Proiectarea Ambreiajului Pentru O Autoutilitara

CUPRINS

1 Noțiuni introductive…………………………………………………………..…………..……5

Rolul, condițiile impuse și clasificarea ambreiajelor pentru autovehicule rutiere…………..5

Principiile de funcționare și elementele componente ale ambreiajelor mecanice……………6

Determinarea caracteristicilor constructive si dinamice ale autovehiculului……………..9

Stabilirea caracteristicilor dimensionale și masice ale autovehiculului………………..…9

Studiul modelelor de autovehicule similare cu cel din tema de proiect…….……11

Determinarea coordonatelor centrului de masă………………………………….13

Caracteristica de turație exterioară a motorului autovehiculului…………………………15

Caracteristica de tracțiune………………………………………………………..….…..17

Caracteristica dinamică a autovehiculelor……………………………………….….……22

Calculul ambreiajului autovehiculului…………………………………………………………………….28

Determinarea momentului de calcul al ambreiajului………………………………………………..28

Determinarea dimensiunilor garniturilor de frecare………………………………………………….29

Determinarea forței de apăsare a arcurilor asupra discurilor de presiune…………………….31

Verificarea garniturilor de frecare………………………………………………………………………….31

Verificarea presiunii specifice dintre suprafetele de frecare……………………………31

Verificarea la uzură a garniturilor de frecare………………………………………………..32

Verificarea ambreiajului la încălzire……………………………………………………………33

Calculul arcurilor de presiune……………………………………………………………………………….34

Determinarea diametrului sârmei și a diametrului de înfășurare a spirei…………..34

Determinarea numărului de spire ale arcului de presiune……………………………….36

Determinarea lungimii arcului în stare liberă………………………………………………..37

Determinarea coeficientului de siguranță al ambreiajului după

uzarea garniturilor…………………………………………………………………………………….38

Determinarea lucrului mecanic necesar debreierii…………………………………………40

Calculul arborelui ambreiajului……………………………………………………………………………..40

Calculul discurilor ambreiajului…………………………………………………………………………….42

Calculul elementelor de fixare și ghidare ale discului de presiune…………………..42

Calculul discului condus……………………………………………………………………………44

Calculul niturilor de fixare a discului propriu-zis pe butucul ambreiajului……….44

Determinarea dimensiunilor arcurilor elementului elastic suplimentar……………45

Calculul mecanismului de acționare………………………………………………………………………45

Tehnologia de fabricare a arborelui ambreiajului………………………………………………………….50

Conditii tehnice, materiale și semifabricate……………………………………………………………50

Stabilirea succesiunii operațiilor și fixarea bazelor de așezare………………………………….50

Diagnosticarea defectiunilor ambreiajului și metode de reparare recondiționare si intretinere………………………………………………………………………………………………………………56

Diagnosticarea defectiunilor ambreiajului………………………………………………………………55

Identificarea defectiunilor in functionarea ambreiajului……………………………………………58

Intretinerea si reconditionarea ambreiajului…………………………………….……….60

Bibliografie………………………………………………………………………………….…..63

CAPITOLUL I

NOTIUNI INTRODUCTIVE

1.1. Rolul, condițiile impuse și clasificarea ambreiajelor pentru autovehicule rutiere

Ambreiajul face parte din transmisia automobilului și este intercalat între motor și cutia de viteze, reprezentând organul de transmitere a momentului de la arborele cotit al motorului la cutia de viteze.

Funcțiile ambreiajului sunt :

asigură cuplarea progresivă a motorului cu celelalte organe ale transmisiei la pornirea de pe loc a automobilului;

permite cuplarea și decuplarea motorului cu transmisia automobilului în timpul mersului, la schimbarea treptelor de viteze;

protejează la suprasarcini celelalte organe ale transmisiei prin elasticitatea radială și patinarea dicurilor în stare cuplată.

Ambreiajul unui autovehicul trebuie să îndeplinească urmatoarele conditii :

să permita decuplarea completa și cât mai rapidă a motorului de transmisie , pentru ca schimbarea treptelor sa se faca fara socuri;

să necesite eforturi minime din partea conducatorului pentru decuplarea sa, în condițiile unei curse a pedalei de maxim 120-200 mm și a unei forțe de maxim 150 N la autoturisme si maxim 250 N la autocamioane si autobuze ;

-partile conduse să aiba o greutate cât mai redusă pentru ca schimbarea treptelor sa se faca fără șocuri

să fie suficient de progresiv pentru a se evita pornirea bruscă din loc a automobilului;

să asigure în stare cuplată o îmbinare perfectă intre motor si transmisie;

să permita eliminarea căldurii care se produce în timpul patinării suprafetelor de frecare în procesul de cuplare;

să amortizeze vibratiile ce se produc în transmisie ;

să aiba o constructie simplă si ieftină ;

să fie cât mai usor de întretinut și de reglat și sa ofere sigurantă în exploatare.
Dupa principiul de functionare ambreiajele pot fi :

– ambreiaje mecanice,

– ambreiaje hidrodinamice,

– ambreiaje electromagnetice

– ambreiaje combinate.

Dupa tipul mecanismului de comandă ambreiajele pot fi :

ambreiaje cu comandă mecanică ,

ambreiaje cu comandă hidraulică,

ambreiaje cu comandă pneumatică

ambreiaje cu comandă electrică

După modul de realizare a comenzi ambreiajele pot fi:

– ambreiaje neautomate, puse în funcțiune de forța musculară a conducătorului auto;

– ambreiaje automate, comandate de divese dispozitive în funcție de poziția pedalei de accelerație, turația și sarcina motorului și de poziția manetei de schimbare a treptelor de viteză.

Uneori, sistemul de acționare a ambreiajelor neautomate este prevăzut cu un servomecanism de tip mecanic, hidraulic sau pneumatic, care reduce efortul depus de conducător.

1.2. Principiile de funcționare și elementele componente ale ambreiajelor mecanice

În construcția de automobile, ambreiajele mecanice au căpătat răspândirea cea mai largă, deoarece sunt simple, ieftine, sigure în exploatare, ușor de manevrat și au momente de inerție mici ale pieselor părții conduse. Funcționarea ambreiajelor mecanice este bazată pe folosirea forțelor de frecare ce apar între suprafețele părților conduse și conducătoare ale acestora.

Ambreiajul are 3 componente:

partea conducătoare

partea condusă

mecanismul de acționare

Partea conducătoare a ambreiajului este formată din : volant , discul de presiune, carcasa și arcurile de presiune, și este solidară la rotație cu volantul motorului.

Partea condusă se compune din: discul condus cu garniturile de frecare și arborele ambreiajului, și este solidară la rotație cu arborele ambreiajului.

Construcția ambreiajului cu un singur disc, cu arcuri periferice, este prezentată în figura 1.

Principiul de funcționare este următorul: atât timp cât pedala nu este acționată (ambreiere), datorită forței dezvoltate de arcuri, discul condus este apăsat pe volantul motorului de către discul de presiune. Discul condus se poate deplasa axial pe canelurile arborelui ambreiajului, iar discul de presiune este solidar la rotație cu volantul prin intermediul carcasei.

Prin frecarea ce ia naștere între suprafețele de contact ale volantului și discul de presiune pe de o parte și suprafețele discului condus pe de altă parte, momentul motor este transmis arborelui primar al cutiei de viteze și mai departe , prin celelalte organe ale transmisiei, la roțile motoare.

Dacă se apasă asupra pedalei de ambreiaj (debreiere), forța se transmite prin pârghii, cabluri sau conducte hidrauluice spre manșonul rulmentului de presiune și spre pângiile de debreiere care depărtează discul de fricțiune de volantul motorului, învingând forța dezvoltată de arcurile de presiune. Astfel momentul motor nu se transmite mai departe cutiei de viteze și roților motoare.

În momentul decuplării (debreiere), discul de ambreiaj are în continuare o mișcare de rotație, diferită însă de cea a discului de presiune și a volantei. Această diferență de rotație este suplinită de rulmentul de presiune, solicitat doar în timpul debreierii. Menținerea timp îndelungat a piciorului pe pedala de ambreiaj (la stop, în așteptarea culorii verzi a semaforului) duce la suprasolicitarea rulmentului de presiune și uzura rapidă a acestuia.

Cuplarea din nou a ambreiajului se realizează prin eliberarea lină a pedalei , după care arcurile vor apăsa din nou discul de presiune pe discul condus , iar acesta din urmă pe volant.

Atâta timp cât între suprafețele de frecare ale discurilor și volantului nu există o apăsare mare , forța de frecare care ia naștere între aceste suprafețe va fi mică, caz în care ambreiajul nu va transmite întregul moment motor și în consecință , va exista o alunecare între volant și discul condus. Aceasta este perioada de patinare a ambreiajului .

