Ambreiajul la Automobil

8/7/2019 Ambreiajul la Automobil

1/38

AMBREIAJUL

l. s. NASTAS Andrei

catedra Design Industrial i de ProdusUTM 2010


2/38

CON INUTUL2.1. ROLUL I CLASIFICAREA AMBREIAJELOR 2.2. AMBREIAJE CU FRIC IUNE NORMAL CUPLATE

2.2.1. AMBREIAJE SIMPLE2.2.2. AMBREIAJE DUBLE

2.3. AMBREIAJE CU FRIC IUNE FACULTATIV CUPLATE2.4. CALCULUL AMBREIAJELOR CU FRIC IUNE2.4.1. DETERMINAREA DIMENSIUNILOR PRINCIPALE ALE AMBREIAJULUI

2.4.2. VERIFICAREA AMBREIAJULUI LA UZUR I NC LZIRE2.5. CONSTRUC IA I CALCULUL PRINCIPALELOR ELEMENTE ALE AMBREIAJULUI CU FRIC IUNE2.5.1. DISCURILE AMBREIAJULUI

2.5.2. ARBORELE AMBREIAJULUI2.5.3. ARCURILE AMBREIAJULUI

2.6. MECANISMUL DE AC IONARE A AMBREIAJULUI

TRACTOARE I AUTOMOBILE 2


3/38

2.1. ROLUL I CLASIFICAREA AMBREIAJELOR Ambreiajul este subansamblul care se plaseaz ntre arborele cotit al motorului i cutia de

viteze, separndu-l cinematic de celelalte elemente ale transmisiei, n cazul tractoarelor, senume te ambreiaj principal, spre a se deosebi de celelalte ambreiaje existente n transmisie,ca: ambreiaje de direc ie, ambreiajul prizei de putere etc.

Ambreiajul are rolul : s decupleze transmisia de motor la oprirea temporar a tractorului sauautomobilului cu motorul n func iune, precum i la schimbarea treptelor de viteze; sasigure demararea n bune condi ii, asigurnd o cre tere progresiv a solicit rilor ntransmisie; s limiteze valoarea maxim a momentului de r sucire n organele transmisiei simotorului prin patinarea elementelor sale, n cazul cnd rezisten ele ntmpinate de tractorsau automobil cresc brusc, ndeplinind astfel i rolul de cuplaj de siguran ; s ac ionezeunele mecanisme de lucru n cazul tractoarelor, ca, de exemplu, prizele independente sausemiindependente de putere.

Pe lng condi iile generale, impuse tuturor subansamblurilor autovehiculelor, ambreiajul

trebuie s maindeplineasc urm toarele condi ii specifice : s se decupleze complet irapid; s realizeze transmiterea sigur a momentului de r sucire n orice condi ii de lucru;cuplarea s se fac lent, cu cre terea treptat a vitezei i sarcinilor n transmisie; s protejezetransmisia i motorul de suprasolicit ri; partea sa condus s aib moment de iner ie ct mairedus; s evacueze c ldura produs la suprafe ele de frecare; for ele normale la suprafe elede frecare trebuie s se echilibreze f r a se transmite la lag rele arborilor.

Oricare ar fi ambreiajul, acesta se compune din: parteaconduc toare si condus , mecanismul de ac ionare icarcasa.



4/38

2.1. ROLUL I CLASIFICAREA AMBREIAJELOR

Dup modul cum se realizeaz transmiterea cuplului motor de la partea conduc toare la partea condus , ambreiajele pot fi:

mecanice cu fric iune , care realizeaz transmiterea momentului de r sucire prin frecareadintre p r ile conduc toare i conduse ale ambreiajului;

hidraulice , care transmit momentul de r sucire prin intermediul unui lichid; electromagnetice , care realizeaz transmiterea momentului de r sucire prin interac iunea

cmpurilor electromagnetice ale p r ilor conduc toare i conduse. Ambreiajele mecanice cu fric iune se ntlnesc la marea majoritate a tractoarelor i

automobilelor, dar i ambreiajele hidraulice i g sesc din ce n ce o mai mare aplicabilitate.Clasificarea ambreiajelor mecanice se face dup mai multe criterii. Dup forma suprafe elor de frecare i direc ia de aplicare a for ei de ap sare, se deosebesc :

ambreiaje cu discuri (direc ia for ei axial ), ambreiaje cu tambure (direc ia for ei radial );ambreiaje cu conuri (direc ia for ei axial i radial ).

Dup sensul de realizare a for ei de ap sare , se deosebesc: ambreiaje cu arcuri, ambreiaje cuprghii, ambreiaje semicentrifuge, ambreiaje centrifuge, ambrieaje electromagnetice iambreiaje hidrostatice cu ap sare hidraulic .

Dup construc ia mecanismului de presiune (ap sare) , se deosebesc: ambreiaje normalcuplate i ambreiaje facultativ cuplate.

Dup natura frec rii, se deosebesc: ambreiaje cu frecare uscat i ambreiaje cu frecare umed .

Dup modul de distribu ie a puterii transmise , se deosebesc ambreiaje cu un singur sens(unisens) i ambreiaje cu dou sensuri (bisens).



5/38

2.1. ROLUL I CLASIFICAREA AMBREIAJELOR Ambreiajele normal cuplate snt prev zute cu arcuri care apas tot timpul asupra suprafe elor de frecare. Pentru

decuplare, se aplic o for asupra unei pedale (mai rar manete), care comprim suplimentar arcurile, ndep rtnd suprafe ele de frecare ale ambreiajului. Odat cu eliberarea pedalei de decuplare, discurile revin n contact sub ac iunea arcurilor. Prin urmare, aceste ambreiaje, n mod normal snt cuplate i se decupleaznumai sub ac iunea unei for e din exterior. Asemenea ambreiaje se utilizeaz att la automobile ct i latractoare, n special la cele pe ro i i au cea mai larg r spndire.

