WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


Pages:     || 2 | 3 |
Федеральное агентство по образованию Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет Факультет автомобильно-дорожный Кафедра организации перевозок, управления и безопасности на автомобильном транспорте РАСЧЁТ СЦЕПЛЕНИЯ АВТОМОБИЛЕЙ Методические указания по курсовому проектированию и практическим занятиям для студентов специальностей 190601 – автомобили и автомобильное хозяйство, 190603 – сервис транспортных и технологических машин и оборудования (автомобильный транспорт) Санкт-Петербург 2007 УДК 629.113.001.24:681.142.2 1. ПОСТРОЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ НАЖИМНЫХ ПРУЖИН Рецензент канд. техн. наук, доцент В. П. Чмиль Нажимные пружины в зависимости от расположения делятся на периферийные и центральные. По периферии устанавливают цилиндрические пружины, Расчёт сцепления автомобилей: метод. указания по курсовому в центре – коническую или тарельчатую.

проектированию и практическим занятиям для студентов специальностей 190601 – Характеристику пружин строят с целью определения её жёсткости и усиавтомобили и автомобильное хозяйство, 190603 – сервис транспортных лия, развиваемого пружиной при выключении сцепления.

и технологических машин и оборудования (автомобильный транспорт) / СПб. гос. Характеристика цилиндрической пружины архит.-строит. ун-т; сост.: П. А. Кравченко, Н. Н. Воронин. – СПб., 2007. – 30 с.

Р = (), (1.1) где Р – усилие пружины, Н; – осадка пружины, мм.

Приведен порядок построения упругой характеристики цилиндрических Характеристика тарельчатой пружины и тарельчатых пружин, изложен расчет механического и гидравлического приводов управления сцеплением. Рассмотрены методики расчета коэффициента запаса Р = f( / ), (1.2) сцепления и элементов сцепления на прочность. Даны справочный материал где, – соответственно углы поворота и подъёма сечения, град.

и примеры расчетов.

1.1. Цилиндрическая пружина Исходные данные: длина l0 пружины в свободном состоянии, мм; длина lвкл (мм) и усилие Рвкл (Н) пружины при включённом сцеплении; диаметр d проволоки пружины, мм; средний диаметр D пружины, мм; полное число iп витков; модуль упругости G второго рода, МПа; рабочий ход lр муфты выключения, мм; передаточное число Uр рычагов.

Порядок расчёта:

1. Вычисляют осадку пружины при включённом сцеплении:

вкл = l0 - lвкл. (1.3) 2. Строят характеристику пружины по двум точкам с координатами (0, 0) (вкл, Рвкл).

3. Осадку пружины при выключении сцепления определяют из чертежа либо по зависимости вык = lр / Uр. (1.4) 4. Усилие Рвык при выключении сцепления находят по величине осадки вык и характеристике пружины.

5. Рассчитывают жёсткость пружины:

с = Рвкл / вкл. (1.5) 6. Проверяют жёсткость пружины по зависимости с = Gd4 / (8D3iр), (1.6) где iр – рабочее число витков, iр = iп - (1,5...2,0). (1.7) Для стали модуль G = 8 104 МПа.

iр = iп - (1,5...2,0) = 8 - 1,5 = 6,5;

Пример 1.1. Построить характеристику периферийной цилиндрической с = Gd4 / (8D3iр) = 8 104 4,54 / (8 25,53 6,5) = 38,04 Н/мм.

пружины по следующим исходным данным: l0 = 63 мм; lвкл = 45 мм; Рвкл = 682 Н;

При разработке рекомендаций жёсткость пружин следует принимать миниd = 4,5 мм; D = 25,5 мм; iп = 8; lр = 9,6 мм; Uр = 5,33; G = 8 104 МПа.

мальной, чтобы износ фрикционных дисков меньше влиял на усилие пружин.

Решение: вкл = l0 - lвкл = 63 - 45 = 18 мм.

По двум точкам строят линейную характеристику пружины (рис. 1.1);

1.2. Тарельчатая пружина P, Н Допущение: не учитывают влияние радиусов колец опорных поверхностей, трения между пружиной и опорами, жёсткости закрепления и предварительного поджатия опорных колец.

Некоторые конструктивные параметры пружин сцепления для легковых и грузовых автомобилей показаны на рис. 1.2 и приведены в табл. 1.1.

