Расчет на износостойкость

Расчёт выполняют с целью проверки работоспособности сцепления по удель­ной работе буксования и нагреву металлических деталей сцепления при трогании автомобиля с места.

 

Удельная работа буксования

Условие износостойкости

а₆<[а₆],

где а_6, [а₆] - удельная работа буксования, соответственно, фактическая и допу­скаемая, Дж/см², для грузовых -15... 120;

Расчётные режимы:

1. Резкое (мгновенное) включение сцепления.

2. Плавное включение сцепления.

Допущения:

1. Угловая скорость коленчатого вала двигателя при включении сцепления остаётся постоянной (ω_е = const).

2. Крутящий момент двигателя равен передаваемому сцеплением моменту и прямо пропорционален времени:

Т_е =Т_с=k't,

где k' - коэффициент пропорциональности.

3. Момент сопротивления движению остаётся постоянным (Т_ψ = const).

4.1 Работа буксования при резком включении сцепления

Порядок расчёта:

4.1.1. На лист наносят график буксования сцепления (рис. 3.4.1).

4.1.2. Расчётная угловая скорость коленчатого вала

- для карбюраторного двигателя

(n_ер=2130 об/мин). По внешней характеристики двигателя частоте n_ер соответствует крутящий момент Т_е=380 Нм.

 

4.1.3.Представляют расчетную двухмассовую модель автомобиля (рис.3.4.2)

Рис. 3.4.1 График буксования сцепления

 

 

Рис 3.4.2 Двухмассовая модель автомобиля

 

 

На рис 3.4.2 ε_е, I_e, - соответственно угловое ускорение и момент инерции вращаю­щихся частей двигателя и ведущих деталей сцепления. Значе­ние момента инерции в зависимости от максимального момента двигателя берем из справочных материалов. Угловое ускорение и угловая скорость ω_e не совпадают по на­правлению, так как при включении сцепления вращение ведущих частей замед­ленное; ε_a, I_a - соответственно угловое ускорение первичного вала коробки пере­дач и приведённый к нему момент инерции автомобиля. Направления ω_a и ε_a со­впадают, так как вращение ускоренное; T_Ие, T_Иа моменты инерционных сил, соответственно, ведущих и ведомых частей сцепления. Моменты инерционных сил направлены в сторону, противоположную направлению угловых ускорений; Т_ψ - приведённый момент сопротивления движению автомобиля.

 

4.1.4 Момент инерции автомобиля, приведенный к ведущему валу коробки передач. Из равенства кинетических энергий поступательно движущегося автомобиля со скоростью V_a и вращающегося диска с моментом инерции I_a.

где G_a – вес автомобиля, G_a=105250 Н; r_k – радиус колеса, r_k=0,47 м; U_кп, U_о – передаточные числа коробки передач и главной передачи, U_кп=4,1, U_о = 6,32.

4.1.5 Приведенный к первичному валу коробки передач момент сопротивления движению

4.1.6 Время буксования

 

 

4.1.7 Средняя угловая скорость

 

 

4.1.8 Угол буксования

 

4.1.9 Работа буксования за время включения сцепления

 

4.1.10 Удельная работа буксования

 

Суммарная площадь накладок сцепления

 

Вывод: Фактическое значение удельной работы буксования, при резком включении сцепления, входит в допускаемые значения и удовлетворяет условию износостойкости. Нормальная работа сцепления обеспечивается.

4.2 Работа буксования при плавном включении сцепления

Порядок расчёта:

4.2.1. На лист наносят график буксования сцепления (рис. 3.4.3).

Процесс плавного включения сцепления делят на два этапа:

- этап I (0...t₁) - от момента включения сцепления до момента трогания автомобиля;

- этап II (t₁…t₂) - от момента трогания автомобиля до конца буксования.

 

 

Рис.3. 4.3 График буксования при плавном включении сцепления

 

4.2.2. Полная работа буксования

 

, где k^| - коэффициент пропорциональности, определяющий темп увеличения момента Т_с при включении сцепления, k^| =200…750 – для грузовых автомобилей

 

Вывод: Фактическое значение удельной работы буксования, при плавном включении сцепления, входит в допускаемые значения и удовлетворяет условию износостойкости. Нормальная работа сцепления обеспечивается.

 

4.3 Нагрев металлических деталей сцепления

Условие теплонапряжённости

где Δt, [Δt]- соответственно фактическое и допускаемое повышение средней температуры за одно включение при трогании автомобиля с места,°С, [Δt] = 15 для нажимного диска.

 

Допущения:

1. Теплопередача в окружающую среду отсутствует.

2. Выделяющееся тепло нагревает только металлические части сцепления.

3. Коэффициент перераспределения тепла между деталями: γ = 0,5 для нажимного диска однодискового сцепления и среднего диска двухдискового сцепления.

4. Удельная теплоемкость детали из стали или чугуна с = 500 Дж/(кг°С). Исходные данные: полная работа L₆ буксования, Дж; масса т детали, кг;

число ведомых дисков.

 

Порядок расчета:

4.3.1 Повышение средней температуры с наименьшей массой, m = 9 кг.