Calculul Si Constructia Autovehiculelor

TEMA DE PROIECT

Să se proiecteze ambreiajul pentru autovehiculul ce are următoarele caracteristici tehnice:

tipul: autoturism

puterea maxima: Pe=135 [kW]

turația la puterea maxima: nP=4000 [rot/min].

CUPRINS

I. MEMORIU DE PREZENTARE 3

1. AMBREIAJUL – PREZENTARE 3

2. PRINCIPIUL DE FUNCTIONARE SI CLASIFICAREA AMBREIAJELOR MECANICE 7

3. DEFECTE SI METODE DE REMEDIERE 9

4. AMBREIAJUL MECANIC MONODISC – DESCRIERE 11

1. Discul de frictiune 14

2. Garniturile de frictiune 16

3. Amortizoare de oscilatii de torsiune 18

4. Discurile de presiune 20

5. Carcasa si carterul ambreiajului 21

6. Volantul 22

7. Mansonul de decuplare 25

II. STUDIUL COMPARATIV AL AUTOVEHICULELOR SIMILARE CU CEL DIN TEMA DE PROIECT 26

III. MEMORIU DE CALCUL 27

1. DETRMINAREA MOMENTULUI DE CALCUL AL AMBREIAJULUI 28

2. DETERMIANRE DIMENSIUNILOR GARNITURILOR DE FRECARE 29

3. DETERMINAREA FORTEI DE APASARE ALE ARCURILOR ASUPRA DISCULUI DE PRESIUNE AL AMBREIAJULUI 31

4. VERIFICAREA GARNITURII DE FRECARE 32

5. CALCULUL ARCULUI DE PRESIUNE 36

6. CALCULUL ARBORELUI AMBREIAJULUI 42

7. CALCULUL DISCURILOR 44

8. CALCULUL MECANISMULUI DE ACTIONARE 47

9. REGLAREA JOCURILOR DIN MECANISMUL DE ACTIONARE A AMBREIAJELOR 50

10. CONDITII GENERALE IMPUSE AMBREIAJULUI 51

Capitolul 1. Notiuni generale

1.1.Nivelul tehnicii actuale privind constructia ambreiajelor pentru autovehicule

Ambreajul reprezinta un cuplaj de legatura intre arborele cotit al motorului si arborele primar al cutiei de viteze, fiind amplasat in vecinatatea volantului motorului, cu care este compatibil in dimensiuni.

Ambreajul este inclus in transmisia automobilului in vederea compensarii principalelor dezavantaje functionale ale motorului cu ardere interna precum si ale cutiei de viteze mecanice in trepte.El serveste la:

cuplarea progresiva a motorului cu restul transmisiei la pornirea din loc a automobilului

decuplarea temporara a transmisiei la:

pornirea motorului termic, in vederea atingerii regimului de functionare stabila a acestuia;

schimbarea treptelor de viteza;

franarea automobilului pana la oprire;

limitarea valorii maxime a momentului de torsiune din organelle transmisiei si motorului(cuplaj de siguranta);

izolarea intre motor si transmisie a vibratiilor torsionale provenite din functionarea motorului si din deplasarea automobilului pe cale.

Clasificarea ambreajelor:

Dupa principiul de functionare:

Ambreiaje mecanice ;

Ambreiaje hidrodinamice;

Ambreiaje electromagnetice;

Ambreiaje combinate.

Dupa mecanismul de comanda :

Ambreiaje cu comanda mecanica;

Ambreiaje cu comanda hidraulica;

Ambreiaje cu comanda pneumatica;

Ambreiaje cu comanda electrica;

Dupa modul de realizare a comenzii:

Ambreiaje neautomate;

Ambreiaje automate;

Dupa tipul elementului elastic:

Arc de tip diafragma;

Arc de tip elicoidal;

Arcuri de tip elicoidal dispuse periferic;

Dupa numarul de discuri :

Monodisc;

Bidisc;

AMBREIAJELE MECANICE

PRINCIPIUL DE FUNCTIONARE SI CLASIFICARE A AMBREIAJELOR MECANICE

Principiul de funcționare. Funcționarea ambreiajului mecanic se bazează pe forțele de frecare care apar intre doua sau mai multe perechi de suprafețe sub acțiunea unei forte de apăsare.

Partile componente ale unui ambreiaj (fig. 1.) sunt grupate astfel : partea conducătoare ; partea condusa ; mecanismul de acționare . Partea conducătoare a ambreiajului este solidara la rotație cu volantul motorului , iar partea condusa cu arborele ambreiajului .

Pe volantul al motorului este apăsat discul condus de către discul de presiune

datorita forței dezvoltate de arcurile . Discul condus se poate deplasa axial pe canelurile arborelui al ambreiajului . Pentru a mari coeficientul de frecare. Discul de presiune este solidar la rotație cu volantul prin intermediul carcasei.