În perioada de patinare a ambreiajului , o parte din energia mecanică se transformă în energie termică, iar ambreiajul se încălzește , producând uzura mai rapidă a garniturilor de frecare ale discului condus .

La eliberarea completă a pedalei ambreiajului, forța de apăsare dezvoltată de arcuri este suficient de mare pentru a se transmite în întregime momentul motor.

Ambreiajele mecanice utilizate la automobile se clasifică astfel :

după forma geometrică a suprafețelor de frecare pot fi : ambreiaje cu discuri, cu saboți și cu conuri ;

după numărul arcurilor de presiune și modul de dispunere a lor: ambreiaje cu mai multe arcuri dispuse periferic, sau cu un singur arc central ;

după numărul discurilor conduse : ambreiaje monodisc, bidisc sau cu mai multe discuri ;

după modul de obținere a forței de apăsare : ambreiaje simple, semicentrifugale și centrifugale ;

după condițiile de lucru ale suprafețelor de frecare: ambreiaje uscate sau în ulei;

CAPITOLUL II

DETERMINAREA CARACTERISTICILOR CONSTRUCTIVE

SI DINAMICE ALE AUTOVEHICULULUI

Pentru a obține toate datele necesare proiectării ambreiajului indicat perin tema de proiect sunt necesare în prealabil efectuarea unor studii asupra modelelor similare de autovehicule construite până în prezent.

2.1.Stabilirea caracteristicilor dimensionale și masice ale autovehiculului

Caracteristicile dimensionale ale unui autovehicul sunt: dimensiunile de gabarit, ampatamentul, ecartamentul, consolele, lumina sau garda la sol, razele de viraj și de trecere, unghiul de atac, unghiul de degajare și razele rotilor autovehiculului.

Ampatamentul A: este distanta dintre axele geometrice ale puntilor automobilului.Ecartamentul la rotile din fata si din spate , reprezinta distanta dintre planele mediane ale rotilor ce apartin aceleasi punti.

Consolele fata si spate reprezinta distanta dintre planul vertical care trece prin centrul rotilor fata respectiv spate si punctul extrem din fata respectiv din spate al automobilului.

Capacitatea de trecere a unui autovehicul reprezinta calitatea acestuia de a se putea deplasa pe drunuri dificile si de a putea trece peste anumite obstacole verticale .

Lumina sau garda la sol – c- reprezinta distanța verticală dintre punctul cel mai de jos al șasiului complet încarcat si planul de sustinere, respectiv inaltimea maximlantul prin intermediul carcasei.

Prin frecarea ce ia naștere între suprafețele de contact ale volantului și discul de presiune pe de o parte și suprafețele discului condus pe de altă parte, momentul motor este transmis arborelui primar al cutiei de viteze și mai departe , prin celelalte organe ale transmisiei, la roțile motoare.

Dacă se apasă asupra pedalei de ambreiaj (debreiere), forța se transmite prin pârghii, cabluri sau conducte hidrauluice spre manșonul rulmentului de presiune și spre pângiile de debreiere care depărtează discul de fricțiune de volantul motorului, învingând forța dezvoltată de arcurile de presiune. Astfel momentul motor nu se transmite mai departe cutiei de viteze și roților motoare.

În momentul decuplării (debreiere), discul de ambreiaj are în continuare o mișcare de rotație, diferită însă de cea a discului de presiune și a volantei. Această diferență de rotație este suplinită de rulmentul de presiune, solicitat doar în timpul debreierii. Menținerea timp îndelungat a piciorului pe pedala de ambreiaj (la stop, în așteptarea culorii verzi a semaforului) duce la suprasolicitarea rulmentului de presiune și uzura rapidă a acestuia.

Cuplarea din nou a ambreiajului se realizează prin eliberarea lină a pedalei , după care arcurile vor apăsa din nou discul de presiune pe discul condus , iar acesta din urmă pe volant.

Atâta timp cât între suprafețele de frecare ale discurilor și volantului nu există o apăsare mare , forța de frecare care ia naștere între aceste suprafețe va fi mică, caz în care ambreiajul nu va transmite întregul moment motor și în consecință , va exista o alunecare între volant și discul condus. Aceasta este perioada de patinare a ambreiajului .

În perioada de patinare a ambreiajului , o parte din energia mecanică se transformă în energie termică, iar ambreiajul se încălzește , producând uzura mai rapidă a garniturilor de frecare ale discului condus .

La eliberarea completă a pedalei ambreiajului, forța de apăsare dezvoltată de arcuri este suficient de mare pentru a se transmite în întregime momentul motor.

Ambreiajele mecanice utilizate la automobile se clasifică astfel :

după forma geometrică a suprafețelor de frecare pot fi : ambreiaje cu discuri, cu saboți și cu conuri ;

după numărul arcurilor de presiune și modul de dispunere a lor: ambreiaje cu mai multe arcuri dispuse periferic, sau cu un singur arc central ;

după numărul discurilor conduse : ambreiaje monodisc, bidisc sau cu mai multe discuri ;

după modul de obținere a forței de apăsare : ambreiaje simple, semicentrifugale și centrifugale ;

după condițiile de lucru ale suprafețelor de frecare: ambreiaje uscate sau în ulei;

CAPITOLUL II

DETERMINAREA CARACTERISTICILOR CONSTRUCTIVE

SI DINAMICE ALE AUTOVEHICULULUI

Pentru a obține toate datele necesare proiectării ambreiajului indicat perin tema de proiect sunt necesare în prealabil efectuarea unor studii asupra modelelor similare de autovehicule construite până în prezent.

2.1.Stabilirea caracteristicilor dimensionale și masice ale autovehiculului

Caracteristicile dimensionale ale unui autovehicul sunt: dimensiunile de gabarit, ampatamentul, ecartamentul, consolele, lumina sau garda la sol, razele de viraj și de trecere, unghiul de atac, unghiul de degajare și razele rotilor autovehiculului.

Ampatamentul A: este distanta dintre axele geometrice ale puntilor automobilului.Ecartamentul la rotile din fata si din spate , reprezinta distanta dintre planele mediane ale rotilor ce apartin aceleasi punti.

Consolele fata si spate reprezinta distanta dintre planul vertical care trece prin centrul rotilor fata respectiv spate si punctul extrem din fata respectiv din spate al automobilului.

Capacitatea de trecere a unui autovehicul reprezinta calitatea acestuia de a se putea deplasa pe drunuri dificile si de a putea trece peste anumite obstacole verticale .

Lumina sau garda la sol – c- reprezinta distanța verticală dintre punctul cel mai de jos al șasiului complet încarcat si planul de sustinere, respectiv inaltimea maxima a obstacolelor care pot fi trecute de autovehiculul complet incarcat fara a le atinge.

Raza longitudinala de trecere este raza suprafetei cilindrice tangenta la punctul cel mai de jos din fata sau din spate pe distanta ecartamentului si la suprafetele interioare ale pneurilor. Valori mici ale razei transversale determina capacitatea marita de trecere.

Unghiul de trecere si sunt determinate de tangentele la pneurile fata si spate si partea cea mai din fata respectiv cea mai din spate a sasiului sau caroseriei. La deplasari pe drumuri accidentate, mai ales cand autovehiculul urca sau coboara pante, este posibil sa atinga drumul cu capatul din fata sau din spate. Posibilitatea de atingere este cu atat mai mare cu cat este mai mic unghiul de trecere si cu cat lungimea caroseriei in fata-spate este mai mare.

Principalele caracteristici masice ale unui autovehicul sunt :

masa proprie a autovehiculului ’’m0’’, reprezintă masa vehiculului carosat fară încărcătură, cea a conducătorului auto (75 kg), masa rezervorului de carburant la 90% din capacitate.

masa totală maximă admisibilă ’’ma’’, reprezintă masa proprie a autovehiculului la care se adaugă masa maximă a încărcăturii stabilită de constructor .

masa totală maximă autorizată, reprezintă masa totală maximă a fiecarui tip de autovehicul autorizat pentru circulația pe drumurile publice conform legislației în vigoare și nu poate depăși masa totală tehnic admisibilă prevăzută de constructor .

sarcina utilă maximă constructivă a autovehiculului ‚’’mu’’, reprezintă masa maximă a încărcaturii prescrisă de constructor .

sarcinile pe puntea din față și pe puntea din spate reprezintă masele ce revin fiecărei punți prin repartizarea masei totale maxime admisibile .

coordonatele centrului de masă pe directie orizontală și verticală influențează performanțele dinamice și solicitările punților autovehiculului.

Stabilirea valorilor acestor parametri s-a realizat pe baza studiului asupra unor modele similare de autovehicule cu cel din tema de proiect.

