Определение коэффициента запаса сцепления

Расчет сцепления ЗИЛ-130

Порядок проведения расчета:

1. Построение характеристики нажимных пружин

2. Расчет привода управления сцеплением

3. Определение коэффициента запаса сцепления

4. Расчет на износостойкость

 

Построение характеристики нажимных пружин

Нажимные пружины в зависимости от расположения делятся на перифе­рийные и центральные. По периферии устанавливают цилиндрические пружины, в центре - коническую или тарельчатую.

Характеристику пружин строят с целью определения её жёсткости и уси­лия, развиваемого пружиной при выключении сцепления.

Характеристика цилиндрической пружины

где Р - усилие пружины, Н; λ- осадка пружины, мм.

Расчет цилиндрической пружины

1.1. Осадка пружины при включенном сцеплении

,

Где l_o – длина пружины в свободном состоянии, l_o= 63 мм; l_вкл – длина пружины при включенном сцеплении, l_вкл= 45 мм.

1.2.Характеристика пружины

По двум точкам строят линейную характеристику пружины (рис.3.1.1);

1.3.Осадка пружины при выключении сцепления

,

Где l_р- рабочий ход муфты выключения, l_р= 9,6 мм; U_p- передаточное число рычагов, U_p=5,93

 

1.4. Усилие пружины при выключении сцепления определяем графически по рис.1.1

λ =λ_вкл+λ_выкл=18+1,6=19,6 мм. => P_вык=740 Н;

1.5. Расчет жесткости пружины

;

1.6. Проверяем жесткость пружины по зависимости

i_р= i_п-(1,5…2,0)=8-1,5=6,5 – число рабочих витков, i_п – число полных витков;

Вывод: жесткость пружин следует принимать минимальной необходимой, чтобы износ фрикционных дисков меньше влиял на усилие пружин.

 

 

Расчет привода управления сцеплением.

Расчёт привода управления сцеплением сводят к проверке следующих условий:

где Р_п, [Р_п ]- соответственно фактическое и допускаемое усилия на педаль, Н, 250 - для грузовых автомобилей без усилителя; S_п, [S_п ] - соответственно фактический и допускаемый полные хода педали, мм; 190 - для грузовых автомобилей.

Допущения:

1. Усилие Р_п расположено перпендикулярно площадке педали сцепления.

2. Ход педали определяют как перемещение по хорде центра площадки педали сцепления.

Сцепление с цилиндрическими пружинами

Порядок расчёта:

2.1. Приближённое значение (без учёта наклона тяги и рычагов) передаточного числа:

- механического привода (рис. 3.2.1)

Рис. 3.2.1 Схема механического привода сцепления

, a=450, b=75, c=85, e=88,d=40, f=16,5 мм – размеры рычагов привода;

 

 

2.2 Ход педали с механическим приводом

где δ_x –холостой ход муфты выключения, δ_x =3,5 мм

2.3 Усилие прикладываемое к педали для выключения сцепления,

, где z_п=16, число цилиндрических пружин; η=0,75, КПД привода.

Вывод: Фактические значения хода педали и усилия прикладываемого к педали

меньше допустимого значения => условие работы привода грузового автомобиля выполняется.

 

 

Определение коэффициента запаса сцепления

Работоспособность сцепления определяют по коэффициенту запаса:

,

где β_с, [β_с] – соответственно фактический и допускаемый коэффициенты запаса сцепления, для грузовых – 1,5…2,2.

3.1 Момент трения сцепления

где z – число цилиндрических пружин, i – количество пар трения, для однодискового сцепления 2; R_ср – средний радиус трения фрикционного кольца, μ – коэффициент трения.

3.2. Эффективный крутящий момент

k_T, k_n - соответственно коэффициенты приспособляемости по моменту и по частоте вращения

, где T_emax - максимальный крутящий момент, T_emax = 410 Нм; T_N - крутящий момент при максимальной мощности_, T_N = 329,3 Нм;

 

 

, где a, b, c – безразмерные коэффициенты

Остальные значения крутящего момента приведены в таблице 1.1

3.3 Коэффициент запаса сцепления

Остальные значения коэффициента приведены в таблице 3.1

 

Таблица 3.3.1. Зависимость Т и β_с от частоты вращения коленчатого вала двигателя

Частота вращения n, об/мин	Крутящий момент Те, Нм	Коэффициент запаса βс
	555,578	1,5
	602,5129	1,42
	613,2698	1,47
	587,8487	1,6
	582,3	1,75

 

 

Графическое изображение зависимости представлено на рис. 3.3.1

 

 

 

Рис.3.3.1 Зависимость Т и β_с от частоты вращения коленчатого вала двигателя

Минимальное значение коэффициента запаса сцепления соответствует частоте вращение n_e=1900 об/мин и составляет β_с=1,41

 

Вывод: Минимальное значение коэффициента запаса сцепления при 2000 об/мин составляет 1,41, данное значение не удовлетворяет условию работоспособности сцепления. При увеличении крутящего момента на 50% работоспособность сцепления не будет обеспечена.

Чтобы увеличить минимальное значение коэффициента запаса необходимо

1. Увеличить средний диаметр фрикционных накладок до 290 мм (наружный диаметр должен быть 772 мм), но в данных условиях это не возможно, так как максимальное значений расстояния между внутренних стенок картера сцепления достигает лишь 400 мм. Необходимо будет конструировать картер сцепления.

2.Увеличить количество нажимных пружин, но это также конструктивно не возможно. Данные 16 нажимных пружин располагаются через 22.5 градуса и дальнейшее их увеличение невозможно, так как минимальные размеры пружин будут перекрываться друг другом.

Максимальное увеличение момента, которое сможет передать сцепление с максимальным увеличением наружного диаметра фрикционных накладок до 342 мм., составит 42%.