1

Lucrarea nr. 7 Defecte şi posibiltăţi de recondiţionare ale mecanismului ambreiaj

1. Consideraţii generale. Clasificare Ambreiajul reprezintă sistemul mecanic ce permite decuplarea şi cuplarea legăturii

cinematice dintre arborele motor şi arborele primar al cutiei de viteze. Necesitatea sa în cadrul transmisiei autovehiculelor este impusă de o serie de considerente, legate atât de particularităţile de funcţionare ale motorului cu piston cât şi de cele ale cutiilor de viteze. Astfel, motorul cu piston nu poate fi pornit în sarcină. Pe de altă parte, există o zonă de turaţii (cuprinsă între 0 şi turaţia de relanti) în care funcţionarea sa este imposibilă, sau în cel mai bun caz – instabilă. De asemenea, ambreiajul poate corecta într-o anumită măsură mişcarea neuniformă a arborelui motor. Din punctul de vedere al cutiei de viteze, ambreiajul este impus de necesitatea cuplării în absenţa sarcinii a roţilor dinţate. Ambreiajul pemite cuplarea lină a arborelui primar al cutiei de viteze cu arborele motor, asigurând creşterea treptată şi fără şocuri a sarcinii la dinţii roţilor dinţate şi la piesele transmisiei, fapt care reduce uzura şi elimină posibilitatea ruperii lor. În absenţa ambreiajului, schimbarea treptelor de viteză este aproape imposibilă, funcţionarea cutiei de viteze fiind însoţită de zgomote puternice, iar uzura dinţilor este deosebit de puternică, putându-se ajunge până la distrugerea lor.

Un alt rol important al ambreiajului este acela de a limita valoarea maximă a cuplului transmis de motor în cazul apariţiei bruşte a unui moment rezistent important. Acest lucru se realizează prin patinarea elemetelor componente ale ambreiajului, acesta îndeplinind şi rolul de cuplaj de siguranţă.

Cuplarea, respectiv decuplarea transmisiei se face în următoarele situaţii: la pornirea motorului, la plecarea de pe loc, la schimbarea treptelor de viteză şi de asemenea la frânarea şi oprirea completă a autovehiculului.

Cerinţele principale impuse funcţionării ambreiajelor sunt următoarele:

la decuplare să izoleze complet şi rapid motorul de transmisie, pentru a face posibilă schimbare vitezelor fără şocuri;

la debreiere să permită cuplarea lină a motorului cu transmisia pentru a evita pornirea bruscă din loc a autovehiculului şi şocurile în elementele transmisiei;

în stare cuplată să asigure îmbinarea perfectă şi fără patinare între motor şi transmisie;

elementele conduse ale amreiajului trebuie să aibă momente de inerţie cât mai mici, pentru reducerea sarcinilor dinamice în transmisie;

să aibă o funcţionare sigură şi de lungă durată;

acţionarea şi sistemul de comandă trebuie să fie cât mai simple, iar efortul de acţionare să fie cât mai redus;

regimul termic trebuie să aibă valori reduse, iar sistemul să permită o bună evacuare a căldurii în mediul înconjurător.

Ambreiajele folosite în construcţia autovehiculelor se clasifică după modul de transmitere a momentului şi după tipul mecanismului de acţionare (comandă).

Din punctul de vedere al modului de transmitere a cuplului, ambreiajele pot fi:

ambreiaje simple

ambriaje combinate Ambreiajele simple se împart la rândul lor în:

ambreiaje mecanice

ambreiaje hidraulice

ambreiaje electromagnetice Ambreiajele combinate pot fi mecano – centrifuge, mecano – hidraulice sau mecano– electromagnetice.

2

Din punctul de vedere al modului de comandă (acţionare), ambreiajele se împart în ambreiaje automate sau neautomate. Ambreiajele automate pot fi acţionate hidraulic, pneumatic, electromagnetic sau vacuumatic, în funcţie de poziţia pedalei de acceleraţie, de turaţie şi sarcina motorului. Ambreiaele neautomate sunt acţionate sau comandate prin apăsarea pedalei de ambreiaj de către conducătorul auto, prin intermediul unor mecanisme mecanice sau hidraulice. Uneori, sistemul de comandă al ambreiajelor neautomate este prevăzut cu un servomecanism hidraulic sau pneumatic, care reduce efortul necesar acţionării pedalei de ambreiaj.