2.1.1.Studiul modelelor de autovehicule similare cu cel din tema de proiect

Carateristicile constructive ale unor autovehicule similare cu cel din tema de proiect sunt prezentate în Tabelul 1

Tabelul 1. Autovehiculele similare cu cel din tema de proiect

In urma datelor studiate s-au adoptat constructiv, pentru autovehiculul din tema de proiect, umatorii parametrii tehnici :

1.Motorul

cilindreea: 3900 [cm3]

puterea maximă: 110 [kW]

turația la puterea maximă: 2700 [rot/min]

momentul maxim: 490 [N.m]

turația la moment maxim: 1200 [rot/min]

2.Transmisia

tipul ambreiajului: mecanic monodisc cu arcuri periferice cu comandă hidraulică

tipul cutiei de viteză: manuală 6+1 trepte

raportul de transmitere al transmisiei principale: i0 = 3,58

rapoartele de transmitere ale cutiei de viteze :

icv1=6,34, icv2=4,25, icv3=2,98, icv4=2,00, icv5=1,35, icv6=0,78

3. Punți : punți față și spate rigide , punte din spate motoare.

4. Sistem de franare cu tambur și saboti

5. Sistem de directie : servohidraulic cu mecanism cu melc globoidal și rolă .

6. Anvelope : 205/75R 17,5

4.Parametrii dimensionali și masici:

Tabelul 2. Parametrii dimensionali și masici ai autovehiculului

Pe baza acestor date s-a realizat schița autovehicului conform Anexa 1

2.1.2.Determinarea coordonatelor centrului de masă

Stabilirea amplasării principalelor subansamble ale autovehiculului s-a facut prin comparatie cu cele ale autovehiculelor similare, iar valorilor maselor sau adoptat procentual pe baza recomandărilor din literature de specialitate .

S-a întocmit, la scară, într-un sistem de coordonate, schema de organizare a principalelor subansamble ale autovehiculului evidențiindu-se forțele de greutate și poziția punctelor de aplicatie ale acestora, conform Anexa 2 .

Această schița a stat la baza studiilor în vederea determinării poziției centrului de masă al autovehiculului în cazurile în care acesta este descărcat, respectiv încărcat .

Rezultatele studiului sunt centralizate în Tabelul 3. și Tabelul 4.

Tabelul 3. Determinarea poziției centrului de masă în cazul autocamionului descarcat

Tabelul 4. Determinarea poziției centrului de masă în cazul autocamionului încărcat

Pozitia centrului de masă pe direcție verticală se determină cu relația

( 2.1)

Pozitia centrului de masă pe direcție orizontală se determină cu relația

(2.2)

În cazul autovehiculului descărcat:

XG = 2086,91 mm

YG = 895,05 mm

În cazul autovehiculului încărcat:

XG = 3345,30 mm

YG = 1370,36 mm

2.2.Caracteristica de turație exterioară a motorului autovehiculului

Parametrii de funcționare ai motorului cu ardere internă cu piston sunt exprimați cu ajutorul caracteristicii de turație exterioară .

Prin caracteristica de turație exterioară se înțelege funcția de dependență a momentului motor și a puterii motorului față de turația arborelui cotit la admisiune totală, cu valorile optime ale reglajelor și temperatura de funcționare a motorului.

Pentru motoarele a căror caracteristică nu este determinată experimental se folosește o exprimare analitică a caracteristici exterioare de forma P=P(n) , M=M(n), conform recomandărilor din literatura de specialitate.

Pentru ridicarea caracteristicii exterioare se folosesc relațiile :

EMBED Equation.3 ( 2.3)

unde: nmin – turația minimă

nM – turația la moment maxim

( 2.4)

unde:

nmax-turația maxima

nm-turația la puterea maxima

(2.5)

unde:

Mp- momentul la puterea maximă

Pmax- puterea maximă

(2.6)

unde:

Me –momentul motor

Mmax-momentul maxim

n-turația arborelui motor

nM-turația corespunzătoare momentului

np- turația corespunzătoare puterii maxime

(2.7)

Rezultatele obtinute sunt centralizate în Tabelul 5. și reprezentate grafic în Figura 2.

Tabelul 5. Valoarile parametrilor caracteristicii exterioare

Figura 2. Caracteristica exterioară a motorului autovehiculului

2.3.Caracteristica de tracțiune

Bilanțul de tracțiune al autovehiculului reprezintă echilibrul tuturor forțelor care acționează asupra acestuia la mișcarea rectilinie, pe un drum oarecare cu motorul funcționând la sarcină plină cu reglaje la valorile optime.

Forța totală la roată dezvoltată de motor notată cu FR, reprezintă suma forțelor tangențiale de la toate roțile motoare ce echilibrează suma tuturor rezistențelor la înaintare, adică rezistența la rulare Rr, rezistența la urcare a pantei Rp, rezistența aerului Ra și rezistența la demarare Rd.

[N] (2.8)

unde:FR- forța tangențială la roată

Rr- rezistența la rulare

Rp- rezistența la pantă

Ra- rezistența aerului

Rd- rezistența la demarare

Variația parabolică a forței la roată este determinată de caracterul variației momentului motorului în funcție de turație.

Caracteristica de tracțiune reprezintă graficul de variație al forței tangențiale la roată dezvoltată de motor în funcție de viteza de deplasare pentru fiecare treaptă de viteză selectată FR=f(va).

(2.9)

unde : ηtr – randamentul total al transmisiei;

Viteza teoretică a autovehiculului se calculează cu relația:

(2.10)

unde : i0 – raportul de transmitere al transmisiei principale;

icv – raportul de transmitere al treptelor de viteză;

rr – raza de rulare a roții

(2.11)

unde : – coeficient de deformare a pneului (= 0,945 …0,950 – pentru pneurile de

autocamioane și autobuze)

ro – raza liberă a roții (în funcți de tipul și dimensiunea anvelopei)

(2.12)

Unde: B – balonajul anvelopei în mm ( lățimea )

H/B – raportul dintre înățimea secțiunii anvelopei și balonajul acesteia in procente

Dj – diametrul jantei roții exprimat in țoli ( 1 țol = 25,4 mm )

mm

Rezultatele obtinute cu relațiile (2.9) și (2.10) pentru fiecare treaptă de viteze sunt centralizate în Tabelul 2.5 și reprezentate grafic în Figura 2.2

Rezistența la rulare se determină cu relația:

(2.13)

unde : Ga- greutatea totală maximă a autovehiculului

f – coeficientul de rezistență la rulare

f = (0.018…0.024) (se adoptă f = 0.022);

N

Tabelul 6. Valorile forței tangențiale la roată

Rezistența aerului se se determină cu relația :

[N] (2.14)

unde ρ – densitatea aerului (ρ = 1.226 kg/m3 );

A- aria secțiunii transversale a autovehiculului

Cx – coeficient de rezistență al aerului;

(2.15)

[m2] (2.16)

CF – coeficient de corecție;

CF = (0.95…1.05) (se adoptă CF =1);

B1 – ecartamentul roților din față al autovehiculului;

H – înălțimea autovehiculului

m2

Figura 3. Caracteristica de tracțiune a autovehiculului

Rezultatele obținute sunt trecute în Tabelul 7 , iar bilanțul de tracțiune este reprezentat grafic în Figura 4

Tabelul 7. Valorile rezistenței aerului si rezistenței la rulare

Figura 4. Bilanțul de tracțiune a autovehiculului

2.4.Caracteristica dinamică a autovehiculelor

Forța de tracțiune disponibilă, excedentară Fe = FR-Ra, care se utilizează la învingerea rezistențelor drumului și rezistenței la demarare, caracterizează dinamicitatea autovehiculului, dar nu poate fi folosită ca indice de comparație pentru autovehiculele de greutăți diferite deoarece la valori egale ale forței excedentare Fe, calitățile dinamice ale unui autovehicul cu greutate totală mai mică sunt superioare celor ale unui autovehicul cu greutate totală mai mare. De aceea, aprecierea calităților dinamice ale autovehiculelor se face cu ajutorul factorului dinamic D, care reprezintă o forță excedentară specifică, deci un parametru adimensional, definit ca raportul dintre forța de tracțiune excedentară Fe și greutatea totală a autovehiculului Ga :

(2.17)

Caracteristica dinamică a autovehiculului reprezintă variația factorului dinamic în funcție de viteza autovehiculului, pentru toate treptele cutiei de viteză.

