешнее усилие, он вращается вместе с маховиком.

К диску сцепления подключается ведущий вал трансмиссии, через который на коробку передач передается крутящий момент. Привод сцепления, состоящий из корзины, нажимного диска и кожуха, и создает это прижимное внешнее усилие. При этом кожух, с которым монтируется корзина сцепления, должен быть прочно прикреплен к маховику, прижимая к диску сцепления нажимной диск. В этом положении крутящий момент от двигателя полностью передается на коробку передач.

Чтобы разомкнуть механизм сцепления или, как его еще называют муфту сцепления, и прекратить подачу крутящего момента на трансмиссию, применяется  специальная диафрагменная пружина. Ее контур всегда остается неподвижным, а лепестки в середине подпуржинены. Она расположена между нажимным диском и кожухом. Если на внутреннюю часть пружины нажать, то она отведет ведомый диск сцепления от основного диска.  Соответственно, подача крутящего момента приостановится. Этот процесс происходит при нажатии водителем педали сцепления. В момент, когда механическая схема сцепления разомкнута, можно переключать передачу. После того как переключение состоялось, педаль отпускается, работа сцепления возобновляется и крутящий момент снова передается на трансмиссию.

В диске сцепления расположено несколько демпферных пружин, предназначенных для выравнивания колебаний и порождаемых ими вибраций, источником которых является работающий двигатель. При этом устройство ведомого диска сцепления таково, что его ступица не жестко крепится на основном диске. То есть крутящий момент передается на диск сцепления, потом на пружины и только после этого на ступицу ведомого диска. Таким образом практически полностью гасятся крутящие колебания, создаваемые двигателем, обеспечивая большую плавность хода.

При нажатии на педаль сцепления усилие передается через главный и рабочий цилиндр, после чего специальная вилка рассоединяет диск и маховик. Главный и рабочий цилиндр сцепления состоят из корпуса, в котором размещаются толкатель и поршень, они заполнены жидкостью, которая по своим свойствам напоминает тормозную. При нажатии педали жидкость под давлением поступает в главный цилиндр, который передает давление в рабочий, где производится воздействие на вилку, разводящую муфту. После отпускания педали, жидкость через клапан опять возвращается в главный цилиндр, и диск соединяется с маховиком. Такая система позволяет уменьшить усилие, прикладываемое к педали за счет разности объема цилиндров.

Правильная работа со сцеплением 

Подача команд на подведение и разведения диска сцепления и маховика подается водителем путем нажатия на соответствующую педаль, которая находится под левой ногой. Принцип работы педали сцепления состоит в том, что через систему механических приводов она отводит диск от маховика. При ее отпускании диск опять соприкасается с маховиком, передавая крутящий момент на трансмиссию.

К первичному валу трансмиссии присоединяется сложный механический агрегат – коробка передач. Она тоже не может работать без сцепления, поскольку делать переключения без ее временного отключения от двигателя очень сложно, а для новичков данная задача вообще неразрешима.

Крутящий момент передается на шестерни первичного вала, который при нажатии на педаль сцепления останавливается.  В нейтральном положении коробки передач это не имеет значения, поскольку даже при двигающемся первичном валу он не входит в зацепление со вторичным валом.

Для передачи крутящего момента на вторичный вал водитель выжимает сцепление, чтобы первичный вал остановился. Затем  он рычагом включает нужную передачу, соединяя шестерни валов, после отпускания педали крутящий момент передается с первичного вала на вторичный.

При управлении автомобилем требуется знать некоторые моменты, которые позволят избежать распространенных ошибок:

  1. Устройство и работа сцепления при нажатии на педаль приводят к тому, что крутящий момент перестает передаваться на ведущие колеса и автомобиль, проехав некоторое время по инерции остановится, а двигатель будет работать и никогда не заглохнет.
  2. Если в коробке передач включена нейтральная передача, автомобиль не будет двигаться, двигатель при этом тоже не заглохнет.

