Сцепление. Типы сцеплений, применяемых на автомобилях. Назначение, устройство и принцип работы однодискового сцепления автомобиля.
Сцепление представляет собой элемент трансмиссии, передающий под действием сил трения крутящий момент от двигателя на трансмиссию и имеющий устройство для кратковременного их разъединения.
Виды сцеплений:
Постоянно замкнутое.
Постоянно разъединенное.
Электромагнитное.
Сцепление бывает однодисковое и двудисковое, а также мокрое и сухое.
Фрикционное однодисковое сцепление.
Сцепление является механизмом трансмиссии авто, передающим крутящий момент от двигателя на КПП и позволяющее кратковременно отсоединять от двигателя другие агрегаты трансмиссии и вновь плавно их соединять.
Оно состоит из
ведущего диска, ведомого диска, имеющего
фрикционные накладки и установленного
на шлицах первичного вала КПП, кожуха,
диафрагменной нажимной пружины и муфты
выключения.
Ведущий диск является и нажимным, при помощи 3 пар соединительных звеньев он соединен с кожухом, привернутом к маховику, и вращается вместе с ним. Ведомый диск, передающий крутящий момент от двигателя на первичный вал КПП, во включенном положении зажимается между ведущим диском и маховиком. С помощью радиальных прорезей он разделен на 12 секторов, отогнутых в разные стороны, что обеспечивает плавность включения сцепления за счет упругости секторов и уменьшает возможность коробления детали.
Когда педаль
отпущена, диафрагменная пружина прижимает
нажимной ведущий диск и ведомый диск к
маховику, ведомый диск оказывается
зажатым между плоскостью маховика и
нажимным ведущим диском. При этом ведомый
диск за счет сил трения будет вращаться
вместе с маховиком и нажимным диском,
передавая крутящий момент через ступицу
на первичный вал КПП. Крутящий момент
двигателя через ведомый диск передается
к ступице через демпферные пружины. При
изменениях передаваемого крутящего
момента происходит угловое перемещение
ведомого диска относительно его ступицы
и задней пластины демпфера.
При нажатии на педаль, толкатель перемещает поршень главного цилиндра, в результате чего перед поршнем создается избыточное давление жидкости, которое передается на поршень рабочего цилиндра. Под действием давления жидкости поршень рабочего цилиндра перемещается и через толкатель перемещает вилку выключения сцепления, которая другим концом передвигает муфту выключения сцепления в сторону маховика. Диафрагменная пружина, выгибаясь, отводит нажимной ведущий диск от маховика. При этом ведомый диск освобождается, и передача крутящего момента на первичный вал КПП прекращается.
При отпускании
педали все детали привода возвращаются
в исходное положение под действием
оттяжной пружины, диафрагменная пружина
сгибается и снова зажимает ведомый диск
между ведущим диском и маховиком,
обеспечивая передачу крутящего момента
на первичный вал КПП.
Виды сцепления модулей
Сцепление модулей — мера взаимозависимости модулей, определяет, насколько хорошо модули отделены друг от друга. Модули независимы, если каждый из них не содержит о другом никакой информации. Чем больше информации о других модулях хранит модуль, тем больше он с ними сцеплен. Пять типов сцепления модулей: по данным; по образцу; по управлению; по общей области данных; по содержимому.
Сцепление по данным — модули обмениваются данными, представленными скалярными значениями. При небольшом количестве передаваемых параметров этот тип обеспечивает наилучшие технологические характеристики ПО.
Сцепление
по образцу —
модули обмениваются данными, объединенными
в структуры. Этот тип также обеспечивает
неплохие характеристики, но они хуже,
чем у предыдущего типа, так как конкретные
передаваемые данные «спрятаны» в
структуры, и потому уменьшается
«прозрачность» связи между модулями.
Сцеплении по управлению — один модуль посылает другому информационный объект (флаг) для управления внутренней логикой модуля. Таким способом выполняют настройку режимов работы ПО. Это снижает наглядность взаимодействия модулей и потому обеспечивают еще худшие характеристики технологичности разрабатываемого ПО.