Valorile factorului dynamic determinate cu relația 2.17 sunt centralizate in Tabelul 2.7 , iar caracteristca dinamică este prezentată în Figura 2.4

Valoarea maximă a forței la roată este limitată de alunecarea roților pe suprafața drumului și atunci limita superioară a acestei forțe este:

[N] (2.18)

unde:

φ – coeficientul de aderență al drumului

pentru drum uscat φuscat = 0.75

pentru drum umed φumed = 0.35

Zi – reacțiunea normală la puntea motoare (puntea din spate)

[N] ( 2.19)

unde:

a – distanța de centrul de greutate al autovehiculului până la axa punții din față pe

direcție orizontală

L – ampatamentul autovehiculului

Ga- greutatea totală a autovehicului încărcat

N

Introducând valoarea FRmax în expresia factorului dinamic se obține factorul dinamic al drumului sau factorul de propulsie notat cu Dφ:

( 2.20)

Rezultatele obtinute sunt trecute în Tabelul 8 și reprezentate grafic în Figura 5 împreună cu caracteristca dinamică

Tabelul 8. Factorului dinamic al autovehiculului

Tabelul 8.(continuare) Factorului dinamic al autovehiculului

Tabelul 9. Factorul de propulsie

Figura 5. Caracteristica dinamică a autovehiculului si caracteristica de propulsie

Îmbunătățirea performanțelor autovehiculelor se obține prin creșterea factorului dinamic. Acesta se poate realiza prin mărirea momentului motor , prin mărirea raportului de transmitere din transmisia principală, prin reducerea greutății proprii și prin construirea unor caroserii mai aerodinamice.

CAPITOLUL 3

CALCULUL AMBREIAJULUI AUTOVEHICULULUI

Prin calculul ambreiajului se urmărește stabilirea dimensiunilor elementelor principale ale acestuia, în funcție de valoarea momentului motor și pe baza parametrilor constructivi ai motorului și autovehiculului.

Pe baza analizei autovehiculelor similare cu cel din tema de proiect se adopta urmatoarea soluție constructivă: ambreiaj mecanic, cu arcuri periferice elicoidale, cu mecanism de acționare hidraulic. Numărul de discuri conduse se adoptă inițial ca fiind unul, urmând ca în urma calculelor de verificare să se stabilească soluția definitivă : monodisc sau bidisc.

Criteriile care au stat la baza alegeri soluției constructive de ambreiaj au fost: construcție simplă și ieftină, întretinere ușoară, fiabilitate ridicată .

3.1. Determinarea momentului de calcul al ambreiajului

Pentru ca ambreiajul să transmită moment maxim dezvoltat de motor fără să patineze, pe toată durata de funcționare chiar și după uzarea garniturilor de frecare când valoarea forței de apăsare a arcurilor de presiune scade este necesar ca momentul de frecare a ambreiajului să fie mai mare decât momentul maxim al motorului .

Momentul de calcul al ambreiajului reprezintă momentul față de care se dimensionează elementele ambreiajului.

Aceasta se determină cu relația :

(3.1)

unde : – momentul de calcul al ambreiajului;

– coeficient de siguranță al ambreiajului;

– momentul motor maxim.

Valoare coeficientului maxim de siguranță se alege conform literaturii de specialitate [5] în funcție de tipul ambreiajului și condițiile de exploatare ale autovehiculului.

= 1,3…1,75 pentru autoturisme

1,6…2,00 pentru autocamioane, autobuze

2,00…3,00 pentru autovehicule ce lucrează în condiții grele sau cu remorcă.

Pentru ambreiaje cu mai multe discuri valoarea lui se alege mai mare cu 15 – 20% deoarece grosimea totală corespunde uzuri garniturii de frecare este mai mare și arcurile se destind mai mult.

La ambreiaje semicentrifugale valoarea coeficientului se alege mai mic (1,1…1,3) deoarece forța de apăsare asupra discului crește odată cu turația.

Se alege β=1,7 conform recomandărilor din literatura de specialitate [5]

Mc = 1,7.49,0

Mc = 83,30 [daNm].

3.2. Determinarea dimensiunilor garniturilor de frecare

Garniturile de frecare au forma unor discuri inetare și se asamblează prin nituire pe discul condus al ambreiajului (Figura 6.)

Figura 6. Dimensiunile garniturilor de frecare ale ambreiajului

Raza exterioara a garniturii de frecare se determina cu relatia:

(3.2)

unde:

– coeficientul ce depinde de tipul ambreiajului și al autovehiculului.

= 25…30 pentru ambreiaj monodisc de autoturisme

30…40 pentru ambreiaj monodisc de autocamioane și autobuze

40…45 pentru ambreiaj bidisc

Se alege= 30

i = nr. de perechi de suprafețe de frecare

i = 2 pentru monodisc

c = , pentru autovehicule c = 0,53…..0,75

Valorile superioare ale lui c corespund motoarelor ce funcționează la turații ridicate, deoarece alunecarile dintre suprafețele de frecare sunt mai intense la periferie.

Se adoptă c = 0,53.

Din relatia (3.2) rezulta

(3.3)

Re = 180 mm

Deoarece diametrele garniturilor de frecare sunt standardizate se adoptă conform

STAS 7793-83 valorile cele mai apropiate de cea calculată:

– diametrul exterior al garniturii

350 mm

– diametrul interior al garnituri

195 mm

– grosimea g = 4.0 mm

Raza exterioară a garniturii de frecare

(3.4)

Raza interioară a garniturii

(3.5)

Raza medie a suprafeței de frecare se determină cu relația:

(3.6)

3.3. Determinarea forței de apăsare a arcurilor asupra discurilor de presiune:

Din condiția ca momentul de calcul să fie egal cu momentul de frecare a ambreiajului rezultă următoarea relație: (3.7)

– forța de apăsare asupra discului de presiune;

– coeficientul de frecare dintre discurile ambreiajului

– pentru frecare ferodou fontă = 0,25…0,35

– pentru frecare metale ceramice = 0,40…0,45

Se adoptă

– coeficient ce ține seama de frecare dintre butucul discului condus și arborele ambreiajului.

Pentru ambreiaje monodisc = 0,90…0,95

bidisc =0,80…0,85

Se adoptă = 0,93

Din relația (3.7) rezultă

3.4. Verificarea garniturilor de frecare

3.4.1. Verificarea presiunii specifice dintre suprafetele de frecare:

Presiunea specifică între suprafetele de frecare se determină cu relația:

p = 1,49 daN/cm2

Pentru garniturile de frecare de ferodou valoarea admisă a presiunii specifice este:

Deoarece garniturile rezistă la presiune.

3.4.2. Verificarea la uzură a garniturilor de frecare:

Aprecierea solicitărilor la uzură a garniturii de frecare se face utilizând lucrul mecanic specific de frecare la patinare în regimul porniri de pe loc.

Acesta se determină cu relația:

(3.9)

unde: L este lucrul mecanic de frecare la patinare al ambreiajului;

L= 357,3 (3.10)

unde: – greutatea totală a autovehiculului daN;

– raza de rulare a roților motoare în metri

raportul de transmisie a treptei I de viteză,

raportul de transmisie a transmisiei principale.

A’ – aria unei suprafețe de frecare;

(3.11)

A’ = 663,4 cm2

Din relația (3.10) rezultă:

L=

L = 634,57 daN.m

Din relația (3.9) rezultă:

Valoarea admisibilă a lucrului mecanic specific la patinare conform [5] este:

ambreiajul rezistă la uzură.

3.4.3 Verificarea ambreiajului la încălzire:

Încălzirea ambreiajului se produce numai în timpul patinării datorită transformării lucrului mecanic de frecare în căldură.

Verificarea la încălzire se face pentru discul cel mai solicitat termic și se apreciază prin creșterea de temperatură .În cazul ambreiajului monodisc verificarea la încălzire se face pentru discul de presiune deoarece discul condus este izolat termic prin garniturile de frecare.

În cazul ambreiajului bidisc se verifică la încălzire atât discul de presiune cât și discul conducător intermediar.

Creșterea de temperatură se determină cu relația:

(3.12)

unde: – coeficientul care exprimă fracțiunea din lucru mecanic de frânare consumat pentru încălzirea piesei care se verifică.

– 0,5 disc de presiune a ambreiajului monodisc;

– 0,25 disc de presiune al ambreiajului bidisc;

– 0,5 disc intermediar al ambreiajului bidisc.

c – căldura specifică a materialului piesei care se verifică;

pentru oțel și fontă c =0,115

mp – masa piesei care se verifică.

Calcul greutății mp se face în ipoteza că discul de presiune este o placă de fontă, iar marginile acestuia trebuie să le depășească pe cele ale garniturii de frecare cu 2…3 mm.

Grosimea discului de presiune în metri se adoptă constructiv =(7…20)m

(3.13)

= 7800 pentru fontă;

g = 9,81 m/accelerația gravitațională;

A – aria frontală a discului

A (3.14)

A

A=0,070

mp = 8.19 kg

Rezultă:

Valoarea admisibilă a creșterii de temperatură pentru o cuplare la plecare de pe loc este: .

Deoarece rezistă la încălzire.

3.5. Calculul arcurilor de presiune:

Arcurile de presiune ale ambreiajului sunt solicitate după un ciclu asimetric cu un coeficient de asimetrie R=0,8…0,9, iar numărul ciclurilor de solicitare în condițiile normale de exploatare nu depășesc 5 cicluri. Din această cauză distribuția arcurilor de presiune nu se produce datorită oboseli materialului.

