Принцип работы сцепления автомобиля и его устройство

Принцип работы сцепления автомобиля

Сцепление – одна из комплектующих авто, предназначенная для установления связь между мотором и трансмиссией автомобиля. Эта комплексная деталь необходима для регулировки скоростных режимов (передач) и крутящего момента, что повышает плавность хода машины во время начала движения. При отсутствии этой комплектующей на коробку передач авто будет приходиться колоссальная нагрузка, способная спровоцировать её износ или моментальную поломку. Для правильной эксплуатации сцепления нужно знать об устройстве и принципе работы этого механизма, а также иметь сведения о его возможных поломках.

Устройство

Современное сцепление состоит из следующих элементов:

1. Нажимной диск. Эта деталь является основой узла сцепления. Она представляет собой корзину округлой формы, к которой подсоединено несколько пружин. К основанию нажимного диска подключен маховик двигателя, переносящий крутящий момент от коробки передач непосредственно к мотору. Пружины диска обладают округлой формой и принимают непосредственное участие во время взаимодействия всех основных элементов сцепления.

2. Ведомый диск. Ведомый диск осуществляет подавление лишних шумов, звуков и вибраций во время переключения передач при помощи трансмиссии. В его состав входят такие детали, как пружине из демпфера, муфта, основание выпуклой формы и фрикционные накладки. Гашение производится внутри накладок, состоящих из углепластикового или керамического композита, располагающегося звукоизоляционными свойствами. Ведомый диск входит в шлицы вала КПП и при помощи демпферных пружин свободно перемещается по ним во время изменения скоростного режима.

3. Выжимной подшипник. На защитной конической трубе первичного гребного вала двигателя крепиться выжимной подшипник, представляющий собой округлую нажимную площадку. С его помощью активируется система привода. Он выполняет свои действия посредством оттягивающих или нажимных движений.

4. Система привода. Привод осуществляет передачу крутящего момента от мотора автомобиля к его колёсам. В зависимости от способа передачи выделяют механическую, электрическую и гидравлическую систему привода. В механической системе все транспортировка происходит с использованием троса, располагающегося во внутренней части конической трубы вала. Электрическая система осуществляет передачу под действием встроенного электромотора, который находится рядом с тросом вала.

Активация электродвигателя происходит при нажатии на педаль. Самым сложным принципом действия обладает гидравлическая система привода. Она передаёт крутящий момент по трубке высокого давления. Специализированный поршень при нажатии педальной установки авто начинает надавливать на тормозную жидкость, создавай в этой области высокое давление. При помощи трубки оно передается к рабочему цилиндру, который активирует действие выжимной вилки.

По ней происходит передача крутящего момента.

5. Педаль сцепления. Эта комплектующая находится в салоне авто. Она связана со сцеплением при помощи ряда креплений и узлов. Педаль приводит в действие систему привода.

Принцип действия

Действие сцепления основывается на переменном движении ведущего диска. Он присоединяется к маховику мотора. Для достижения максимальной прочности конструкция скрепляется нажимным диском. Ведомый диск размещен между нажимной площадкой и маховиком мотора. На маховик оказывают воздействие пружины нажимного диска. В результате давления активируется трос, который передаёт давление по трубке высокого давления к выжимной вилке. В итоге, крутящийся момента передаётся к коробке передач и происходит переключение передач.

В зависимости от строения конструкции выделяют 2 типа сцепления, отличающихся принципом действия:

1. Сцепление мокрого трения. Главным отличием этого вида сцепления является наличие маслянистой среды, в которой происходит взаимодействие всех компонентов этой детали. Ведомый диск передвигается посредством поступательных движений и ослабляет сжатие между валом КПП и нажимным диском, вызывая смену скоростного режима. Маслянистая жидкость охлаждает все комплектующие и позволяет передавать момент большего размера, нежели чем в сухой среде. Сцепление мокрого трения применяется чаще всего в мотоциклах и мопедах.

2. Сцепление сухого трения. Эта разновидность сцепления осуществляет работу всех компонентов при отсутствии жидкостей. Он используется в большинстве легковых автомобилей с МКПП. Она обладает менее высоким КПД, но стоит гораздо дешевле сцепления мокрого трения.

