Зачем на диске сцепления пружины

Сцепле́ние — механизм, работа которого основана на действии силы трения скольжения (фрикционная муфта); предназначен для передачи крутящего момента, плавного переключения передач, гашения крутильных колебаний, кратковременного отсоединения трансмиссии от маховика двигателя.

Обычно термин «сцепление» относится к компоненту трансмиссии транспортного средства, предназначенному для подключения или отключения соединения двигателя внутреннего сгорания с коробкой передач. Изобретение сцепления приписывают Карлу Бенцу.

Сцепление служит для временного разобщения коленчатого вала двигателя с силовой передачей автомобиля, что необходимо при переключении шестерён в коробке передач и при торможении автомобиля вплоть до полной его остановки. Кроме того, сцепление даёт возможность плавно (без рывков) трогаться с места.

На тракторах и на бронетехнике используется эквивалентный термин фрикцион.

Содержание

Общие сведения [ править | править код ]

Существует много различных типов сцепления, но большинство основано на одном или нескольких фрикционных дисках, плотно сжатых друг с другом или с маховиком пружинами. Фрикционный материал очень похож на используемый в тормозных колодках и раньше почти всегда содержал асбест, в последнее время используются безасбестовые материалы. Плавность включения и выключения передачи обеспечивается проскальзыванием постоянно вращающегося ведущего диска, присоединённого к коленчатому валу двигателя, относительно ведомого диска, соединённого через шлиц с коробкой передач.

Усилие от педали сцепления передается на механизм механическим (рычажным или тросовым) или гидравлическим приводом.

Нажатие на педаль сцепления (выжимание, выключение) разводит диски сцепления, в итоге оставляя между ними свободное пространство, а отпускание педали (включение) приводит к плотному сжатию ведущего и ведомого дисков.

При включенном сцеплении крутящий момент передается от коленчатого вала на маховик, затем на кожух сцепления и через пластинчатые пружины на ведущий (нажимной) диск. От маховика и ведущего нажимного диска, благодаря силам трения, крутящий момент передается зажатому между ними ведомому диску, ступица которого имеет шлицевое соединение с ведущим валом коробки передач.

Для выключения сцепления нажимают на педаль, которая через систему тяг и рычагов передает усилие на вилку, муфту, рычаги и пальцы отводят назад ведущий нажимной диск. При этом пружины сжимаются и освобождают ведомый диск, по обеим сторонам которого образуются зазоры, что прерывает передачу через него крутящего момента. В двухдисковом сцеплении для обеспечения необходимых зазоров между ведущими и ведомыми дисками в выключенном состоянии имеются отжимные пружины и регулировочный болт промежуточного диска. При плавном отпускании педали нажимные пружины возвращают все детали механизма выключения в исходное положение, ведомый диск прижимается к ведущему (нажимному) диску и маховику.

Если при включении сцепления просто «бросить» педаль, ведомый диск с силой прижмётся к ведущему (маховику) и затормозит его до такой степени, что двигатель может остановиться (заглохнуть) — то есть, сцепление сработает подобно тормозному механизму. Поэтому педаль сцепления после момента начала зацепления дисков нужно отпускать плавно. Конкретная техника работы педалью зависит от конструкции привода сцепления.

На современных автомобилях используются два типа привода сцепления — гидравлический и механический тросовый.

При гидравлическом приводе сцепления величина полного хода педали сцепления остаётся постоянной (что обеспечивается наличием у педали сцепления возвратной пружины), но меняется величина её рабочего хода, компенсируя уменьшение толщины ведомого диска в результате износа — чем меньше толщина остающегося диска, тем, при том же самом полном ходе педали сцепления, большим оказывается её рабочий ход, и тем «выше» (ближе к концу обратного хода педали при её отпускании) срабатывает сцепление. Педаль сцепления с гидравлическим приводом можно отпускать достаточно резко вплоть до того момента, когда ведущий и ведомый диски начинают входить друг с другом в зацепление (что ощущается по слабому рывку автомобиля в момент начала трогания) — после этого начинается рабочий ход педали, в ходе которого её необходимо отпускать плавно. С новым ведомым диском сцепление срабатывает «внизу» и автомобиль начинает трогаться уже при небольшом отпускании педали; при сильно изношенном ведомом диске, напротив, диски не входят в зацепление вплоть до самого конца хода педали. У педали сцепления с гидравлическим приводом всегда имеется небольшой (обычно не более 10…15 мм на педали) свободный ход в самом начале нажатия педали, обусловленный наличием конструктивного зазора в 2…3 мм между шарнирно соединённым с педалью сцепления толкателем и приводимым им в движение поршнем главного цилиндра сцепления — это необходимо для того, чтобы обеспечить полное включение сцепления при отпускании педали и исключить его пробуксовку при движении автомобиля.