Arcurile de presiune periferice elicoidale sunt arcuri cilindrice din sârmă trasă de oțel carbon de calitate pentru arcuri sau oțel aliat pentru arcuri și au o caracteristică liniară.

Calculul acestora constă în determinarea diametrului sârmei, diametrul de înfășurare a spirei, a numărului de spire și a lungimii arcului în stare liberă.

3.5.1 Determinarea diametrului sârmei și a diametrului de înfășurare a spirei:

Se adoptă numărul arcurilor de presiune ca multiplu de 3 astfel încât forța de apăsare ce revine unui arc să fie între 40-80 daN.

Se adoptă na = 15.

Forța care este necesară să o dezvolte un arc este:

(3.15)

O condiție necesară pentru ca manevrarea ambreiajului să nu fie obositoare este ca în momentul în care acesta este decuplat forța dezvoltată de un arc Fa” să fie cu maxim 10-25% mai mare de valoarea corespunzătoare poziției cuplate.

(3.16)

Diametrul sârmei arcului se determină din condiția de rezistență de torsiune a acestuia în poziție decuplată a ambreiajului cu relația:

(3.17)

unde:

D – diametrul de înfășurare al spirei arcului.

Pentru arcurile elicoidale ale ambreiajelor c = 5…8 conform literaturii de specialitate.

Se adoptă c = 7.

k – coeficient de corecție ce depinde de raportul c și se determină cu relația:

– rezistența admisibilă la torsiune a arcului

Rezulta:

d = 5,022 mm

Deoarece dimensiunile pentru sârma trasă din oțel pentru arcuri sunt standardizate se adoptă conform STAS 893-67 sau [5] tab.4.6

d = 5,0 mm

Diametrul de înfășurare a spirei arcului va fi:

3.5.2 Determinarea numărului de spire ale arcului de presiune:

Din expresia matematică a săgeții unui arc elicoidal din sârmă cu secțiunea circulară rezultă relația de calcul al numărului de spire active :

[spire] (3.19)

G – modul de elasticitate transversală al sârmei arcului;

G =800.000 pentru oțel de arc.

– rigiditatea arcului

(3.20)

– săgeată suplimentară corespunzătoare deformațiilor arcului la decuplarea ambreiajului (Figura 7.);

Figura 7. Variația forței elastice în funcție de săgeata arcului

(3.21)

unde:

– numărul de discuri conduse;

– jocul dintre o pereche de suprafețe de frecare necesar pentru decuplarea completă a ambreiajului.

= 0,75…1,5mm ambreiaj monodisc

0,5…0,7 mm ambreiaj bidisc.

Se adoptă = 0,75 mm

j’ – creșterea grosimii discului condus datorită elementului elastic axial j’ =0,5…1,5mm.

Se adoptă j’ = 0,5 mm

Din relația (3.20) rezultă

Din relația (3.19) rezultă

Numărul de spire trebuie să fie multiplu de 0,5 și mai mare decât 6.

Deoarece spirele de la capătul arcului nu sunt active, numărul total de spire este:

3.5.3. Determinarea lungimii arcului în stare liberă:

Lungimea arcului în stare liberă se determină cu relația:

(3.22)

– lungimea arcului comprimat în poziția decuplată a ambreiajului;

– săgeata arcului corespunzător poziției cuplate.

– se determină din condiția ca distanța dintre spirele arcului în stare comprimată să fie:

Figura 8. Dimensiunile arcului de presiune

Pentru a evita flambajului arcului de presiune se recomandă ca: .

Deoarece , arcul rezistă la flambaj.

3.5.4 Determinarea coeficientului de siguranță al ambreiajului după uzarea garniturilor:

Datorită uzurii garniturii de frecare arcurile de presiune se destind mai mult și forța de apăsare scade de la până la .Momentul de frecare al ambreiajului după uzarea garniturii de frecare este:

(3.24)

f – săgeata corespunzătoare arcului în poziția cuplată a ambreiajului.

Du- destinderea corespunzatoare uzării tuturor garniturilor de frecare până la limita maximă admisibilă.

(3.28)

– uzura admisibilă pentru o garnitură de frecare;

=1,2…2 mm

= 1,5 mm

Din relația (31) rezultă

Coeficientul de siguranță după uzarea garniturii de frecare:

(3.29)

Deoarece rezultă că ambreiajul va transmite fără patinare momentul maxim al motorului și după uzarea garniturilor de frecare.

3.5.5 Determinarea lucrului mecanic necesar debreierii :

Lucrul mecanic necesar debreierii este lucrul mecanic produs de forțele elastice la comprimarea arcurilor de presiune cu săgeata și se determină cu relația:

(3.30)

unde este randamentul mecanic de acționare, =0,80…0,98 conform literaturii de specialitate, se adoptă =0,98.

Valorile recomandate ale lucrului mecanic necesar debreierii astfel încât să nu apară o solicitare intensă a conducătorului auto trebuie să nu depășească 1,5…2,5 pentru autocamioane, autobuze.Valoarea determinată pentru Ld se încadrează în limitele recomandate.

3.6. Calculul arborelui ambreiajului:

Arborele ambreiajului este supus solicitării de torsiune cu un moment egal cu momentul de calcul al ambreiajului și solicitării de strivire și forfecare la nivelul canelurilor de-a lungul cărora culisează discul condus.

Figura 9. Asamblarea discului condus cu arborele ambreiajului

Din condiția de rezistență la torsiune se determină diametrul interior al arborelui ambreiajului cu relația:

(3.31)

unde = rezistența admisibilă la torsiune.

Materialul din care se confecționează arborele ambreiajului este oțel aliat pentru cementare. 21MoCr12 – STAS 791-80

=1000…1200

= 1100

Deoarece arborii canelați au dimensiuni standardizate STAS 1770 68 următoarele dimensiuni:

-diametrul interior al canelurii di= 3,6

-diametrul exterior al canelurii de= 4,4

-numărul de caneluri z=10

-lățimea canelurii b= 0,4

Verificarea la strivire a canelurilor arborelui ambreiajului se face cu relația:

(3.32)

unde:

l = lungimea butucului discului condus.

Pentru conditii obijnuite de exploatare a autovehiculului l= de, rezultă l =4,4

h = înalțimea canelurii arborelui

(3.33)

h = 0,4 cm

Din relația (39) rezultă:

Rezistența admisibilă la strivire pentru canelurile arborelui ambreiajului este :

Deoarece rezultă arborele ambreiajului rezistă la strivire.

Verificarea la forfecare se face cu relația:

(3.34)

Rezistenta admisibila la forfecare pentru arborele ambreiajului este :

Deoarece rezultă că arborele ambreiajului rezultă la forfecare.

3.7. Calculul discurilor ambreiajului

3.7.1 Calculul elementelor de fixare și ghidare ale discului de presiune:

Discurile de presiune sunt solidare la rotație cu volantul motorului având în același timp posibilitatea deplasării axiale.Legătura dintre acesta și volant se face prin intermediul carcasei ambreiajului în cazul în care avem monodisc.

Carcasa ambreiajului este prevăzută cu mai multe ferestre în care pătrund niște reazeme prelucrate pe discul de presiune.

Figura 10. Schița elementelor de fixare și ghidare ale discului de presiune

Calculul elementelor de fixare și ghidare constă în verificarea la strivire în suprafața de contact dintre discul de presiune și carcasă.

Presiunea specifică se determină cu relația:

(3.35)

unde: R= raza cercului pe care sunt dispuse razele discului de presiune

Z= numărul de reazeme

A= aria unei suprafețe de contact solicitate la strivire

unde: l = lungimea suprafeței de contact

a = grosimea carcasei ambreiajului în zona de contact cu reazemele.

Se adoptă:

R= 16,5 cm

a = 0,4 cm

l = 1,4 cm

Z = 6

Din relația (3.35) rezultă:

Valoarea rezistenței admisibile la strivire conform [5] este Psa= 100…200

Deoarece rezultă elementele de fixare și ghidare rezistă la strivire.

3.7.2 Calculul discului condus

3.7.2.1. Calculul niturilor de fixare a discului propriu-zis pe butucul ambreiajului

Niturile de fixare a discului propriu-zis pe flanșa butucului sunt din OL 38 și sunt solicitate la forfecare și strivire.

Verificarea niturilor la forfecare se face cu relația:

(3.36)

unde: = raza cercului pe care sunt dispuse niturile de fixare.

Se adoptă constructiv = 8 cm

= diametrul niturilor, = 0,6…1 cm

= numărul de nituri , =3…6 nituri

Din relația (3.36) rezultă:

Valoare rezistenței admisibile la forfecare pentru niturile de fixare

Întrucât rezultă că niturile rezista la forfecare.

