Proiect CCA Calculul ambreiajului

Cuprins1.Memoriul tehnic41.1 Rolul ambreiajului41.2 Cerine impuse ambreiajelor51.3 Clasificarea ambreiajelor61.4 Construcia ambreiajelor cu friciune71.5 Alegerea soluiei constructive102. Memoriul justificativ de calcul112.1 Determinarea momentului de frecare al ambreiajului112.2 Calculul garniturilor de frecare112.2.1 Determinarea dimensiunilor garniturilor de frecare112.2.2 Determinarea presiunii specifice dintre suprafeele de frecare122.3 Calculul arborelui ambreiajului122.4 Calculul arcului de tip diafragm142.5 Dimensionarea discului de presiune152.6 Calculul amortizorului de torsiune152.7 Calculul mecanismului de acionare173. ntreinere i reparare194. Bibliografie20

1.Memoriul tehnic1.1 Rolul ambreiajuluiAmbreiajul este ansamblul care se plasez ntre motor i cutia de viteze, separnd cinematic motorul de transmisie, fiind amplasat n vecintatea volantului cu care este compatibil n dimensiuni (fig. 1.1). [1]Fig. 1.1 Dispunerea ambreiajului n echipmentul de propulsie [1]1-motor cu ardere intern; 2-ambreiaj; 3-cutie de vitez

Ambreiajul este inclus n transmisia automobilului n scopul compensrii principalelor dezavantaje ale motorului cu ardere intern, care constau n: imposibilitatea pornirii sub sarcin, existena unei zone de funcionare instabile i mersul neuniform al arborelui cotit.Necesitatea includerii ambreiajului n transmisia automobilului este determinat de particularitile funcionrii acesteia, caracterizate mai ales de cuplare i decuplarea motorului. Decuplarea este necesar la oprirea i frnarea total a automobilului sau la schimbarea treptelor de vitez, iar cuplarea este necesar la pornirea din loc i dupa schimbarea treptelor de vitez [4].Cuplarea lin a arborelui primar al cutiei de viteze cu arborele cotit al motorului, care are o turaie ridicat, asigur creterea treptat i fr ocuri a sarcinii la dinii roilor dinate i la piesele transmisiei, fapt care reduce uzura i elimin posibilitatea ruperii lor.Prin decuplarea transmisiei de motor, roile dinate din cutia de viteze nu se mai afl sub sarcin i cuplarea lor se poate face fr eforturi mari ntre dini. n caz contrar, schimbarea treptelor de viteze fiind nsoit de zgomot puternic, iar uzura dinilor este dosebit de mare putnd avea loc chiar distrugerea lor [4].1.2 Cerine impuse ambreiajelorinnd seama de fenomenele specifice funcionrii trnsmisiei, un ambreiaj bine conceput si reglat corespunztor trebuie s ndeplineasc o serie de cerine:-s decupleze complet i rapid motorul de transmisie, pentru a permite schimbare treptelor de vitez fr ocuri i pentru a prentmpina uzura prematur a ambreiajului prin existena frecrii mecanice dintre suprafeele n contact atunci cnd automobilul este oprit cu motorul n funciune;-cuplarea motorului cu transmisia s se fac lin i progresiv, asigurnd o cretere progresiv a momentului pe care l transmite, pentru a evita pornirea brusc a automobilului de pe loc i apariia unor solicitri dinamice n transmisie;-s transmit singur i integral momentul maxim al motorului, fr patinare, n toate condiiile normale de funcionare;-s protejeze motorul i transmisia n regimurile n care pot aprea suprasarcini dinamice;-s fie capabil s preia ntreaga cldur produs de suprafeele n frecare i s evacueze o parte din aceasta pentru a-i menine regimul termic la valori reduse;-partea condus a ambreiajului (solidar la rotaie cu arborele primar al cutiei de viteze) s aiba momentul de inerie ct mai mic, pentru a scurta la minim durata de egalizare a vitezelor unghiulare ale roilor dinate ce urmeaz a fi cuplate;-parametrii de baz ai ambreiajului s varieze ct mai puin pe ntreaga durat de funcionare;-forele normale pe suprafaa de lucru s se echilibreze reciproc (fr s se transmit lagrelor)-s aib durata de serviciu i rezistena la uzur ct mai mare;-s aib dimensiuni geometrice si mase ct mai reduse;-s confere siguran n funcionare printr-o construcie simpl i ieftin [1];