Педаль сцепления имеет три условных положения, в которых и происходят основные фазы работы системы:

  • верхнее положение при не нажатой педали;
  • среднее или рабочее положение. На разных автомобилях это положение может находиться выше или ниже от пола, поэтому при пересадке на новый автомобиль его нужно найти;
  • нижнее положение при полностью выжатой педали.

Именно в среднем положении происходит соприкосновение диска с маховиком, во избежание излишнего износа деталей, соединять их нужно очень плавно. Главная ошибка новичков, знающих, что сцепление нужно отпускать постепенно: после достижения зацепления диска и маховика они резко бросают педаль, машина несколько раз дергается и глохнет.

Чтобы правильно тронуться, нужно выжать педаль сцепления, включить первую передачу, быстро отпустить педаль до среднего положения и в нем педаль задерживается приблизительно на три секунды. После того как машина проехала около одного метра, педаль полностью отпускается.

При переходе на повышенную передачу сцепление нужно отпускать быстро, причем, чем передача выше, тем быстрее отпускается педаль. Все эти навыки достигаются постепенно в результате многократных тренировок.

Видео:Как работает сцепление?

Начало движения автомобиля на подъеме

Многие водители-новички испытывают серьезные трудности при старте автомобиля на подъеме. Но, зная принцип работы сцепления механической коробки и последовательность действий, они будут делать это намного увереннее. Данную последовательность действий можно использовать, когда в машине плохо работает ручной тормоз:

  • изначально выжимаются педали сцепления и тормоза при работающем на холостых оборотах двигателе;
  • педаль сцепления медленно и плавно отпускается до тех пор, пока не почувствуется зацеп диска сцепления и трансмиссии, в этот момент автомобиль начинает подрагивать;
  • снимается нога с педали тормоза, при этом автомобиль не покатится назад, поскольку сцепление действует, как тормоз;
  • нажимается педаль газа, и автомобиль начинает катиться вперед.


Почему частично отпущенное сцепление заменяется собой педаль тормоза? Данный эффект – результат уловленного силового баланса между силой гравитационного притяжения и статической силы трения колес. Их неподвижность обеспечивается балансом силы двигателя, который толкает автомобили вперед и той же силой трения покоя. Но такая работа со сцеплением при остановках повышает износ фрикционного материала диска сцепления.

Заключение

Устройство муфты сцепления и системы переключения передач в любом автомобиле  сложное, несмотря на простоту работы. Поэтому, чтобы избежать поломок, нужно знать принципы их правильной эксплуатации. В этом случае узел прослужит долго, позволяя избежать дорогостоящего ремонта, который потребует специальных навыков и оборудования.

Как работают сцепления | HowStuffWorks

С 1950-х по 1970-е годы вы могли рассчитывать на пробег от 50 000 до 70 000 миль от сцепления вашего автомобиля. Сцепления теперь могут прослужить более 80 000 миль, если вы будете их осторожно использовать и поддерживать в хорошем состоянии. Если не позаботиться, сцепления могут начать выходить из строя на 35 000 миль. Грузовики, которые постоянно перегружены или часто буксируют тяжелые грузы, также могут иметь проблемы с относительно новыми сцеплениями.

Этот контент несовместим с этим устройством.

Щелкните "play", чтобы увидеть промах.

Объявление

Самая распространенная проблема со сцеплениями заключается в том, что фрикционный материал на диске изнашивается. Фрикционный материал на диске сцепления очень похож на фрикционный материал на колодках дискового тормоза или колодках барабанного тормоза - через некоторое время он изнашивается. Когда большая часть или весь фрикционный материал исчезнет, ​​сцепление начнет проскальзывать и в конечном итоге не будет передавать мощность от двигателя на колеса.

Сцепление изнашивается только тогда, когда диск сцепления и маховик вращаются с разной скоростью. Когда они сцеплены вместе, фрикционный материал плотно прижимается к маховику, и они вращаются синхронно. Износ происходит только тогда, когда диск сцепления скользит по маховику. Так что, если вы относитесь к тому типу водителей, который часто переключает сцепление, вы изнашиваете сцепление намного быстрее.

