Устройство сцепления автомобиля Урал-4320

Назначение сцепления.

 

Техническая характеристика.

Постоянно включенное, сухое, фрикционное, двухдисковое, с гасителем крутильных колебаний, с периферийным расположением нажимных пружин и автоматическим регулированием положения среднего ведущего диска.

Привод управления — механический с сервопружиной.

Суммарное усилие нажимных пружин-10500….12200 Н

(1500…1220кгс)

 

Расположение и крепление

Расположено за двигателем в картере сцепления, крепится к маховику 8 болтами.

 

Общее устройство

Сцепление состоит из 5 групп деталей:

• ведущие детали
• ведомые детали
• нажимное устройство
• механизм включения
• привод сцепления

Рисунок 1: Схема  двухдискового сцепления.

Рисунок 2 Сцепление автомобиля Урал -4320

 

Принцип действия сцепления.

Принцип действия сцепления основан на передачи Мкр за счет использования сил трения возникающих между ведущими и ведомыми деталями.

Ведущие детали воспринимают от маховика Мкр двигателя, а ведомые диски передают этот момент двигателя первичному валу коробки передач за счет сил трения.

Для обеспечения работоспособности сцепления необходимо , чтобы выполнялось условие:

Мс >  Мд max                                (1)

где Мс –момент трения сцепления, Нм;

Мд max – максимальный крутящий момент двигателя,  Нм.

Момент трения сцепления Мс, Нм, определяют по формуле:

Мс = МР₁  z i R_ср                             (2)

где  М – коэф. трения ;

Р₁  - сила давления одной пружины при полностью выклю-

ченном сцеплении, Па;

z   - число нажимных пружин, шт;

i   -   число пар поверхностей трений, шт;

R_ср - средний радиус ведомого диска,м.

Величина наибольшего крутящего момента Мкр., передаваемого сцеплением зависит от силы нажатия пружин Р₁  z., размеров дисков, и коэффициентов трения М между ними.

 

Устройство деталей

Картер сцепления —  изготовлен из алюминиевого сплава. С задней стороны картер крепится гайками с помощью 8-ми шпилек к картеру коробки передач.

В передней части картер сцепления 11-ю болтами крепится к картеру маховика двигателя Передняя приварочная поверхность картера имеет центрирующий буртик, устанавливаемый  ввыточку картера маховика.

В нижней и в верхней части картера выполнены лючки для осмотра механизма сцепления, закрываемые крышками. В нижней крышке выполнено дренажное отверстие для слива масла, просочившееся из двигателя и коробки передач, дренажное отверстие перекрывается пробкой при преодолении брода.

 

а) Ведущие детали:

Маховик – чугунный со стальным зубчатым венцом, имеет пазы для установки среднего ведущего и нажимного диска. Прикреплен болтами к фланцу заднего конца коленчатого вала и зафиксирован двумя штифтами и установочной втулкой.

Для проворачивания коленчатого вала по окружности маховика предусмотрено 12 отверстий. По периферии маховика выполнено 4 паза, в котором устанавливаются шипы среднего и нажимного дисков.

Кожух сцепления — стальной, штампованный, устанавливается на маховике с помощью двух установочных втулок и крепится к нему 12-ю болтами.

Служит основанием для опор четырех рычагов выключения, предохранения трущихся деталей от повреждения и попадания грязи, масла и абразивных частиц. Форма кожуха (наличие 12 выштамповок) обеспечивает фиксацию нажимных пружин, установленных на бобышки нажимного диска.

Опорная вилка  устанавливается резьбовой частью в каждое отверстие и с помощью пальца и игольчатого подшипника шарнирно соединена с рычагом выключения.

Для отвода тепла от нагретых деталей в кожухе выполнены окна, которые обеспечивают необходимую вентиляцию.

Нажимной диск — отлит из серого чугуна ( СЧ-18-36).

Служит для прижатия среднего ведущего и двух ведомых дисков к торцовой поверхности маховика за счет усилия нажимных пружин во включенном состоянии сцепления.

Диск имеет массивные размеры из-за необходимости аккумулирования и последующего рассеивания тепла, возникающего вследствие буксования сцепления, и для восприятия усилий нажимных пружин.

Установлен в пазах маховика на 4–х шипах (выступах), расположенных по окружности диска. Через эти выступы передается крутящий момент от маховика на нажимной диск и обеспечивается возможность его продольного перемещения при выключении и включении сцепления. Со стороны поверхности трения диск имеет шлифованную поверхность, которой он прижимается  к фрикционным накладкам ведомого диска. С противоположной стороны на нажимном диске отлиты 12 цилиндрических выступов-бобышек, предназначенных для установки и центрирования 12 нажимных пружин, и выполнены приливы с проушинами для установки рычагов выключения сцепления. Бобышки расположены по окружности группами через 90⁰, по три бобышки в группе.

