Capitolul 11-Calcul Ambreiaj

7/29/2019 Capitolul 11-Calcul Ambreiaj

http://slidepdf.com/reader/full/capitolul-11-calcul-ambreiaj 1/15

Căluianu Alin

65

Capitolul 11. Calculul ambreiajului

11.1. Aspecte generale

Se vor determina dimensiunile principale ale ambreiajului în funcţie de valoareamaximă a momentului motor şi se va efectua verificarea la rezistenţă a principalelor piesecomponente.[3]

11.2. Determinarea momentului necesar al ambreiajului

Se va adopta un moment mai mare decât cel maxim pentru dimensionarea

ambreiajului(momentul acesta se numeşte momentul de calcul al ambreiajului), pentru caambreiajul să poată transmite momentul maxim al motorului chiar şi când garniturile suntuzate.[3]

max M M a (11.1)

Nm M 401max

coeficient de siguranţă

Pentru valorile coeficientului de siguranţă se alege 75,1...3,1 pentru autoturisme

cu capacitate normală de trecere.[3]

Alegem 4,1

Nm M a 4,5614014,1

11.3. Presiunea specifică şi creşterea temperaturii pieselor ambreiajului

a) Presiunea specifică dintre suprafeţele de frecare ale ambreiajului este raportul dintre forţadezvoltată de arc F şi aria unei suprafeţe de frecare a ambreiajului A.[3]

A pF A

F p

oo (11.2)

Presiunea specifică se va considera în următoarele limite: MPa p 5,0...2,00 pentru garnituri din răşini sintetice impregnate cu fibre de kevlar sau de

sticlă MPa p 5,2...2,10 pentru garnituri metaloceramice [3]

22

2

22

212

3

2

22

1

tr

R

tr

r am p

p

m

tr

R

tr

r a

mi

I i

r

g

G

k k

M M

i I

i

r

g

G L

(11.3)

s Nmk / )50...30(



Căluianu Alin

66

30

2

3

2

260

2

30

22

2

2n

g

G

k G

k

Gn

g

G

i

r n L a

a

aa

tr

r

(11.4)

n - turatie motorului in momentul pornirii din loc a autovehculului;

r - raza de rulare a rotii;

itr - raportul de transmitere total;Ψ - coeficientul rezistentei totale a drumului;

Ga - greutatea totala a automobilului;

k - coeficient de proportionalitate.

n=1200 rot/min

r r =0,367m

=0,1

k=40 Nm/s

30

12005,3598

40

21,035985

3

2

402

1,035985

60

120025,3598

8,385,430

367,01200 22

22

2 L

L=48544 J

b) Creşterea temperaturii pieselor ambreiajului

Pe un traseu urban frecvenţa cuplărilor -decuplărilor este de 100..300 ori. În timpul

cuplării şi decuplării ambreiajului o parte din lucrul mecanic al motorului se transformă încăldură. O creştere a temperaturii în planul de alunecare a garniturilor de la 30 la 100 grade C

va mări uzura garniturilor de 2 ori. De aceea vom considera situaţia pornirii de pe loc. Vomconsidera că lucrul mecanic de patinare se află sub formă de căldură în discul de presiune şivolant.[3]

pmc

Lt

(11.5)

t -creşterea de temperaturăL-lucrul mecanic de patinare

5,0 -coeficient care exprimă partea din lucrul mecanic preluat de discul de presiune al

ambreiajului pm -masa pieselor ce se încălzesc

c=500J/kg grad C – căldura specifică

Ambreiajul se consideră bun din punct de vedere al încălzirii dacă creşterea de temperatură lapornirea de pe loc este între 8..15 grade C.[3]

Considerăm t =10 grade C. Astfel :

kg

t c

Lm

p 8,4

10500

485445,0



Căluianu Alin

67

11.4. Dimensionarea garniturilor de frecare

Garniturile de frecare fac parte din discul condus iar prin intermediul lor se stabileştelegătura de cuplare a ambreia jului.[3]

Momentul capabil al ambreiajului:

2

ie

macap

R RF i RF i M

(11.6)

i=2n – numărul suprafeţelor de frecare, i=2

n – numărul discurilor conduse ale ambreiajului, n=1

2

ie

med

R R R

- raza medie a suprafeţei de frecare (11.7)

ie R R , - razele exterioară şi interioară ale suprafeţelor inelare de frecare

- coeficientul de frecare dintre suprafeţele discurilor F-forţa normală de apăsare

A pF 0 (11.8)

22

ieR R A (11.9)

22

2ie

ieoacap R R R R pi M

(11.10)

Ambreiajul se consideră corect dimensionat dacă :

