Гатовая ВКР по практике кпп. Сцепление легкового автомобиля
 Скачать 6.58 Mb.
|
|
Виды ведомого диска Ведомый диск является центральным соединительным элементом сцепления. Вместе с маховиком двигателя и нажимным диском сцепления он образует фрикционную систему. Во включенном сцеплении он геометрически замкнуто зажат между маховиком и нажимным диском. Через шлицевое соединение ступицы ведомый диск передает крутящий момент на первичный вал коробки передач с геометрическим замыканием. В современных автомобилях используются ведомые диски с гасителем крутильных колебаний и подпружиненными фрикционными накладками. В автомобилестроении практически без исключений применяются органические фрикционные накладки. Только для специального транспорта и тракторов используются металлокерамические накладки. На левом рисунке представлен типичный ведомый диск с двухступенчатым гасителем крутильных колебаний, встроенным демпфером холостого хода и переменным фрикционным устройством. Диск состоит из следующих компонентов: фрикционные накладки (1), закрепленные заклепками (2) на сегментных пружинах (3). Сегментные пружины приклепаны к ведомому диску (17). Ведомый диск (17) с помощью центрирующей втулки (22) подвижно крепится к ступице. Гаситель крутильных колебаний состоит из демпфера холостого хода (пружины 10 и 11), основного демпфера (пружины 12 и 13) и фрикционного устройства (фрикционные кольца 8, фрикционные диски 20, дисковая пружина 7 и опорный диск 9).   2-ступенчатый гаситель крутильных колебаний   2-ступенчатый гаситель крутильных колебаний, отдельный демпфер холостого хода   2-ступенчатый гаситель крутильных колебаний, встроенный демпфер холостого хода, переменное фрикционное устройство (1). Накладки (2). Заклепка накладки (3). Сегментная пружина (4). Заклепка сегмента (5). Балансировочный груз (6). Упорный палец (7). Дисковая пружина (8). Фрикционное кольцо (9). Опорное кольцо (10). Пружина демпфера холостого хода 1-я ступень (11). Пружина демпфера холостого хода 2-я ступень (12). Пружина основного демпфера 1-я ступень (13). Пружина основного демпфера 2-я ступень (14). Ступица (15). Ведомый диск (16). Сопряженный диск (17). Фланец ступицы (18). Фланец демпфера холостого хода (19). Силовой фрикционный диск (20). Сопряженный диск демпфера холостого хода Задачи: Ведомый диск как элемент трения, расположенный между маховиком и нажимным диском, выполняет функцию передачи крутящего момента двигателя на первичный вал коробки передач. Его основными компонентами являются: ведомый диск (15) парные приклепанные фрикционные накладки (1) ступица со шлицами .Ведомый диск, кроме этого, имеет ряд других задач: он должен обеспечивать мягкий разгон и быстрое переключение передач, изолировать колебания двигателя от КПП и, таким образом, демпфировать шумы трансмиссии, возникающие в результате колебаний пар сопряженных зубчатых колес. Для выполнения этих задач, без решения которых невозможно представить себе современный автомобиль, требуются некоторые дополнительные компоненты, а именно: сегментные пружины (3) гаситель крутильных колебаний (7-13) 2-ступенчатый гаситель крутильных колебаний В левой части таблицы избражен 2-ступенчатый гаситель крутильных колебаний. В четырех тангенциально расположенных отверстиях установлены винтовые нажимные пружины (12, 13) двух различных видов, соответствующие двум ступеням демпфирования. Пружины, расположенные друг против друга, одинаковые. Фланец ступицы (17), который находится между ведомым (15) и сопряженным диском (16), может перемещаться в направлении, противоположном направлению давления пружин. Ведомый (15) и сопряженный (16) диски жестко соединены между собой посредством упорных пальцев (6). Прилагаемый крутящий момент, через ведомый (15) и сопряженный (16) диски воздействуя на винтовые пружины демпфера, передается на фланец ступицы (17) и, тем самым, на первичный вал коробки передач. Поскольку пружины сами по себе не могут поглощать колебания, для демпфирования необходимо дополнительное фрикционное устройство. Оно состоит из расположенных по обе стороны ступицы фрикционных колец (8), опорного кольца (9) и дисковой пружины (7), которые в течение всего срока службы обеспечивают неизменное трение. Дисковая пружина через опорное кольцо (9) давит на правое фрикционное кольцо и далее через жестко связанные друг с другом сопряженный (16) и ведомый (15) диски на расположенное между ведомым диском (15) и фланцем ступицы (17) левое фрикционное кольцо. Крутящий момент, вырабатываемый двигателем, сначала сжимает обе пружины с меньшим пружинением, т.