«Мокрый» тип

Существует и так называемый мокрый тип сцепления. Чем он отличается от первого варианта? В нем имеется гидротрасформаторное масло между двумя дисками. Также на «мокром» узле нет такого жесткого сцепления между ведомым и ведущим диском.

По сравнению со своими аналогами он имеет целый ряд преимуществ. Среди них необходимо отметить хорошую защиту автомобиля от перегревов, а также высокую надежность работы механизмов. Однако есть у «мокрого» элемента и свои недостатки. Главный его минус – высокая стоимость, поэтому на большинстве бюджетных автомобилей такая система не используется.

Как правильно пользоваться сцеплением на автомобиле

На практике работа со сцеплением автомобиля в основном выражается в выработке навыка правильного трогания с места, особенно на подъеме. При оживленном городском движении умелая работа с педалью позволит автомобилю двигаться плавно и не заглохнуть при резком торможении.

При начале движения, нужно, отпуская педаль сцепления, уловить момент соприкосновения дисков, уравновесить скорости их вращения, и дальше плавно отпустить педаль. Ориентир – число оборотов двигателя. Если двигатель работает равномерно, значит, сцепление включается правильно.

Сцеплением следует пользоваться лишь при старте, переключении передач и при остановке автомобиля. Выполнение этого требования продлит срок его службы.

Резкое или, наоборот, замедленное отпускание педали сцепления при старте приводит к ускоренному износу рабочей поверхности дисков.
Остановка на светофоре при нажатой педали и включенной передаче не лучшим образом скажется на работе нажимных пружин, подшипника и вилки выключения.

Две главные неисправности механизма сцепления – это недостаточно плотное соприкосновение дисков и недостаточно полное их разъединение.

В первом случае сцепление пробуксовывает, а у автомобиля будет наблюдаться плохая динамика разгона. Обычно это является результатом износа ведомого диска, его фрикционных накладок.
Во втором случае в результате неполного разъединения дисков при включенной передаче и нажатой педали автомобиль пытается поехать.

Если эти неисправности не устраняются регулировкой привода, то необходим ремонт самого механизма в стационарных условиях.

Из чего состоит сцепление

Чтоб не ломать сцепление, нужно знать не только как оно работает поверхностно и какие его функции, но и с каких деталей оно состоит. К основным составляющим частям относят ведомую и ведущую части, механизм отключения и нажимную систему.

Момент вращения двигателя передается от маховика на детали ведущей части, последние в свою очередь передают крутящий момент на ведущий вал КПП. Момент трения обеспечивается благодаря нажимному механизму, который благодаря плотному сцеплению ведомой и ведущей части, дает долгожданный результат движения.

Немаловажным считается выключение сцепления. Так один диск, на котором расположены периферическим образом пружины, расположено в чугунном картере, тот в свою очередь располагается в блок-картере двигателя.

В ведущую часть входит кожух сцепления и маховик, последний в свою очередь крепится к маховику коленчатого вала за счет шести специальных болтов. Нажимной диск размещается в средней части кожуха. Вращающий момент нажимного диска передается от маховика через три выступления, которые имеются в диске и входят в окна кожуха. Ведомый диск, ступица, ведущий вал коробки смены передач являются основными и обязательными составными ведомой части сцепления.

По обе стороны ведомого диска размещены фрикционные накладки, изготовлены из медно-асбестового состава (или же иного металлоасбестового состава), которые выдерживают необычайно высокую температуру и известны своими фрикционными свойствами. Со ступицей ведомый диск соединен заклепками либо же через пружины. Эти пружины являются составной частью пружинно-фрикционного гасителя вращающихся колебаний (то есть демпфера)

МЕХАНИЗМ СЦЕПЛЕНИЯ

Механизм сцепления представляет собой устройство, в котором происходит передача крутящего момента за счет работы сил трения. Механизм сцепления позволяет кратковременно разъединять двигатель и коробку передач, а затем плавно их соединять. Элементы механизма заключены в картер сцепления, который крепится к картеру двигателя.