Таблица 1. Конструктивные параметры тарельчатых пружин 682 Фирма, модель h, мм H, мм r1, мм r2, мм r3, мм rb, мм ra, мм сцепления АП, 350 СР 3,87 7,43 164,75 131,80 138,5 161,5 35,600 12°АП, 350 DS 3,87 6,54 155,70 126,59 129,0 150,0 41,12° Феродо, 180 Д 2,10 3,55 87,00 66,92 68,0 84,0 20,10°«Борг энд Бек», 2,40 4,42 99,35 73,59 74,5 92,7 25,9°”8“ «Опель-рекорд» 2,30 4,09 99,90 74,00 74,5 97,0 23, 9°ВАЗ-2101 2,20 4,10 97,50 75,00 75,5 93,5 22,10°Москвич-412 2,29 4,19 99,30 77,58 81,0 97,0 25,10°Исходные данные: толщина h пружины, мм; высота H неразрезанной части пружины, мм; значение радиусов r1, r2, r3, ra, rb, мм; угол подъёма сечения, град;

усилие Рнж пружины при включённом сцеплении, Н; рабочий ход lр муфты выключения, мм; модуль упругости Е первого рода, МПа; коэффициент µ Пуассона.

Порядок расчёта:

1. Усилие со стороны нажимного диска Рнж = 2AM / [(r2 - r1) + h(1 - / )], (1.8) где A – коэффициент, учитывающий влияние геометрических параметров;

0 5 10 15 18 19,8 20 25, мм M – безразмерная характеристика упругости пружины.

Рис. 1.1. Характеристика цилиндрической пружины А = Еh3(rb - ra)2 ln (rb / ra) / [12(1 - µ2)]; (1.9) вык = lр / Uр = 9,6 / 5,33 = 1,8 мм. M = [(1 - / )(1 - / 2) + (h/H)2] /. (1.10) 2. Проверка соответствия соотношения По характеристике пружины осадке вык соответствует усилие пружины при выключении сцепления Рвык = 750 Н;

H = (rb - ra) tg. (1.11) с = Рвкл / вкл = 682 / 18 = 37,9 Н/мм;

4. Экстремальные точки характеристики r / = 1 ± [0,33 - 0,67(h / H)2]1/2, (1.13) где знак «минус» соответствует максимуму, «плюс» - минимуму кривой.

5. Передаточное число лепестков пружины при её повороте около опорных колец Uл = (r1 - r3) / (r2 - r1). (1.14) 6. По характеристике пружины для усилия Рнж при включенном сцеплении h находят сборочный натяг Wнж.

7. Ход нажимного диска при выключении сцепления Wнж = lр / Uл. (1.15) 8. Суммарный ход нажимного диска при выключении сцепления Wнж = Wнж + Wнж. (1.16) 9. По характеристике пружины для Wнж находят её усилие Pнж при выключении сцепления.



Пример 1.2. Построить характеристику тарельчатой пружины сцепления по следующим исходным данным: h = 2,2 мм; H = 4,1 мм; r1 = 75,5 мм; r2 = 93,5 мм;

r3 = 22 мм; rb = 97,5 мм; rа = 75 мм; = 1014 (0,1785 рад); Pнж = 3494 Н; lр = 8 мм;

Е = 2,1105 МПа; µ = 0,27.

H = (rb - ra) tg = (97,5 - 75) tg1014 = 4,1 мм, т. е. соответствие выполнено;

/ = 1 ± [0,33 - 0,67(h / H)2]1/2 = 1 ± [0,33 - 0,67(2,2 / 4,1)2]1/2 = 1 ± 0,37, ( / )max = 1 - 0,37 = 0,63, ( / )min = 1 + 0,37 = 1,37.

Результаты расчёта характеристики по зависимостям (1.8) и (1.12) сведены в табл. 1.2 и представлены на рис. 1.3.

Таблица 1.Результаты расчёта характеристики тарельчатой пружины / 0 0,15 0,30 0,45 0,63 0,0 1732 2860 3475 3706 Рнж, Н 0 0,48 0,97 1,46 2,04 2,Wнж, мм / 0,90 1,15 1,37 1,45 1,60 1,3378 2836 2584 2633 2986 Рнж, Н 2,91 3,72 4,42 4,68 5,16 5,Wнж, мм Рис. 1.2. Расчётная схема тарельчатой пружины Uл = (r1 - r3) / (r2 - r1) = (75,5 - 22,0) / (93,5 - 75,5) = 2,97.