У педали сцепления с тросовым приводом полный ход увеличивается по мере износа ведомого диска (педаль сцепления приподнимается относительно пола), вместе с ним увеличивается и её рабочий ход. Педаль следует отпускать плавно с самого начала, так как сцепление срабатывает всегда «внизу». Свободный ход педали обеспечивается регулировкой длины троса и составляет обычно порядка 30…40 мм.

Ведомый диск сцепления состоит из собственно диска с пружинными пластинами, к которым приклёпаны или приклеены независимо друг от друга две фрикционные накладки. Такое крепление накладок обеспечивает их расхождение при выключенном сцеплении, при включении пружинные пластины постепенно сжимаются, обеспечивая плавное включение. Центральная часть диска сцепления — ступица — имеет шлицевое соединение и перемещается по первичному валу коробки передач. Ступица соединена с диском подвижно, через демпферные пружины и фрикционные шайбы гасителя крутильных колебаний (видны на снимке), служащие для выравнивания колебаний крутящего момента, неизбежно возникающих под влиянием переменных нагрузок и инерции массы при передаче его от двигателя к ведущим колёсам и обратно. При некоторых условиях эти колебания могут привести к поломке валов.

Классификация [ править | править код ]

По способу управления — сцепления с механическим, гидравлическим, электрическим или комбинированным приводом (например, гидромеханическим).
По виду трения — сухие (фрикционные накладки работают в воздушной среде) и мокрые (работающие в масляной ванне).
По режиму включения — постоянно замкнутые и непостоянно замкнутые.
По числу ведомых дисков — одно-, двух- и 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 и двухпоточные.

Устройство и принцип действия автомобильного сцепления [ править | править код ]

Однодисковое сцепление [ править | править код ]

При нажатии на педаль 8 вал 7 поворачивается, вначале выбирается зазор (свободный ход педали сцепления) между вилкой выключения сцепления 5 и нажимной муфтой 6. Затем муфта с выжимным подшипником 11 перемещается и выжимной подшипник нажимает на внутренние концы рычагов 10, которые отводят своими наружными концами нажимной диск 9 от ведомого диска 3. При этом нажимные пружины 4 сжимаются — сцепление выключено, и крутящий момент от двигателя к трансмиссии не передаётся. После отпускания педали муфта выключения сцепления с выжимным подшипником возвращаются в исходное положение под действием пружин. Под действием нажимных пружин нажимной диск 9 прижимается к маховику 1, при этом обжимая ведомый диск 3 — сцепление включено, крутящий момент передаётся от двигателя к коробке передач. Ведомый диск 3 имеет шлицы и перемещается по ответным шлицам первичного вала коробки передач 12. Плавную передачу крутящего момента при включении сцепления обеспечивают демпферные пружины, вмонтированные в ведомый диск.

Все детали сцепления закрыты кожухом (корзина сцепления), приворачиваемым к маховику болтами; оси выжимных рычагов через проушины крепятся к кожуху.

Сцепление мотоциклов с продольным расположением двигателя принципиальных отличий не имеет.

Выжимной подшипник обычно представляет собой специальный упорный шарикоподшипник; на некоторых автомобилях применяются упорные подшипники скольжения (графитные), в этом случае применяется термин подпятник (автомобили «Запорожец»; Москвич-412, кроме поздних выпусков).

Сцепление с диафрагменной нажимной пружиной [ править | править код ]

На легковых автомобилях, как правило, применяется сцепление с диафрагменной нажимной пружиной, вместо большого числа рычагов включения и цилиндрических пружин. Пружина сцепления плоская или имеет форму усечёного конуса, в центральной её части отштампованы лепестки (около двух десятков), служащих одновременно выжимными рычагами. При нажатии на педаль вилка выключения сцепления перемещает нажимную муфту и выжимной подшипник 7, внутренняя кромка пружины передвигается вперёд, пружина прогибается и её наружная кромка отводит нажимной диск 4, сцепление выключается. При отпускании педали детали движутся в обратном порядке, диафрагменная пружина возвращается к форме усечённого конуса, сцепление включается. Сцепление с диафрагменной нажимной пружиной легче и дешевле сцепления с рычагами, требуется меньше регулировок при ремонте.

Двухдисковое сцепление [ править | править код ]

На тяжёлых грузовых автомобилях, тракторах, бронетехнике, на некоторых тяжёлых мотоциклах («Урал», «Днепр»), а также на некоторых спорткарах применяются двухдисковые сцепления.