Механизм сцепления состоит из:

картера и кожуха,
ведущего диска (которым является маховик двигателя),
нажимного диска с пружинами,
ведомого диска с износостойкими накладками.

Ведомый диск постоянно прижат к маховику нажимным диском под воздействием сильных пружин. За счет огромных сил трения между маховиком, ведомым и нажимным дисками, все это вместе вращается при работе двигателя. Но только тогда, когда водитель не трогает педаль сцепления, независимо от того едет ли или стоит на месте автомобиль.

Для начала движения машины, необходимо прижать ведомый диск, связанный с ведущими колесами к вращающемуся маховику, то есть — включить сцепление. И это сложная задача, так как угловая скорость вращения маховика составляет 20 — 25 оборотов в секунду, а скорость вращения ведущих колес – ноль.

Сцепление включено

На первом этапе работы по включению сцепления — приотпускаем педаль, т.е. даем возможность пружинам нажимного диска подвести ведомый диск к маховику до их легкого соприкосновения. За счет сил трения диск, проскальзывая некоторое время относительно маховика, тоже начнет вращаться, а автомобиль потихоньку ползти.

На втором этапе – удерживаем ведомый диск от какого-либо перемещения, т.е. на две — три секунды удерживаем педаль сцепления в средней позиции для того, чтобы скорость вращения маховика и диска уравнялись. Машина при этом увеличивает скорость движения.

На третьем этапе — маховик вместе с нажимным и ведомым дисками уже вращаются вместе без проскальзывания и с одинаковой скоростью, 100%-но передавая крутящий момент к коробке передач и далее на ведущие колеса автомобиля. Это соответствует состоянию механизма сцепления – включено, автомобиль едет. Теперь остается только полностью отпустить педаль сцепления и убрать с нее ногу.

Если при начале движения педаль сцепления резко бросить, то автомобиль «прыгнет» вперед, а двигатель заглохнет.

Для выключения сцепления водитель нажимает на педаль, при этом нажимной диск отходит от маховика и освобождает ведомый диск, прерывая передачу крутящего момента от двигателя к коробке передач. Нажимать на педаль сцепления следует достаточно быстрым, но не резким, спокойным движением до конца хода педали.

Сцепление выключено

освоив работу с педалью сцепления в три этапа

Особенности работы, классификация и требования к конструкции сцепления

В трансмиссии автомобиля сцепление применяют как самостоятельный механизм и как часть механизма управления коробки передач (обычно планетарной).

В данной главе виды сцепления автомобиля рассмотрены сцепления, которые представляют собой самостоятельный механизм, который работает в основном совместно с коробкой передач, имеющей неподвижные оси валов (ГАЗ-52, Москвич-407). В данном случае сцепление служит для того, чтобы отсоединить двигатель от трансмиссии и снова соединять их, обеспечивая плавное трогание с места, разгон, а также переключение передач во время движения автомобиля с минимальными ударами в зубьях соединяемых шестерен или муфт.

Минимальному устойчивому числу оборотов вала двигателя двигателя nemin соответствует минимальное устойчивое число оборотов ведущих колес.

Плавный разгон автомобиля от nk=0 доnkmin достигается при помощи сцепления.

Кроме того, сцепление предохраняет трансмиссию автомобиля от перегрузок инерционным моментом Мj.

По способу передачи крутящего момента различают сцепления фрикционные, гидравлические, электропорошковые и комбинированные.

Во фрикционных видах сцеплений для передачи крутящего момента от ведущих элементов к ведомым используется сила трения. По форме трущихся поверхностей сцепления бывают конусные, барабанные (колодочные) и дисковые.

Дисковые сцепления по числу ведомых дисков разделяются на однодисковые, двухдисковые и многодисковые. Фрикционные сцепления, являющиеся самостоятельным механизмом трансмиссии, в подавляющем большинстве случаев делают однодисковыми, так как при этом конструкция получается наиболее простой и дешевой. В современных автомобилях конусные сцепления перестали применять, барабанные сцепления устанавливают редко, главным образом при автоматизированном управлении, многодисковые сцепления, имеющие относительно небольшой диаметр, используют только в планетарных коробках передач, где они входят в механизм их управления.