Иногда проблема не в скольжении, а в залипании.Если ваше сцепление не выключается должным образом, оно будет продолжать вращать первичный вал. Это может вызвать скрежет или полностью помешать включению передачи. Вот некоторые общие причины заедания сцепления:

  • Обрыв или растяжение троса сцепления - тросу требуется правильное натяжение для эффективного толкания и тяги.
  • Негерметичный или неисправный рабочий и / или главный цилиндры сцепления - Утечки не позволяют цилиндрам создавать необходимое давление.
  • Воздух в гидравлической линии - Воздух влияет на гидравлику, занимая пространство, необходимое жидкости для создания давления.
  • Неправильно отрегулирована тяга - Когда ваша нога нажимает на педаль, рычажный механизм передает неправильное количество силы.
  • Несоответствующие компоненты сцепления - Не все запасные части работают с вашим сцеплением.

«Жесткое» сцепление - тоже частая проблема. Все муфты требуют некоторого усилия для полного нажатия.Если вам придется сильно нажать на педаль, возможно, что-то не так. Частыми причинами являются заедание или заедание рычага педали, троса, поперечного вала или шарнира. Иногда засорение или изношенные уплотнения в гидравлической системе также могут стать причиной жесткого сцепления.

Другая проблема, связанная со сцеплениями, - это изношенный выжимной подшипник, который иногда называют выжимным подшипником . Этот подшипник прикладывает силу к пальцам вращающегося прижимного диска, чтобы освободить сцепление.Если вы слышите грохочущий звук при включении сцепления, возможно, у вас проблема с выгрузкой.

В следующем разделе мы рассмотрим несколько различных типов муфт и способы их использования.

.

Как работает сцепление - x-engineer.org

Подавляющее большинство дорожных транспортных средств имеют трансмиссию. Цель трансмиссии - адаптировать мощность двигателя внутреннего сгорания (или электродвигателя в случае электромобиля) к дорожным условиям и условиям движения.

Есть несколько типов трансмиссий:

  • MT (механическая коробка передач)
  • AMT (автоматизированная механическая трансмиссия)
  • DCT (двойная муфта трансмиссии)
  • AT (автоматическая трансмиссия)
  • CVT (бесступенчатая трансмиссия)

Независимо от типа трансмиссии, соединение между двигателем внутреннего сгорания и коробкой передач осуществляется через соединительное устройство .В зависимости от типа трансмиссии сцепным устройством может быть сцепление, два сцепления или гидротрансформатор.

Изображение: Положение сцепления в трансмиссии

  1. переднее колесо
  2. двигатель внутреннего сгорания
  3. сцепное устройство (сцепление)
  4. коробка передач / трансмиссия
  5. продольный вал (карданный вал)
  6. дифференциал
  7. планетарный вал
  8. заднее колесо

В таблицах ниже приводится сводка возможных сцепных устройств для каждого типа трансмиссии.

Однодисковое сухое сцепление Многодисковое мокрое сцепление Гидротрансформатор
Механическая коробка передач да нет нет
Автоматическая Механическая коробка передач да да нет
Коробка передач с двойным сцеплением да (два сцепления) да (два сцепления) нет
Автоматическая коробка передач нет да да
Бесступенчатая трансмиссия нет да да

Все механические трансмиссии оснащены однодисковым сухим сцеплением .Сцепление расположено между двигателем и коробкой передач.

Изображение: схематический чертеж простого сцепления

Основные функции сцепления на автомобиле с механической коробкой передач:

  • позволяет отключать мощность между двигателем и коробкой передач (например, когда автомобиль неподвижен, во время переключения передач)
  • обеспечивает постепенное соединение двигателя с коробкой передач (например, при трогании с места или после переключения передач)
  • поддерживает соединение двигателя с коробкой передач без проскальзывания

Отсоединение двигателя от коробки передач при включенной передаче , необходимо для предотвращения снижения оборотов двигателя ниже оборотов холостого хода.Если не отключать коробку передач, двигатель заглохнет.

Кроме того, при переключении на повышенную (или понижающую) передачу на механической коробке передач крутящий момент не должен передаваться на колеса. Это достигается отключением двигателя от коробки передач через муфту.