Сцепление по общей области данных
программы, использующие данный тип сцепления, очень сложны для понимания ;
ошибка одного модуля, приводящая к изменению общих данных, может проявиться при выполнении другого модуля, что существенно усложняет локализацию ошибок;
при ссылке к данным в общей области модули используют конкретные имена, что уменьшает гибкость разрабатываемого ПО.
«Подпрограммы
с памятью», действия которых зависят
от истории вызовов, используют сцепление
по общей области, что делает их работу
в общем случае непредсказуемой.
Именно
этот вариант используют статические
переменные C++.
Сцепления по содержимому — один модуль содержит обращения к внутренним компонентам другого, что противоречит блочно-иерархическому подходу. Отдельный модуль в этом случае уже не является блоком («черным ящиком»): его содержимое должно учитываться в процессе разработки другого модуля. Современные универсальные языки процедурного программирования данного типа сцепления в явном виде не поддерживают, но для языков низкого уровня (Ассемблера) такой вид сцепления возможен.
В табл. 2.1 приведены характеристики различных типов сцепления по экспертным оценкам. Допустимыми считают первые три типа сцепления.
Таблица 2.1
Тип сцепления | Сцепление, балл | Устойчивость к ошибкам других модулей | Наглядность (понятность) | Возможность изменения | Вероятность использования |
По данным | 1 | Хорошая* | Хорошая | Хорошая | Большая |
| По образцу | 3 | Средняя | Хорошая* | Средняя | Средняя |
По управлению | 4 | Средняя | Плохая | Плохая | Малая |
По общей области | 6 | Плохая | Плохая | Средняя | Малая |
По содержимому | 10 | Плохая | Плохая | Плохая | Малая |
*
Зависит от количества параметров
интерфейса.
Обычно модули сцепляются между собой несколькими способами. Качество ПО определяют по типу сцепления с худшими характеристиками.
В некоторых случаях сцепление модулей можно уменьшить, удалив необязательные связи и структурировав необходимые связи. Примером может служить объектно-ориентированное программирование, в котором вместо большого количества параметров метод неявно получает адрес области (структуры), в которой расположены поля объекта, и явно – дополнительные параметры. В результате модули оказываются сцепленными по образцу.
Диаграмма переходов состояний
5 типов сцеплений и принцип их работы
Двигатель внутреннего сгорания действительно вырабатывает всю эту мощность, но без сцепления у нее не было бы возможности преобразовать ее в механическую энергию для движения автомобиля вперед. Имея в виду, что существует широкий спектр двигателей и трансмиссий, автопроизводителям было важно производить разные типы сцепления для разных типов автомобилей.
Фрикционная муфта
Это самый простой тип муфты, а также наиболее часто используемый. Сцепление состоит из выжимного подшипника, нажимного диска и диска сцепления и, как правило, приводится в действие тросом или с помощью гидравлики. Подшипник используется для зацепления или расцепления маховика и трансмиссии. Большинство автомобилей, как правило, используют однодисковое сцепление, однако автомобили с мощными двигателями, как правило, используют многодисковое сцепление для включения трансмиссии. Нажатие на педаль сцепления отключит трансмиссию от маховика, поскольку это заставляет подшипники оказывать давление на пружины на прижимном диске, в свою очередь освобождая диск сцепления.
Сухие и мокрые сцепления
Мокрые сцепления, как правило, немного сложнее. Они снабжены маслом для охлаждения и смазки внутренних частей. Эти муфты в основном используются в машинах с высоким крутящим моментом. Тепло, выделяемое этими мощными машинами, делает масла необходимыми.
Сухие сцепления, однако, не нуждаются в смазочных материалах или маслах. Сухие сцепления обычно представляют собой однодисковые сцепления. Это, в свою очередь, означает, что любая смазка может привести к проскальзыванию сцепления из-за отсутствия трения. Проскальзывание сцепления может резко снизить мощность двигателя. С другой стороны, по этой причине мокрые сцепления, как правило, являются многодисковыми сцеплениями.
Многодисковое сцепление
Когда в сцеплении несколько фрикционных дисков расположены друг над другом, создаваемое трение становится намного больше. Это, в свою очередь, позволяет ему выдерживать гораздо больший выходной крутящий момент без каких-либо повреждений. Укладка этих пластин позволяет установить их в фурнитуру того же размера, что и обычная фрикционная муфта. Эти сцепления в основном используются в экстремальных высокопроизводительных автоспортах, таких как серия Formula и WRC соответственно.