Виды сцепления по способу создания давления на нажимной диск фрикционные сцепления бывают пружинными, если давление создается пружинами (автомобили ГАЗ-52, ЗИЛ-130, МАЗ-200), электромагнитными, если давление создается электромагнитами, полуцентробежными, если давление создается и пружинами и центробежными силами от грузиков и центробежными.

Полуцентробежные сцепления получили некоторое распространение на легковых автомобилях, у которых максимальный момент двигателя соответствует относительно высоким числам оборотов. При этом уменьшается усилие на педали, необходимое для выключения сцепления при трогании с места и для удержания сцепления в выключенном положении при переключении передач.

Центробежные сцепления чаще применяются при автоматизации управления. В этих сцеплениях центробежная сила используется для включения и выключения сцепления, а давление на нажимной диск создается пружинами. Реже центробежную силу используют для создания давления на нажимной диск.

Гидравлические сцепления, выполненные по типу гидромуфт обычно применяют совместно с планетарными коробками передач или в комбинации с фрикционным сцеплением при работе с простой коробкой передач, имеющей неподвижные оси валов.

Виды механизмов сцепления

Механизмы сцепления можно классифицировать:

по способу управления – сцепление с механическим, гидравлическим, электрическим или комбинированным приводом (например, гидромеханическим);
по виду трения – сухое (когда фрикционные накладки работают в воздушной среде) или мокрое (сцепление, работающее в масляной ванне);
по режиму включения – постоянно замкнутые и непостоянно замкнутые;
по числу ведомых дисков – одно-, двух-, или многодисковые;
по типу и расположению нажимных пружин – с расположением нескольких цилиндрических пружин по периферии нажимного диска и с центральной диафрагменной пружиной;
по числу потоков передач крутящего момента – одно-, или двухпоточные.

Механический вариант является наиболее простым по конструкции и принципу действия. В случае его использования, водитель или механизатор, нажимая на педаль, посредством тяг и тросов передаёт усилие непосредственно на вилку сцепления. В гидравлическом варианте сцепления задействуется также поршень с гидравлической жидкостью. Как правило, данный вариант применяется на большегрузном автотранспорте, чтобы облегчить работу водителя. При использовании гидравлического привода сцепления величина полного хода педали остаётся постоянной (это обеспечивается наличием у педали сцепления возвратной пружины). Однако величина её рабочего хода меняется, компенсируя уменьшение толщины ведомого диска в результате износа: чем меньше становится толщина диска, тем, при том же полном ходе педали сцепления, бо́льшим оказывается её рабочий ход, и тем «выше» (ближе к концу обратного хода педали при её отпускании) срабатывает сцепление.

У педали сцепления с механическим тросовым приводом полный ход прибавляется по мере износа ведомого диска (педаль сцепления приподнимается вверх относительно уровня пола), вместе с этим увеличивается и её рабочий ход. Свободный ход педали устанавливается регулировкой длины троса. Он составляет в нормальном положении порядка 30…40 мм.

По своей конструкции, сцепление бывает электромагнитного, фрикционного или гидравлического типа. Фрикционный вариант сцепления обеспечивает передачу вращающего момента при помощи силы трения. Сцепление электромагнитного вида контролируется посредством магнитного поля. В гидравлическом варианте сцепления связь обеспечивается под воздействием потока гидравлической жидкости.

Сцепление является электромагнитным, если сжатие ведущих и ведомых элементов механизма производится посредством электромагнитных сил. Электромагнитное сцепление постоянно находится в разомкнутом состоянии. Этот редкий вид сцепления устанавливался на некоторых модификациях машин с ручным управлением. Между ведущим и ведомым дисками находился ферромагнитный порошок, не мешающий раздельному вращению валов. Но после подачи электрического тока в обмотку электромагнита порошок «затвердевал» и передавал крутящий момент.

Для высоких нагрузок, таких как грузовые и спортивные автомобили, применяется также керамическое сцепление с высоким коэффициентом трения, однако оно «схватывает» резко, поэтому непригодно для использования в стандартных автомобилях.