По характеристике Рнж = (Wнж) для усилия Рнж находят сборочный натяг 3. Ход нажимного диска пружины Wнж = 2,74 мм (см. рис. 1.3).

Wнж = {(r2 - r1)[1 - 0,52(1 - 0,5 / )2 + h(1 - 0,5 / )]} /. (1.12) 4 H Wнж = lр / Uл = 8 / 2,97 = 2,70 мм;

Wнж = Wнж + Wнж = 2,74 + 2,70 = 5,44 мм.

По характеристике ходу Wнж = 5,44 мм при выключении сцепления соответствует усилие Pнж = 3280 H.

Для обеспечения минимального усилия ( Pнж = 2584 H) следует уменьшить ход нажимного диска до Wнж = 4,42 мм. Тогда рабочий ход муфты выключения должен быть lр = (4,42 - 2,74) 2,97 = 5 мм.

2. РАСЧЁТ ПРИВОДА УПРАВЛЕНИЯ СЦЕПЛЕНИЕМ Расчёт привода управления сцеплением сводят к проверке следующих условий:

Рп [Рп]; (2.1) Sп [Sп], (2.2) где Рп, [Рп] - соответственно фактическое и допускаемое усилия на педаль, Н, [Рп] 150 - для грузовых автомобилей с усилителем и для всех легковых автомобилей; [Рп] 250 - для грузовых автомобилей без усилителя; Sп, [Sп] соответственно фактический и допускаемый полные хода педали, мм; [Sп] 160 для легковых автомобилей; [Sп] 190 - для грузовых автомобилей.

Допущения:

1. Усилие Pп расположено перпендикулярно площадке педали сцепления.

2. Ход педали определяют как перемещение по хорде центра площадки педали сцепления.

Исходные данные: размеры a, b, c, d, e, f рычагов, мм (рис. 2.1); диаметры главного (dг) и рабочего (dр) гидроцилиндров, мм; передаточное число Uл лепестков тарельчатой пружины; ход вык (Wнж ) нажимного диска при выключении сцепления с цилиндрической (тарельчатой) пружиной, мм; холостой ход x муфты выключения, мм; усилие Рвык ( Pнж ) пружины при выключении сцепления с цилиндрической (тарельчатой) пружиной, Н; число zп цилиндрических пружин;

КПД привода.

2.1. Сцепление с цилиндрическими пружинами Порядок расчёта:

1. Приближённое значение (без учёта наклона тяги и рычагов) передаточного числа:

- механического привода (см. рис. 2.1, а) 6 нж 2,Рис. 1.3. Характеристика тарельчатой пружины 0,2 0,4 0,6 0,63 0,8 1,0 1,2 1,37 1,4 1, / 0,645 1,290 1,935 2,580 3,225 3,870 4,515 5,W, мм нж P, Н - с гидравлическим приводом Uм п = ace / (bdf); (2.3) - гидравлического привода (см. рис. 2.1, б) d Sг п = выкUг п + x a c / (b dг d); (2.6) р d Uг п = a ce / (b dг df). (2.4) 3. Усилие, прикладываемое к педали для выключения сцепления, р Pп = Рвык zп / (U), (2.7) 2. Ход педали:

- с механическим приводом где U = Uм п либо U = Uг п.

Sм п = выкUм п + x ac / (bd); (2.5) Для механического привода принимают КПД = 0,5…0,8, для гидравлического – = 0,8…0,9.

4. Проверяют выполнение условий (2.1) и (2.2).

Sп Пример 2.1. Определить ход педали и усилие на педаль сцепления с цилиндрическими пружинами грузового автомобиля по следующим исходным Pп данным: a = 450 мм; b = 75 мм; c = 85 мм; d = 40 мм; e = 88 мм; f = 16,5 мм; x = 3,5 мм;

вык = 1,8 мм; Рвык = 750 Н; zп = 16; = 0,75.