Двухдисковые механизмы устанавливаются для повышения срока службы сцепления, в связи с большой мощностью двигателей и необходимостью передавать увеличенные крутящие моменты.

Общее устройство двухдискового сцепления [ править | править код ]

Фрикционная поверхность маховика двигателя — синий цвет слева
Два ведомых диска — коричневый цвет
Промежуточный ведущий диск — голубой цвет
Нажимной ведущий диск — зелёный цвет
Нажимные пружины — серый цвет
Кожух — синий цвет справа

Не показаны на рисунке [ править | править код ]

Вилки рычагов
Рычаги выключения сцепления
Выжимной подшипник
Вилка выключения сцепления
Отжимные пружины

Принцип действия двухдискового сцепления [ править | править код ]

Выжимной подшипник нажимает на выжимные рычаги, они оттягивают нажимной диск. Нажимной диск отходит от первого ведомого и отпускает отжимные пружины. Они отпускают промежуточный ведущий диск, а он отходит за счёт других отжимных пружин от второго фрикционного, настолько же, насколько нажимной отошёл от первого фрикционного. При обратном движении отжимные пружины способствуют равномерному прижатию промежуточного диска ко второму ведомому и нажимного — к первому ведомому.

Нажимные диски перемещаются по шпилькам, ввёрнутым в маховик, к ним же прикреплена корзина сцепления. На шпильки надеты отжимные пружины.

Пневматический усилитель сцепления [ править | править код ]

Тяжёлые грузовые автомобили, например МАЗ имеют привод сцепления с пневматическим усилителем — предназначен для уменьшения усилия, прилагаемого на педаль выключения сцепления.

Устройство: педаль, тяга, золотник (клапан управления), шланги, пневмокамера, рычаги, тормозок, первичный вал с барабаном тормозка. Принцип действия: при отпущенной педали впускной клапан золотника закрыт, а выпускной открыт. При нажатии на педаль усилие через тягу и золотник передаётся на вилку выключения сцепления. В это время в золотнике открывается впускной клапан и закрывается выпускной — корпус золотника надвигается на выпускной клапан, выпускной клапан прижимается к впускному и закрывается, а впускной этим движением открывается. Воздух через впускной клапан поступает в пневмокамеру, она за счёт давления помогает нажать вилку выключения сцепления.

Коническое сцепление [ править | править код ]

Старейший вид сцепления, широко использовалось на многих автомобилях начала XX века. Фрикционные поверхности имели коническую форму. Передавало больший момент при тех же габаритах по сравнению с однодисковым, было просто по устройству и в уходе. Однако тяжёлый диск такого сцепление обладал большой инерцией, и при переключении передач после выжима педали продолжал вращаться на холостом ходу, из-за чего включение передачи было затруднено или просто невозможно. Для торможения диска сцепления применялся специальный агрегат — тормоз сцепления, однако его использование было лишь половинчатым решением проблемы, как и замена одного конуса двумя менее массивными. Кроме того, сцепление было тяжёлым и громоздким. В результате в 1920-х годах от него отказались.

Также существовало сцепление с обратным конусом, работавшее на разжимание.

Синхронизаторы коробки передач по сути представляют собой конические сцепления, работающие за счёт трения бронзы (или другого металла с высоким коэффициентом трения) по стали.

При интенсивной эксплуатации автомобиля могут возникнуть различные неисправности сцепления. Различают неисправности собственно сцепления и неисправности привода сцепления.

Когда вы долго держите ногу на педали сцепления, оно быстро сгорает и его придется менять! Эта азбучная истина зачастую нарушается новичками. И не из-за того, что забывается, а потому что управлять автомобилем, полувыжав муфту, удобнее и легче. Поэтому у очень многих автолюбителей неисправности сцепления были причиной первого ремонта первого в жизни автомобиля.

К неисправностям сцепления относятся:

износ и повреждения накладок ведомого диска;
деформация ведомого диска;
замасливание накладок ведомого диска;
износ шлицев ведомого диска;
износ или поломка демпферных пружин;
поломка или ослабление диафрагменной пружины;
износ или поломка подшипника выключения сцепления;
износ поверхности маховика;
износ поверхности нажимного диска;
заедание вилки выключения сцепления.

Привод сцепления в зависимости от вида может иметь следующие неисправности:

а) механический привод

заедание, удлинение или повреждение троса;
повреждение рычажной системы;

б) гидравлический привод

засорение гидропривода;
нарушение герметичности системы (подтекание рабочей жидкости, наличие воздуха в системе);
неисправность рабочего цилиндра (повреждение манжеты).