В каждой группе в средней бобышке выполнено резьбовое отверстие для установки стяжных болтов, предназначенных для обеспечения сборки и разборки сцепления.

Нажимной диск статически балансируется путем высверливания лишнего металла, а так жестатически балансируется в сборе с кожухом, нажимными пружинами, рычагами выключения и упорным кольцом.

Средний ведущий диск - отлит из серого чугуна (СЧ-18-36)

Установлен в пазах маховика с помощью 4-х шипов, расположенных через 90⁰ по окружности диска. Этим обеспечивается, передача крутящего момента среднему ведущему диску, а также возможность его осевого перемещения вместе с нажимным и двумя ведомыми дисками при выключении и включении сцепления. Обе поверхности среднего ведущего диска, соприкасающиеся с ведомыми дисками, отшлифованы.

На шипах установлен механизм автоматического регулирования положения среднего ведущего диска который при выключении сцепления под действием упругих сил  своих пружин автоматически устанавливает средний ведущий диск на одинаковом расстоянии между маховиком и нажимным диском, создавая необходимые зазоры между ведущими и ведомыми дисками и тем самым обеспечивая полноту («чистоту») выключения сцепления. При этом оба ведомых диска находятся в свободном состоянии. Для установки механизма автоматического регулирования положения среднего ведущего диска в каждом шипе выполнено резьбовое отверстие и пазы.

Механизм автоматического регулирования положения среднего ведущего диска состоит из:

• отжимного рычага
• оси отжимного рычага
• пружины

Для вентиляции сцепления и уменьшения массы в диске выполнены окна.

б) Ведомые детали

-  Два ведомых диска .

Назначение:

Ведомые диски – воспринимают Мк от ведущих деталей сцепления и передают его первичному валу коробки передач, при этом гасят крутильные колебания, возникающие в трансмиссии. По конструкции ведомые диски одинаковые.

Расположение и крепление.

Устанавливаются на шлицах первичного вала коробки передач:

• передний диск — между маховиком и средним ведущим диском;
• задний диск — между средним ведущим и нажимным дисками.

Устройство

Каждый диск состоит из:

• стального разрезного диска
• 2-х  фрикционных накладок
• стальной ступицы
• гасителя крутильных колебаний (демпфера)

Стальной разрезной диск выполнен из высокоуглеродистой стали , изготовлен из стального листа толщиной 1,3-2,0 мм. Это обеспечивает ему необходимые свойства упругости и малый момент инерции.

Малый момент инерции позволяет уменьшить ударные нагрузки на зубья колес ступенчатой коробки передач при переключении передач и уменьшить работу трения в синхронизаторе.

Для предохранения диска от коробления при нагреве в нем выполнены радиальные прорези. По периферии к диску с обеих сторон приклепаны фрикционные накладки.

Балансировка диска осуществляется установкой на нем балансировочных пластин.

Фрикционные накладки Наклепаны на диске, изготовлены из асбестовой композиции (асбест – основа; графит, свинец, цинк, медь, латунь – наполнитель; синтетическая смола, бакелит, каучук — связывающее вещество).

Основное требование, предъявляемое к фрикционным накладкам:

— высокий коэффициент трения, мало изменяющийся от температуры, давления и скорости буксования.

 

Ступица диска - сталь-40Х. Стальная ступица имеет внутренние шлицы, которыми она устанавливается на шлицах первичного вала коробки передач, и 8 окон для пружин гасителя  крутильных колебаний.

 

Гаситель крутильных колебаний (демпфер)

а) Назначение

-  Гаситель крутильных колебаний — предназначен для гашения крутильных колебаний, возникающих в двигателе и трансмиссии.

б) Характеристика

Тип – пружинно — фрикционный (с сухим трением сталь по стали).

в) Расположение и крепление

Установлен в центре ведомого диска.

г) Устройство

- Упругий элемент служит для изменения частоты колебаний валов и предотвращения явления резонанса, т.е. совпадения частот собственных угловых колебаний и крутильных колебаний

Состоит из:

-восьми цилиндрических пружин

-  Фрикционный элемент уменьшает амплитуды вынужденных колебаний, преобразуя энергию колебаний в тепло.