Verificarea niturilor la strivire se face cu relația:

(3.37)

unde: = lungimea părții active a nitului

Se adopta =0,3 cm

Din relația (3.37) rezultă:

Rezistenta admisibila la strivire pentru niturile de fixare este

rezultă niturile rezistă la strivire.

3.7.2.2. Determinarea dimensiunilor arcurilor elementului elastic suplimentar

Sunt arcuri elicoidale și au rolul de a reduce rigiditatea transmisiei și amortizarea șocurilor, previn apariția rezonanței la frecvențe înalte ale oscilațiilor de torsiune din transmisie.

Condiția pentru o funcționare corespunzătoare a elementului elastic suplimentar este ca momentul de torsiune necesar pentru comprimarea acestora până la opritori să fie egal cu momentul produs de forța de aderență a roților motoare pe un drum uscat cu coeficient de aderență , redus la arborele ambreiajului în treapta I de viteză.

La automobile arcurile utilizate la elementul elastic suplimentar al ambreiajelor au armătoarele caracteristici ( conform recomandărilor [5] pentru diametrul exterior al garniturilor de frecare De =310…380mm)

: -diametrul sârmei arcului d =3…4 mm, se alege d = 4

-diametrul spirei arcului D = 14…19 mm, se alege D= 15

-numărul total de spire ns= 6

-numărul de arcuri ale elementului suplimentar ze = 10

Montarea arcurilor în butucul discului se face pretensionat prin comprimare cu o săgeată de 10…13 % din lungimea liberă a arcului.

3.8. Calculul mecanismului de acționare

În urma analizei tehnico economice s-a ales un mecanism de acționare hidraulic datorită următoarelor avantaje: construcție simplă și ieftină, întreținere ușoară, reglare ușoară a jocurilor apărute în urma funcționării și a subțierii discului de fricțiune, posibilitatea acționării în cazul distanțelor mari de la pedală până la furca ambreiajului .

Figura 11. Schema mecanismului de actionare al ambreiajului

1- pedala ambreiajului, 2- tijă, 3- cilindrul principal de acționare, 4 conductă hidraulică,

5 cilindrul receptor al ambreiajului, 6 furca ambreiajului 7- mansonul rulmentului de presiune

8- parghiile de debreiere 9 discul de presiune

3.8.1. Calculul forței de acționare a pedalei ambreiajului

Conform principiului lui Pascal pentru schema din Figura 11. se poate scrie:

(3.38)

unde d1-diametrul cilindrului de acționare;

d2- diametrul cilindrului receptor.

Forța F2 se determină funcție de forța de apăsare a discurilor:

[daN] (3.39)

Forța F1 se determină funcție de forța la pedală:

Înlocuind F1 și F2 rezultă:

[daN] (3.40)

Unde im= raport de transmitere mecanic;

ih = raport de transmitere hidraulic;

ηa = (0,95.. 0,98) randamentul de acționare al mecanismului hidraulic.

Cursa totală a manșonului rulmentului de presiune (sm) se determină cu relația:

[mm] (3.41)

unde sl = cursa liberă a manșonului;

Conform recomanărilor [5] se alege sl = 2 mm

jd = jocul ce trebuie realizat între fiecare pereche de suprafețe de frecare pentru decuplarea completă a ambreiajului;

Conform recomanărilor [5] se alege jd = 1,3 mm

i = numărul perechilor de suprafețe de frecare;

i = 2

ip = = e/f raportul de transmitere al pârghiilor de debreiere.

Se aleg constructiv dimensiunile pârgiilor de debreiere

e = 105 mm și f = 15 mm

ip =

ip = 7

Sm = 2 + 1,3 . 7 2

Sm = 20,2 mm

Cursa pistonului cilindrului receptor se determină cu relația:

[mm] (3.42)

Se aleg constructiv dimensiunile furcii ambreiajului urmând ca ulterior să se verifice încdrarea forței la pedală și a cursei acesteia în limitele recomandate de literatura de specialitate.

c = 144 mm și f = 80 mm

Cursa pistonului cilindrului receptor va fi :

s2 = 20,2 . 18 =36,36 mm

Se alege constructiv diametrul cilindrului receptor d2 si al cilindrului principal d1 al ambreiajului conform modelelor similare de autovehicule

d1 = 20 mm d2 = 22 mm

Volumul de lichid activ în cilindrul receptor este :

(3.43)

Datorită faptului că presiunea de lucru este redusă, iar conductele de legătură au o lungime relativ mică, se poate neglija deformația conductei . Astfel volumul de lichid refulat din cilindrul pompei centrale se poate considera egal cu volumul generat de pistonul pompei receptoare (V1=V2).

Cursa pistonului pompei centrale se determină cu relația:

(3.44)

Se aleg constructiv dimensiunile pedalei de acționare a ambreiajului :

a = 250 mm și b = 62 mm

Cursa totală a pedalei de ambreiaj este:

(3.45)

Cursa pedalei se încadrează în intervalul (150…180) mm recomandat de literatura de specialitate [5].

Forța la pedală se determină cu relația:

(3.46)

unde : a – randamentul mecanic al ambreiajului

Se adopta conform [5] a = 0,87

Fp = 19,93 daN

Se observă ca forța la pedală se încadrează în intervalul (15…25) daN recomandat de literatura de specialitate [5].

CAPITOLUL IV

TEHNOLOGIA DE FABRICARE

A ARBORELUI AMBREIAJULUI

Conditii tehnice, materiale și semifabricate

La execuția pieselor de tip arbore din compunerea autovehiculelor rutiere se impune un grad ridicat de precizie dimensională de formă și de poziție reciprocă a diferitelor părți componente precum și condiții stricte de echilibrare static si dinamica.

Arborele ambreiajului autocamionului din tema de proiect este in acelasi timp si arbore principal al cutiei de viteze . El se compune din două parți si anume: o parte tip arbore canelat pe care culiseaza discurile conduse ale ambreiajului si o parte tip roata dintata cu dantura exterioara si dantura de cuplare a treptei de priza directa.

Arborele se sprijina la un capat pe un lagar cu rulmenti cu role cilindrice sau cu bile, situat in volanta motorului si la celalalt capat pe un lagar cu rulment cu role conice situat in carterul cutiei de viteze. Extremitatea arborelui situata in cutia de viteze constitue punctul de sprijin al arborelui secundar al acesteia si ofera posibilitatea asamblarii in interiorul sau al unui rulment cu role cilindrice.

Arborele ambreiajului trebuie sa fie rezistent la solicitări de uzură datorită frecărilor din butucul discurilor conduse si din angrenajele cutiei de viteze. Totodata se impun conditii stricte de rigiditate.

Materiale folosite în mod obișnuit pentru arborii ambreiajului sunt oțeluri aliate cu continut mediu de carbon tip : 18MoCr10, 13CrNi30X,25MoCr11X.Semifabricatul poate fi elaborat prin forjare liberă, forjare în matriță sau turnare.

Stabilirea succesiunii operațiilor și fixarea bazelor de așezare

Principalele suprafețe de bazare și așezare sunt cele două găuri de centrare de tipul cu con de protecție executate la capetele arboreluii. De aceea, prima operație de prelucrare va fi frezarea frontală a suprafețelor plane de la capete, urmată de centruire.

Succesiunea operațiilor de prelucrare a arborelui ambreiajului este prezentată în tabelul următor:

Tabelul 10. Procesul tehnologic de prelucrare a arborelui ambreiajului

Dupa tratamentul termic, duritatea minima a fusurilor trebuie sa fie HRC = 53 iar a canelurilor HRC = 56…60

CAPITOLUL V

Diagnosticarea defectiunilor ambreiajului și metode de reparare recondiționare si intretinere

5.1. Diagnosticarea defectiunilor ambreiajului

Defecțiunile care pot interveni si compromite starea tehnica a subansamblelor ambreajului se datorează modificarei parametrilor de reglare, regimului de ungere si uzurii

Pentru stabilirea stării tehnice a ambreiajului se utilizează trei parametri de diagnosticare: cursa libera a pedalei la ambreiaj, patinarea si decuplarea totala.

Pentru o corecta cuplare si decuplare a ambreajului, pedala acestuia trebuie sa aiba o cursa libera a cărei lungime trebuie astfel stabilita incat. pe de o parte sa garanteze completa eliberare a organelor de comanda, iar pe de alta sa asigure completa desprindere a pieselor conducătoare de cele conduse. Mărimea cursei variază intre 20 si 50 mm, fiind indicata, de obicei, in cartea mașinii. Daca, acționând asupra pieselor de reglare, cursa pedalei ambreiajului nu poate fi adusa la limite normale; aceasta indica fie o uzura avansata a organelor de comanda, fie deformartea sau alungirea timoneriei de legătura dintre pedala si pârghia de debreiere.