Ambreiajele facultativ cuplate necesit ac iunea unei for e din exterior, att la cuplare ct i la decuplare, nsodat cuplate sau decuplate r mn n aceast pozi ie, indiferent dac ac iunea for ei s-a ntrerupt sau nu. Dinaceste motive, ele se numesc facultativ cuplate. Ambreiajele facultativ cuplate, de i au momentul de iner ie al

p r ii conduse mare, au o serie de avantaje comparativ cu cele normal cuplate si anume: necesit eforturireduse la cuplare i decuplare; manevr rile, f cndu-se prin ac ionarea manetei, snt precise i sigure,evitndu-se unele accidente; pot r mne decuplate f r a necesita aplicarea unei for e exterioare. Avind n vedere aceste avantaje, folosirea lor se recomand : la tractoare pe enile care lucreaz cu ma ini remorcate; latractoare pentru drumuri i construc ii; la anumite tractoare pe ro i, la care este necesar s se asigure omanevrabilitate precis . n toate celelalte cazuri, se folosesc ambreiajele normal cuplate.

Ambreiajele centrifuge , sub ac iunea unor arcuri, snt decuplate cnd motorul nu func ioneaz . Pe m suracre terii tura iei motorului, contragreut ile, cu care este prev zut ambreiajul, se deplaseaz , ap sind pe

discul de presiune i realiznd cuplarea. La reducerea tura iei motorului pn la mersul n gol, ambreiajul sedecupleaz automat. La cuplarea treptelor de viteze, decuplarea acestui ambreiaj se face ac ionnd asupraunei pedale. Aceste ambreiaje prezint dezavantajul c , la tura ie intermediar i sarcin mare ale motorului,poate s patineze; au perspective s fie aplicate n transmisiile automate ale automobilelor.

n construc ia de tractoare i automobile, cea mai larg r spndire au primit-o ambreiajele cu fric iune cu discur Alegerea unui anumit tip de ambreiaj depinde de func iile, destina ia i condi iile de exploatare ale tractorului

sau automobilului. Orice ambreiaj poate func iona singur timp ndelungat, f r uzuri i deterior ri, dacmomentul la care se calculeaz este stabilit concret, dac materialele snt bine adoptate, dac forma idimensiunile elementelor lui snt bine alese sau concret calculate.



6/38

2.2.AMBREIAJE

CU

FRI

CIUNE

NORMAL

CUPLATE

Ambreiajele normal cuplate se ntlnesc la majoritatea automobilelor i tractoarelor pe ro i ila unele tractoare pe enile. Ele se clasific n ambreiaje simple i ambreiaje duble.

Ambreiajele simple snt acele ambreiaje care permit transmiterea puterii numai ntr-unsingur flux la transmisia tractorului sau automobilului.

Ambreiajele duble snt folosite la tractoare i permit transmiterea puterii de la motor n doufluxuri: la transmiterea tractorului i la transmisia arborelui prizei de putere.



7/38

2.2.1. AMBREIAJE SIMPLE

Fig. 2.1. Scheme de ambreiaje simplenormal cuplate: a cu un disc;b cu

mai multe discuri


La ambreiajele normal cuplate simple, for a de ap sare necesar ntre suprafe ele de frecarese realizeaz cu ajutorul arcurilor, care pot fi a ezate n dou variante: mai multe arcuri departea frontal a discului de presiune; un singur arc central (Dacia 1300).

1 volantul,2 carcasa,3 discul de presiune,4 tije,5 prghii de decuplare,6 man onul,7 pedala mecanismului dedecuplare,8 arbore canelat,9 arcuri,10 discul de fric iune,11 butuc canelat

1 volantul,2 tamburul canelat,3 discul de presiune,4 tije,5 prghii de decuplare,6 man onul,7 pedala mecanismului dedecuplare,

8 arbore,9 arcuri,10 discuri canelate defric iune,11 discuri conduc toare12 tamburul condus canelat


8/38



Construc ia unui ambreiaj cu un singur disc, care are arcurile a ezate periferic, estereprezentat n figura 2.2 (tractorul U-650). Acest ambreiaj are, n plus, posibilitatea ca, de lacarcasa 1 a ambreiajului, prin arborele tubular 2 i angrenajul 3, s antreneze arborele 4 altransmisiei prizei independente de putere a tractorului. n figura 2.3 este reprezentatconstruc ia unui ambreiaj cu un disc, cu arcuri periferice, utilizat la automobile.

Fig. 2.2. Ambreiaj simplu de tractor

cu un disc cu arcuri a ezate periferic(U-650)

Fig. 2.3. Ambreiaj simplu cu un discpentru automobil


9/38



n figura 2.4 este reprezentat construc ia unui ambreiaj principal de tractor cu doua discuri.Discul intermediar 1 i discul de presiune 3 ndeplinesc rolul de discuri conduc toare, fiindantrenate de volant prin tifturile 2. Buc a canelat permite, ntr-o alt variant constructiv ,antrenarea prizei de putere independente. Construc ia unui ambreiaj cu dou discuri, utilizat laautomobile este reprezentat n figura 2.5.

Fig. 2.4. Ambreiaj normal cuplatcu dou discuri pentru tractor

Fig. 2.5. Ambreiajsimplu cu doudiscuri pentru

automobil


10/38

2.2.2. AMBREIAJEDUBLE Ambreiajul dublu reprezint reunirea a dou ambreiaje ntr-un singur ansamblu;

unul din ambreiaje transmite puterea de la motor la transmisie (ambreiajprincipal), iar cel lalt la arborele, prizei de putere (ambreiajul prizei de putere).Se utilizeaz , de regul , la tractoare.

Necesitatea transmiterii puterii la priza de putere de la motor prin ambreiaj aap rut din considerente practice, pentru m rirea productivit ii lucr rilorefectuate de tractor. Transmiterea puterii la arborele prizei de putere trebuie sdea posibilitatea ndeplinirii urm toarelor opera ii: oprirea i pornirea din loc atractorului f r oprirea organelor de lucru ale ma inilor agricole; demarareaconsecutiv a mecanismelor ma inilor agricole i a agregatului; schimbarea vitezelor tractorului f r oprirea organelor de lucru ale ma inilor agricole;oprirea i demararea organelor de lucru ale ma inilor agricole f r oprireatractorului.

Ambreiajele duble ale tractoarelor se mpart n ambreiaje care dau posibilitatea ndeplinirii tuturor opera iilor ar tate mai sus i ambreiaje prin care pot firealizate numai primele trei opera ii.