Наиболее распространённый тип – фрикционный. В зависимости от количества используемых дисков, оно может быть однодисковым, двухдисковым или многодисковым.

Как работает сцепление, каковы его типичные неисправности, и как их избежать

Важным элементом механической трансмиссии является сцепление, которое служит для кратковременного отсоединения двигателя от трансмиссии. Кроме того, сцепление является своеобразным демпфером, защищающим двигатель от перегрузок. Как оно работает, и как продлить его жизнь?

Как работает сцепление?

В большинстве легковых автомобилей с механической коробкой передач используется сухое однодисковое сцепление. Его конструкция довольно проста: это два взаимно прилегающих диска – ведущий (корзина) и ведомый, выжимной подшипник и система привода. В однодисковом варианте первичный вал коробки передач входит в шлицевую муфту в центре ведомого диска, а поверхности маховика двигателя, накладок ведомого диска и нажимного диска корзины плотно прилегают друг к другу. За счет этого и обеспечивается передача потока мощности от двигателя к коробке передач, причем исправное сцепление спокойно «переваривает» всю мощность, развиваемую двигателем.

В обиходе ведущий диск сцепления, включающий в себя нажимной диск (с гладкой блестящей поверхностью), диафрагменную пружину (лепестки в центре) и кожух, называют корзиной

При нажатии на педаль сцепления выжимной подшипник воздействует на пластинчатые пружины корзины, из-за чего поверхности ведомого и ведущего дисков рассоединяются. Соответственно, происходит отключение первичного вала от маховика – то есть, физическое рассоединение двигателя и коробки передач, что позволяет переключить передачу или включить «нейтралку». При включении сцепления (отпускании педали) выжимной подшипник перестает давить на пластинчые пружины, и диски снова смыкаются, а демпферные пружины в центральной части ведомого диска гасят крутильные колебания, возникающие в движении.

Хорошо видны четыре демпферные пружины ведомого диска сцепления, а также изношенные фрикционные накладки

При нормальной работе сцепления оно не привлекает к себе внимания. Но при его неисправности водитель, к примеру, не сможет включить передачу или тронуться с места. Какие же возможны проблемы?

Какие неисправности могут возникнуть при работе сцепления?

Итак, с какими же проблемами в работе сцепления можно столкнуться на практике? Во-первых, это неполное выключение сцепления — как говорят опытные водители, оно «ведёт». При нажатии педали поверхности маховика и ведомого и ведущего дисков в таком случае не размыкаются полностью, и попытки переключить передачу сопровождаются хрустом и скрежетом кареток сихронизаторов, ведь полного разъединения коробки передач и мотора не происходит.

Обратная неприятность – пробуксовка сцепления: то есть, его неполное включение. При этом поверхности маховика, ведомого диска и ведущего диска, наоборот, неплотно прилегают друг к другу и проскальзывают, из-за чего может возникнуть характерный запах горелых фрикционных накладок ведомого диска, а попытка резко набрать скорость приводит лишь к увеличению оборотов коленчатого вала. От двигателя на колёса при этом передается лишь небольшая часть мощности – до тех пор, пока износ поверхностей не становится критическим.

Если сцепление «буксует», вместо автомобиля «разгоняется» только стрелка тахометра

Наконец, возможны и такие неисправности, как возникновение вибраций и посторонних призвуков при включении-выключении сцепления.

Из-за чего возникают неисправности сцепления?

Обычно каждая возникшая проблема со сцеплением имеет свою предысторию. К примеру, сцепление может начать буксовать из-за сильного износа на больших пробегах автомобиля, когда фрикционные накладки ведомого диска износились, а рабочие поверхности корзины и маховика имеют выработку.

Во-вторых, сцепление можно просто «сжечь» — например, по неопытности или после длительных перегрузок. Такое, к примеру, бывает у любителей длительных выездов «враскачку» на бездорожье или в глубоком снегу, а также у поклонников резких стартов с педалью газа в пол.

Другие статьи

#Мотор-редуктор стеклоочистителя Мотор-редуктор стеклоочистителя: надежная работа автомобильных «дворников»
28.10.2020 | Статьи о запасных частях

В современных транспортных средствах предусмотрена вспомогательная система, обеспечивающая комфортное движение при осадках — стеклоочиститель. Привод данной системы осуществляется мотором-редуктором. Все об этом агрегате, его конструктивных особенностях, выборе, ремонте и замене — читайте в статье.