Изображение: Позиционирование сцепления на двигателе

Существуют разные типы сцеплений, мы можем классифицировать их в основном по функциям:

  • Количество фрикционных дисков:
  • Тип трения:
  • Тип срабатывания:
    • механический ( трос или стержень)
    • гидравлический

Чтобы понять, как оно работает, мы будем использовать однодисковое сухое сцепление в качестве примера.Подробнее о многодисковом мокром сцеплении мы расскажем позже.

На изображении ниже вы можете увидеть схему однодискового сцепления . Коленчатый вал двигателя, маховик, пружина (спираль или диафрагма) и нажимной диск соединены вместе, они прикреплены друг к другу. С другой стороны, диск сцепления соединен с первичным валом коробки передач.

Изображение: Комплект сцепления

Когда педаль сцепления отпускается (как на изображении ниже), пружина давит на нажимной диск, который прижимает диск сцепления к маховику.Таким образом вращение коленчатого вала передается на первичный вал коробки передач. Пружины создают достаточную прижимную силу, поэтому сцепление не проскальзывает.

Когда педаль сцепления нажата посредством рычажного механизма, действие пружины на нажимной диск снимается, и диск сцепления отрывается от маховика. Таким образом, коленчатый вал отсоединяется от первичного вала коробки передач.

Изображение: Схема сцепления

Для лучшего понимания функции сцепления мы собираемся изучить изображение ниже.Кроме выжимного подшипника, пружина является диафрагмой (а не спиралью), а также у нас есть фиксирующие элементы диафрагменной пружины с крышкой сцепления.

Изображение: Детали сцепления (слева - сцепление замкнуто, справа - сцепление разомкнуто)

  1. коленчатый вал
  2. маховик
  3. диск сцепления (фрикционный)
  4. нажимной диск
  5. диафрагменная пружина
  6. входной вал сцепления
  7. выжимной подшипник
  8. крышка (корпус) сцепления
  9. кольцо (ось диафрагменной пружины)
  10. фиксирующий штифт
  11. заклепка

Когда водитель транспортного средства нажимает педаль сцепления, подшипник сцепления (7) прижимает внутреннюю часть диафрагменной пружины (5).Сила давления диафрагменной пружины на нажимной диск (4) снимается, и диск сцепления (3) больше не нажимается на маховик.

Если сцепление разомкнуто: коленчатый вал (1) + маховик (2) + крышка сцепления (8) + диафрагменная пружина (5) + нажимной диск (4) + выжимной подшипник (7, внешнее кольцо) вращаются , при этом диск сцепления (3) + выжимной подшипник (7, внутреннее кольцо) + первичный вал коробки передач (6) неподвижны (если включена передача и автомобиль остановлен).

Когда мы медленно отпускаем педаль сцепления, диафрагменная пружина начинает давить на нажимной диск. Контролируя положение педали сцепления, мы регулируем силу, прилагаемую нажимным диском к фрикционному диску. Величина усилия пружины напрямую зависит от крутящего момента муфты. Когда сила нажатия пружины достаточно высока, сцепление перестает проскальзывать и двигатель полностью соединяется с коробкой передач.

Изображение: Детали сцепления с гидравлической системой управления (источник: ZF)

  1. двухмассовый маховик
  2. крышка сцепления
  3. механический выжимной рычаг
  4. педаль демпфирования колебаний
  5. главный цилиндр
  6. пластиковая педаль
  7. рабочий цилиндр
  8. (трения) диск подшипник

сцепления

изображение: Подшипник сцепления (источник: ZF)

  1. упорное кольцо (Outter / внешнее кольцо)
  2. внутреннее кольцо
  3. крепление для освобождения вилки

высвобождение сцепления Подшипник выполняет роль соединения неподвижной части (рычага) с подвижной вращающейся частью (диафрагменная пружина).Внутреннее кольцо контактирует с толкающим рычагом, в то время как внешнее кольцо давит на диафрагменную пружину. Через выжимной подшипник сцепления можно приводить в действие вращающуюся диафрагменную пружину с неподвижным рычагом.