11/38

2.2.2. AMBREIAJEDUBLE Ambreiaje duble care ndeplinesc toate cele patru opera ii. n figura 2.6 este

reprezentat schema unui asemenea ambreiaj. Construc ia const din douambreiaje ambreiajul principal i ambreiajul prizei de putere (fig. 2.6, a). Arcurile liapas direct pe discul de presiune 1 al ambreiajului principal i pe discul de presiune11 al ambreiajului prizei de putere, ambele discuri de presiune fiind antrenate de volantul discului 12.

Mi carea se transmite de la volantul 3 al motorului concomitent la arborele 9 alambreiajului principal, prin discul de fric iune condus 2, i la arborele tabular 8 alambreiajului prizei de putere, prin discul de fric iune condus 13.


Fig. 2.6. Schema unui ambreiaj dublu normal cuplat: a schema constructiv : b ac ionare prinpedal i manet pe aceea i pirghie; cac ionare de la pedale diferite

1 discul de presiune alambreiajului principal2 discul de fric iunecondus3 volantul4 tij5 urub6 prghie7 man on8 arborele tabular alambreiajului prizei de putere

9 arborele ambreiajuluiprincipal10 arborele transmisieiprizei de putere11 discul de presiune alambreiajului prizei de putere12 volantul discului13 discul de fric iunecondus14 arcuri


12/38

2.2.2. AMBREIAJEDUBLE

Fig. 2.7. Scheme de ambreiaje duble cu decuplare n paralel: afiecare ambreiajare arcuri proprii de ap sare; b ambreiaje cu arcuri comune de ap sare


La alte construc ii, se asigur i decuplarea simultan a ambelor ambreiaje.Construc ia din figura 2.7, a const din dou ambreiaje reunite ntr-un singuransamblu, comandate prin sisteme proprii de prghii, de la pedale separate


13/38

2.3. AMBREIAJECU FRIC IUNE FACULTATIV CUPLATE

Fig. 2.10. Schema ambreiajului facultativ cuplat


Schema unui ambreiaj cu fric iune facultativ cuplat este reprezentat n figura 2.10.Elementul conduc tor al ambreiajului l constituie discul 3, care, prin intermediulcanelurilor de pe diametrul exterior, este unit cu volantul 1. Discul 3 este plasat ntre discul condus 2, fixat cu ajutorul piuli ei 13 pe canelurile butucului 8. Pepartea filetat a butucului 2, se n urubeaz suportul 12, pe care snt fixate prinarticula ii prghiile de presiune 5. Leg tura dintre prghiile 5 i man onul 10 se faceprin prghiile (cerceii) 6. Man onul 10, prin intermediul c ruia se regleaz cuplareai decuplarea ambieiajului, se poate deplasa axial cu ajutorul unui sistem de prghiiac ionate de maneta 7.


14/38

2.4. CAL

CULUL

AMBREIAJELOR

CU

FRI

CIUNE

La proiectarea ambreiajului cu fric iune se rezolv urm toarele probleme:- stabilirea momentului maxim de frecare al ambreiajului (a momentului de

calcul);- determinarea for ei de ap sare asupra suprafe elor de frecare, care s asigure

transmiterea cuplului motor;- determinarea num rului i dimensiunilor suprafe elor de frecare;- determinarea raportului de transmitere al mecanismului de ac ionare al

ambreiajului;- dimensionarea altor piese ale ambreiajului.



15/38

2.4.1. DETERMINAREADIMENSIUNILOR PRINCIPALE ALE AMBREIAJULUI

Dimensiunile ambreiajului se determin din condi ia de transmitere a unuimoment de r sucire mai mare dect momentul cuplului motor nominal. Dincaracteristica extern a motoarelor folosite la tractoare i automobile rezult c ,prin mic orarea tura iei motorului, valoarea momentului cuplului motor sepoate m ri cu circa 15 20% fa de momentul cuplului motor la tura ianominal . De asemenea, n timpul pornirii i demar rii cuplului transmis deambreiaj, poate fi cu mult mai mare, datorit momentului for elor de iner ie.Momentul maxim de frecare al ambreiajului M a (momentul de calcul) sestabile te cu rela ia:

M a= M n F (2.1) n care: F este coeficientul de rezerv al ambreiajului; M n momentul cuplului

motor nominal.



16/38

2.4.1. DETERMINAREADIMENSIUNILOR PRINCIPALE ALE AMBREIAJULUI

La stabilirea coeficientului F trebuie s se aib n vedere urm toarele: dac F are o valoare preamic , nu se poate asigura transmiterea sigur a cuplului motor, patinarea ambreiajului cre te

i, prin urmare, i uzura; dac , ns , este prea mare, ambreiajul nceteaz de a mai ndeplinirolul de cuplaj de siguran . Totodat , cre terea acestui coeficient atrage dup sine cre tereafor ei de decuplare, a dimensiunilor i greut ii ambreiajului. Nu exist metode pentrudeterminarea coeficientului F; de aceea, n practic , se folosesc valori ob inute pe caleexperimental (tab. 2.1).

Din datele prezentate n tabelul 2.1, rezult c ambreiajul tractoarelor i automobilelor secalculeaz din condi ia transmiterii unui moment de 1,24 ori mai mare dect cuplul nominalal tractorului, n func ie de sarcina i lucr rile efectuate n exploatare.

Tabelul 2.1 Valorile coeficientului de rezerv al ambreiajului


Destina ia tractorului sau automobilului Tipul ambreiajului Coeficientul de rezerv F

Tractoare agricole sau pentru alte lucr ri grele Facultativ cuplat cu arcuri de compensare 2. ..2,5

Tractoare agricole sau pentru alte lucr ri grele Facultativ cuplat f r arcuri de compensare 2...4

Tractoare de transport, autobuze, autocamioane Normal cuplat 1,5...2

Autoturisme Normal cuplat 1,2 ...1,5


17/38

2.4.1. DETERMINAREADIMENSIUNILOR PRINCIPALE ALE AMBREIAJULUIEcua ia (2.1) poate fi scris sub forma:

M a= F M n = Q Q Rm z , (2.2)unde: Q este coeficientul de frecare;Q for a de ap sare asupra discurilor (normal pe suprafe ele

de frecare); Rm raza punctului de aplicare al rezultantei for elor de frecare (raza medie defrecare); z num rul perechilor suprafe elor de frecare.