Износ и поломка конструктивных элементов сцепления происходят, в основном, из-за нарушения правил эксплуатации автомобиля: трогание с места на высоких оборотах, нога на педали сцепления во время движения.
Одной из причин поломки или износа может стать предельный срок эксплуатации элементов сцепления. В большей степени это касается ведомого диска сцепления, имеющего ограниченный ресурс.
При соблюдении правил эксплуатации данный элемент исправно служит свыше 100 тыс.км пробега. У «гонщиков » сцепление редко доживает до 50 тыс.км.

Причиной поломки сцепления может стать и низкое качество комплектующих.

При покупке запасных частей предпочтение следует отдавать оригинальным деталям.

Замасливание фрикционных накладок ведомого диска происходит при попадании на них масла вследствие износа или повреждения сальников двигателя или коробки передач.

Неисправности сцепления хорошо диагностируются по внешним признакам. Вместе с тем, один внешний признак может соответствовать нескольким неисправностям сцепления. Поэтому конкретные неисправности сцепления устанавливаются, как правило, при его разборке.

Внешними признаками неисправностей сцепления являются:

неполное выключение (сцепление «ведет »);
неполное включение (сцепление «буксует »);
рывки при работе сцепления;
вибрация при включении сцепления;
шум при выключении сцепления.

Неполное выключение сопровождается затрудненным включением передач на работающем двигателе, шумом, треском при переключении передач, увеличением свободного хода педали сцепления.

«Пробуксовка » сцепления характеризуется запахом от горения фрикционных накладок ведомого диска, недостаточной динамикой автомобиля, перегревом двигателя, повышенным расходом топлива

Внешние признаки и соответствующие им неисправности сцепления:

деформация ведомого диска;
износ шлицев ведомого диска;
износ или повреждение накладок ведомого диска;
поломка или ослабление диафрагменной пружины;
неисправность рабочего цилиндра;
засорение гидропривода;
нарушение герметичности привода;
заедание, удлинение или повреждение троса;
повреждение рычажной системы

износ или повреждение накладок ведомого диска;
замасливание ведомого диска;
поломка или ослабление диафрагменной пружины;
износ рабочей поверхности маховика;
засорение гидропривода;
неисправность рабочего цилиндра;
заедание троса;
заедание вилки выключения сцепления

рывки при работе сцепления

износ или повреждение накладок ведомого диска;
замасливание ведомого диска;
заедание ступицы ведомого диска на шлицах;
деформация диафрагменной пружины;
износ или поломка демпферных пружин;
коробление нажимного диска;
ослабление опор крепления двигателя

вибрация при включении сцепления

износ шлицев ведомого диска;
деформация ведомого диска;
замасливание ведомого диска;
деформация диафрагменной пружины;
ослабление опор крепления двигателя

шум при выключении сцепления

износ или повреждение подшипника выключения сцепления

Не выключается ( «ведёт ») сцепление

Когда при нажатии на педаль диски не расходятся полностью, говорят: «ведет » сцепление. То есть, диски остаются в некотором соприкосновении, и не происходит его полное выключение. Опытные водители знают, как нужно проверять сцепление на неполное выключение. Диагностика проста. Если на малых оборотах при нажатой до конца педали первая передача включается легко и без постороннего шума – выключение происходит полностью. Если включение происходит с затруднением и сопровождается шумом шестерен – «ведёт ».

Не включается ( «буксует »)

Когда во время движения вы начинаете слышать запах гари, а на подъёме ваш автомобиль заметно снижает скорость и вообще стал хуже разгоняться – даже диагностика не нужна: пробуксовывает сцепление. Это означает, что ведомый и ведущий диски при включенном сцеплении смыкаются недостаточно плотно.
Существует простой способ, как проверить сцепление.
Для этого поставьте автомобиль на стояночный тормоз и запустите двигатель. Выжав муфту, включите передачу. Плавно нажимайте на педаль газа, и так же плавно отпускайте муфту. Двигатель должен заглохнуть. Если он продолжает работать – значит, буксует сцепление.

Диагностика других неисправностей и их симптомы

О неисправности в механизме свидетельствуют также посторонние шумы. Так повышенный уровень шума при выключении говорит об утечке смазки или износе подшипника выключения сцепления. Лучше его поменять.
Шум, возникающий когда отпускается педали сцепления, указывает на поломку или утерю упругости пружин демпфера, пружины вилки включения или поломке пластин, которые соединяют нажимной диск с кожухом.