Мембранная пружина

Изображение: Пружина диафрагмы сцепления

Роль пружины заключается в удержании сцепления в замкнутом состоянии (двигатель соединен с коробкой передач), когда педаль сцепления не нажата. В настоящее время почти все муфты МТ имеют диафрагменные пружины. Старые версии муфт имели несколько (6-8) винтовых пружин вокруг нажимного диска.Пружина должна оказывать достаточное давление / силу на нажимной диск, чтобы сцепление не проскальзывало, даже если двигатель развивает максимальный крутящий момент.

Прижимной диск

Изображение: крышка сцепления (источник: ZF)

Прижимной диск соединен с крышкой сцепления и вращается вместе с входным валом коробки передач. Роль нажимного диска заключается в том, чтобы прижимать диск сцепления к маховику при отпускании педали сцепления. Прижимная пластина довольно тяжелая, имеет небольшой объем.Причина в том, что во время пробуксовки сцепления необходимо отвести некоторое количество тепла. Тепло улавливается нажимной пластиной и маховиком, а затем выбрасывается в атмосферу.

Фрикционный диск

Изображение: Фрикционный диск сцепления (источник: ZF)

Фрикционный диск является важным компонентом сцепления. Он выполняет роль соединения вращающейся части (маховик двигателя) с другой частью, которая может быть неподвижной или вращающейся (нажимной диск). Благодаря этому в течение всего срока службы фрикционный диск должен выдерживать высокие механические и термические нагрузки.Тем не менее, фрикционный диск должен соответствовать следующим требованиям:

  • иметь коэффициент трения между пределами, для различных значений крутящего момента, скольжения или температуры
  • может выдерживать высокие механические нагрузки
  • работать в условиях высоких температур

Уровень Износ фрикционного диска зависит в основном от количества тепла, выделяемого при сцеплении / разъединении двигателя. Количество тепла (энергии) зависит от скольжения и передаваемого крутящего момента.Пробуксовка сцепления - это разница скоростей между маховиком (двигателя) и нажимным диском (входной вал коробки передач).

Например, если нам нужно запустить автомобиль на дороге с большим уклоном (например, 10%), нам нужно увеличить обороты двигателя, чтобы иметь возможность генерировать более высокий крутящий момент, необходимый для запуска. Комбинация между высокой скоростью и крутящим моментом приведет к выделению большого количества тепла. Подобные события ускоряют износ фрикционного диска сцепления.

С другой стороны, если мы отпускаем педаль сцепления слишком быстро, чтобы уменьшить фазу пробуксовки, если дельта-скорость между двигателем и коробкой передач высока, это вызовет колебания в трансмиссии или даже остановит двигатель.

Наилучший сценарий - как можно более плавное отпускание педали сцепления, при этом двигатель будет работать на низкой скорости (если это разрешено) за короткое время. Опытный водитель легко справится с этим, а новичку - сложнее.

К концу этой статьи вы должны уметь:

  • определить компоненты однодискового сухого сцепления
  • объяснить, как работает сцепление
  • понять влияние пробуксовки на износ сцепления

Вышеупомянутое недостаточно ясно, используйте контактную форму ниже, чтобы задать вопросы.

Не забывайте ставить лайки, делиться и подписываться!

Следующая статья:
- Как рассчитать крутящий момент сцепления
- Многодисковое мокрое сцепление

.

Как работают сцепления? | Автомобильные Библии

  • Дом
  • Категории
    • Принадлежности
      • Аксессуары для интерьера
      • Внешние аксессуары
      • Игрушки
    • Очистка и детализация
    • Электроника
      • Аудио
    • Двигатель и производительность
    • Инструменты
    • Шины и диски
    • Мотоциклы и велосипеды
    • Уход на дому
    • Кемперы на колесах
    • Внедорожники
    • Гарантии
      • Расширенные гарантии
      • Заводские гарантии
  • Блог
  • Инструменты
    • Калькулятор размера шин
    • Поиск колес и шин
  • О нас
  • Связаться