Din punct de vedere al formei suprafeţelor de frecare, ambreiajele mecanice se mai pot clasifica în ambreiaje cu discuri, ambreiaje cu saboţi şi ambreiaje conice.

Funcţionarea ambreiajului la pornirea de pe loc a autovehiculului este caracterizată de curbele din diagrama reprezentată în figura 7.23

Fig. 7.1. Diagrama funcţionării ambreiajului la plecarea de pe loc Pe diagramă sunt reprezentate variaţiile în timp ale momentului transmis în ambreiaj –

Ma, turaţiei arborelui motor şi a arborelui primar al cutiei de viteze (arborele condus) – nm respectiv na şi a vitezei de patinare (vitezei relative) între părţile conduse şi conducătoare – vp.

Cuplarea ambreiajului la plecarea de pe loc începe din momentul contactului între discul conducător şi cel condus (punctul A – corespunzător momentului t = 0) şi se termină în momentul egalizării vitezelor unghiulare de rotaţie (punctul G, corepunzător momentului tc).

Momentul transmis în ambreiaj creşte progresiv (curba ABC) până la atingerea valorii maxime corespunzătoare punctului C. În prima fază, corespunzătoare timpului t1, valoarea momentului transmis este inferioară momentului rezistent, motiv pentru care rotirea discului condus nu se poate realiza. Din acest motiv, viteza de patinare între cele două discuri se menţine aproape constantă, ea variind numai funcţie de turaţia motorului. Din punctul B, corespunzător timpului t1, momentul transmis depăşeşte valoarea cuplului rezistent, arborele ambreiajului începând să se rotească. Din acest moment începe etapa a doua a cuplării ambreiajului, corespunzătoare timpului t2. Viteza relativă dintre discurile conducător şi condus începe să scadă iar autovehiculul începe să se deplaseze. Etapa durează până la egalizarea vitezelor unghiulare ale celor două discuri şi anularea mişcării relative. Din acest moment, corespunzător punctului C, cei doi arbori se mişca solidar, viteza de deplasare a autovehiculului fiind proporţională cu turaţia motorului.

A

B

D

C

G

E

F

nm

Ma

na

vp

t1 t2

tc

Ma

nm

na

vp

I II

3

Fig. 7.2. Ambreiaj de fricţiune monodisc

1 – volant; 2 – disc de fricţiune; 3 – disc de presiune; 4 – carcasa (placa de presiune); 5 – rulment de preiune; 6 – arc diafragmă; 7 – ştift; 8, 9 – inele de sprijin; 10 – piesă de legătură

Pe diagramă se remarcă şi evoluţia turaţiei motorului nm, care creşte iniţial în scopul măririi momentului util furnizat de motor. După ce arborele ambreiajului începe să se rotească, turaţia motorului scade, concomitent cu creşterea turaţiei arborelui condus, până în punctul E, în care cele două turaţii se egalizează.

Procesul de funcţionare descris de diagrama 7.23. se referă la ambreiajele mecanice, dar este valabil şi pentru celelalte tipuri de ambreiaje, deşi modul de transmitere a momentului este diferit.

2. Construcţia şi funcţionarea ambreiajelor

În construcţia de autovehicule, cea mai mare răspândire au căpătat-o ambreiajele

mecanice cu discuri de fricţiune. Acest tip de construcţie răspunde cel mai bine cerinţelor impuse, fiind simple, ieftine, sigure în exploatare, uşor de acţionat şi având momente de inerţie reduse.

În funcţie de mărimea momentului transmis, ambreiajele utilizate în construcţia automobilelor pot avea unul sau două discuri de fricţiune. Datorită simplităţii constructive, greutăţii reduse şi a costului mic, utilizarea cea mai largă o au ambreiajele mecanice monodisc uscate. În prezent, utilizarea acestui tip de ambreiaj este aproape generalizată la sistemele de transmisie cu cutie de viteze manuală în cazul în care momentul de transmis nu depăşeşte 700÷800 Nm. Când cuplul de transmis depăşeşte 800 Nm, se recomandă utilizarea ambreiajelor dubludisc.

4

Construcţia unui ambreiaj de fricţiune monodisc uscat este reprezentată în figura 7.24.

