Срок службы сцепления

Срок службы сцепления в основном зависит от числа включений и выключений, так как фрикционная обшивка изнашивается главным образом при относительном проскальзывании трущихся поверхностей.

При каждом включении сцепления совершается работа буксования, которая переходит в тепло, нагревающее металлические детали сцепления, вследствие чего фрикционная обшивка работает при повышенных температурах. Опыты по износу фрикционной обшивки, показали, что при повышении температуры с 20 до 100 градусов Цельсия износ некоторых обшивок увеличивается приблизительно вдвое.

Особенно часто пользуются сцеплением при эксплуатации автомобиля в городских условиях. В этом случае приходится выключать сцепление 500-650 раз на 100 км пробега.

При трогании автомобиля с места работа буксования обычно получается большей, чем при переключении передач, поэтому определим ее именно для этого случая.

Воспользуемся схемой, но перенесем условный маховик со вторичного вала коробки передач на первичный вал, который вращается в iк раз быстрее. При этом момент инерции Jв нового условного маховика:

Формула момента инерции маховика

В начальный момент маховик с моментом инерции Jв неподвижен и, следовательно, его угловая скорость we=0. При трогании автомобиля с места водитель плавно отпускает педаль сцепления и одновременно нажимает на педаль подачи топлива, увеличивая крутящий момент, развиваемый двигателем.

Для упрощения задачи предположим, что водитель, разогнав коленчатый вал двигателя до некоторой угловой скорости we=w0, при которой двигатель развивает максимальный крутящий момент Мemax резко отпускает педаль сцепления, одновременно до предела нажимая на педаль подачи топлива. Пренебрежем небольшим уменьшением крутящего момента, развиваемого двигателем, остается постоянным и равным Мemax. При этом баланс моментов, приложенных к коленчатому валу, следующий:

Формула баланса моментов приложенных к коленчатому валу

где  – угловое замедление коленчатого вала двигателя в случае, когда момент трения сцепления.

Формула углового замедления коленчатого вала

Баланс моментов, приложенных к первичному валу коробки передач, при тех же условиях выражается следующим уравнением:

Формула баланса моментов приложенных к первичному валу передач

Где  – угловое ускорение первичного вала коробки передач.

Для случая трогания с места на горизонтальной дороге с асфальтобетонным покрытием моментом сопротивления  можно пренебречь. Тогда

Графически процесс трогания автомобиля с места при сделанных предположениях показан на схеме.

Трогания с места начинается через время t1, когда момент трения М, передаваемый сцеплением, достигнет величины . За все время t2, пока происходит трогание с места автомобиля при буксовке сцепления, момент М принят постоянным и равным статическому моменту трения сцепления без учета кратковременных пиковых значений и колебаний момента. Закон изменения угловых скоростей коленчатого вала двигателя  и первичного вала коробки передач  принят прямолинейным.

Работа на коленчатом валу двигателя за время dt:

Работа на первичном валу коробки передач за то же время:

Работа буксования за время dt:

Работа буксования сцепления за все время t2

Формула работа буксования сцепления

Величина интеграла графически определяется заштрихованной площадью графика угловых скоростей, ограниченной осью ординат и прямыми линиями, характеризующими изменения угловых скоростей коленчатого вала двигателя и первичного вала коробки передач. Площадь этого треугольника, равная половине произведения основания на высоту, представляет собой угол буксования (в радианах). Таким образом

Как указывает уравнение, работа буксования сцепления резко увеличивается, если трогаться с места при высоких числах оборотов коленчатого вала двигателя , а также на высоких передачах коробки передач, что ведет к увеличению . Момент инерции возрастает пропорционально весу автомобиля. Поэтому при эксплуатации автомобиля с прицепами условия работы сцепления значительно ухудшаются. Работа буксования возрастает с ростом момента инерции вращающихся частей двигателя и ведущей части сцепления. При увеличении коэффициента  работа буксования уменьшается. Работа буксования значительно возрастает при трогании с места на подъеме или на дороге с большим сопротивлением, когда уже нельзя пренебрегать моментом .

Зная работу буксования, можно подсчитать, насколько повысится температура сцепления при трогании автомобиля с места:

 

В автомобилях, предназначенных для эксплуатации в городских условиях, расчетное повышение температуры за одно трогание с места не должно превышать 8-10 градусов Цельсия. Снизить эту температуру можно, делая нажимной диск и ведущий диски массивными. Кроме того, обеспечивают хорошую вентиляцию внутренней полости корпуса сцепления через окна. Рабочий процесс сцепления в действительных условиях несколько может отличаться.

{jcomments on}