Pentru măsurarea cursei libere a pedalei se poate folosi un dispozitiv foarte simpla, compus dintr-o rigla gradata pe care glisează cursoarele. La o extremitate a riglei este articulat si suportul ce se fixseaza pe planseul pedalier sau pe podeaua cabinei, astfel încât rigla sa fie paralela cu pârghia pedalei. Se ficseaza apoi unul dintre cursoare in dreptul poziției inițiale si se apasă incet pedala, urmărind deplasarea concomitenta a celuilalt in lungul riglei. Dupa consumarea cursei libere a pedalei, se citește distanta dintre cele doua cursoare, care este tocmai mărimea căutata.

Dupa reglarea corecta a cursei libere, a doua operație consta in verificarea eficientei ambreiajului. Un ambreiaj cu stare tehnica buna trebuie sa fie capabil sa transmita cupluri care sa întreacă de 1.5-2 ori cuplu motor maxim, fara a se produce alunecari intre piesele conducătoare si cele conduse.

Cea mai simpla metoda de verificare apatinarii ambreiajului, in lipsa unei aparaturi adecvate, consta in pornirea motorului, decuplarea ambreajului, acționarea franei si decuplarea etajului de priza directa al cutiei de viteze. Se aduce apoi turația motorului la 1500-2000 min"' (valorile interioare corespund încercării autocamioanelor) si se cuplează progresiv ambreiajul. Daca in acest timp motorul se poate considera ca starea tehnica a ambreiajului este buna.

Un procedeu mai modern consta in folosirea lămpii stroboscopice, comandata de circuitul secundar al instalației de aprindere, frecventa impulsurilor luminoase produse de lampa stroboscopica fiind proporționala cu turația motorului. Se aseaza vehicolul pc standul cu rulouri si se stabilește funcționarea sa in priza directa.Se iluminează legătura cardanica cu lampa stroboscopica si daca observatorul va vedea acest organ nemișcat, ambreiajul este complet lipsit de alunecare. Daca ambreiajul patinează, se va vedea o ușoara rotire a cuplajului cardanic intr-un sens sau altul, sau se vor observa smucituri ale acestuia.

Pentru a se verifica daca ambreiajul decuplează complet, se pornește motorul, se decuplează ambreajul si se achimba, succesiv, etajele cutiei de viteze. Daca decuplarea este totala, schimbarea etajelor nu estr insotita de zgomote.

In tabelul 11. sunt prezentate simptomele defecțiunilor care se produc frecvent in organele transmisiei, precum si cauzele posibile.

Tabelul 11. Simptomele si cauzele defectiunilor posibile ale ambreiajului

Funcționarea prelungită a rulmentului de presiune conduce la supraîncălzirea acestuia, griparea și uzura pârghiilor, se reduce forța de apăsare a discului de presiune asupra discurilor conduse, și ambreiajul are tendința să patineze.

Jocurile dintre elementele mecanice de acționare se apreciază prin mărimea cursei libere a pedalei ambreiajului, valoare recomandată este intre 20…25 mm și asigură pe lângă decuplare sigură a ambreiajului și jocul necesar pentru ca rulmentul de presiune să nu fie antrenat permanent de pârghiile de debreiere.

Prin modificarea lungimii cablului și tijei care acționează furca ambreiajului se reglează jocurile, iar la cele hidraulice jocurile se reglează reglând jocurile dintre rulmentul de presiune și tijă prin modificarea lungimii tijei cilindrului receptor. Jocul dintre piston și tija acestuia se reglează cu ajutorul unui șurub.

5.2.Identificarea defectiunilor in functionarea ambreiajului

Defectele în exploatare al ambreiajului se pot manifesta sub forma : ambreiajul patinează sau nu cuplează ; ambreiajul nu decuplează ; ambreiajul cuplează cu smucituri sau face zgomot.

Ambreiajul patinează sau nu cuplează. Defectul se constată mai ales la deplasarea autovehiculului în treapta de priză directă cu viteză redusă, când motorul este accelerat, iar turația sa crește brusc, fără ca viteza auto¬vehiculului să se mărească sensibil.

Defectul se datorește următoarelor cauze : cursa liberă a pedalei necores¬punzătoare, existența uleiului pe suprafețele garniturilor de frecare, slăbirea sau decălirea arcurilor de presiune, uzura accentuată a. garniturilor de frecare.

Cursa liberă a pedalei necorespunzătoare se referă la situația în care aceasta nu există deloc. Datorită acestui fapt rulmentul de presiune apasă în permanență pe pârghiile de debreiere, ceea ce pro¬voacă o uzură mai rapidă a lui și reduce din apăsarea discului de presiune asupra discului condus, deoarece ambreiajul cuplează incomplet. Ca urmare a patinării îndelungate, ambreiajul se încălzește foarte puternic, putînd conduce la: arderea garniturilor de frecare, decălirea arcurilor de presiune, ridarea și deformarea discului de presiune etc.

Remedierea defectului constă în reglarea cursei libere a pedalei ambre-iajului la valoarea prescrisă de fabrica constructoare.

Existența uleiului pe suprafețele discului de frecare se datorește pătrunderii acestuia în ambreiaj, ca urmare a pier¬derilor de ulei de la motor pe la palierul principal ungerii prea abundente a rulmentului de presiune, sau depășirii nivelului uleiului în cutia de viteze.

Existența uleiului pe suprafețele discului condus reduce frecarea cu 40 — 50%, iar ambreiajul patinează.Remedierea defectului constă în spălarea garniturilor de frecare cu ben¬zină, sau dacă au fost îmbibate cu ulei se înlocuiesc. In același timp va trebui eliminată cauza pătrunderii uleiului în ambreiaj.

Slăbirea sau decălirea arcurilor de presiune este urmarea folosirii îndelungate și a supraîncălzirii acestora. Remedierea constă în demontarea ambreiajului, verificarea rigidității arcurilor de pre¬siune și înlocuirea celor slăbite.

Uzura accentuată a garniturilor de frecare se da¬torește utilizării necorespunzătoarc sau îndelungate a ambreiajului. Garniturile uzate peste limita admisă se înlocuiesc.Ambreiajul nu decuplează. Defectul se manifestă la schimbarea treptelor de viteze, când arborele cotit nu se decuplează de transmisie, fiind însoțită de un zgomot puternic, mai ales la încercarea de cuplare a treptei I. Cauzele pot fi: existența unei curse libere prea mari, deformarea discului de frecare, dereglarea sau ruperea pârghiilor de decuplare, arcul tip diafragmă deformat sau decălit, neetanșeități la comanda hidraulică.

Exploatarea autovehiculului timp mai îndelungat cu un ambreiaj care nu decuplează complet determină uzura prematură a sincronizatoarelor și a danturilor roților cutiei de viteze.

Cursa liberă a pedalei ambreiajului este prea mare datorită unui reglaj incorect, și uzurilor mari a articulațiilor mecanismului de comandă. Datorită faptului că ambreiajul nu decuplează complet se uzează mai ales părțile laterale ale danturii pinioanelor cutiei de viteze. Remedierea defectului constă în reglarea cursei libere a pedalei, conform prescripțiilor fabricii constructoare.

Deformarea discului de frecare se produce, mai ales, ca urmare a supraîncălzirii și a recondiționării defectuoase. La decuplarea ambreiajului suprafețele deformate vor atinge atît suprafața discului de presiune cît și pe cea a volantului, făcând imposibilă decuplarea completă. Dacă deformarea discului nu depășește 0,3—0,4 mm, acesta se îndreaptă, în caz contrar se înlocuiește.

Dereglarea pârghiilor de decuplare conduce la o deplasare înclinată a discului de presiune față de poziția inițială (capetele pârghiilor nefiind în același plan), astfel că într-o parte va rămîne în contact cu discul de frecare, iar decuplarea nu va fi completă. Defecțiunea este însoțită, mai ales la începutul decuplării, de o trepidație ușoară și de un zgomot metalic neritmic.Defecțiunea se înlătură prin reglarea pârghiilor de decuplare.

Ruperea pârghiilor de decuplare duce la o situație similară dereglării lor, numai că zgomotul produs este permanent datorită lovirii continue a pârghiilor rupte de discurile în rotație.

Defecțiunile mecanismului de comandă hidraulică (conducte sparte, pompa centrală și cilindrul receptor neetanșe) conduc la imposibilitatea decuplării complete. Existența aerului în instalație provoacă o situație similară.

Ambreiajul cuplează cu smuciluri sau face zgomote puternice. Defectul se datorează următoarelor cauze principale : spargerea discului de presiune, slăbirea sau ruperea arcurilor discului condus, ruperea niturilor de fixare a garniturilor de frecare, dereglarea sau ruperea pârghiilor de decuplare.

Spargerea discului de presiune se poate datora fabricației necorespunzătoare, supraîncălzirii și conducerii defectuoase. Remedierea constă în înlocuirea discului de presiune.