Чаще всего нажимной диск сцепления отлит из качественного серого чугуна. Та сторона такой детали, с помощью которой он прижимается к ведомому диску сцепления, обязательно должна быть отшлифована. На второй же стороне (для того, чтобы нажимные пружины могли правильно центрироваться) присутствуют 16 бобышек. Пазы, применяемые для установки рычагов, также находятся на стороне с бобышками.

Ведомый элемент обязательно с двух сторон имеет приклеенные накладки. Также при сборке в нём делаются специальные прорези для того, чтобы повысилась его упругость. Кроме того, ведущий диск сцепления снабжен демпфером, который является гасителем крутильных колебаний.

Сделано это для того, чтобы уменьшить частоту колебания и динамические нагрузки, проявляющиеся в трансмиссии. Установлено также 8 тангенциальных пружин, которые являются ведомым элементом гасителя. При этом рассчитывается на то, что вместе 2-мя опорными пластинами пружины могут помещаться в специальных прямоугольных окнах, которые сделаны именно для этого.

У гасителя колебаний, который является обязательной деталью сцепления, есть свой фрикционный элемент, который является дисковая муфта. Из фрикционных накладок и упругих элементов, собственно говоря, и состоит фрикционная пара, которых в механизме несколько.

Такие пары устанавливаются для того, чтобы поглощать низкочастотные колебания, которые возникают в силовой передаче. Имеющиеся в устройстве ведомого диска сцепления пружины демпфера предназначены для поглощения высокочастотных крутильных колебаний.

Стоит отметить, что связь ведомой детали со ступицей не является жесткой, поскольку ступица может поворачиваться на определенный угол в обе стороны. Максимальная величина угла оборота определяется только в соответствии с теми показателями, которые получаются при сжатии пружины. Кроме того, в ступице имеется и хорошее шлицевое соединение, установленное на шлицевом конце вала коробки передач. В сборе ведомый диск сцепления может быть сбалансирован только статически, а для того, чтобы работа была максимально правильной, могут быть установлены специальные балансировочные пластины. Стоит отметить, что допустимый баланс не должен превышать 25 г-см.

Иногда может потребоваться техническое обслуживание деталей, которое заключается в очень важной регулировке привода или механизма. Чаще всего для замены ведомого диска сцепления или любых других работ, связанных с ремонтом данного механизма, нужно будет снять его с двигателя. Для того чтобы сделать это, нужно изначально ввернуть 4 стяжных болта до упора в нажимной элемент (точнее, в отверстия нажимных пружин).

После этой манипуляции нужно будет вывернуть стяжные болты, служащие креплением, к маховику. Когда придет время устанавливать устройство обратно на двигатель, нужно будет снова затянуть болты крепления к маховику, а после этого уже вывернуть стяжные болты из нажимной детали.

При установке ведомых дисков сцепления очень важно проследить за тем, чтобы они были правильно сконцентрированы. Сделать это можно с помощью оправки, которой может прекрасно служить первичный вал. Важно, чтобы при присоединении к двигателю коробки передач была обеспечена сохранность ведомых элементов. Ни в коем случае нельзя допускать их нагружения при снятии/установке.

Если нужно заменить только отдельные части данного механизма, то непосредственно перед установкой обязательно нужно проверить, в каком положении находится упорное кольцо рычагов. Для того чтобы сделать это, нужно установить на подготовленную подставку натяжную деталь вместе со стяжными болтами и кожухом.

На самом деле, может быть множество причин, по которым может потребоваться не только восстановление ведомого диска сцепления, но и его полная замена.

Например, могут быть такие неисправности:

Неполное выключение или включение механизма. Такая ситуация может возникнуть из-за наличия между упорным кольцом и подшипником муфты небольшого (или большого) зазоры, которые обязательно нужно устранить.
Слишком резкое включение устройства, сопровождающееся рывками во время начала движения. Случаются такие проблемы в случае, когда муфта немного заедает на крышке подшипника, относящегося к первичному валу.

Конечно, для того, чтобы обеспечить достаточно надежную и правильную работу вашего автомобиля, нужно обязательно соблюдать все правила по его эксплуатации. Тем не менее, время от времени даже при отличной и бережной эксплуатации может потребоваться ремонт или замена некоторых деталей. Если вашему автомобилю потребовалась какая-нибудь деталь, то вы обязательно сможете найти её на нашем сайте.

Читайте также на портале myfta.ru:

Поломка коленвала: признаки, причины Коленчатый вал – .

Трансмиссия является одним из наиболее важных узлов авт.