22

2ie

ie

om

acapa

R R R R

pi M

M M

mm

cc pi

M R m

e 12866,0166,013,023,0

4010004,12

11

23

23

2

0

(11.11)

c R R ei (11.12)

75,0...53,0e

i

R

Rc - influenţează uniformitatea de uzare radială a garniturilor

Aleg c=0,66 => e R =128 mm

Tabel 11.1. Dimensiunile garniturilor de frecare pentru ambreiaje[mm] [3]

De

150 160 180 200 225 250 280 300 305 310 325 350

Di 100 110 125 130 150 155 165 175 185 195

g 2,5...3,5 3,5 3,5...4,0

De, Di – diametrul exterior, interior al garniturii; g – grosimea garniturii



Căluianu Alin

68

Aleg din tabelul 11.1 e D =280 mm, i D =165 mm, g= 3,5 mm.

11.5. Calculul arcurilor de presiune

ie

m

med

m

R Ri

M

Ri

M F

2(11.13)

mm R R

R ie

med 25,1112

5,82140

2

(11.14)

N F 4,8410

5,821403,02

4010004,12

La ambreiajele cu arc diafragmă forţa dată de relaţia 11.13 trebuie să fie dezvoltată dearc în starea cuplată a ambreiajului. [3]

a) Calculul arcului diafragmă

Fig. 11.1. Elemente geometrice ale unui arc diaf ragmă [3]

În fig 11.2 se observă forţele ce acţionează asupra arcului diafragmă în situaţiaambreiat şi debreiat.

Fig. 11.2. Forţe ce acţionează asupra ambreiajului [3]

Arcul diafragmă are două elemente funcţionale : partea tronconică plină, şi lamelele

care sunt pârghii cu rol de debreiere încastrate în disc.[3]



Căluianu Alin

69

Fig. 11.3. Modelul constructiv al arcului diafragmă [3]

1d , 2d , 3d , S, H, h- dimensiunile arcului diafragmă

z – numărul de braţe - unghiul sectorului care revine unui braţ, z / 360

F – forţa de ambreiereQ – forţa de debreiere

11 ,QF - forţele de ambreiere şi debreiere ce revin unui sector al modelului

zF F / 1 (11.15)

zQQ / 1 (11.16)

Aleg z=18

F şi Q determină în arcul disc momentul radial 1 M şi forţa tăietoare 1T şi în pârghii momentulde încovoiere 2 M şi forţa tăietoare 2T .[3]

Fig. 11.4. Principale dimensiuni ale arcului – desen luat din proiectul lui Marius Zediu, proiect predat în 2011

[10]

- F1, forţa cu care arcul apasă pe discul de presiune;- F2, forţa necesară pentru decuplarea ambreiajului, exercitată de rulmentul de

presiune;



Căluianu Alin

70

- b=De /2 (11.17), raza cercului după care arcul diafragmă apasă pe discul de presiune;

- a≈0.7·b (11.18), raza pana la care este tăiat arcul pe generatoare;

- c≈0.75·b (11.19), raza inelului de sprijin al arcului;

- e≈0.2·b (11.20), raza cercului prin care va trece arborele ambreiajului.

Astfel: b=140 mm => 1d =280 mm

a=98 mm => 2d =196 mm

c=105 mm

e=28 mm => 3d =56 mm

Solicitări maxime:

Nmd d F

M 2,3531962802

4,8410

2211 (11.21)

Nmd d F

d d Q

M 2,35322

12322 (11.22)

F T 1 (11.23)

QT 2 (11.24)

Calculul de rezistenţă al arcului se face folosind relaţia:

sk

f hk

d k

f E t 322

11

2max21

4

(11.25)

unde: E – modulul de elasticitate al materialului

- coeficientul lui Poisson

f – deformaţia arcului în dreptul diametrului2

d

s – grosimea discului

k1, k2, k3 – coeficienţi de formă cu valorile:

4.0

196

280ln

2

196280

196280

280

1961

1

ln

2

11

2

2

121

21

2

1

2

1

d

d d d

d d

d

d

k (11.26)



Căluianu Alin

71

07.11

196

280ln

1196

280

196

280ln

61

ln

1

ln

6

2

1

2

1

2

12

d

d

d

d

d

d k (11.27)

14.11196

280

196

280ln

31

ln

3

2

1

2

13

d

d

d

d k (11.28)

Aleg s=3,2 mm

H=15 mm

2

22

H h (11.29) => h=8,78 mm

Pentru f=h =>

)30.11(314,1

2

78,878,807,1

2804,03,01

78,82100004

21

422322

11

2max sk f

hk d k

f E t

Mpat 09,2max

Deformaţia arcului disc încărcat cu sarcină uniform distribuită pe circumferinţele dediametre d1 şi d2:

2

2

11

2 21

4s

f h f h

d k

f s E F

(11.31) - caracteristica de elasticitate a arcului

disc în timpul cuplării [3]

Pentru calculul deformaţiilor în timpul debreierii:

21 qqq (11.32)

21

321

d d

d d f q

(11.33)

I E z

d d Qq

24

)( 3

322

(11.34)

Am ales mmbb

b10;5,0;160,1 1

1

32

21

d d

d d F Q

(11.35)

Pentru trasarea caracteristicii elastice a arcului diafragmă:



Căluianu Alin

72

- se va verifica efortul tangenţial maxim maxt când discul este aplatizat , f=h, şi se compară

cu MPaad 20

- se calculează mărimile F, Q pentru valori ale săgeţii cuprinse între f=0 şi f=1,7h. [3]

Tabel 11.2. Mărimea caracteristicii elastice a arcului diafragmă

f [mm] F Q q1 q2 q

0 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00

0.5 3808.56 2285.14 0.84 1.60 2.43

1 7032.19 4219.31 1.67 2.95 4.62

1.5 9706.21 5823.73 2.51 4.08 6.58

2 11865.95 7119.57 3.34 4.98 8.32

2.5 13546.72 8128.03 4.18 5.69 9.863 14783.85 8870.31 5.01 6.21 11.22

3.5 15612.66 9367.60 5.85 6.56 12.40

4 16068.47 9641.08 6.68 6.75 13.43

4.5 16186.61 9711.96 7.52 6.80 14.31

5 16002.39 9601.43 8.35 6.72 15.07

5.5 15551.13 9330.68 9.19 6.53 15.72

6 14868.17 8920.90 10.02 6.24 16.26

6.5 13988.82 8393.29 10.86 5.88 16.73

7 12948.40 7769.04 11.69 5.44 17.13

7.5 11782.23 7069.34 12.53 4.95 17.47

8 10525.64 6315.38 13.36 4.42 17.78

8.5 9213.95 5528.37 14.20 3.87 18.06

9 7882.47 4729.48 15.03 3.31 18.34

9.5 6566.54 3939.93 15.87 2.76 18.62

10 5301.48 3180.89 16.70 2.23 18.93

10.5 4122.59 2473.56 17.54 1.73 19.27

11 3065.22 1839.13 18.37 1.29 19.66

11.5 2164.67 1298.80 19.21 0.91 20.11

12 1456.28 873.77 20.04 0.61 20.65

12.5 975.35 585.21 20.88 0.41 21.28

13 757.22 454.33 21.71 0.32 22.03

13.5 837.21 502.33 22.55 0.35 22.90

14 1250.64 750.38 23.38 0.53 23.91

14.5 2032.82 1219.69 24.22 0.85 25.07

15 3219.09 1931.45 25.05 1.35 26.40

Fig.11.5. Caracteristica elastică a arcului diafragmă



Căluianu Alin

73

Caracteristica elastica

0.00

2000.00

4000.00

6000.00

8000.00

10000.00

12000.00

14000.00

16000.00

18000.00

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5

f [mm]

F ,

Q [ N

]F

Q

11.6. Calculul părţii conducătoare

a) Dimensionarea discului de presiune

Discul de presiune se va predimensiona în funcţie de căldura din timpul patinării fărăîncălziri periculoase. [3]

- Raza exterioară: red=Re+(3...5) mm (11.36);

- Raza interioară: rid=Ri-(3...5) mm (11.37);

- Înălţimea discului :

22

id ed

d r r t c

Lh

(11.38)

red=Re+(3...5)=140 +5=145 mm

rid=Ri-(3...5)=82,5-5=77,5 mm

2222 5,77135108,7500

5,048544

id ed

d r r t c

Lh =16,2 mm

b) Calculul elementelor de legătură

Discul de presiune va fi legat permanent de carcasa ambreiajului şi se va roti cu turaţiaacesteia. [3]

Vom alege soluţia fixării cu bride deoarece este o soluţie folosită la ambreiajul

modelului similar Iveco Daily, cu z=3 bride.



Căluianu Alin

74

Fig.11.6. Fixarea prin bride

R=159 mm

Calculul niturilor de fixare ale bridelor de carcasă şi de discul de presiune:

MPa Rgd z

M

R A z

M

s

as 38,65

159363

104,561 3max

(11.39)

MPa Rd z

M

R A z

M

f

a f 15,1

15963

104,561444

3

4

max

(11.40)

11.7. Calculul părţii conduse

a) Calculul arborelui ambreiajului

3max

2,0at

i

M D

(11.41) diametru de predimensionare

MPac

c

at 1092,2

4006,06,0

(11.42)

mm Di 53,29

1092,0

5614003

Dimensiunile nominale ale arborilor şi butucilor canelaţi cu profildreptunghiular de uz general sunt impuse prin următorul standard: STAS 1770-86 - serie grea.