Partea conducătoare a ambreiajului este formata din : volantul , discul de presiune, carcasa si arcurile de presiune.

Partea condusa se compune din : discul condus cu garniturile de frecare si arborele 6 al ambreiajului .

Prin frecare ce ia naștere intre suprafețele de contact ale volantului si discul de presiune pe de o parte si suprafețele discului condus pe de alta parte , momentul motor este transmis arborelui primar al cutiei de viteza si mai departe , prin celelalte organe ale transmisiei , la rotile motoare.

Daca se apasă asupra pedalei mecanismului de comanda al ambreiajului , forța se transmite prin parghia cu furca la manșonul discului de presiune si învingând forța dezvoltata de arcurile ,depărtează discul de frecare , iar momentul motor nu se transmite mai departe ; aceasta este poziția decuplat a ambreiajului .

Figura 1. Schema ambreiajului mecanic

a-ambreiajul cuplat;b-ambreiajul decuplat

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

Atâta timp cat intre suprafețele de frecare ale discurilor si volantului nu exista o apăsare mare , forța de frecare care ia naștere intre aceste suprafețe va fi mica . In acest caz ,ambreiajul nu va putea transmite întregul moment motor si in consecința , va exista o alunecare intre volant si discul condus , motiv pentru care discul va avea o turație mai mica . Aceasta este perioada de patinare a ambreiajului . In aceasta situație se va transmite prin ambreiaj numai o parte din momentul motor. In perioada de patinare a ambreiajului , o parte din energia mecanica se transforma in energie termica,iar ambreiajul se incalzeste , producând uzura mai rapida a garniturilor de frecare ale discului condus .

La eliberarea completa a pedalei ambreiajului , forța de apăsare dezvoltata de arcuri este suficient de mare pentru ase transmite in întregime momentul motor.

Clasificarea ambreiajelor mecanice:

Ambreiajele mecanice utilizate la automobile se clasifica dupa mai multe criterii:

1. Dupa forma geometrica a suprafetelor de freare,ambreiajele pot fi:

a .cu discuri

b .cu saboti

c .cu conuri

2. Dupa numarul arcurilor de presiune si modul de dispunere a lor ambreiajele pot fi:

a. cu mai multe arcuri dispuse periferic;

b. cu un singur arc periferic;

3. Dupa modul de obtinere a fortei de apasare ambreiajele pot fi:

a. simple;

b. semicentrifugale;

c. centrifugale;

4. Dupa modul de lucru ale suprafetelor de frecare ambreiajele pot fi:

a. uscate;

b. ulei;

5. Dupa tipul mecanismului de comanda ambreiajele pot fi:

a. cu comanda mecanica;

b. cu comanda hidraulica;

c. cu comanda servomechanism;

d. cu comanda automata;

6. Dupa modul de realizare a debreierii, ambreiajele pot fi:

a. cu debreiere manuala;

b. cu debreiere semiautomata;

c. cu debreiere automata;

TIPURI CONSTRUCTIVE DE AMBREIAJE MECANICE

Ambreiajul monodisc simplu cu arcuri periferice .In figura 2. este reprezentata contructia uni ambreiaj monodisc simplu cu arcuri periferice .

Partile componente ale ambreiajului se grupează in: organe conducătoare ., organe conduse si mecanismul de comanda .

Organele conducătoare sunt : volantul ,împreuna cu carcasa, discul de presiune, arcurile de presiune si pârghiile de declupare .

Discul de presiune este in solidara rotație cu volantul si se poate deplasa axial. Arcurile 6 ,care realizează forța de apăsare a suprafețelor de frecare , sunt așezate intre discul de presiune si carcasa ambreiajului . Pârghiile de deplasare sunt prevăzute cu doua puncte de articulație : unul in discul de presiune si celalalt in carcasa .

Organele conduse ale ambreiajului sunt : discul condus si arborele ambreiajului. Discul condus este așezat intre volant si discul de presiune , putând sa se deplaseze axial pe arborele ambreiajului prevăzut cu caneluri la fel ca si butucul discului . Pe discul condus sunt fixate prin nituri doua garnituri de frecare ce au un coeficient de frecare mare .

Mecanismul de comanda se compune din manșonul de debreiere si pedala ambreiajului .

La debreiere . se apasă pedala ambreiajului si tija se deplasează spre dreapta iar furca de debreiere împinge manșonul de debreiere spre stânga . Rulmentul de presiune apasă pe capetele interiore ale pârghiilor de declupare , iar acestea se rotesc in jurul punctelor de articulație de pe carcasa . In felul acesta , pârghiile de declupare deplasează discul de presiune spre dreapta , comprimând arcurile . Deoarece discul condus nu mai este apăsat asupra volantului , transmiterea momentului de la motor la cutia de viteze se întrerupe .