Slăbirea sau ruperea arcurilor discului condus se produce după o funcționare îndelungată sau o manevrare brutală a am-breiajului. Remedierea constă în înlocuirea discului condus sau a arcurilor defecte.

Ruperea niturilor de fixare a garniturilor de frecare se datorește slăbirii lor, ca urmare a funcționării cu șocuri a ambreiajului sau montării lor greșite. Defecțiunea se produce treptat și este însoțită ele șocuri și de zgomote metalice.Remedierea constă în înlocuirea discului de fricțiune.

5.3. Intretinerea si reconditionarea ambreiajului

Lucrările de întreținere ale ambreiajului sunt : ungerea rulmentului de presiune, numai la rulmenții cu gresoare, ungerea bucșelor, verificarea și reglarea cursei libere a pedalei, reglarea jocului dintre rulmentul de presiune și pârghiile de decuplare.

Defectele și tehnologia de recondiționare a principalelor organe componente ale ambreiajului sunt:

discul condus poate, prezenta următoarele defecte : uzura garniturilor de frecare , deformarea discului , uzura găurilor pentru niturile garniturilor de frecare și uzura găurilor pentru bolturile distanțiere

uzura garniturilor de frecare se stabilește prin măsurarea cu șublerul și se elimină prin înlocuirea garniturilor.

deformarea discului se stabilește prin măsurarea bătăii frontale cu comparatorul și se remediază prin strunjirea garniturii de frecare pe adîncimea de maximum 1 mm.

uzura găurilor pentru niturile garniturilor de frecare se stabilește cu ajutorul unui calibru-tampon, iar înlăturarea defectului se face prin introducerea unor nituri noi, care refulează pînă la umplerea găurilor.

uzura găurilor pentru bolturile distanțiere se elimină prin alezare cu un alezor fix și se introduc bolțuri distanțiere majorate.

discul condus se rebutează când prezintă următoarele defecte : fisuri, rupturi (exceptînd garniturile de frecare), ruperea a mai mult de două arcuri de presiune sau mai mult de trei arcuri ale butucului.

discul de presiune poate prezenta următoarele defecte : rizuri pe suprafața de lucru , deformarea discului; uzura sau deteriorarea locașului pîrghiei , uzura găurilor pentru bolțul suportului , uzura suprafețelor laterale de ghidare în carcasă , spărturi, rupturi ale urechilor ghidajelor și bosajelor de centrare a arcurilor .

rizurile pe suprafața de lucru sau deformarea mare a discului se poate stabili vizual, iar uzura prin măsurare cu șublerul, sau în caz de uzură neuniformă cu comparatorul. Abaterea maximă de la planeitate admisă este de 0,1 mm.

Aceste defecte se remediază prin strunjirea suprafeței de lucru a discului respectînd cota minimă admisă (37 ±0,10 mm).

Uzura sau deteriorarea locașului pîrghiei se constată vizual, iar uzura prin măsurare eu șublerul.

Uzura suprafețelor laterale de ghidare în carcasă se măsoară cu șublerul și se elimină prin sîncărcare cu sudură oxiacetilenică, urmată de ajustare prin frezare la cota nominală (respectînd abaterea de la simetrie de maxim ±0,02 mm).

Spărturile și rupturile urechilor ghidajelor și bosajelor de centrare a arcurilor se stabilesc vizual, iar eliminarea lor constă din sudarea oxiacetilenică, urmată de ajustare la nivelul materialului ds bază.

Discul de presiune se rebutează : când rizurile sau crăpăturile suprafețelor de lucru nu dispar prin strunjire pînă la cota minimă de 37±0,10 mm; în cazul spărturii sau rupturii ce afectează corpul discului; la o grosime a discului sub 37 ±0,05 mm.

Pârghiile de decuplare pot avea următoarele defecte : uzura suprafeței de acționare, uzura locașurilor pentru hoiturile de ghidare , uzura suprafețelor laterale în zona de contact .

Uzura suprafeței de acționare se elimină prin încărcarea cu sudură electrică și se rectifică la cota nominală.

Uzura locașurilor pentru bolțurile de ghidare se stabilește vizual și se măsoară cu un calibru-tampon .

Recondiționarea constă în alezarea și folosirea de bolțuri majorate .

Uzura suprafețelor laterale în zona de contact se măsoară cu șublerul și se elimină prin frezarea ambelor suprafețe, și folosirea a două șaibe compensatoare.

Pârghiile de decuplare se rebutează în următoarele cazuri : fisuri, spărturi ale corpului tijei, indiferent de mărime și poziție.

Furca de decuplare. Defectele furcii de decuplare sînt următoarele : uzura locașului sferic pentru bolțul cu cap sferic , uzura locașului sferic pentru tija de comandă , uzura suprafeței de fixare a manșonului de decuplare , deteriorarea filetului găurilor pentru șuruburile de fixare a manșonului de decuplare .

Uzura locașului pentru bolțul cu cap sferic se constată vizual și se măsoară cu un calibru vergea. Recondiționarea constă dintr-o rectificare sferică a locașului la cota de reparație folosindu-se bolț sferic la cota majorată.

Uzura locașului sferic pentru tija de comandă se constată vizual si se determină cu un calibru vergea, Se înlătură prin rectificarea sferică a locașului la cota de reparații, folosindu-se tija de comandă recondiționată la cota majorată.

Uzura suprafeței de fixare a manșonului de decuplare se măsoară cu un calibru ti.mpon și se elimină prin rectificarea plană a ambelor suprafețe și folosirea a două șaibe compensatoare.

Deteriorarea filetului găurilor pentru șuruburile de fixare a manșonului de decuplare se controlează cu un șablon și se elimină prin lărgire,i găurire și filetare la cota majorată.

Furca ele decuplare se rebutează când prezintă rupturi ale brațelor pîr-ghiei și fisuri sau rupturi ale corpului pîrghiei.

Carcasa ambreiajului. Defectele carcasei ambreiajului constau in: fisuri, crăpături, rupturi , uzura găurii de centrare și abaterea de la planietate .

Fisurile, crăpăturile sau rupturile (care nu leagă între ele două sau mai multe găuri și au o lungime de pînă la 100 mm) se înlătură limitînd fisurile sau crăpăturile, prin executarea unor găuri cu 0 3 mm, la distanța de 10—15 mm de capetele fisurilor pe o adîncime de 4 — 5 mm, urmată de o sudare axiacetilenică și ajustare prin pilire și frezare pînă la nivelul materialului de bază.

Uzura găurii de centrare se constată prin verificarea cu un calibru tampon și se înlătură prin majorarea prin găurire și alezarea și folosirea unui știft de centrare la cota corespunzătoare.

Abaterea de la planeitate a suprafeței de așezare mai mare de 0,08 mm se recondiționează prin strunjirea suprafeței de așezare, pe adîncimea de maxim 0,500 mm, fără a depăși însă cota de 179,5 mm.

Carcasa ambreiajului se rebutează dacă prezintă rupturi sau spărturi cu o lungime pe contur mai mare de 100 mm și care cuprind mai mult de două găuri de prindere, fisuri și crăpături care traversează două sau mai multe găuri.

Inlocuirea subansamblurilor ambreiajului, in generel este conditionata de echilibrarea lor atat individual cat si in stare asamblata. In felul acesta pozitiile reciproce de asamblare devin strict determinate, fiind evidentiate prin coincidenta unor marcaje de referinta. Nerespectarea la asamblare a coincidentei acestor marcaje provoaca dezechilibrarea grupului arbore cotit-ambreiaj, cauzand vibratii si uzuri.

Bibliografie

1. Abăitancei D., Marincaș D., Fabricarea și repararea autovehiculelor rutiere, Editura Didactică și Pedagocică București. 1982

2. Abăitancei D., Soare I., ș.a. Fabricarea și reparea autovehiculelor, Indrumar de Laborator, Universitatea din Brașov, 1987

3. Dragomir G., Calculul si Constructia Autovehiculerlor – Note de Curs, Oradea, 2007

3. Fratila Gh., Samoila St., ș.a. Automobile – Cunoastere, intretinere si reparare, Editura Didactică și Pedagocică, R.A. București, 2005

4. Fratila Gh. Calculul si constructia automobilelor, Editura Didactică și Pedagocică, București, 1977

5. Fratila Gh., ș.a. Calculul si constructia automobilelor, Editura Didactică și Pedagocică, București, 1982

6. Padure G., Autovehicule Rutiere Constructie si Calcul Vol 1, Editura Politehnica, Timisoara, 2006

7. Rădulescu R., Bratucu Gh., ș.a. Fabricarea pieselor auto și măsurări mecanice, Editura Didactică și Pedagocică București, 1983

8. Soare I. ș.a. Tehnologia reparării automobilelor. Universitatea din Brașov, 1974

9.Untaru M., Stoicescu A., ș.a. Dinamica autovehiculelor pe roti, Editura Didactică și Pedagocică, București. 1977