Căluianu Alin

75

Tabel 11.3. Dimensiunile nominale ale arborilor şi butucilor canelaţi cu profil dreptunghiular [10]

Alegem pe baza tabelului arborele canelat de dimensiunile 10x32x40.

Lungimea butucului: L = 1.4*D = 1.4 * 40 = 56mm (11.43)

b) Calculul îmbinării dintre butucul discului condus cu arborele ambreiajului

Calculul î mbinării arbore butuc se face pentru strivire pe flancurile canelurilor: [3]

z=10 caneluri

MPa L zh D

M k

d

s 84,275610436

56140022

2 max

(11.44)

mm D D

D ied 36

2

3240

2

c) Calculul arcurilor elementului elastic suplimentar

Nmii

r G M

cv

d ad c 6,522

85,48,3

106,3348,05,3598 3

01

(11.45)

N R z

M F

med

cc 6,3262

04,04

6,522

(11.46)

mm R f med 56,58sin40sinmax (11.47)

indice arc c=4..5diametrul sârmei de arc d=2,5..4mm

numărul total de spire 65 t n



Căluianu Alin

76

Dimensionarea ferestrelor:

mml f 27..25

a=1,4...1,6mm

înclinare capete 1..1,5 grade

tăietura în butuc mr d B (11.48), d-diametrul limitatorului=8..10mmmr , =2...2,5mm

4 D

d c , coeficient al arcului (11.49)

mm f G

ncF d c 6,3

8 2

(11.50) diametrul sârmei de arc

Fig.11.7.Ferestre [3]

D=20mm

mm Re 40

mml f 26

a=1,5mm

înclinare 1 grad

B=10+2+2=14mm

11.8. Calculul sistemului de acţionare a ambreiajului

Se efectuează în condiţiile în care forţa de acţionare asupra pedalei ambreiajului şicursa pedalei trebuie să se situeze în limite ergonomice.[3]

11.8.1. Dimensionarea cinematică a sistemelor de acţionare

a) Acţionarea mecanică

Raportul de transmitere al mecanismului cu acţionare mecanică:

4

3

2

1

L

L

L

L

iii d pm (11.51)



Căluianu Alin

77

Deplasarea totală a manşonului de decuplare:

6

5

L

LhS S S S am (11.52)

iS h

(11.53), S

-distanţa dintre 2 suprafeţe de frecare, i-numărul suprafeţelor defrecare

Cursa totală a pedalei:

4

3

2

1

6

5

L

L

L

L

L

LiS S S p

(11.54)

5,1...75,0S pentru ambreiaj monodisc

Forţa de apăsare pe pedală necesară decuplării complete:

pam

a

m

m p

ii

F

i

F F

(11.55), Fm-forţa necesară la manşon, Fa-forţa de apăsare a arcurilor în

starea decuplată a ambreiajului

Raportul de transmitere al pârghiilor de debreiere:

5

6

L

Li pa (11.56)

Pentru arc diafragmă:

Qi

F F

p

am (11.57)

m

pi

QF (11.58)

b) Acţionarea hidraulică



Căluianu Alin

78

Fig.11.8. Sistem cu acţionare hidraulică (desen din îndrumarul de proiect)

Forţa necesară ce trebuie dezvoltată de tija pistonului din cilindrul receptor este dată derelaţia:

4

32

L

LF F m (11.59)

N QF m 48,4729

Fm – forţa necesară la manşon pentru realizarea decuplării ambreiajului

Forţa de apăsare asupra pistonului din cilindrul pompei centrale este:

2

11

L

LF F p (11.60)

Fp – forţa de apăsare asupra pedalei

Conform principiului lui Pascal:

h

p

c i D

D

F

F

2

2

2

1 (11.61)

ih – raportul de transmitere al părţii hidraulice

N ii

F F

hm

m p 91,168

47

48,4729

(11.62)

725,34

3

2

1 L

L

L

Liii d pm (11.63)

44

2

2

2

2

c

p

h

p

c

D

Di

D

D(11.64)

pcD D 2 (11.65)



Căluianu Alin

79

Cursa pedalei:

hmm piiS S (11.66)

Cursa totală a pedalei este între 120...150 mm.Raportul de transmitere are valori între 15...20 mm.

Lucrul mecanic necesar debreierii se recomandă să nu depăşească 15...20mm.[3]

Am ales acţionarea hidraulică deoarece permite apăsarea mai uşoară a pedalei deambreiaj.

Capitolul 11-Calcul Ambreiaj

Documents

Transcript of Capitolul 11-Calcul Ambreiaj