La ambreiere ridicând piciorul de pe pedala , furca de debreiere este readusa in poziția inițiala de către un arc de readucere si o data cu ea si rulmentul de presiune.

Figura 2. Ambreiajul monodisc simplu cu arcuri periferice

1-arborele cotit ; 2-volantul ;3-suruburi;

4-carcasa ;5-disc de presiune ;6-parghie ;7-arcuri periferice;

8-reazem ;10-disc condus ;11-abrorele ambreiajului; 12-mansonul de cuplare;13-parghie de debreiere

Deoarece asupra capetelor interioare ale pârghiilor de declupare nu mai actioneaza rulmentul de presiune , arcurile de presiune se destind si apasă din nou discul de presiune pe discul de presiune pe discul condus si volant.

In timpul cat ambreiajul este cuplat , intre rulmentul de presiune si capetele interioare ale pârghiilor de declupare este necesar sa existe un joc de 2-4 mm .Acest joc permite o cuplare sigura a ambreiajului si in cazul când garniturile de frecare sunt uzate in limite admise . De asemenea , acest joc mai permite ca rulmentul de presiune sa nu se rotească in timpul cat ambreiajul este cuplat , reducând prin aceasta uzura lui.

Ambreiajul monodisc centrifug. Diferența dintre un ambreiaj monodisc semicentrifuge si unul simplu consta in forma constructiva diferita a pârghiilor de declupare , care sunt prevăzute la capetele exterioare cu cate o contragreutate . Datorita acestor contragreutati , la rotația ambreiajului , iau naștere forte centrifuge ,care tind sa rotească pârghiile de declupare, in jurul axelor lor , in sensul invers a acelor de ceasornic , mărind astfel forța de apăsare a discului de presiune.

Forța de apăsare totala asupra discului de presiune creste cu creșterea turației. Astfel la turații mari ale motorului , valoarea forțelor centrifuge fiind mare , ambreiajul nu mai protejează celelalte organe ale transmisiei la suprasarcini. De asemenea ,in condiții grele de exploatare , când motorul functioneaza cu turație mica ,datorita forței de apăsare insuficiente ambreiajul patinează iar momentul motor nu se transmite in întregime transmisiei automobilului. Aceste dezavantaje au restrâns folosirea ambreiajelor semicentrifuge.

Figura 3. Ambreiajul monodisc centrifug

Ambreiajul monodisc cu arc central tip diafragma. La unele tipuri de ambreiaje ,rolul arcurilor de presiune este îndeplinit de un arc central sub forma de diafragma ,format dintr-un disc de hotel subțire , prevăzut cu tăieturi radiale . Acest arc este concav si indeplineste atât rolul arcurilor periferice cat si pe cel al pârghiilor de declupare .

Figura 4. Ambreiajul monodisc cu arc central tip diafragma

1-arborele cotit ; 2-volantul ;3-suruburi;

4-carcasa ;5-disc de presiune ;6-parghie ;7-arcuri periferice; 8-reazem;

9-arc diafragma;10-disc condus ;11-abrorele ambreiajului; 12-mansonul de cuplare;13-parghie de debreiere

Când ambreiajul este cuplat ,arcul tip diafragma se reazemă in carcasa prin prin intermediul inelului si datorita formei sale concave , apasă asupra discului de presiune iar acesta la rândul sau asupra discului condus si volantului.

La declupare , mișcarea se transmite , de la pedala ambreiajului , prin prin mecanismul de comanda , la rulmentul de presiune , care se deplasează spre stânga si apasă asupra pârti interioare a diafragmei se va deplasa deci spre dreapta .In felul acesta , discul condus nu mai este apăsat pe volant de către discul de presiune ia legătura dintre motor si cutia de viteza se întrerupe.

Ambreiajele hidrodinamice lucrează după principiul mașinilor hidraulice rotative si constau in asocierea unei pompe centrifuge si a unei turbine intr-un singur agregat ,folosind ca agent de transmisie un lichid.

Ambreiajele hidrodinamice se folosesc la unele tipuri de automobile moderne datorita unor avantaje :demarare mai lina a automobilului , deplasarea in priza directa la viteze foarte reduse .

Ambreiajul hidrodinamic este format dintr-un rotor-pompa, montat pe arborele motor in locul volantului si din rotor-turbina , montat pe arborele condus. Cele doua componente au la partea exterioara palete radiale plane . Întregul ansamblu este închis intr-o carcasa etanșa ,umpluta in proporție de 85%cu ulei mineral pentru turbine.

In momentul care motorul începe sa funcționeze , va antrena si rotorul pompa iar uleiul care se gaseste intre paletele sale sub acțiunea forței centrifuge , este împins către periferie si obligat sa circule in sensul sagetii , adica uleiul va trece din rotor-pompa in rotor-turbina si apăsând asupra paletelor lui in mișcare .