Состоит из:

• двух обойм
• двух дисков
• двух фрикционных колец

д) Принцип действия гасителя крутильных колебаний

При возникновении крутильных колебаний ступица ведомого диска проворачивается относительно самого диска; пружины гасителя крутильных колебаний, сжимаясь, изменяют частоту колебаний, обеспечивая несовпадение частот собственных колебаний трансмиссии и вынужденных крутильных колебаний, т.е. предотвращают явление резонанса.

При повороте ступицы диски демпфера скользят по фрикционным кольцам, и за счет сил трения энергия колебаний превращается в тепло.

в) Нажимное устройство:

Предназначено для обеспечения полного прижатия ведущих и ведомых элементов сцепления друг к другу.

Оно представляет собой 12 цилиндрических пружин, установленных между кожухом и нажимным диском.

Во включенном состоянии суммарная сила пружин 10500– 12200Н.

Для предотвращения перегрева и отпуска пружин между ними и нажимным диском устанавливаются теплоизолирующие шайбы.

в) Нажимное устройство:

Предназначено для обеспечения полного прижатия ведущих и ведомых элементов сцепления друг к другу.

Оно представляет собой 12 цилиндрических пружин, установленных между кожухом и нажимным диском.

Во включенном состоянии суммарная сила пружин 10500–12200Н.

г) Механизм выключения.

Механизм выключения состоит из:

•  4 рычага с опорным кольцом
• муфта выключения сцепления с упорным подшипником
• возвратная пружина

Муфта выключения установлена и перемещается на цилиндрической части крышки подшипника и первичного вала КП. На муфту напрессован упорный подшипник, который смазывается при ТО-2 Мли4/13-3 (Литол-24). Рычаги выключения сцепления отковываются из среднеуглеродистой стали (сталь 35). Рычаги соединяются осями (на игольчатых подшипниках) с нажимным диском и вилкой. Нижние концы рычагов с помощью специального пружинного устройства соединяются с упорным кольцом. Точками опоры рычагов на кожухе служат регулировочные гайки, навинченные на резьбовые концы вилок.

Гайки сверху закрыты запорной пластинкой

д) Привод управления сцеплением.

Назначение:

Привод управления сцеплением – служит для передачи усилия от водителя к механизму сцепления с целью его выключения.

Техническая характеристика:

тип — Механический, от педали с сервопружиной.

Свободный ход педали – 30-40мм.

Полный ход педали 195мм.

Устройство:

• педаль с валом привода с кронштейном;
• рычаг вала педали сцепления;
• вертикальная тяга  привода сцепления;
• рычаги привода сцепления с промежуточным валом и кронштейном;
• продольная (регулировочная) тяга,
• рычаг вала вилки выключения сцепления
• вилка выключения сцепления с валом
• сервопружина

Педаль сцепления установлена на общем кронштейне педалей сцепления и тормоза.

Кронштейн закреплен на передней нижней панели кабины и крепится своим рычагом к валу, вращающемуся в кронштейне. Рычаг педали своим выступом упирается в ограничитель хода педали при ее верхнем положении. К валу педали крепится рычаг вала, шарнирно соединенный в верхней части с вертикальной тягой.

В нижней части тяга шарнирно соединена с рычагом промежуточного вала, установленного в своем кронштейне.

С правым концом промежуточного вала связан рычаг привода, шарнирно соединенный посредством наконечника с продольной тягой выключения сцепления.

В задней части продольная тяга посредством наконечника шарнирно соединена с рычагом вилки выключения сцепления.

Наконечники тяги резьбованные. Путем изменения длинны продольной тяги с помощью наконечников осуществляют регулирование привода выключения сцепления.

К кронштейну и к приливу педали крепится сервопружина.

Для удержания педали в исходном положении устанавливается  возвратная (оттяжная) пружина.

На автомобилях Урал – 4320.01 и Урал 4320.10, выпускаемых с 1988года, сервопружина не устанавливается.

На автомобиль установлен механический привод выключения сцепления с усилителем пневматического типа.

Пневмоцилиндр усилителя установлен на картере коробки передач и воздействует на рычаг вала вилки выключения сцепления.

Управление цилиндром осуществляется посредством пневматического крана, который смонтирован на тяге. Шланг соединяет кран с пневмосистемой автомобиля.

Работа сцепления.

Работа сцепления рассматривается на трех режимах:

1-     при отпущенной педали ( сцепление включено);

2-     при нажатии на педаль  (выключение сцепления );

3-     при отпускании педали (включение сцепления );

 

а) Сцепление включено.

При включении сцепления крутящий момент передается от маховика через шиповое соединение на средний ведущий и нажимной диски за счет Мтр возникающего между ними и фрикционными накладками, на фрикционные накладки ведомых дисков и через гасители крутильных колебаний  на ступице, которые установлены на первичном валу коробки передач.