е. 1-я ступень демпфирования (12), до угла скручивания в 4 градуса. В приведенном примере в этом положении на них действует крутящий момент 20 Н-м. Далее начинают работать дополнительные пружины (13) 2-й ступени демпфирования. На диаграмме это соответствует более крутой линейной характеристике угла скручивания. В крайнем положении (упорный палец) угол скручивания соответствует 8 градусам и момент 140 Н o м. Гасители крутильных колебаний сконструированы таким образом, что момент крайнего положения значительно превышает момент двигателя. Когда двигатель работает в режиме принудительного холостого хода, 1-я ступень демпфирования (12) обеспечивает угол скручивания 7 градусов, соответствующий крутящему моменту 40 Н-м. От этого момента до крайнего положения, соответствующего углу скручивания 8 градусов и крутящему моменту 65 Н-м, работает 2-я ступень демпфирования (13). 2-ступенчатый гаситель крутильных колебаний, отдельный демпфер холостого хода Вышеописанные взаимосвязи действуют и для исполнения 2-ступенчатого гасителя крутильных колебаний с отдельным демпфером холостого хода. Здесь добавлен отдельный демпфер холостого хода (10, 11). Раньше он использовался для автомобилей с дизельным двигателем. Благодаря постоянному облегчению конструкции, этот вариант исполнения все чаще используется и для двигателей внутреннего сгорания. Как видно на иллюстрации, диаграмма гасителя крутильных колебаний существенно отличается от первого примера. Характеристика скручивания в области нулевой точки очень пологая. Благодаря этому, прежде всего в дизельных двигателях, ликвидируется эффект "стука" зубчатых колес КПП. 1-я ступень демпфирования (12) начинает работать только при угле скручивания в 10 градусов и очень маленьком моменте. Демпфер холостого хода (10, 11), обеспечивающий пологую характеристику в области нулевой точки, в данной конструкции расположен отдельно внутри ведомого диска и приклепанного к нему сопряженного диска демпфера холостого хода (20). Фланец демпфера холостого хода (18) соединен со ступицей. Таким образом, демпфер холостого хода должен быть смещен до упора, прежде чем начнет работать выше описанный механизм основных ступеней гасителя крутильных колебания (12, 13). Данная конструкция ведомого диска имеет фрикционное кольцо (8), расположенное между фланцем ступицы (17) и сопряженным диском (16). Сила трения вырабатывается посредством двух пружинящих элементов, расположенных между ступицей и сопряженным диском, а также между фланцем ступицы (17) и ведомым диском (15). 2-ступенчатый гаситель крутильных колебаний, интегрированный демпфер холостого хода, вариативное фрикционное устройство В конструкции пружины демпфера холостого хода (10,11), расположены не отдельно в ведомом диске, а в специальных отверстиях. Если в предыдущих конструкциях сила трения является постоянной, то здесь благодаря двум отдельным фрикционным кольцам (8) и двум соответствующим дисковым пружинам (7) сила трения является переменной для 1-й и 2-й ступени демпфирования. Они начинают работать по достижении определенного угла скручивания (5 и 8,5 градусов в тяговом режиме, 1,7 градусов в режиме принудительного хода).   