Acest tip de ambreiaj funcţionează în modul următor: placa de presiune (subansamblul format din discul de presiune 3, carcasa 4 şi arcul 6) este fixată pe volantul motorului 1, rotindu-se solidar cu acesta. Discul de presiune 3, datorită forţei arcului 6, menţine discul de fricţiune 2 în contact cu volantul 1. Momentul motor se transmite (prin frecare) de la volantul 1, prin intermediul canelurilor interioare ale discului de ambreiaj la axul ambreiajului (arborele primar al cutiei de viteze). Prin acţionarea rulmentului de presiune 5 spre stânga prin intermediul mecanismului de comandă, suportul acestuia comprimă arcul diafragmă 6, articulat pe carcasa plăcii de presiune 4. Prin deformarea sa, arcul 6 deplasează discul de presiune 3 spre dreapta, micşorând forţa cu care acesta apasă pe discul de fricţiune 2 şi diminuând forţa de frecare şi implicit momentul transmis între acesta şi volantul motorului 1. De la o anumită deplasarea a discului 3, contactul între discul de ambreiaj 2 şi volant nu mai are loc (discul 2 se deplasează pe caneluri înspre dreapta), momentul transmis reducându-se la 0.

Sistemele de comandă sau acţionare a ambreiajelor cu discuri cuprind obligatoriu o pârghie care acţionează rulmentul de presiune 5. Această pârghie este acţionată la rândul ei de la pedala da ambreiaj, fie prin intermediul unui cablu, fie prin intermediul unui sistem hidraulic ce cuprinde o pompă acţionată de pedală şi un cilindru receptor ce comandă deplasarea pârghiei.

3. Defecte şi procedee de recondiţionare

În funcţionarea ambreiajelor pot apărea uzuri şi defecte care duc la funcţionarea

necorespunzătoare. Acelaşi tip de manifestare, poate fi însă produsă de defectarea mai multor subansamble ce intră în componenţa ambreiajului. Aceste manifestări necorespunzătoare şi cauzele apariţiei lor sunt următoarele:

Ambreiajul nu decuplează sau decuplează greu – schimbarea greoaie a treptelor de viteză. Manifestarea poate avea următoarele cauze:

pierderea lichidului din circuitul de comandă

defectarea pompei de ambreiaj sau cilindrului rerceptor

joc mare la pedală sau cablul de comandă rupt

uzura inelului de acţionare a rulmentului de presiune

discul de ambreiaj este deformat (are bătaie)

arcurile plăcii de presiune rupte sau disc de presiune spart

rulmentul de ghidare al arborelui ambreiaj este gripat Ambreiajul patinează:

joc insuficient la pedală

uzură avansată a garniturilor de fricţiune a discului de ambreiaj sau discul prea subţire

garniturile de fricţiune murdare sau îmbibate de ulei

pârghia de comandă reglată necorespunzător Ambreierea şi debreiarea se fac cu şocuri

arcurile elementului elastic a discului rupte sau deformate

canelurile discului sau ale arborelui ambreiajului sunt uzate excesiv Ambreiajul face zgomot la debreiere:

rulmentul de presiune este negresat sau uzat

rulmentul de ghidare a arborelui ambreiajului - uzat Ambreiajul produce zgomot permanent

arcurile elementului elastic suplimentar al discului sunt rupte

niturile de fixare a garniturilor de fricţiune rupte sau slabite Principalele defecţiuni ale pieselor componente ale ambreiajului şi intervenţiile necesare

pentru remedierea lor sunt în consecinţă următoarele:

5

a. Discul (placa) de presiune: 1. Rizuri sau uzură neuniformă a suprafeţei de fricţiune a discului – se strujeşte fin sau

se rectifică, fără a depăşi o anumită adâncime; 2. Uzura canalelor pentru articulaţiile pârghiilor de debreiere sau uzura niturilor de fixare

a arcului diafragmă: - se încarcă găurile şi se alezează la cota nominală - se schimbă niturile 3. Crăpături sau fisuri de orice natură sau poziţie – se rebutează placa de presiune 4. Ruperea sau crăparea arcului diafragmă sau a arcurilor de presiune periferice– se

înlocuiesc arcurile b. Discul de ambreiaj (discul de fricţiune) (fig. 7.25.) 1. Uzura găurilor de nit pentru ferodou – se schimbă niturile şi se refulează până la

umplerea găurilor 2. Uzura niturilor pentru prindere pe butuc – idem 3. Uzura plăcilor de fricţiune (ferodou) – se înlocuiesc plăcile 4. Impurificarea sau îmbibarea în ulei a garniturilor de fricţiune – se schimbă garnitu-rile

şi, după caz, se înlocuieşte simeringul de palier al motorului sau simeringul arbo-relui primar al cutiei de viteze.