Din ecua ia (2.2), se determin for a de ap sare asupra discurilor, necesar pentru transmitereamomentului M a , adic :

(2.3)Coeficientul de frecare Q depinde de mai mul i factori: materialul i temperatura suprafe elor de

frecare, starea acestora i viteza de alunecare. n tabelul 6.2 snt indicate valorile coeficientuluide frecare Q pentru diferite suprafe e de frecare.

Raza punctului de aplicare al rezisten ei for ei de frecare sau raza medie este:

dar eroarea nu dep e te 2 3%, dac aceast raz se determin cu rela ia:

n care Re este raza exterioar a suprafe ei de frecare (este limitat de dimensiunile volantuluimotorului); Ri raza interioar a suprafe ei de frecare. De obicei, ntre cele dou raze existdependen a

Ri = (0,6 ... 0,7) Re.


. z RM

z RM

Q mn

m

a

Q F

Q !!

,32

22

33

ie

iem R R

R R R !

,2iem

R R R !


18/38

2.4.1. DETERMINAREADIMENSIUNILOR PRINCIPALE ALE AMBREIAJULUINum rul perechilor suprafe elor de frecare poate fi stabilit cu ecua ia:

z = x + y 1, n care: x este num rul discurilor conduc toare ; y num rul discurilor conduse.Pentru calculul preliminar al unui ambreiaj, cnd num rul discurilor nu este nc cunoscut, pot fi

folosite urm toarele recomand ri:dac M n e 700 N m , se indic folosirea unui ambreiaj cu un disc ( z = 2);dac M n > 700 N m , pentru determinarea valorii z se exprim momentul de frecare alambreiajului n func ie de presiunea admisibil pe suprafa a de frecare, de dimensiunile inum rul acestora, adic :

M a= F M n = 2 Rm2 b Q q z ,unde: b = R e Ri este l imea suprafe ei de frecare;q presiunea admisibil pe suprafe ele de

frecare (tabelul 6.2). Din ultima rela ie, se ob ine:

Tabelul 2.2 Valorile coeficientului de frecare Q i presiunii q


.2 2m

n

b Rq M

z QT

F !

M aterialul suprafe elorde frecare

Frecare uscat Frecare n ulei Q q, N/m 2 Q q, N/m 2

O el pe o el sau font 0,15 ... 0,2 (2,0 ... 4,0) 10 5 0,05 ... 0,10 (6,0 ... 10,0) 10 5

O el pe ferodou sau raibest 0,25 ... 0,35 (1,0 ... 2,5) 10 5 0,08 ... 0,15 (2,0 ... 4,0) 10 5

O el pe azbobachelit 0,4 ... 0,45 (1,0 ... 3,0) 10 5 0,08 ... 0,15 (2,0 ... 5.0) 10 5

O el pe azbociment 0,4 ... 0,5 (0,5 ... 2,0) 10 5 0,08 ... 0,15 (1,0 ... 3,0) 10 5

O el pe metale ceramice 0,4 ... 0,55 (4,0 ... 6,0) 10 5 0,09 ... 0,12 (12 ... 20) 10 5


19/38

2.4.2. VERIFICAREA AMBREIAJULUI LA UZUR I NC LZIRE

Verificarea parametrilor ambreiajului lauzur , n afar de presiunea admisibil q pe suprafa a defrecare, se face lalucrul mecanic specific al patin rii , care este:

unde: L este lucrul mecanic al patin rii; A aria unei suprafe e de frecare; z num rul perechilorsuprafe elor de frecare.

Lucrul mecanic de patinare L, pentru tractoare i automobile grele, este L = L1 + L2, unde L1corespunde primei perioade a procesului de demarare, iar L2 celei de-a doua perioade . Pentruautomobile u oare L1 se poate neglija; deci, n acest caz, L = L2.

n expresia lucrului mecanic L2, momentul de iner ie J m, cu suficient precizie pentru practic , sepoate determina cu rela ia: J M = (1,1 ... 1,30) J v,

n care J v este momentul de iner ie al volantului motorului:

unde: G v este greutatea volantului, nkg ; Dve diametrul exterior al volantului, nm ; Dvi diametrul interior al volantului, nm ; g accelera ia gravita ional , nm/s 2.


, z A

Ll !

? A,,16 22 smkg D D g G J vivevv !


20/38

2.4.2. VERIFICAREA AMBREIAJULUI LA UZUR I NC LZIRE

Momentul de iner ie J ral automobilului sau agregatului (tractor i ma ini agricole), redus la

arborele ambreiajului, se calculeaz cu rela ia:

n care:G este greutatea tractorului sau automobilului, nkg ; G q greutatea remorcii sau ma iniiagricole (dac este cazul), nkg ; H rot coeficientul maselor n mi care de rota ie;v viteza dedeplasare (principal de lucru), inm/s ; n tura ia motorului, nrot/min .

Ca valoare admisibil pentru lucrul mecanic specific al patin rii se recomandl e (5 6) 104 J/m 2.La nc lzire , se verific piesele solicitate cel mult din punct de vedere termic. Astfel, la ambreiajele

cu un disc, se verific discul de presiune, iar la ambreiajele cu mai multe discuridiscurile f rgarnituri.

Cre terea temperaturii de nc lzire a piesei, pentru o cuplare a ambreiajului, se determin curela ia: ( t = (K L)/( cm p)

unde: K este ponderea c ldurii degajate, care nc lze te piesa respectiv ;c c ldura specific apiesei (pentru o el i font se adoptc= 481,5 J /( kgK )): m p masa piesei, nkg .Temperatura ( t pentru o cuplare a ambreiajului nu trebuie s dep easc 15r C.Pentru determinarea coeficientuluiK , se recomand rela ia: K = z p/ z tot , n care: z p este num rul suprafe elor de frecare ale piesei pentru care se determin nc lzirea; z tot

num rul total al perechilor suprafe elor de frecare n ambreiajul respectiv.


? A ? A,,30

1 22

2

smkg n

g

vGG J qrot r

!T

H


21/38

2.5. CONSTRUC IA I CALCULUL PRINCIPALELOR ELEMENTE ALE AMBREIAJULUICU FRIC IUNE2.5.1. DISCURILE AMBREIAJULUI


La ambreiajele cu unul i dou discuri, ntotdeauna discurile snt c ptu ite cu materiale defric iune, n scopul reducerii dimensiunilor i greut ii construc iei. La ambreiajele cu trei saumai multe discuri, discurile se execut att cu garnituri de fric iune, ct i f r .