Односегментные пружины. Двухсегментные пружины   Лепестковые пружины Пластинчатые пружины Сегментные пружины В нижней части таблицы изображены четыре вида наиболее часто применяемых сегментных пружин. Пружины размещаются между фрикционными накладками. Они предназначены для обеспечения мягкости сцепления и, тем самым, плавного, без рывков трогания с места. Нажимной диск сцепления прижимает ведомый диск к маховику, только преодолев сопротивление сегментных пружин. Поскольку это сопротивление возрастает постепенно и замедляет процесс смыкания, ведомый диск благодаря проскальзыванию выходит на обороты двигателя с определенной задержкой. Наряду с плавным троганием другими преимуществами использования сегментных пружин являются: меньший износ, лучшее пятно контакта и, как следствие, более равномерное распределение тепла. Различают четыре основных вида сегментных пружин (в таблице слева направо): Односегментные пружины, где накладки на заклепках крепятся на обеих сторонах тонких изогнутых сегментов, которые, в свою очередь, приклепаны к ведомому диску. Преимущества - невысокий момент инерции ведомого диска и более легкая дозируемость пружинения. В системе с двухсегментными пружинами накладки приклепываются к двум наложенным и действующим друг на друга сегментам. Сегменты, как и в односегментном варианте, приклепаны к ведомому диску. Здесь более полно используется имеющийся путь пружинения, но к недостаткам могут быть отнесены больший момент инерции и более высокая стоимость. Наиболее ходовым типом являются лепестковые пружины. Пластина, несущая накладки, по внешнему краю выгнута и имеет шлицы. По принципу действия этот вариант аналогичен односегментным пружинам и используется главным образом там, где на несущей пластине не остается места для крепления односегментных пружин. При более высоких нагрузках на ведомый диск сравнительно тонкий несущий диск должен быть усилен в области гасителя крутильных колебаний дополнительным сопряженным диском. Пластинчатые пружины используются, как правило, для тяжелых грузовиков и автобусов. Сегментообразные, волнистые пружинящие пластины приклепываются к одной стороне несущей пластины до ее внешнего края. Поэтому они работают только в одном направлении. Недостатком такой конструкции является большой момент инерции ведомого диска. Ведомый диск с системой компенсации смещения Поскольку двигатель и КПП, особенно с использованием первичного вала без опорного подшипника, имеют свои собственные допуски, между коленвалом и КПП имеется определенное осевое смещение. В комплексе с жесткими ведомыми дисками, используемыми в ZMS или DFC, в критических случаях это смещение может привести к шумам на холостом ходу и повышенному износу профиля. Решение этой проблемы обеспечивает ведомый диск фирмы LuK с системой компенсации смещения, которая в диапазоне холостого хода и низких нагрузок реализует возможность радиального перемещения ступицы, компенсируя тем самым возможные радиальные усилия  Таким образом, обеспечивается функционирование ZMS или DFC даже при наличии смещения. Ведомый диск без гасителя крутильных колебаний Ведомый диск без гасителя крутильных колебаний применяется в эффективной системе гашения крутильных колебаний, которая может быть предложена фирмой LuK, - двухмассовом маховике (ZMS) или его модификации - DFC (Damped Flywheel Clutch). Двухмассовый маховик заново распределяет моменты инерционных масс и смещает тем самым диапазон резонанса значительно ниже уровня нормального рабочего числа оборотов. Периодический xapaктep процесса работы двигателя внутреннего сгорания вызывает крутильные колебания. Пружинно-демпферная система двухмассового маховика практически полностью изолирует эти крутильные колебания и обеспечивает ровную работу всех последующих компонентов (вторичная масса, сцепление, ведомый диск сцепления, КПП, трансмиссия)    сцепление трансмиссия двигатель пружина В связи с недостаточным естественным демпфированием в настоящее время в автомобилестроении все более заметными становятся мешающие источники шумов. Это вызвано как уменьшением веса автомобилей, так и конструкцией кузова. После оптимизации в аэродинамической трубе резко понижаются шумы от воздушного потока и соответственно больше проявляются шумы другого характера. Повышению шумности способствуют низкооборотистые двигатели, пяти- и шестиступенчатые КПП, а также использование жидкотекучих масел. Периодический характер работы двигателя внутреннего сгорания вызывает