Когда сцепление включено, упорное кольцо рычагов выключения отходит  от опорного  подшипника муфты выключения за счет свободного хода педали сцепления так, что образуется зазор 3,2-4,0мм, обеспечивающий полноту включения сцепления.

 

б) Сцепление выключено.

При выключении сцепления муфта выключения с опорным подшипником через упорное кольцо воздействует на внутренние концы рычагов выключения, которые поворачиваются на игольчатых подшипниках опорных вилок. Наружные концы рычагов выключения при этом отводят нажимной диск от заднего ведомого диска. Средний ведущий диск с помощью механизма автоматического регулирования положения среднего ведущего диска, смонтированного на диске, самоустанавливается в среднее положение между торцами нажимного диска  и маховика, освобождая передний ведомый диск.

Таким образом, между ведущими и ведомыми деталями сцепления при его выключении возникают зазоры, которые

обеспечивают «чистоту» выключения сцепления.

в) Включение сцепления:

За счет 16 нажимных пружин нажимной диск  блокирует ведущие и ведомые детали. При включении сцепления педаль отпускается плавно.

г) Предохранение от перегрузок.

С увеличением  нагрузки в трансмиссии более чем в 1,8-3,0 раза, момента передаваемого двигателем, сцепление пробуксовывает, предохраняя детали от перегрузок.

Основные правила эксплуатации сцепления:

1. Не держать ногу на педали сцепления во время  движения.
2. Нажатие на педаль производить быстро и до упора.
3. Отпускание педали производить плавно, слегка придержав в момент «схватывания», то есть в начале включения сцепления.

Регулировка  свободного хода педали сцепления.

 

Необходимость регулировки.

В процессе эксплуатации по мере износа фрикционных накладок ведомых дисков, зазор между опорным подшипником муфты и упорным кольцом рычагов выключения сцепления уменьшается, а так же уменьшается свободный ход педали сцепления.

При отсутствии зазора между упорным кольцом рычагов и опорным подшипником муфты выключения сцепления и малым свободным ходом педали сцепления возникает неисправность «неполное выключение сцепления (сцепление буксует).

 

Физический смысл регулировки.

Обеспечить необходимый эксплуатационный зазор между опорным подшипником муфты и упорным концом рычагов выключения сцепления с помощью регулировочного устройства, тем самым восстановить полноту выключения сцепления.

 

Технические условия на регулировку.

Для обеспечения нормальной работы сцепления  между упорным кольцом рычагов и опорным подшипником муфты выключения сцепления должен быть зазор 3,2-4 мм, что соответствует свободному ходу педали сцепления 30-40 мм и свободному ходу конца рычага вала вилки выключения сцепления  6,1-9,2мм.

При выполнении регулировки необходимо установить величину свободного хода педали сцепления близкую к 40 мм, в процессе эксплуатации допускается уменьшение до 30 мм.

 

Порядок  выполнения регулировки.

Регулирование свободного хода педали осуществляется изменением длины продольной (регулировочной) тяги привода выключения сцепления шлиц. В случае, когда резьба тяги использована полностью, то переставляют рычаг вала вилки выключения сцепления на один шлиц.

Регулировка выполняется в следующей последовательности:

• расшплинтовать палец вилки продольной (регулировочной) тяги и вынуть его;
• отсоединить регулировочную тягу от рычага вала вилки выключения сцепления;
• ослабить контрогайку вилки наконечника тяги, отвернув ее на несколько оборотов при полностью отпущенной педали;
• отворачивать вилку с тяги, тем самым, увеличивая длину тяги, для увеличения свободного хода педали сцепления и устанавливая зазор между упорным концом рычагов выключения и опорным подшипником муфты выключения;
• соединить регулировочную тягу с рычагом вала вилки выключения сцепления, предварительно отводя его верхний конец назад, добиться свободного хода близкого к 9,2 мм;
• проверить свободный ход педали сцепления, который должен быть близким к 40 мм;
• зашплинтовать палец вилки наконечника регулировочной тяги;
• затянуть конрогайку вилки наконечника регулировочной тяги.

Примечание:

Если резьба регулировочной тяги использована полностью, а свободный ход педали сцепления не восстановлен, необходимо рычаг вала вилки выключения сцепления переставить на один шлиц (против часовой стрелки) и повторить регулировку с регулировочной тягой.

Проверка выполнения регулировки.

Правильно отрегулированное сцепление должно полностью включатся (отсутствуют признаки неисправности сцепления, неполное включение сцепления)