1.3 Clasificarea ambreiajelorClasificarea ambreiajelor utilizate n construcia automobilelor se realizeaz dup modul de acionare i dup modul de transmitere a meomentului motor.Dup modul de acionare ambreiajele se mpart n: -ambreiaje neautomate (puse n funciune de fora muscular a conductorului prin acionarea mecanic sau hidraulic). Pentru reducerea efortului depus de conductor, sistemul de acionare a ambreiajelor neautomate poate fi nsoit de un servomecanism de tip mecanic, hidraulic sau pneumatic;-ambreiaje automate, acionate hidraulic, pneumatic, electric sau vacuumatic, n funcie de poziia pedalei de acceleraie, turaia i sarcina motorului sau de poziia prghiei de schimbare a treptelor de vitez [1]; Dup modul de transmitere al momentului motor de la partea conductoare la cea condus, ambreiajele se mpart n:-mecanic cu friciune, care realizeaz transmiterea momentului motor prin frecarea dintre prile conductoare i cele conduse ale ambreiajului;-hidraulice, care transmit momentul motor prin intermediul unui lichid;-electromagnetice, care realizeaz transmiterea momentului motor prin interaciunea cmpurilor electromagnetice ale prilor conductoare i conduse;-combinate [1];Ambreijele mecanice se clasific dup mai multe criterii i anume:Dup forma suprafeei de frecare i direcia de aplicare a forei de apsare:-ambreiaje cu discuri;-ambreiaje cu tamburi;-ambreiaje cu conuri;Dup modul de realizare a forei de apsare:-ambreiaje cu arcuri;-ambreiaje cu prghii;-ambreiaje electromagnetice, hidrostatice cu apsare hidraulic, semicentrifuge, centrifuge;Dup construcia mecanismului de presiune:-ambreiaje normal cuplate;-ambreiaje facultativ cuplate;Dup natura frecrii:-ambreiaje cu frecare uscat;-ambreiaje cu frecare umed;Dup modul de distrubuie a puterii din transmisi:-ambreiaje cu un singur sens;-ambreiaje cu dou sensuri [1];1.4 Construcia ambreiajelor cu friciuneConstructiv, ambreiajul mechanic este construit din partea conductoare, partea condus i, sistemul de acionare i carcas (fig. 1.2).Partea conductoare reprezentat prin volantul 1 l motorului i mecanismul de ambreiaj 3, cuprinde totalitatea elementelor ambreiajului legate prin legturi permanente cu arborele cotit al motorului. Partea conductoare se afl ntotdeauna n acelai regim de micare cu arborele cotit al motorului.21

Fig. 1.2 Compunerea general a ambreiajului [5]1-disc de friciune; 2-plac de presiune; 3-rulment de presiune

3

Partea condus, reprezentat de discul de ambreiaj 2 i arborele ambreiajului (dac acesta exist ca pies distinct), cuprinde totalitatea elementelor ambreiajului legate prin legaturi permanente cu arborele primar al cutiei de viteze, cu care se afl n acelai regim de micare.Sistemul de acionare, reprezentat prin manonul de decuplare 4, furca 5 i un dispozitiv extern de comand 6, cuprinde totalitatea elementelor ce particip la stablilirea sau la desfacerea legturii, numit legatur de cuplare, dintre partea conductoare i partea condus.Trecerea ambreiajului din starea cuplat n starea decuplat se obine n urma aciunii de ambreiere.Utilizarea cea mai larg este cea a ambreiajelor cu un singur disc de friciune datorita simplitii constructive, greutii reduse i costului mai mic. Folosirea acestui tip de ambreiaj se recomand atunci cnd mrimea momentului transmis nu depete 700-800 Nm. Momentul maxim transmis de ctre ambreiaj depinde de fora dezvoltat de arcurile de apsare. de dimensiunile discurilor de friciune, de numrul suprafeelor de frecare i de coeficientul de friciune asigurat de acestea [1].

