Параметры, характеризующие работу сцепления

Для определения этих параметров рассмотрим модель двигатель – автомобиль (рис. 13). Положим, что сцепление включается мгновенно, что приближенно соответствует случаю резкого включения сцепления. Тогда можно написать следую­щие два уравнения количества движения:

- для ведущей системы двигатель — сцепление (система А):

J_m(ω_т – ω₀) + M_mt₀ = M_сt₀;

- для ведомой системы сцепление — автомобиль (система Б):

J_а(ω₀ – ω_а) + M_аt₀ = M_сt₀,

где J_m - момент инерции маховика и приведенных к нему деталей двигателя;

J_а -момент инерции автомобиля, приве­денный к валу сцепления;

M_m – момент двигателя;

M_а - момент сопротивления движению автомобиля, отнесенный к валу сцепления;

M_с - момент сцепления;

t₀ - время буксования сцепления;

ω_т и ω_а - угловые скорости валов двигателя (ведущего диска сцепления) и ведомого диска сцепления;

ω₀ - угловая скорость масс с мо­ментами инерции J_m и J_а после окончания буксования сцепления.

Исключая из этих уравнений t₀, можно опреде­лить угловую скорость ω₀ после окончания буксования сцепления:

На рис. 13- б представлен расчетный график угловых скоростей вала двигателя ω_т и вала сцепления ω_а. В конце, когда t = t₀, буксование сцепления закончено и система вал двигателя — вал сцепления вращается с одинаковой угловой скоростью ω₀. В последующем имеет место разгон автомобиля без буксования сцепления до достижения установившейся скорости.

Рис.13. К расчету сцепления:

а – расчетная модель; б – график угловых скоростей.

Время буксования сцепления t₀ можно найти из тех же двух уравнений количества движения, приведенных выше, путем исключения ω₀:

Угол буксования сцепления α определяется по формуле:

α = ω_б.срt₀,

где ω_б.ср - средняя угловая скорость буксования.

Из рис. 13- б следует, что

Следовательно,

Работа буксования L за период включения сцепления будет равна:

Полученные выше формулы дают значения α и L меньше действительных величин, так как время буксования сцепления при мгновенном его включении будет минимальным. При замедленном темпе включения сцепления резко увеличивается работа трения, нагрев и износ накладки.

Нагревание сцепления при его работе зависит от величины работы буксования и от массы деталей, воспринимающих выделяемую теплоту (их теплоемкость).

Работа буксования (износ фрикционных накладок) возрастает при трогании с места на высоких частотах вращения двигателя (ω_ведущ). Для снижения износа фрикционных накладок целесообразно производить трогание автомобиля с места на первой передаче, не форсируя ДВС по оборотам.

Оценку износостойкости сцепления обычно проводят по величине удельной работы буксования q_б, то есть работы, отнесенной к единице площади трения ведомых дисков F_с:

q_б = L/F_с.

Удельная работа буксования определяется обычно при трогании автомобиля с места (наиболее напряженный режим работы сцепления) на первой передаче при суммарном коэффициенте дорожного сопротивления ψ = 0,1. В этих условиях допускаемое значение q_б для однодисковых сцеплений не должно превышать 196…245 Дж/см², а для двухдисковых сцеплений 147…167 Дж/см².

При определении теплового режима работы сцепления рассчитывают температуру его ведущего диска, принимая условно, что отвод теплоты от него за период буксования сцепления ничтожно мал. Уравнение теплового баланса для нагреваемых деталей сцепления:

γ·L = m_с·c·Δt,

где γ – доля тепловой энергии, приходящаяся на рассчитываемую деталь; для однодискового сцепления γ = 0,5;

m_с - масса нагреваемых деталей сцепления;

c - удельная изобарная теплоемкость нагреваемых деталей;

Δt - изменение (перепад) температуры деталей за период буксования сцепления.

Откуда:

Δt = γ·L / m_с·c.

Допускаемое нагревание сцепления Δt за одно включение не должно превышать величины 10⁰С, для автомобиля с прицепом 20⁰С.

В условиях городской езды число включений сцепления может достигать 300…700 на 100 км пройденного пути. Поэтому рабочая температура деталей сцепления в процессе работы автомобиля значительно возрастет. Для накладок сцепления допускается температура при длительном воздействии до 200⁰С. Для уменьшения тепловой напряженности сцепления его диски делают более массивными (с большей теплоемкостью), предусматривают возможность циркуляции воздуха внутри кожуха сцепления.

Дата добавления: 2014-01-11