Принцип работы сцепления. Устройство сцепления автомобиля

Сцепление – неотъемлемая часть любого современного автомобиля. Именно этот узел принимает на себя все колоссальные нагрузки и удары. Особенно высокое напряжение испытывают устройства на автомобилях с механической КПП. Как вы уже поняли, в сегодняшней статье мы рассмотрим принцип работы сцепления, его конструкцию и назначение.

Характеристика элемента

Сцепление представляет собой силовую муфту, которая осуществляет передачу крутящего момента между двумя основными составляющими автомобиля: двигателем и коробкой передач. Состоит оно из нескольких дисков. В зависимости от типа передачи усилий данные муфты могут быть гидравлическими, фрикционными или же электромагнитными.

Назначение

Автоматическое сцепление предназначено для временного отсоединения трансмиссии от двигателя и плавной их притирки. Необходимость в ней возникает по мере того, как начинается движение. Временное разъединение мотора и КПП нужно и при последующем переключении скоростей, а также при резком торможении и остановке транспортного средства.

Во время движения машины система сцепления находится по большей части во включенном состоянии. В это время она передает мощность от двигателя к коробке переключения передач, а также предохраняет механизмы КПП от различных динамических нагрузок. Тех, которые возникают в трансмиссии. Таким образом, нагрузки на нее возрастают по мере торможения двигателя, при резком включении сцепления, снижении частоты оборотов коленвала либо при наезде транспортного средства на неровности дорожного полотна (ямы, выбоины и так далее).

Классификация по связи ведущих и ведомых частей

Сцепление классифицируют по нескольким признакам. По связи ведущих и ведомых частей принято различать следующие типы устройств:

• Фрикционные.
• Гидравлические.
• Электромагнитные.

По типу создания нажимных усилий

По данному признаку различают типы сцепления:

• С центральной пружиной.
• Центробежные.
• С периферийными пружинами.
• Полуцентробежные.

По количеству ведомых валов системы бывают одно-, двух- и многодисковые.

По типу привода

• Механический.
• Гидравлический.

Все вышеуказанные типы сцеплений (за исключением центробежных) являются замкнутыми, то есть постоянно выключенными или включенными водителем при переключении скоростей, остановке и торможении транспортного средства.

На данный момент большую популярность обрели системы фрикционного типа. Такие узлы используются как на легковых, так и на грузовых автомобиля, а также на автобусах малого, среднего и большого класса.

2-дисковые сцепления используются только на крупнотоннажных тягачах. Также они устанавливаются на автобусы большой вместимости. Многодисковые же практически не применяются автопроизводителями в данный момент. Раньше они использовались на большегрузах. Также стоит отметить, что гидромуфты в качестве отдельного узла на современных машинах не применятся. До недавнего времени они использовались в коробках автомобилей, однако только совместно с последовательно установленным фрикционным элементом.

Что касается электромагнитных сцеплений, то они на сегодняшний день не получили широкого распространения в мире. Связано это со сложностью их конструкции и с дорогостоящим обслуживанием.

Принцип работы сцепления с механическим приводом

Стоит отметить, что данный узел имеет одинаковый принцип работы вне зависимости от количества ведомых валов и типа создания нажимных усилий. Исключение составляет тип привода. Напомним, он бывает механическим и гидравлическим. И сейчас мы рассмотрим принцип работы сцепления с механическим приводом.

Как же действует данный узел? В рабочем состоянии, когда педаль сцепления не затронута, ведомый диск зажат между нажимным и маховиком. В это время передача крутящих усилий на вал производится за счет силы трения. Когда водитель нажимает ногой на педаль, трос сцепления перемещается в корзине. Далее рычаг поворачивается относительно своего места крепления. После этого свободный конец вилки начинает давить на выжимной подшипник. Последний, перемещаясь к маховику, - давить на пластины, которые отодвигают нажимной диск. В данный момент ведомый элемент освобождается от прижимающих усилий и таким образом происходит отсоединение сцепления.

Далее водитель свободно производит переключение передачи и начинает плавно отпускать педаль сцепления. После этого система вновь включает в связь ведомый диск с маховиком. По мере отпускания педали сцепление включается, происходит притирка валов. Через некоторое время (пару секунд) узел в полной мере начинает передавать крутящий момент на двигатель.