La demarare când automobilului inca nu este in mișcare , turația rotorului-turbina este zero .La o viteza a rotorului –turbina egala cu a rotorului-pompa articolele nu va mai circula,deoarece cele doua forte centrifuge vor fi egale . Particulele vor trece din rotorul pompa in rotorul-turbina numai in cazul in care rotorul turbina se va roti mai încet decât rotorul pompa .

Existenta alunecării face ca , in toate cazurile ,ambreiajul hidraulic sa transmită un moment oarecare la sistemul de rulare al automobilului si sa nu fie posibila niciodată o decuplare completa a motorului de transmisie, iar schimbarea treptelor de viteza sa fi anevoioasa .Din acest motiv ,la automobilele cu cutii de viteza in trepte , ambreiajul hidraulic se utilizează împreuna cu un ambreiaj mecanic auxiliar, care sa asigure o declupare completa intre motor si transmisie . Utilizarea ambreiajului hidraulic fara ambreiajul mecanic este permisa numai la automobilele echipate cu cutii de viteze planetare , la care schimbarea treptelor de viteza se face prin frânarea unor elemente ale transmisiei planetare .

Ambreiajele hidro dinamice prezintă următoarele avantaje : Conferă automobilului o demarare mai lina ; permit deplasarea in priza directa cu viteza redusa; amortizează oscilațiile de răsucire .

Ambreiajele electromagnetice. Pentru ușurarea conducerii automobilelor a luat extindere in ultimul timp o data cu folosirea cutiilor de viteze hidrodinamice , utilizarea ambreiajelor cu comanda automata . Dintre acestea fac parte si ambreiajele electromagnetice, a căror construcție poate sa difere in funcție de modul in care se realizează legătura dintre partea condusa si partea conducătoare si anume :

– ambreiajele cu umplere magnetica , la care solidarizarea pârtii conduse cu cea conducătoare se realizează prin magnetizarea pulberii , care umple cavitatea interioara a ambreiajului

– ambreiajele fara pulbere magnetica , la care forța de cuplare este dat de un electromagnet alimentat de sursa de curent a automobilului .

In ambreiajele din prima categorie , corpul de lucru îl constituie pulberea magnetica de fier , care se afla intr-un spațiu inelar .

Acest spațiu care leagă partea conducătoare a ambreiajului de cea condusa se afla dispus intre polii unor electromagneți .Prin conectarea infasurari de excitație , alimentata de curentul furnizat de bateria de acumulatoare, particulele de pulbere se concentrează de-a lungul liniilor de forța magnetice , formând niște lanțuri magnetice care rigidizează pulberea transformând-o intr-un corp solid.

In figura 6. este reprezentat un ambreiaj cu pulbere magnetica . Sistemul de cuplare este este incorporat in volant , executat din otel si constituind împreuna cu discul circuitul magnetic al ambreiajului .

Figura 6. Ambreiaj cu pulbere electromagnetic cu pulbere

Intre peretele interior al volantului si degajarea discului este dispusa bobina de excitație , alimentata cu curent electric al motorului , cu care este cuplata prin intermediul inelului de contact .

Acest inel este protejat de capacul izolator pe care se afla montata si peria din cupru grafiat. Intre peretele interior al volantului si discul solidar cu el este realizat un spațiu de lucru in care se dispune marginea superioara a elementului condus executat din placi subțiri din tabla de hotel si care prin intermediul butucului sau canelat ,este montat pe arborele primar al cutie de viteze . Pulberea magnetica este menținuta in spațiul de lucru cu ajutorul garniturilor de protecție al bucșei .Capătul canelat al arborelui primar este sprijinit de de rulment. Periferia volantului este prevăzuta cu coroana dințata cu care se angrenează pinionul motorului electric de pornire .

Ca pulbere magnetica se folosește , in general fierul carbonic . Momentul motor transmis de ambreiaj poate fi reglat progresiv , in funcție de intensitatea curentului electric care circula prin bobina de excitație . Astfel la mersul in gol a motorului, tensiunea generatorului de curent este insuficienta iar curentul care pătrunde in bobina de excitație are o valoare mica ceea ce face ca ambreiajul sa ramana decupat .Pe măsura ce turația motorului creste ,se mareste si tensiunea generatorului iar ambreiajul se cuplează lin .Calitatile de cuplare lina nu se modifica timp îndelungat in exploatare ; nefiind nevoie de reglarea jocurilor ,solicitările dinamice ale transmisiei raman reduse in acest fel . De asemenea neexistind frecări ale pârtilor de cuplare ,uzura acestui ambreiaj este redusa .