Fig. 1.3 Ansamblul ambreiajului mecanic cu friciune normal cuplat monodisc cu arc central diafragm [1]1- element elastic de legtur ntre placa de presiune i carcasa ambreiajului; 2- dicul de ambreiaj; 3- placa de presiune; 4- suport; 5- arc diafragm; 6- rulment de presiune;

La ambreiajul cu arc central de tip diafragm, rolul arcurilor de presiune i al prghiilor de decuplare este ndeplinit de un disc subire de oel de form tronconic, avnd o serie de brae elastic formate din tieturi radiale. Acest arc se sprijin prin cercul bazei mari pe discul de presiune i, prin reazemul din zona median, de carcas.Ansamblul acestui tip de ambreiaj e prezentat n Fig.1.3.a. i modul de transmitere a momentului motor prin ambreiaj, cnd acesta e cuplat (Fig.1.3.b) i situaia cnd este decuplat i deci, momentul motor nu se mai transmite spre cutia de viteze (Fig.1.3.c).Volantul are ca rol principal reducerea gradului de neuniformitate a vitezei unghiulare de rotaie a arborelui cotit al motorului astfel c, forma i dimensiunile sale sunt determinate n mod essential de tipul motorului i de regimurile de funcionare ale acestuia. Volantul se fixeaz pe arborele cotit, cu ajutorul uruburilor, ntr-o poziie bine definit. Pe partea exterioar a volantului se plaseaz coroana dispozitivului de pornire a motorului, precum i coroana traductorului de turaie al sistemului de alimentare, aprindere sau diagnosticare. Zona frontal a volantului constituie una dintre suprafeele de frecare necesare ambreiajului [1].Discul de friciune, numit i disc de ambreiaj, este un subansamblu constructive al prii conduse a ambreiajului care, sub aciunea forelor axiale dezvoltate n mecanismul ambreiaj, permite transmiterea fluxului de putere al motorului ctre arborele condus al ambreiajului [1].Fig. 1.4 Discul de friciune [5]

Cerinele funcionale impuse discului de friciune sunt: s transmit integral momentul motor, s asigure progresivitate la cuplarea ambreiajului la pornirea de pe loc sau dup schimbarea treptelor de viteze, s utilizeze cu eficacitate fora furnizat de ctre arcurile de presiune ale mecanismului ambreiaj, s asigure izolarea vibraiilor de torsiune, sa permit o bun ventilare.

Fig. 1.5 Elementele component ale discului de friciune [1]Discul de friciune (Fig.1.5) este format din discul suport 2, pe care se fixeaz garniturile de friciune 1 i 3, butucul cu flan 5, izolatorul de vibraii de torsiune, format din elementul elastic de tip arc 6 i inelele de frecare 4 i 7, discul suplimentar 9 i niturile de asamblare 8.1.5 Alegerea soluiei constructiveSoluia constructiv aleas este ambreiajul care echipeaz autovehiculul Subaru Impreza WRX STI. Acest ambreiaj este unul cu arc diafragm, de tip apsat, monodisc, cu frecare uscat.Pentru acest ambreiaj discul de friiune (Fig.1.4) poate avea 4 arcuri elicoidale.n Fig.1.6 este prezentat kitul de ambreiaj care echipeaz autovehiculul ales. Acest ambreiaj este produs de firma Exedy i se compune din rulmentul de presiune, placa de presiune cu arc diafragm i discul de friciune care are patru arcuri elicoidale.Fig. 1.6 Ambreiajul care echipeaz autovehicululSubaru Impreaza WRX STI [5]