Uм п = ace / (bdf) = 450 85 88 / (75 40 16,5) = 68;

Sм п = выкUм п + x ac / (bd) = 1,8 68 + 3,5 450 85 / (75 40) = 167 мм < [Sп];

Pп = Рвык zп / (Uм п) = 750 16 / (68 0,75) = 235 Н < [Рп].

x 2.2. Сцепление с тарельчатой пружиной Порядок расчёта:

1. Вычисляют передаточное число:

а - механического привода вык Uм п = acUл / (bd); (2.8) - гидравлического привода d Uг п = a cUл / (b dг d). (2.9) р 2. Определяют ход педали:

- с механическим приводом Pп Sм п = Wнж Uм п + xac / (bd); (2.10) S п x - с гидравлическим приводом d 1) Sг п = Wнж Uг п + xa c / (b dг d). (2.11) б р 3. Вычисляют усилие, прикладываемое к педали для выключения сцепления, Pп = Pнж / (U), (2.12) Рис. 2.1. Схемы приводов сцеплений:

а – механический; б – гидравлический 8 3. Коэффициент запаса сцепления для всего диапазона частоты вращения где U = Uм п либо U = Uг п.

коленчатого вала Для механического привода принимают КПД = 0,5…0,8, для гидравлис = Тс / Те. (3.9) ческого - = 0,8…0,9.

4. Проверяют выполнение условий (2.1) и (2.2).

4. Проверяют выполнение условия (3.1).

3. ОПРЕДЕЛЕНИЕ КОЭФФИЦИЕНТА ЗАПАСА СЦЕПЛЕНИЯ Пример 3.1. Определить коэффициенты запаса сцепления по следующим Temax = исходным данным: Рвкл = 682 Н; zп = 16; µ = 0,3; i = 2; Rср = 0,132 м; Нм;

Работоспособность сцепления определяют по коэффициенту запаса:

TN = 329,3 Нм; nN = 3200 об/мин; nТ = 1900 об/мин; k = 1,4; [с] = 1,5…2,2.





с [с], (3.1) Решение: Tc = Рвкл zп iRср = 682 16 0,3 2 0,132 = 864 Нм;

где с, [с] - соответственно фактический и допускаемый коэффициенты запаса kT = kTemax / kTN = 1,4 410 / 1,4 329,3 = 1,245;

сцепления, для легковых автомобилей [с] = 1,2…1,75; для грузовых – 1,5…2,2;

для автомобилей высокой проходимости – 1,8…3,0.

kп = nN / nT = 3200 / 1900 = 1,680;

Исходные данные: усилие Рвкл (Рнж) пружины при включенном сцеплении a = [kT kп(2 - kп) - 1] / [kп(2 - kп) - 1] = [1,245 1,680 (2 - 1,680) - 1]/ [1,с цилиндрической (тарельчатой) пружиной, H; число zп цилиндрических пружин;

(2 - 1,680) - 1] = 0,715;

коэффициент трения фрикционного диска по стали или чугуну всухую; число i b = (1 - a) / (1 - 0,5kп) = (1 - 0,715) / (1 - 0,5 1,680) = 1,780;

пар трения; средний радиус Rср трения фрикционного кольца, м; максимальный Temax крутящий момент, Нм; крутящий момент TN при максимальной мощности, с = 0,5kпb = 0,5 1,680 1,780 = 1,500.

Нм; частоты вращения nN, nТ коленчатого вала соответственно при максимальной Результаты остальных расчётов по зависимостям (3.3), (3.9) при частоте мощности и максимальном моменте, об/мин; коэффициент k увеличения крутящего вращения коленчатого вала ne = 1000...3200 об/мин показаны на рис. 3.1.

момента; допускаемый коэффициент запаса [c] сцепления.

Порядок расчёта:

T, Нм 1. Момент трения сцепления Tс Tc = Рвкл zп µiRср. (3.2) с Для однодискового сцепления i = 2, для двухдискового – 4.

2. Эффективный крутящий момент двигателя с Тe = kTN [a + b(ne /nN) - с(ne / nN)2], (3.3) 700 1,где ne - текущая частота вращения коленчатого вала, об/мин; a, b, c - безразмерные коэффициенты.