Principalul incovenient al ambreiajelor de acest tip este momentul de inerție mare al elementului condus fapt ce face dificila schimbarea vitezelor . Acest dezavantaj poate fi înlăturat prin utilizarea unui disc condus subțire cu moment de inerție mic . O alta dificultate o reprezintă menținerea pe perioada îndelungata a proprietarilor feromagnetice si anticorozive ale pulberii.

La ambreiajele electromagnetice fara pulbere efectul de cuplare se obține prin unirea volantului cu discul condus montat pe arborele primar al cutiei de viteze pe ale cărui caneluri se deplasează .

Figura 7. Ambreiaj cu pulbere electromagnetic cu pulbere

Intr-un locaș circular , prevăzut in miezul de fier ,se afla bobina de excitație , alimentata cu curent electric prin contactul glisant . La trecerea curentului prin bobina de excitație ia naștere un câmp electromagnetic ,datorita căruia indusul este atras către miez , invingind tensiunea arcului .Prin frecarea inițiala , la începutul cuplării si apoi prin unirea volantului cu indusul , momentul motor se transmite cutiei de viteze . Când curentul electric este întrerupt ,câmpul electromagnetic dispare , indusul va fi îndepărtat de miez împins de arc iar ambreiajul se declupeaza motorul de cutia de viteze .

Deși construcția acestui ambreiaj este simpla are dezavantajul unei uzuri rapide , datorita faptului ca atât miezul cat si indusul magnetic se executa din otel moale .

De asemenea inerția mare a discului condus , care determina o schimbare greoaie a treptelor de viteza , constituie un alt dezavantaj al acestei construcții. Pentru a înlătura acest neajuns , cat si pentru amari rezistenta la uzura a suprafețelor de frecare se utilizează soluția, la care discul condus este ușor presat intre volant si disc care sunt executate din otel moale .Masa discului condus fiind mica , magnetismul remanent este si el mic iar la decuparea ambreiajului, acesta este convins de arcurile lamelare fixate pe disc .

Totuși , cea mai eficienta metoda de mărire a rezistentei la uzura a suprafețelor de frecare consta in utilizarea garniturilor de fricțiune , pe baza de azbest sau din materiale metaloceramice. In acest caz , insa adaosul necesar pentru uzura garniturilor de fritiune duce la apariția unui joc mai mare intre miez si indus . Prezenta aerului in acest spațiu mareste mult rezistenta magnetica a sistemului si duce la creșterea dimensiunilor si greutatii ambreiajului .

Ambreiajele combinate. Pentru a mari conformobilitatea , la unele autoturisme moderne , se utilizează ambreiajele combinate , care permit automatizarea acționarii lor .

Cele mai răspândite ambreiaje combinate sunt cele cele hidraulic-mecanic si electromagnetic-mecanic .

Figura 8. Ambreiaj electromagnetic-mecanic

MECANISME DE ACTIONARE AUTOMATE

Sisteme automate care asigura cuplarea si decuparea utilizând depresiunea din galeria de admisie a motorului sau sursa de energie electrica a automobilului determina o mai ușoara acționare a ambreiajului .

Când se schimba treptele cutiei de viteze se actioneaza asupra pârghiei eliberându-se pedala de accelerație , ceea ce face ca miezul electromagnetului sa se deplaseze spre dreapta , sa deschidă supapa si sa permită comunicarea intre partea stânga a camerei cu membrana si rezervorul vacuumatic . Acest rezervor comunica printr-o supapa inversa , cu colectorul de admisie al motorului . Când obturatorul carburatorului este închis , depresiunea din galeria de admisie iar presiunea aerului atmosferic deplasează membrana camerei spre stânga , asigurând decuparea ambreiajului si posibilitatea treceri la alta treapta de viteza . După schimbarea treptei de viteza , se eliberează parghia ,actionandu-se pedala de accelerație ,ceea ce face ca miezul electromagnetului sase deplaseze spre stânga sa închidă supapa. Supapa sub acțiune tijei diafragma se deschide , asigurând admisia aerului atmosferic in partea stingă a camerei si cuplarea ambreiajului .

Alimentarea bobinei de excitație a generatorului se face de la bateria de acumulare . Întrerupătorul fixat pe maneta cutiei de viteze ,se aduce pentru pornirea din loc in poziția deschis. In timpul demarajului turația motorului si a generatorului creste treptat asigurând o creștere corespunzătoare a intensitati curentului trimis in bobina electromagnetului si a forței de cuplare , obtinandu-se o pornire lina de pe loc a automobilului . Intensitatea curentului la pornire depinde de mărimea rezistentelor .

La schimbarea treptelor de viteza , întrerupătorul se închide si curentul de la bateria de acumulare trece nu numai prin bobina de excitație a generatorului ci si prin bobina indusului sau ,ceea ce face sa crească brusc intensitatea curentului trimis curentului trimis in electromagnet si ducluparea ambreiajului sa se facă rapid .