крутильные колебания в трансмиссии, которые проявляются в форме дрожания коробки передач и дребезжания кузова, что не соответствует представлениям водителя о комфортабельности. Конструкция: В результате разделения традиционного маховика на два диска получилась первичная инерционная масса на стороне двигагеля с зубчатым ободом и вторичная инерционная масса с вентиляционными отверстиями для отвода тепла, увеличивающая момент инерции массы со стороны КПП. Обе разъединенных массы соединяются друг с другом посредством пружинно-демпфирующей системы и могут вращаться относительно друг друга на радиальном шарикоподшипнике. Изоляция обеспечивается 0-образным кольцом и уплотнительно-изолирующим колпачком. Две соединенные друг с другом с помощью лазерной сварки штампованные детали образуют кольцевую камеру, которая заполняется консистентной смазкой и в которой размещаются дуговые нажимные пружины с направляющими вкладышами. Герметизация выполняется с помощью уплотнительной мембраны. Выполненный в виде тарельчатой пружины фланец своими выступами входит между дуговыми нажимными пружинами. Он расположен с геометрическим замыканием между скрепленными на заклепках на вторичной стороне фрикционными и опорными дисками. Усилие тарельчатой пружины рассчитано таким образом, что момент трения существенно превышает максимальный крутящий момент трения. Другое фрикционное устройство, подвижно установленное на ступице, задействуется движением одной из фиксирующих пластин. Поскольку пружинно-демпфирующая система интегрирована в двухмассовый маховик, в качестве ведомого диска используется жесткая конструкция без гасителя крутильных колебаний. В качестве нажимного диска, как правило, служит диафрагменное сцепление с пружинящими язычками, позиционируемое с помощью центрирующих штифтов. Принцип функционирования: Физические исследования трансмиссии показали, что, изменяя соотношение моментов инерции масс, можно сместить резонансный диапазон числа оборотов. При повышении момента инерционной массы коробки передач резонансное число оборотов, при котором возникают сильные шумы, снижается ниже уровня числа оборотов холостого хода и выходит тем самым за пределы рабочего диапазона оборотов двигателя. Как видно из рисунка, в двухмассовом маховике момент инерции масс, в отличие от традиционного расположения, снижается перед гасителем крутильных колебаний и повышается после него. С моментом инерции двигателя сочетается только первичная инерционная масса двухмассового маховика, с моментом коробки - вторичная инерционная масса, ведомый диск и нажимной диск сцепления. Таким образом, резонансный диапазон оборотов смещается от первоначального числа оборотов прибл. 1300 мин  до прибл. 300 мин и уже не может негативно проявляться при эксплуатации автомобиля, поскольку двигатель не работает в этом диапазоне оборотов. Еще один положительный эффект обусловлен уменьшением момента инерции масс со стороны двигателя: коробка передач легче работает, поскольку массы, которые необходимо синхронизировать, меньше, тем самым система синхронизации подвергается меньшему износу.Влияние на характеристику вращательных колебаний наглядно представлено на графике (действие (передача крутильных колебаний). В традиционных конструкциях с обычным маховиком и демпфирующим ведомым диском крутильные колебания холостого хода в значительной степени передаются дальше на КПП и вызывают биение контактных поверхностей зубцов шестеренок КПП друг о друга (звон коробки). С использованием двухмассового маховика крутильные колебания, генерируемые двигателем, фильтруются гасителем крутильных колебаний сложной конструкции. Компоненты коробки передач не подвергаются их воздействию - ничего не звенит, требования водителя автомобиля к комфортности полностью удовлетворены! Преимущества двухмассового маховика фирмы LuK: первоклассный комфорт, поглощение вибрации изоляция шумов, экономия топлива в результате работы двигателя на более низких оборотах, повышенное удобство переключения передач, сниженный износ системы синхронизации, защита трансмиссии от перегрузки. |