#Рассеиватель фонаря заднего Рассеиватель фонаря заднего: стандартный цвет светосигнальных приборов
21.10.2020 | Статьи о запасных частях

Современные транспортные средства оснащаются светосигнальными приборами, установленными в передней и задней части. Формирование светового пучка и его окрашивание в фонарях обеспечивается рассеивателями — все об этих деталях, их типах, конструкции, выборе и правильной замене читайте в данной статье.

#Бачок ГЦС Бачок ГЦС: надежная работа гидропривода сцепления
14.10.2020 | Статьи о запасных частях

Многие современные автомобили, особенно грузовые, оснащаются гидравлическим приводом выключения сцепления. Достаточный запас жидкости для работы главного цилиндра сцепления хранится в специальном бачке. Все о бачках ГЦС, их типах и конструкции, а также о выборе и замене этих деталей читайте в статье.

#Оправка диска сцепления Оправка диска сцепления: правильная сборка сцепления с первого раза
07.10.2020 | Статьи о запасных частях

При ремонте сцепления в автомобилях с механической трансмиссией возникают сложности с центрированием ведомого диска. Для решения этой проблемы используются специальные приспособления — оправки. О том, что такое оправка диска сцепления, как она устроена и как ее правильно применять — читайте в статье.

Добавить в

Без категории (16)

Купить оптом (23)

Для МихМихалыча (123)

Новая группа избранного

Добавить

Сцепление: общие сведения и назначение, функции

Сцепление является неотъемлемой частью трансмиссии, а располагается между двигателем и КПП автомобиля, обеспечивая ступенчатое переключение передач, контроль крутящего момента и временное прерывание связи маховика и трансмиссии.

Принцип работы сцепления основывается на силе трения, а если точнее – скольжения. Состоит система сцепления из привода и непосредственного механизма.

При необходимости резкого торможения именно сцепление может уберечь узел от перегрузки.

Управление в автомобилях с механической коробкой передач происходит за счет педали сцепления. С ее помощью удается соединять и разрывать связь между двигателем и КПП. Если педаль отпустить резко, пружина стремительно вернет ее в исходную позицию.

Езда на транспортном средстве с механической коробкой передач при постоянно выжатом сцеплении спровоцирует перегрев и быстрый износ элементов. Езда с пробуксовкой допустима в экстремальных условиях, для поднятия оборотов.

В стандартном виде сцепление отсутствует в гидромеханических КПП и вариаторах. Хотя, в гидромеханических коробках используются фрикционные муфты для плавного переключения передач. Встретить классическую сборку возможно лишь на РКПП, где процессом переключения управляют сервоприводы (гидравлические или электронные). Очень часто в РКПП используются два сцепления для оптимизации процесса и устранения задержек переключения – когда одно сцепление работает, другое в состоянии ожидания для переключения следующей передачи.

Особенности работы на автоматических коробках

В обычных АКПП такой элемент трансмиссии, как сцепление, попросту отсутствует. Зато на роботизированных и кулачковых «автоматах» она предусмотрена. Кстати, на последнем типе трансмиссий сцепление работает только при старте. В процессе движения данный элемент не функционирует.

На большинстве автоматических коробок используется многодисковое сцепление влажного типа. Однако выжим здесь происходит не путем нажатия определенной педали (которой попросту здесь нет), а сервоприводом (другими словами, актуатором). На данный момент принято различать несколько типов данных устройств:

Электрический. Подобный сервопривод представляет собой шаговый двигатель. Он управляется при помощи ЭБУ (электронного блока управления).
Гидравлический. Такой актуатор выполняется в виде гидроцилиндра. Он приводится в действие специальным гидравлическим распределителем.

На КПП типа «робот» используются два типа сцеплений. Они функционируют переменно. При выжиме первого для автоматического переключения определенной передачи второе ожидает команды для выжима следующей.

Из чего состоит и как работает сцепление автомобиля?