La deschideri mari ale clapetei de accelerație a carburatorului , contactul se închide .

Decuparea ambreiajului se face la deschiderea automata a contactului , in pozițiile corespunzătoare ale manetei cutiei de viteze.

Cu ajutorul întrerupătorului , bobina electromagnetului poate fi alimentata numai de la bateria de acumulare .

Când tensiunea generatorului este mai mare decât a bobinei , contactul comandat de releul de curent invers , permite încărcarea bateriei de la generator .

MATERIALE UTILIZATE LA CONSTRUCTIA AMBREIAJELOR

Pentru garniturile de frecare se folosesc materialele pe baza de azbest sau materiale metaloceramice .

Garniturile pe baza de azbest au un coeficient de frecare mare , rezista la temperaturi de 200 C , fara sa-si schimbe caracteristicile si sunt rezistente la uzura .

Garniturile din materiale metaloceramice au o contabilitate termica mai buna decât cele pe baza de azbest , coeficient de frecare mare , o rezistenta la uzura mai mare , dar sunt fragile . Materialele metaloceramice sunt executate din pulberi metalice prin sinterizare .

Garniturile de frecare au o grosime de 3-4 mm in funcție de destinația ambreiajului .

Niturile utilizate la fixarea garniturile de frecare sunt de tipul cu capul înecat , din otel moale , cupru sau aluminiu . Diametrul niturilor este de obicei de 4..6 mm.

Discul condus se executa din otel carbon cu un conținut mediu sau mare de carbon si are o grosime de 1….3 mm .

Discurile de presiune sunt executate din fonta cenușie cu duritate de 170..230 HB. Mai rar se executa din fonta aliata cu Cr , Ni si Mo .

Arcurile de presiune dispuse periferic sunt executate din hotel arc iar arcurile tip difragma din hotel arc .

Pârghiile de cuplare se executa : prin forjare din otel carbon după care se cianureaza si se călesc in ulei ; prin matrițare din hotel cu conținut ridicat de carbon , după care se călesc in ulei .

DEFECTELE IN EXPLOATARE ALE AMBREIAJULUI SI INLATURAREA LOR

Defectele in exploatare ale ambreiajului se pot manifesta sub forma : ambreiajul patinează sau nu se cuplează , ambreiajul nu se declupeaza , ambreiajul cuplează cu smucituri sau face zgomot.

Ambreiajul patinează sau nu cuplează . Defectul se consta , mai ales la deplasarea automobilului in treapta de priza directa cu viteza redusa , când motorul este accelerat iar turația sa creste brusc , fara ca viteza automobilului sa se mărească sensibil .defectul se datoreste următoarelor cauze principale: cursa libera a pedalei necorespunzătoare , ulei pe suprafețele garniturilor de frecare , slăbirea sau decălirea arcurilor de presiune , uzura accentuata a garniturilor de frecare .

Cursa libera a pedalei necorespunzătoare se refera la situația in care acesta nu exista deloc. Datorita acestui fapt ,rulmentul de presiune apasă in permanent pe pârghiile de debreiere , ceea ce provoacă o uzura mai rapida a lui si reduce din apăsarea discului de presiune asupra discului condus , deoarece ambreiajul cuplează incomplet . Ca urmare a patinări îndelungate , ambreiajul se incalzeste foarte puternic , putând conduce la :arderea garniturilor de frecare , decălirea arcurilor de presiune , ridicarea si deformarea discului de presiune . Defectul se elimina prin reglarea cursei libere a pedalei ambreiajului la valoarea prescrisa de fabrica constructoare

Existenta uleiului pe suprafețele de frecare se datoreste pătrunderii acestuia in ambreiaj ca urmare a pierderilor de ulei de la motor pe la palierul principal , ungerii prea abundente a rulmentului de presiune sau depasirea nivelului uleiului in cutia de viteze . Existenta uleiului pe suprafețele discului condus reduce frecarea cu 40-50% iar ambreiajul patinează . Defectul se elimina prin spălarea garniturilor de frecare cu benzina , sau daca acestea au fost îmbibate cu ulei se inlocuieasc. In același timp , va trebui eliminata cauza pătrunderi uleiului in in ambreiaj .

Slăbirea sau decălirea arcurilor de presiune este urmarea urmarea îndelungate si a supraîncălzirii . Pentru pentru înlăturarea defectului se demontează ambreiajul , se verifica rigiditatea arcurilor de presiune si se inlocuieasc cele slabe .

Uzura accentuata a garniturilor de frecare se datoreste utilizări necorespunzătoare sau îndelungate a ambreiajului . Garniturile uzate peste limita admisa se inlocuieasc .