2. Memoriul justificativ de calcul2.1 Determinarea momentului de frecare al ambreiajului

=1.3 coeficient de sigura (pentru autoturisme) [5]Mmax=407 [Nm] momentul maxim al motorului

2.2 Calculul garniturilor de frecare2.2.1 Determinarea dimensiunilor garniturilor de frecare

Suprafaa garniturilor de frecare se determin cu relaia:

=240 [mm2/Nm] coeficient ce depinde de tipul automobilului i de tipul ambreaiajului [2]c=0.7 raportul dintre raza interioar i cea exterioar a garniturii de frecarei=2 numrul garniturilor de frecareRaza maxim a garniturii de frecare:

Raza minim a garniturii de friciune:

Diametrul exterior al garniturii de friciune:

Diametrul interior al garniturii de friciune:

Conform STAS 7793-67 se vor alege dimensiunile standardizate pentru garniturile de friciune:De=250 [mm]Di=155 [mm]g=4 [mm] grosimea garnituriiRe=125 [mm]Ri=77.5 [mm]

Rmed raza medie a garniturii de friciune

2.2.2 Determinarea presiunii specifice dintre suprafeele de frecareFora arcurilor de presiune:=0.2 coeficient de frecare

Presiunea specific:

Valoarea presiunii specific trebuie s se ncadreze n intervalul 0.17...0.35 N/mm22.3 Calculul arborelui ambreiajului

Fig. 2.1. Elementele dimensionale ale arborelui ambreiajuluiDiametrul intrerior al arborelui se determin din condiia de torsiune:

Mt=1.2Mmax=634.92 [Nm] momentul de torsiuneat=130[MPa]Din STAS 7346-85 rezult urmtoarele dimensiuni:zxdxDxb=10x32x40x5z=10 numrul de caneluriDi=32 [mm] diametrul interiorDe=40 [mm] diametrul exteriorb=5 [mm] limea caneluriil=40 [mm] lungimea canelat a butuculuih=37 [mm] nlimea canelurii

Verificarea canelurii:Fora care acioneaz asupra canelurilor:

Verificarea la strivire:

sa=20..25 [N/mm2]Verificarea la forfecare:

fa=20..25 [N/mm2]

Verificarea la torsiune:

ta=100..130 [N/mm2]2.4 Calculul arcului de tip diafragm

Fig. 2.2 Dimensiunile arcului diafragm

Se adopt urmtoarele dimensiuni:d1=300 [mm]d2=260 [mm]d3=60 [mm]b=2 [mm]E=2.1105 [N/mm2]=0.25 coeficientul lui PoissonS=2 [mm]h=4.5 [mm]f=1.5h sgeata arculuiz=16 numrul lamelelorDeterminarea coeficienilor de form pentru calculul de rezisten:

Efortul tangenial maxim:

a=20003000 [N/mm2] valoarea admisibil a efortului tangenial maxim2.5 Dimensionarea discului de presiune

red=190+4=194 [mm]

rid=100-4=96 [mm]2.6 Calculul amortizorului de torsiune

ma=1980 [kg] masa autovehicululuird=0.306 [m] raza dinamici0=3.9 raportul de transmitere al transmisiei principaleicv1=3.636 raportul de transmitere din prima treapt de viteze=0.8 coeficientul de aderenParametrii constructivi ai elementului elastic:z=4 numrul de arcuriRmed=45 [mm] raza medie de dispunere a arcurilor [3]d=9 [mm] diametrul limitatorului [3]Dimensiunile principale ale ferestrelor:lf=25 [mm] lungimea ferestreia=1.5 [mm]=2 [mm]Fereastr n discFereastr n butuc

Fig. 2.3 Parametrii constructive ai elementului elastic suplimentar [3]

Parametrii constructive ai arcului:d=3 [mm] diametrul srmeiD=9 [mm] diametrul exteriorn=6 numrul spirelorFora care solicit arcul:

2.7 Calculul mecanismului de acionared2abfed1S

dcSpFig. 2.4 Schema de calcul a mecanismului de acionare hidraulic

De pe desen, conform figurii 2.4 se adopt dimensiunile:

Determinarea raportului de transmitere al mecanismului

Deplasarea total a manonului de decuplare

n care:

Deplasarea total a pedalei ambreiajului

n care: - jocul la furc.