Принцип работы сцепления с гидравлическим приводом

Здесь, в отличие от первого случая, усилие от педали к механизму передается посредством жидкости. Последняя содержится в специальных трубопроводах и цилиндрах. Устройство данного типа сцепления несколько отличается от механического. На шлицевом конце ведущего вала трансмиссии и стального кожуха, закрепленного к маховику, устанавливается 1 ведомый диск.

Внутри кожуха есть пружина с радиальным лепестком. Она служит выжимным рычагом. Управляющая педаль при этом подвешивается на оси к кронштейну кузова. К ней также прикреплен толкатель главного цилиндра на шарнирном соединении. После того как происходит выключение узла и переключение передачи, пружина с радиальными лепестками возвращает педаль в исходное положение. Кстати, схема сцепления представлена на фото справа.

Но это еще не все. В конструкции узла присутствует как главный, так и рабочий цилиндр сцепления. По своей конструкции оба элемента очень схожи между собой. Оба состоят из корпуса, внутри которого присутствует поршень и специальный толкатель. Как только водитель нажимает педаль, задействуется главный цилиндр сцепления. Здесь при помощи толкателя поршень перемещается вперед, благодаря чему давление внутри увеличивается. Последующее его передвижение приводит к тому, что жидкость проникает в рабочий цилиндр через нагнетательный канал. Так вот, благодаря воздействию толкателя на вилку и происходит выключение узла. В то время, когда водитель начинает отпускать педаль, рабочая жидкость поступает обратно. Это действие приводит к включению сцепления. Данный процесс можно описать так. Сначала открывается обратный клапан, который сжимает пружину. Далее идет возврат жидкости из рабочего цилиндра в главный. Как только давление в нем становится меньше усилия нажатия пружины, клапан закрывается, а в системе образуется избыточное давление жидкости. Так происходит нивелирование всех зазоров, которые находятся в определенной части системы.

В чем отличие двух приводов?

Основное преимущество систем с механическим приводом заключается в простоте конструкции и неприхотливости в обслуживании. Однако в отличие от своих аналогов они имеют меньший коэффициент полезного действия.

Гидравлическое сцепление (фото его представлено ниже), благодаря высокой производительности, обеспечивает более плавное включение и выключение узлов.

Однако такой тип узлов гораздо сложнее по своей конструкции, из-за чего они менее надежны в работе, более прихотливы и затратны в обслуживании.

Требование к сцеплениям

Один из главных показателей данного узла – высокая способность к передаче усилий крутящего момента. Для оценки этого фактора используется такое понятие, как «величина коэффициента запаса сцепления».

Но, кроме основных показателей, которые касаются каждого узла машины, к данной системе предъявляется целый ряд других требований, среди которых следует отметить:

• Плавность включения. При эксплуатации автомобиля данный параметр обеспечивается квалифицированным управлением элементами. Однако некоторые детали конструкции предназначены для увеличения степени плавного включения узла сцепления даже при минимальной квалификации водителя.
• «Чистота» выключения. Данный параметр подразумевает полное выключение, при котором усилия крутящего момента на выходном валу соответствуют нулевому или близкому к нему значению.
• Надежная передача мощности от трансмиссии к двигателю при любых режимах работы и эксплуатации. Иногда при заниженном значении коэффициента запаса сцепление начинает пробуксовывать. Что приводит к повышенному его нагреву и износу деталей механизма. Чем выше данный коэффициент, тем больше масса и размеры узла. Чаще всего это значение составляет порядка 1.4-1.6 для легковых автомобилей и 1.6-2 для грузовиков и автобусов.
• Удобство управления. Данное требование является обобщенным для всех органов управления транспортного средства и конкретизируется в виде характеристики хода педали и степени усилий, требуемых для полного отключения сцепления. На данный момент в России действует ограничение в 150 и 250 Н для автомобилей с усилителями привода и без них соответственно. Сам ход педали зачастую не превышает отметки 16 сантиметров.

Заключение

Итак, мы рассмотрели устройство и принцип работы сцепления. Как видите, данный узел имеет большое значение для автомобиля. От его работоспособности зависит исправность всего транспортного средства. Поэтому не следует рвать сцепление, резко убирая ногу с педали при движении. Чтобы максимально сохранить детали узла, необходимо плавно отпускать педаль и не практиковать длительных выключений системы. Так вы обеспечите долгую и надежную работу всех ее элементов.