Ambreiajul nu declupeaza . Defectul se manifesta la schimbarea treptelor de viteze , când arborele cotit nu declupeaza , transmisia fiind insotita de un zgomot puternic mai ales la încercarea de clupare a treptei I . Cauzele pot fi: existenta curse libere prea mari , deformarea discului de frecare dereglarea sau ruperea pârghiilor de decuplare ,arcul tip diafragma deformat sau decălit , neetanseitati la comanda hidraulica .

Exploatarea automobilului timp mai îndelungat cu un ambreiaj care nu declupeaza complet determinarea uzura prematura a sincronizatoarelor si a danturilor roților cutiei de viteze.

Cursa libera a pedalei ambreiajului este prea mare datorita unui reglaj incorect si a uzurilor mari a articulațiilor mecanismului de comanda . Datorita faptului ca ambreiajul nu declupeaza complet se uzează mai ales pârtile laterale ale danturi pinioanelor cutiei de viteze . Defectul se elimina prin reglarea cursei libere a pedalei .

Deformarea discului de frecare se produce mai ales , ca urmare a supraîncălziri si a reconditionari defectuoase . La decuparea ambreiajului , suprafețele deformate vor atinge atât suprafatele deformate vor atinge atât suprafața discul de presiune cat si pe cea a volantului , făcând imposibila decuparea completa .Când deformarea discului nu depaseste 0,3-0,4 mm, acesta se îndreaptă ,in caz contrar se inlocuieste .

Dereglarea pârghiilor de cuplare conduce la o deplasare înclinata a discului de presiune fata de poziția inițiala , astfel ca intr-o parte ramane in contact cu discul de frecare , iar decuparea nu va fi completa . Defecțiunea este insotita , mai ales la începutul la începutul declupari nu va fi completa . Defecțiunea se înlătura prin reglarea pârghiilor de declupare .

Ruperea pârghiilor de declupare duce la o situație similara dereglarilor, numai ca zgomotul produs este permanent datorita lovirii continue a pârghiilor rupte de discurile in rotație .

Defectiunele mecanismului de comanda hidraulica conduc la imposibilitatea declupari complete. Existenta aerului in instalație provoacă o situație similara .

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

Spargerea discului de presiune se poate produce datorita fabricației necorespunzătoare , supraîncălziri si conduceri defectuoase . Remedierea consta in înlocuirea discului de presiune .

Slăbirea sau ruperea arcurilor discului condus se produce după o funcționare îndelungata sau o manevrare brutala a ambreiajului .Remedierea se face prin înlocuirea discului condus sau a arcurilor defecte .

Ruperea niturilor de fixare a garniturilor de frecare se datoreste slăbiri lor curmare a funcționarii cu șocuri a ambreiajului sau montărilor greșite .Defecțiunea se produce treptat si este insotita de șocuri si de zgomote metalice .Remedierea consta in schimbarea discului de fritiune.

INTRETINEREA AMBREIAJULUI

Lucrările de intretinere ale ambreiajului sunt : ungerea rulmentului de presiune , numai la rulmenți cu gresoare , ungerea bucșelor , verificarea si reglarea cursei libere a pedalei , reglarea jocului dintre rulmentul de presiune si pârghiile de declupare.

Periodicitatea operațiilor de intretinere a ambreiajelor este data in tabel.

VERIFICAREA SI REGLAREA CURSEI LIBERE A PEDALEI AMBREIAJULUI

Cursa libera a pedalei este corespunzătoare când ambreiajul transmite momentul motor fara patinare , cu pedala in poziția libera , si când decuplează complet cu pedala apăsata .Reglarea cursei libere a ambreiajului este necesar sa se facă periodic , deoarece , prin uzura garniturilor de frecare , ea se micsoreaza .

Verificarea cursei libere a pedalei ambreiajului se face cu ajutorul unei rigle al carei capăt se sprijină pe podea alături de pedala ambreiajului . Rigla se reazama cu suportul pe podeaua caresoriei . Cu ajutorul reperelor se compara cursa pedalei cu cursa libera indicata pentru automobilul respectiv . După montarea riglei pe podea se decuplează cursorul pana când se sprijină pe pedala . In acest fel , deplasarea pedalei se va face in contact permanent cu rigla si deci , prin deplasarea unuia din cele doua repere se poate citi direct deplasarea pedalei , celalalt reper ramanand fix .

Se deplasează prin apăsare pedala împreuna cu cursorul , pana in momentul in care ambreiajul începe sa decupleze . Acest moment se simte prin mărirea forței necesare deplasării in continuare a pedalei . Distanta intre cele doua cursoare reprezintă cursa libera a pedalei si se citește direct in milimetri pe scara gradata a riglei. Ea trebui sa fie de 20-50mm , in funcție de tipul automobilului .

Reglarea cursei libere a pedalei ambreiajului se face in mod diferit in funcție de automobil . De obicei cursa libera a pedalei se reglează prin modificarea lungimii tijelor care transmit mișcarea de la pedala la furca de decuplare .