Deplasarea admis la pedal pentru autoturisme este:.Fora de apsare pe pedal necesar deplasrii complete

n care: - randamentul mecanismului.

Este de preferat ca aceast for s nu depeasc .

3. ntreinere i reparareVerificarea funcionrii ambreiajului este o operaie deosebit de important i const n apsarea pedalei de acionare i cuplarea din mers a vitezei a doua. Dac schimbarea se face fr zgomot i cu uurin, atunci ambreiajul decupleaz bine. Patinarea ambreiajului se pune n eviden prin cuplarea prizei directe i acionarea frnei de staionare, respectiv mrirea turaiei motorului pn la 1800 rot/min i eliberarea treptat a pedalei de acionare. Dac turaia motorului are tendina de scdere, ambreiajul nu patineaz i nu necesit reglri sau reparaii.Ungerea ambreiajului se face odat cu gresarea autovehiculului i cuprinde operaii de gresare a articulaiilor mecanismului de acionare i a rulmentului de presiune. Lateral, n stnga, pe carcasa exterioar a ambreiajului, se afl fixat captul cu gresor al racordului de ungere de la rulmentul depresiune. Neglijarea acestei operaii atrage dup sine griparea rulmentului.Verificarea fixrii pieselor componente ale ambreiajului i tensionarea corespunztoare a arcurilor rapel de la pedala de acionare i cilindrul receptor se face cu ocazia reviziilor tehnice. Controlul nivelului lichidului din rezervorul de egalizare se face zilnic, lichidul trebuind s reprezinte 3/4 din volumul rezervorului. Scderea repetat a nivelului indic scurgeri de lichid, care apar, de obicei, la pompa ambreiajului i cilindrul receptor. Remedierea defeciunilor const n nlocuirea garniturilor de etanare i a arcurilor.nlocuirea garniturilor de etanare la pompa ambreiajului se face numai n stare demontat. Se desface conducta de refulare a lichidului i cea de legtur cu rezervorul de compensare, astupndu-se cu un dop, pentru a nu se scurge lichidul; apoi se desfac uruburile de fixare de pe suport.Orice lucrare de demontare a mecanismului de acionare hidraulic oblig la executarea aerisirii pompei ambreiajului i cilindrului receptor, dup ce, n prealabil, s-a completat lichidul din rezervorul de compensare.Jocurile din mecanismul de acionare - materializate prin cursa liber a pedalei i a furcii de debreiere - sunt necesare pentru asigurarea cuplrii normale, nlturrii uzurii inelului de debreiere i a rulmentului de presiune. n timpul funcionrii, garniturile de frecare ale discului ambreiajului se uzeaz, determinnd deplasarea inelului de debreiere, mpreun cu capetele prghiilor pe care este fixat, spre interior, n acest fel modificndu-se jocul (n sensul mririi) dintre rulmentul de presiune i inelul de debreiere. Uzarea garniturilor poate fi compensat prin reglarea periodic a ambreiajului.

4. Bibliografie

[1] Burnete N., Rus I., Cordo N., Automobile. Construcie general. Uzur. Evaluare, Editura Todesco, Cluj-Napoca, 2000[2] Fril Gh., Calculul i construcia automobilelor, Editura Didactic i Pedagogic, Bucureti, 1982[3] Tabacu Ion, Transmisii mecanice pentru autoturisme, Editura Tehnic, Bucureti ,1999, IBN 973-31-1340-9[4] Untaru M. .a, Calculul i construcia automobilelor, Editura Didactic i Pedagogic, Bucureti, 1962[5] - ***www.maperformace.com

3