M aterialele de fric iune trebuie s ndeplineasc urm toarele condi ii: s posede o rezisten lauzur mare; s aib un coeficient de frecare ridicat, a c rui valoare s r mn stabil pn latemperaturi de 300 350 C; s posede o rezisten mecanic ridicat , o bun conductibilitatetermic i s se prelucreze u or.

n prezent, materialele de fric iune cele mai ntrebuin ate snt raibestul i ferodoul. Raibestul (azboeartonul) este un material preparat din azbest f rmi at, mbibat cu lian i i apoi presat. Ferodoul (metalazbest) este un material constituit dintr-o es tur din fire metalice i din azbest.

n ultimul timp, ca material de fric iune, a ob inut o larg utilizareazbocauciucul . Acesta estepreparat tot pe baz de azbest, ns ca liant se folose te cauciucul sintetic. Garniturile din acestmaterial se execut prin formare la cald sau la rece, n prese hidraulice de formare sau prin v l uire. Ca adaosuri, se folosesc diferite materiale care dau garniturilor de fric iune anumitepropriet i: de exemplu, oxidul de zinc mbun t e te rezisten a la uzur , miniul de fier (Fe2O3)m re te valoarea coeficientului de frecare, grafitul mbun t e te stabilitatea termic i acoeficientului de frecare, litarga (PbO) i a chiile de alam m resc i stabilizeaz coeficientul defrecare.


22/38

2.5.1. DISCURILE AMBREIAJULUI


La ambreiajele cu unul i dou discuri, ntotdeauna discurile snt c ptu ite cu materiale defric iune, n scopul reducerii dimensiunilor i greut ii construc iei. La ambreiajele cu trei saumai multe discuri, discurile se execut att cu garnituri de fric iune, ct i f r .

M aterialele de fric iune trebuie s ndeplineasc urm toarele condi ii: s posede o rezisten lauzur mare; s aib un coeficient de frecare ridicat, a c rui valoare s r mn stabil pn latemperaturi de 300 350 C; s posede o rezisten mecanic ridicat , o bun conductibilitatetermic i s se prelucreze u or.

n prezent, materialele de fric iune cele mai ntrebuin ate snt raibestul i ferodoul. Raibestul (azboeartonul) este un material preparat din azbest f rmi at, mbibat cu lian i i apoi presat. Ferodoul (metalazbest) este un material constituit dintr-o es tur din fire metalice i din azbest.

n ultimul timp, ca material de fric iune, a ob inut o larg utilizareazbocauciucul . Acesta estepreparat tot pe baz de azbest, ns ca liant se folose te cauciucul sintetic. Garniturile din acestmaterial se execut prin formare la cald sau la rece, n prese hidraulice de formare sau prin v l uire. Ca adaosuri, se folosesc diferite materiale care dau garniturilor de fric iune anumitepropriet i: de exemplu, oxidul de zinc mbun t e te rezisten a la uzur , miniul de fier (Fe2O3)m re te valoarea coeficientului de frecare, grafitul mbun t e te stabilitatea termic i acoeficientului de frecare, litarga (PbO) i a chiile de alam m resc i stabilizeaz coeficientul defrecare.


23/38



Garniturile pe baz de azbest se mbin cu discurile prin ncleiere sau cu nituri.mbinarea prin nituire are cea mai larg r spndire. Pentru nituri se utilizeazcuprul, alama sau aluminiul, diametrul niturilor fiind de 4 6 mm . n func ie dediametrul i l imea discului, niturile se plaseaz pe dou sau trei rnduri, nzigzag. Capul nitului se afund cu 12,5 mm .

Unul din marile dezavantaje ale mbin rii cu nituri const n durabilitatea relativ redus a materialului de fric iune (15002000 h). Grosimea unei garnituri este de3 5 mm ; dup o uzur de 1 2,5 mm , garnitura se arunc din cauz c ncepe sfrece capul niturilor de discuri. n felul acesta, n cazul nituirii, se folose te numaimaterial neferos, iar nituirea necesit un volum are de lucru.

Pentru nl turarea acestor neajunsuri, se utilizeaz , adesea, mbinarea prin ncleiere.Tehnologia de lipire cu clei a garniturilor de fric iune este relativ complicat .Calitatea mbin rii depinde de metoda acoperirii cu clei a suprafe elor pieselor, depresiunea, temperatura, durata usc rii, umiditatea aerului etc.

Durata func ion rii discurilor lipite este de 1,52 ori mai mare, ns dup uzuragarniturilor de fric iune se arunc ntregul disc, ntruct ndep rtarea garnituriloreste foarte greoaie.

n ultimul timp, se extinde metoda form rii garniturii de fric iune pe disc. n esen ,aceast metod const n formarea la cald a inelelor de fric iune direct pe disc (fig.2.15, d). Materialul de fric iune, umplnd g urile (care au diametrul de 1820mm) din discul de o el, leag garniturile de fric iune i mpiedic rotirea lorrelativ fa de disc. Ca i n cazul precedent, durabilitatea cre te de 1,52 ori. ncazul repara iilor, se nlocuie te ntregul disc.

Fig. 2.15. Moduri de fixarea discurilor de fric iune


24/38



Pentru a asigura un contact pe toat suprafa a, discurile de presiune trebuie s aib origiditate mare. Ele se execut din font cenu ie (Fc 15 i Fc 20) sau din fontaliat cu crom i nichel. Grosimea discului este de 2040 mm .

La ambreiajele monodisc, n scopul m ririi elasticit ii axiale a discului de o el (careasigur o cre tere progresiv a momentului de r sucire la cuplare), precum ipentru evitarea bomb rilor ce pot ap rea din cauza nc lzirii, discul se executadesea cu t ieturi radiale, care l separ n mai multe sectoare, ndoite axial nsensuri opuse.

La ambreiajele cu un disc, discul condus se monteaz pe arborele ambreiajului. prinintermediul unui butuc (fig. 6.16). Discul cu butucul se unesc prin nituire, i mairar, cu uruburi.

Niturile care unesc discul cu butucul au diametrul de 610 mm . Ele se calculeaz laforfecare si strivire, adoptndu-se af = 300 105 N /m 2 i as = 800 105 N /m 2. Aceste valori corespund unui moment de calcul egal cu cuplul nominal al motorului.