Механизмы Dual Clutch
В сегменте автомобилей премиум-класса большинство автомобилей оснащены коробкой передач с двойным сцеплением.
Механизмы состоят из использования небольшого сцепления для четных передач и одного большого сцепления для нечетных. Благодаря быстрому переключению передач с помощью DCT они теперь широко используются в различных типах автомобилей, таких как суперкары, спортивные автомобили и даже хот-хэтчи. Тот факт, что одно сцепление включено постоянно, в то время как другое ожидает ввода, обеспечивает плавное быстрое переключение передач.
Электромагнитные и электрогидравлические муфты
Электромагнитные муфты обычно используются, когда существует определенное пренебрежение к здоровью и сроку службы механических компонентов, составляющих концепцию переключения передач. Эта настройка сцепления вращается вокруг процесса включения сцепления просто датчиками приближения на переключателе или нажатием кнопки. Эта дистанционная активация сцепления происходит благодаря постоянному току, проходящему через электромагнит, который, в свою очередь, создает магнитное поле. Эти системы сцепления наиболее распространены в автомобилях с подрулевыми переключателями.
Потянув за любой из лепестков, вы посылаете электрический сигнал на сцепление, чтобы оно отключилось и включилось гидравлически после переключения на нужную передачу. Электромагнитная муфта создает среду, в которой лепестковая муфта вообще не нужна.
10 типов сцепления и как они работают? [Пояснено с иллюстрациями]
СцеплениеТипы сцепления: — Современное сцепление состоит из четырех основных компонентов: крышки (которая включает в себя диафрагму пружины), прижимной диск, ведомый диск и выжимной подшипник.
1. Фрикционная муфта: ( Типы муфт ) Фрикционная муфтаФрикционные муфты являются одним из наиболее часто используемых механизмов сцепления. Фрикционная муфта передает крутящий момент за счет поверхностного натяжения между двумя осями фрикционной муфты.
2. Конусная муфта: ( Типы муфт ) Конусная муфта Эти муфты представляют собой не что иное, как муфты фрикционного типа, в которых используются конические поверхности.
Площадь контакта отличается от нормальной поверхности трения. Коническая поверхность обеспечивает конусообразную форму, благодаря чему приложенное количество приводного усилия, которое медленно сближает контактные поверхности сцепления, быстро увеличивает давление на сопрягаемую поверхность.
Они также известны как муфты свободного хода. Муфты этого типа в основном отделяют ведущий вал от ведомого вала, когда ведомый вал плавно катится (быстро вращается), чем ведомый вал. Например: велосипедные остановки, гребля и круизы.
4. Предохранительная муфта: ( Типы муфт ) Предохранительная муфтаЭти типы муфты также известны как ограничители крутящего момента. Эти типы механизмов муфты позволяют вращающемуся валу отделяться в случае, когда на машине встречается сопротивление, превышающее нормальное.
5. Центробежная муфта: (Типы муфт) Центробежная муфта Эти муфты поставляются как с центробежными, так и с полуцентробежными муфтами, которые используются там, где требуется включение вала (ведомого) на определенной скорости.
На ведущем валу есть вращающийся элемент, который поднимается вверх по мере увеличения скорости и вала и входит в зацепление с муфтой, которая приводит в движение вал.
В системе гидравлического сцепления муфта является гидродинамической, и валы не соприкасаются друг с другом. В конечном итоге они работают как вторичный / альтернативный вариант механических сцеплений.
7. Электромагнитная муфта: (Типы муфт) Электромагнитная муфтаЭти муфты используют теорию магнетизма работы двигателя. Муфта состоит из двух концов, ведомого и ведомого, расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга и действующих как полюса магнита. Всякий раз, когда постоянный ток проходит через систему сцепления, которая активирует электромагнетизм, следовательно сцепление включается.
8. Кулачковая муфта Кулачковая муфта Кулачковая муфта в основном состоит из 2 вращающихся валов или других вращающихся компонентов, использующих интерференцию (не за счет трения).