[с]min а = [kT kn(2 - kn) - 1] / [kn(2 - kn) - 1]; (3.4) 1,b = (1 - a) / (1 - 0,5kп); (3.5) Te с = 0,5knb, (3.6) 1,где kТ, kn – соответственно коэффициенты приспособляемости по моменту и по частоте вращения, kT = kTemax / kTN, (3.7) 1,1000 1500 2000 2500 3000 ne, об/мин kп = nN / nT. (3.8) Рис. 3.1. Зависимости Т и с от частоты вращения коленчатого вала двигателя 10 Минимальный коэффициент запаса сцепления соответствует частоте Работа буксования при резком включении сцепления вращения ne = 1900 об/мин и составляет с = 1,54 > [с].

Порядок расчёта:

1. На лист наносят график буксования сцепления (рис. 4.1).

4. РАСЧЁТ НА ИЗНОСОСТОЙКОСТЬ 2. Расчётная угловая скорость коленчатого вала (по рекомендации фирмы «Фихтель и Сакс»:

Расчёт выполняют с целью проверки работоспособности сцепления по удель– для карбюраторного двигателя ной работе буксования и нагреву металлических деталей сцепления при трогании автомобиля с места.

eр = [(nT / 3)+1500] / 30;

(4.3) 4.1. Удельная работа буксования - для дизельного двигателя eр = 0,75nN. (4.4) Условие износостойкости aб [aб], (4.1) 3. Представляют расчётную двухмассовую модель автомобиля (рис. 4.2).

где aб, [aб] - удельная работа буксования, соответственно, фактическая и допуНа схеме e, Ie – соответственно угловое ускорение и момент инерции вращаюскаемая, Дж/см2, для легковых автомобилей [aб] = 50…70; для грузовых – 15…120;

щихся частей двигателя и ведущих деталей сцепления. Ориентировочное значедля автопоездов – 10…40.

ние момента инерции в зависимости от максимального момента двигателя опреРасчётные режимы:

деляют из рис. 4.3. Угловое ускорение и угловая скорость e не совпадают по на1. Легковые автомобили и автопоезда на первой передаче при коэффициенте правлению, так как при включении сцепления вращение ведущих частей замедсопротивления движению = 0,02 (асфальтированная дорога) и = 0,16 (грунтовая ленное; а, Iа – соответственно угловое ускорение первичного вала коробки передорога в период распутицы).

дач и приведённый к нему момент инерции автомобиля. Направления а и а со2. Грузовые одиночные автомобили на второй передаче при = 0,02.

3. Резкое (мгновенное) включение сцепления.

Tи e Tи a впадают, так как вращение ускоренное;, – моменты инерционных сил, 4. Плавное включение сцепления.

соответственно, ведущих и ведомых частей сцепления. Моменты инерционных сил направлены в сторону, противоположную направлению угловых ускорений;

Допущения:

Т – приведённый момент сопротивления движению автомобиля.

1. Угловая скорость коленчатого вала двигателя при включении сцепления остаётся постоянной (е = const).

Tu а T 2. Крутящий момент двигателя равен передаваемому сцеплением моменту и прямо пропорционален времени:

a a e р Tc Те = Тс = k t, (4.2) e a где k - коэффициент пропорциональности.

Tu е Ja 3. Момент сопротивления движению остаётся постоянным (Т = const).

Исходные данные: назначение автомобиля; частота вращения nT коленчатого вала двигателя при максимальном моменте, об/мин; частота вращения nN при Tc Temax максимальной мощности, об/мин; максимальный момент двигателя, Нм; a a 0 e момент инерции Ie вращающихся деталей двигателя и ведущих деталей сцепления, tб e Te Jе t кгм2; вес Ga автомобиля, Н; радиус rк колеса, м; передаточное число Uк п коробки передач; передаточное число Uо главной передачи; коэффициент сопротивления Рис. 4.1. График буксования Рис. 4.2. Расчётная двухмассовая движению; момент Тс трения сцепления, Нм; наружный (Dн) и внутренний (dв) при резком включении модель автомобиля диаметры фрикционных накладок, мм; КПД тр трансмиссии; тип двигателя. сцепления 12 Так как Ia, Va = rкк = rкa / (Uк пU0), кгмследовательно, Iа = Ga[rк / (Uк пU0)]2 / g. (4.5) 5. Приведённый к первичному валу коробки передач момент сопротивления движению Т = Ga rк / (Uк пU0тр). (4.6) На всех передачах принимают КПД тр = 0,9.

Pages:     || 2 | 3 |










© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.