Diametrul d n al nitului se poate determina cu rela ia:

n care: R i z snt raza de dispunere i num rul niturilor; S grosimea discului; asefortul unitar la strivire. Dac discurile se unesc cu partea conduc toare i condusprin intermediul canelurilor, acestea din urm se calculeaz la strivire, adoptndu-se as = (30 ... 40) 105 N /m 2. Valoarea admisibil sc zut apare din necesitateaasigur rii deplas rii axiale a discurilor pe caneluri.

Fig. 2.16. Asamblareadiscului fric iune cu

butucul

? A,,75,0

cm z R

M d

a s

nn

W H !


25/38

2.5.2. ARBORELE AMBREIAJULUI


Construc ia arborelui ambreiajului este determinat de tipul ambreiajului i de construc ia generala tractorului sau automobilului.

La montaj, trebuie s se asigure coaxialitatea arborelui cotit cu ambreiajul. De obicei, acesta seasigur prin doi rulmen i, din care unul se monteaz ntr-un alezaj al volantului sau al arboreluicotit iar cel lalt n carterul ambreiajului. La fel trebuie s se aib n vedere necesitatea centr riicarcasei ambreiajului fa de motor.

Arborele ambreiajului se calculeaz la r sucire la cuplul nominal M n al motorului:

unde d este diametrul sec iunii minime a arborelui n por iunea solicitat la r sucire.Rezisten a admisibil se adopt n limitele at = (800 ... 1000) 105 N /m 2, ceea ce asigur pentru

arborii din o el carbon un coeficient de siguran mai mare de 3. Canelurile se calculeaz lastrivire i la forfecare, adoptndu-se as = 2500 105 N /m 2 i af = 300 105 N /m 2.

Dimensiunile rulmentului care se monteaz n volant se aleg constructiv; n prezent, se utilizeazrulmen i cu bile sau role.

Arborele ambreiajului se execut , n func ie de construc ie, din o el pentru mbun t ire (OLC45,40 Cr10 etc.) sau din o el pentru cimentare (13 CrNi 30, 21 TiMnCr12 etc).

,2,0 3d

M na t !X


26/38

2.5.3. ARCURILE AMBREIAJULUI


La ambreiaje, de obicei se folosesc arcuri elicoidale cilindrice; uneori, ns , se folosesc arcuri conicei disc.

For a de presiune necesar se realizeaz prin montarea mai multor arcuri pe partea frontal adiscului de presiune sau prin montarea unui arc central. Prima variant este cea mai utilizat ,deoarece, n acest caz, se ob ine o construc ie mai complet , iar construc ia rulmentului depresiune este mai simpl . Num rul i dimensiunile arcurilor se aleg din condi ia asigur rii for e

de presiune necesare i a unei plas ri ra ionale a arcurilor pe discul de presiune; n mod obi nuit,se monteaz 9 12 arcuri. ntre partea frontal a arcurilor i discul de presiune se monteazgarnituri termoizolante. Trebuie s se acorde o aten ie deosebit select rii arcurilor, adic pentrufiecare ambreiaj s se aleag arcuri cu aceea i rigiditate. Pentru a li se asigura o func ionarenormal , arcurile trebuie s fie centrate.

Arcurile centrale cilindrice i conice se folosesc mai rar. Folosirea unui singur arc central prezintavantajul c asigur o presiune mai uniform pe discuri. Dezavantajul acestei construc ii const

ns n aceea c se complic construc ia rulmentului de presiune, deoarece arcul se monteaz totpe arborele ambreiajului. Folosirea arcului central conic, n compara ie cu cel cilindric, d oconstruc ie mai compact .

La ambreiajele normal cuplate, arcurile se monteaz n stare comprimat . For a total decompresiune trebuie s fie egal cu for a de presiuneQ, calculat cu ecua ia (2.3); aceasta n cazul n care arcurile ac ioneaz asupra discului de presiune n mod nemijlocit. Dac , ns , arcurileac ioneaz asupra discu-lui de presiune prin intermediul prghiilor, atunci trebuie s se ia n

considerare i raportul de transmitere al prghiilor.


27/38

2.5.3. ARCURILE AMBREIAJULUI


Notnd cu Z a num rul arcurilor, for a F 0 care ac ioneaz asupra unui arc va fi dat de rela ia:

unde coeficientul 0,85 ia n considerare neuniformitatea ac iunii arcurilor.n timpul decupl rii ambreiajului, arcurile se comprim suplimentar. Se consider c deforma ia

arcului cre te cu 20%. De aceea, for a de calcul a arcurilor nu va fi F 0, ci F max= 1,2 F 0.

n cazul folosirii a dou arcuri concentrice, for a F max se repartizeaz ntre ele, dup cum urmeaz :pentru arcul exterior F e = (0,6 ... 0,7) F max; pentru arcul interior F i = (0,3 ... 0,4) F max.Diametrul srmei pentru arc se calculeaz din ecua ia de dimensionare:

de unde ,

unde: F max este for a maxim din arc, n N ; D diametrul mediu al arcului, nm ; indicele arcului,ce caracterizeaz curbura spirei (n mod obi nuitc = 5 ... 8); K coeficient ce depinde desec iunea si curbura arcului, .

Arcurile se execut din srm de o el pentru arcuri, conform STAS 79765. Efortul unitar la r sucirese adopt n limitele a = (500 ... 700) 105 N /m 2.

,85,00 a Z Q

F !

,8

3

max a KDd

F X T

!

,6,1 maxa

c KF d

X !


28/38

2.6. MECANISMULDE AC IONARE A AMBREIAJULUI


La proiectarea mecanismului de ac ionare a ambreiajului, seau n vedere: tipul tractorului sau automobilului i alambreiajului, posibilit ile de reducere a efortului ioboselii conduc torului i distan a ce separ ambreiajul delocul de conducere.

Din aceste corela ii a ap rut o multitudine de mecanisme de

ac ionare a ambreiajului tractoarelor i automobilelor, ianume: mecanic, pneumatic, hidraulic i electric. M ecanismul de ac ionare mecanic (fig. 2.18) este, dintre

toate mecanismele, cel mai simplu i mai ieftin, numai cefortul de ac ionare este limitat la 340 N , din care cauzmomentul pe care l poate transmite un astfel de ambreiajnu poate dep i 345 102 N m , deci domeniul de utilizare al

acestui mecanism este limitat. De asemenea, acestmecanism este condi ionat de amplasarea ambreiajului nimediata lui apropiere. Tot ca un dezavantaj apare i faptulc frecven a decupl rilor la acest mecanism este mic ,raportat la timpul de un minut, luat ca timp de referin ipentru celelalte mecanisme de ac ionare.