5. Uzura excesivă, deformarea sau ruperea arcurilor elementului elastic a discului – se rebutează discul

6. Deformarea în plan a discului de ambreiaj – se rebutează discul 7. Uzura excesivă a canelurilor interioare ale butucului – se rebutează discul.

Fig. 7.3. Defecte posibile ale discului de ambreiaj c. Pârghia de debreiere: 1. Uzura găurilor de fixare pe ax – se încarcă cu sudură şi se reface gaura la cota

nominală, sau se mjorează gaura şi se bucşează 2. Uzura laterală a pârghiei – se încarcă şi se rectifică 3. Deformarea pârghiei – se îndreaptă 4. Uzura suprafeţei sferice de lucru – se încarcă cu sudură şi se polizează

1

2

3

4

5

6

7

6

d. Rulmentul de presiune uzat se înlocuieşte. Datorită operaţiunilor laborioase pe care

le impune demontarea ambreiajului, se recomandă înlocuirea rulmentului de presiune la fiecare demontare, chiar dacă nu prezintă uzură excesivă. Demontarea ambreiajului numai pentru înlocuirea rulmentului de presiune este o operaţiune neeconomică şi consumatoare de timp.

4. Reglaje şi recomandări în exploatare

Reglajele necesare ambreiajelor se referă în special la mecanismele de comandă.

Ambreiajele cu comandă hidraulică nu necesită în general operaţiuni de reglaj, jocurile şi poziţiile relative ale subansamblelor componente fiind stabilte prin construcţie şi montaj. Compensarea uzurilor garniturilor de fricţiune se produce automat prin modul de funcţionare al mecanismului de comandă hidraulic.

La ambreiajele cu comandă mecanică apare necesitatea reglării cursei libere a pedalei. Aceasta înseamnă de fapt reglarea jocului dintre rulmentul de presiune şi pârghiile de debreiere sau arcul diafragmă. Dacă jocul este prea mic sau inexistent, rulmentul de presiune va fi antrenat în permanenţă, fapt care conduce la uzura sa prematură şi la uzura pârghiilor sau arcului. De asemenea în cazul jocului inexistent în pedala (sau cablul) de ambreiaj, datorită presiunii exercitate de rulment pe placa de presiune, este posibil ca ambreiajul să patineze. Pe de altă parte, un joc prea mare duce la micşorarea cursei active a pedalei şi la imposibilitatea decuplării complete a ambreiajului, schimbarea vitezelor devenind greoaie sau imposibilă.

La ambreiajele cu acţionare mecanică, jocul pedalei de ambreiaj trebuie controlat şi reglat periodic, deoarece prin uzura garniturilor de fricţiune ale discului, jocul se reduce, ajungându-se uneori la anularea sa completă, cu neajunsurile amintite mai sus.

Pentru o funcţionare corectă şi cât mai îndelungată a ambreiajului, trebuie avute în vedere următoarele recomandări:

Debreierea la plecarea de pe loc trebuie să se facă cât mai lin, mişcarea pedalei de ambreiaj să fie lentă şi fără şocuri, pentru a evita solicitările prin şoc în ambreiaj şi transmisie.

Trebuie evitată turarea inutilă a motorului la pornirea de pe loc, care conduce în timp la uzuri excesive ale discului, datorită vitezei relative ridicate între discul conducător şi condus.

Trebuie evitată de asemenea conducerea cu piciorul stâng sprijinit pe pedala de ambreiaj. Aceasta conduce în timp la uzura rulmentului de presiune şi a arcului diafragmă sau a pârghiilor de debreiere.

Din aceleaşi motive, la staţionarea la semafor sau la intersecţii se recomandă scoaterea cutiei de viteze în punctul mort şi ridcarea piciorului de pe pedala de ambreiaj.

2