Fig. 6.18. Schema mecanismului deac ionare mecanic a ambreiajului


29/38



M ecanismul de ac ionare pneumatic (fig. 2.19) a c p tat o larg utilizare acolo

unde pe autovehicul exist o surs permanent de aer comprimat.Presiunea de lucru a aerului este egal cu 14 105 N /m 2, la o frecven a cupl rilorde 80 cicluri pe minut. Ambreiajul cu un astfel de mecanism de ac ionarepneumatic poate transmite momente de frecare mai mari dect cel cu mecanismde ac ionare mecanic.

Utilizarea aerului comprimat ca agent de lucru permite ca ambreiajul s r mnmult timp n stare decuplat , f r a crea prin aceasta supranc lzirea pieselorambreiajului a a cum se ntmpl la ac ionarea electric . Acest mecanismpneumatic permite ac ionarea de la distan a ambreiajului, realiznd totodat icuplarea lin a acestora.

n figura 2.19 este reprezentat ac ionarea pneumatic n cazul unui ambreiaj cufric iune monodisc. n figur s-au notat cu: 1discul conduc tor; 2 inelul deferodou; 3 discul de presiune; 4 pistonul; 5 conducta de alimentare cu aercomprimat. La intrarea aerului comprimat prin conducta 5, aceasta exercit ofor asupra pistonului 4, care apas discul de presiune 3 peste inelul cu ferodou2, realiznd cuplarea ambreiajului.

n cazul ambreiajului cu fric iune cu dou discuri, mecanismul de ac ionare esteasem n tor celui din figura 2.20. n aceast figur s-au notat cu : 1discurileconduse; 2 camera de aer; 3 orificiul de alimentare cu aer sub presiune; 4discul de presiune; 5 curentul de r cire cu aer a ambreiajului. Func ionarea serezum la introducerea aerului sub presiune n camera 2, care apas pe disculde presiune 4, realiznd cuplarea ambreiajului.

O ac ionare pneumatic este i cea reprezentat n figura 6.21. n aceast figur s-au notat cu: 1 orificiul de alimentare cu aer ; 2 - camera de aer (camera subform de pneu); 3 pl cile de fric iune.

Fig. 2.19. Ambreiaj cuac ionare pneumaticmonodisc

Fig. 2.20. Ambreiaj cuac ionare pneumatic bidisc

Fig. 2.21. Ambreiaj cuac ionare pneumatic cu

tambur


30/38



M ecanismul de ac ionare hidraulic poate diferi din punct de vedereconstructiv, la ambreiajele monodisc fa de cel al ambreiajelor cudiscuri multiple. Oricare ar fi, mecanismul hidraulic difer de celedou mai sus descrise, deoarece asigur transmiterea momentuluimotor c tre limite foarte largi.

Presiunea lichidului la astfel de ac ion ri este de 35 105 N /m 2. n scopulcre terii schimbului de c ldur cu mediul nconjur tor, ambreiajul cuac ionare hidraulic poate fi i umed.

Un mecanism de ac ionare hidraulic la un ambreiaj cu discuri multipleeste reprezentat schematic n figura 2.22. S-au notat cu: 1 orificiulde intrare a lichidului sub presiune; 2 camera de refulare alichidului; 3 rulmentul de presiune; 4 pistonul; 5 garnitur deetan are; 6 discurile de fric iune; 1 arcurile de ap sare.

Func ionarea mecanismului de ac ionare hidraulic const n refularea n camera 2 a lichidului sub presiune, care permite deplasareadiscurilor de fric iune, ambreiajul de-cuplndu-se. Ac ionareahidraulic se caracte-rizeaz printr-o ac ionare lin , att ladecu-plarea ct i la cuplarea ambreiajului.

Fig. 2.22. Ambreiaj cuac ionare hidraulic

multidisc


31/38



n continuare se va studia mecanismul de ac ionare mecanic.Leg tura dintre for a de cuplare F d (v. fig. 2.18) i for a de ap sare pe discuri este dat de rela ia:

n care:Q este for a total a arcurilor n cazul n care ambreiajul este decuplat;i 1 raportul detransmitere al prghiilor de decuplare (i 1= e/ f ).

Cursa total S t a rulmentului de presiune 1, necesar decupl rii ambreiajului, este: S t =S g + S a ,

unde S g i S a snt cursa de mers n gol, respectiv cursa activ a rulmentului de presiune.Cursa de mers n gol S g este necesar pentru preluarea jocului dintre rulment i prghie; acest joc

este necesar pentru a se asigura o func ionare sigur a ambreiajului, chiar dup o anumit uzura suprafe elor de frecare (odat cu uzura, jocul scade). Valoarea acestei curse se stabile te nfunc ie de valoarea admisibil a uzurii suprafe elor de frecare; S g = 3 5 mm .

Cursa activ S a a rulmentului de presiune este necesar pentru ob inerea unui joc suficient ntresuprafe ele de frecare; se determin cu rela ia:

S a = i 1 z ( S , n care: z este num rul perechilor suprafe elor de frecare;( S jocul dintre dou suprafe e de

frecare, n stare decuplat a ambreiajului.

11

2,1i

QiQ

F d !d

!


32/38



La ambreiajele cu un disc( S = 0,8 1mm ; la ambreiajele cu mai multe discuri,( S = 0,2 0,3 mmpentru discuri f r garnituri i( S = 0,4 0,5 mm pentru discuri cu garnituri.

Deplasarea total S p a pedalei sau manetei este: S p = i 2 S t = i 2( S g + i 1 z ( S ),

unde i 2 este raportul de transmitere al pedalei sau manetei i al prghiei de ac ionare a rulmentuluide presiune (i 2= (a / b) (c/ d) ).

Aceast deplasare S p pentru pedal este de 12 20 cm (limita superioar este pentru tractoare iautomobile grele), iar pentru manet (la tractoare) de 20 30 cm .

For a de ac ionare a pedalei sau manetei este:

unde i este raportul de transmitere total al prghiilor mecanismului de ac ionare a ambreiajului(i = i 1 i 2= (a / b) (c/ d) (e/ f)).

For a F p a pedalei este cuprins n limitele 90 130 N (limita superioar este pentru tractoare iautomobile grele), iar pentru manet (la tractoare) de 50 80 N.

Pentru ca rulmentul de presiune s nu frece de cap tul prghiei de decuplare (n pozi ia cuplat aambreiajului), se monteaz arcul 2. For a acestui arc se adopt 60150 N .

iQ

iQ

F p2,1

!d

!


33/38

CONSTRUC IA AMBREIAJELOR

HIDRODINAMICE


La unele autocamioane i tractoare se folosesc ambreiajehidromecanice, asociate fie cu cutii de viteze la careschimbarea treptelor se face sub sarcin (cutii planetare),fie cu ambreiaje mecanice cu fric iune, al c ror rol const n asigurarea unei decupl ri complete ntre motorul itransmisia automobilului. Ambreiajele hidrodinamiceasigur o cuplare lin , progresiv i o transmitere lin acuplului motor, f r ocuri i vibra ii. In acest fel seu ureaz conducerea automobilului sau tractorului,permi nd deplasarea acestuia ntr-un interval mai larg de viteze, f r a mai schimba de fiecare dat treptele de viteze.

Ambreiajul hidrodinamic func ioneaz pe principiulma inilor hidraulice rotative. Schema de principiu a unuiambreiaj hidrodinamic este ar tat n figura 2.23. Pompacentrifug 1 este montat pe arborele cotit al motorului 4,iar turbina 2 este fixat pe arborele primar al cutiei de viteze. Aceste elemente snt nchise n carcasa comuna 3,care etan eaz ntreaga construc ie. Rotoarele pompei iturbinei formeaz o cavitate toroidal , compartimentatprin palete radiale, n care se afl lichidul.

Fig. 2.23. Schema de principiu aunui ambreiaj hidraulic


34/38

CONSTRUC IA AMBREIAJELOR HIDRODINAMICE


Pompa fiind antrenat de motor, imprim lichidului sub ac iunea for elor centrifuge o mi care de lcentru spre periferie, de unde trece n rotorul turbinei pe care l pune n mi care, curentul delichid constituind agentul dinamic de transmitere a mi c rii de rota ie ntre pomp i turbin .Lucrul mecanic transmis de motor este utilizat la accelerarea curentului de lichid n rotorulpompei, unde energia hidraulic a curentului cre te. n rotorul turbinei, energia lichidului setransform n lucru mecanic, care se transmite la sistemul de rulare al automobilului sautractorului, Rezult c ambreiajul hidrodinamic func ioneaz pe principiul unei duble

transform ri de energie n pomp , energia mecanic a motorului se transform in energiehidraulic iar n turbin , energia hidraulic se transform din nou n energie mecanic , care estetransmis ro ilor motoare ale automobilului sau tractorului.

Datorit faptului c intre rotorul pompei i cel al turbinei exist totdeauna o alunecare oarecare,lichidul are o mi care dubl : una n jurul axei torului (mi carea n spiral ) i alta n jurul axeiarborelui ambreiajului (mi carea pe un cerc al c rui diametru este egal cu diametrul interior alrotoarelor (fig. 2.23, b).

Conven ional se poate considera c ntr-un ambreiaj hidraulic iau na tere at i curen i turbionaricte palete are rotorul pompei i turbinei. Dac tura iile pompein1, i turbinein2, ar fi egale,curentul turbionar ar disp rea i ar r mne numai curentul inelar, care n acest caz se nume tecurent nul, iar momentul transmis de ambreiaj ar fi egal cu zero. Regimul caracterizat den1 = n2 n realitate nu exist , deoarece ntre cele dou rotoare ale ambreiajului hidraulic totdeauna existalunecare (n1 > n2).

Ambreiajele hidraulice pot func iona cu grade de umplere diferite, adic pot func iona cu o

cantitate mai mic sau mai mare de lichid.


35/38



In scopul adaptabilit ii ct mai bune a ambreiajului hidrauliccu umplerea constant , la particularit ile de func ionare aletractoarelor sau automobilelor, pentru a ob ine o alunecare variabil , un moment ct mai redus la tura ii mici, o rigiditate variabil i o caracteristic corespunz toare, ambreiajelehidraulice snt prev zute cu dispozitive speciale, ca: prag fix,prag mobil i camer de colectare, sau cu posibilitatea de a

schimba pozi ia paletelor la unul din rotoare.In figura 2.24 este dat construc ia unui ambreiaj hidraulic ouprag fix i cu camer de colectare folosit la autocamioane, lacare umplerea este variabil , dar nu are posibilitatea regl rii. Laacest ambreiaj hidraulic, camera de colectare 1 (rezervorulsuplimentar) comunic prin ni te orificii cu torul de lichid. Larapoartele de transmitere mici, o parte de lichid se scurge n

camera de colectare, deoarece torul este apropiat de arboreleambreiajului mic orndu-se astfel momentul transmis. Pem sur ce rapoartele de transmitere cresc, torul de lichid sedeplaseaz spre periferie i este complectat cu lichid din camerade colectare, care, datorit for elor centrifuge, intr din nou ncircuit asigurnd cre terea momentului transmis.

Acest ambreiaj func ioneaz pe principiul ambreiajelor

hidraulice cu umplere variabil , chiar dac lichidul aflat n el,cantitativ, r mne neschimbat.

Fig. 2.24. Ambreiaj hidrauliccu prag fix si camer de

colectare


36/38




37/38



Fig. 2.24. Schemahidrotransformatorului

tractorului -175

In principiu, un hidrotransformator simplu secompune din trei elemente hidraulice cupalete, si anume: pompa, turbina si reactorul.

1 - ; 2 - ; 3 -

; 4 - ; 5 -

; 6 - , 7- -8 - ; 9- ; 1-

; 11 - ; 12 - ; 13 -

; 14 - ; 15- ; 16 -

; 17 - ; 1 ; 19- ; 20 - ; 21 -

; 22-; -

; 1 2 -


38/38

NTREBARI


Ambreiajul la Automobil

Documents

Transcript of Ambreiajul la Automobil