REGLAREA JOCULUI DINTRE RULMENTUL DE PRESIUNE SI PIRGHIILE DE DECUPLARE

Pentru o funcționare corespunzătoare a ambreiajului, trebuie ca toate pirghiile de decuplare sa se găsească in același plan, pentru ca , la decuplare, ele sa vina simultan in contact cu rulmentul de presiune.

Jocul dintre rulmentul de presiune si capetele interioare ale pirghiilor de decuplare se poate regla :

-cu ajutorul șurubului de la capătul interior al pirghiei de decuplare;

-cu ajutorul piuliței in acest caz rulmentul de presiune este înlocuit cu un inel de grafit ,iar pirghiile au fixat la partea interioara discul;

-cu ajutorul piuliței care se insurubeaza sau desurubeaza pe buton;

-cu ajutorul piuliței care apropie sau depărtează partea centrala a pirghiei de decuplare de carcasa ambreiajului.

Jocul dintre rulmentul de presiune si pirghiile de decuplare se regleaza,de obicei, după reparații.

La verificarea si reglarea poziției pirghiilor de decuplare se procedează astfel:

-se rotește arborele cotit al motorului pana cind apar doua pirghii in dreptul ferestrei de vizitare din carterul ambreiajului;

-se apasă pedala pina cind rulmentul de presiune atinge capetele pirghiilor.

Daca rulmentul a atins o singura pirghie , acestea se reglează ,astfel incit sa fie atinse deodată. Jocul dintre pirghii si rulmentul de presiune se verifica cu o sonda –calibru ,care se introduce pe rând , in interstitiile dintre capetele interioare ale pârghiilor si rulment.

DEFECTELE SI TEHNOLOGIA DE RECONDITIONARE A AMBREIAJULUI

Discul condus . La discul condus al ambreiajului utilizat la automobilele pot apărea următoarele defecte : uzura garniturilor de frecare , deformarea discului , uzura găurilor pentru niturile garniturilor de frecare si uzura găurilor pentru bolțurile distanțiere .

Uzura garniturilor de frecare se stabilește prin măsurarea cu sublerul;garniturile uzate se inlocuieasc .

Deformarea discului se stabilește prin măsurarea bătăii frontale cu comparatorul: daca discul e deformat , se strunjește garnitura de frecare pe adâncimea 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 se refulează pana la umplerea găurilor .

In cazul uzurii găurilor pentru bolțurilor distanțiere , se alezează cu un alezor si se introduc bolțuri distanțiere majorate .

Discul condus se rebutează daca prezintă : fisuri , rupturi ,ruperea a mai mult de doua arcuri de presiune sau a mai mult de trei arcuri ale butucului .

Discul de presiune. Pot apărea următoarele defecte : rizuri pe suprafața de lucru , deformarea discului , uzura sau deteriorarea locașului pârghie , uzura găurilor pentru bolțul suportului , uzura suparfetelor laterale de ghidare in carcasa , sparturi ale urechilor ghidajelor si bosajelor de centrare a arcurilor .

Rizurile pe suprafața de lucru sau deformarea discului se pot stabili vizual , iar uzura prin măsurarea cu șublerul sau ,in caz de uzura neuniforma , cu comparatorul . Abaterea maxima admisa de la plancitate este de 0,1 mm .Aceste defecte se elimina prin strunjirea suprafeței de lucru a discului respectând cota minima admisa .

Deteriorarea locașului pârghiei se constata vizual , iar uzura prin măsurarea cu șublerul. Recondiționarea consta in frezarea locașului la cota maxima admisa si folosirea a doua șaibe compensatoare cu grosimea de 0,700-0,775mm .

Uzura găurilor pentru bolțul suportului se măsoară cu un calibru-tampon . Aceste defecte se elimina prin alezarea locașului si folosirea de bolț majorat.

Uzura suprafețelor laterale de ghidare in carcasa se măsoară cu șublerul ; suprafețele uzate se încărca cu sudura oxiacetilenica , apoi se ajustează prin frezare la cota nominala .

Spărturile si rupturile urechilor ghidajelor si bosajelor de centrare a arcurilor se stabilesc vizual , iar recondiționarea consta din sudura oxiacetilenica , urmata de ajustare la nivelul materialului de baza.

Discul de presiune se rebutează :când rizurile sau crăpăturile suprafețelor de lucru nu dispar prin strunjire pana la cota minima ; in cazul spărturilor sau rupturii ce afecteaza corpul discului.

Pârghiile de declupare. Pot apărea următoarele defecte : uzura suprafeței de acționare , uzura locașurilor pentru bolțurile de ghidare , uzura suprafețelor laterale in zona de contact .

Suprafața de acționarea uzata se reconditioneaza prin încărcare cu sudura electrica si se rectifica la cota nominala .

Uzura locașurilor pentru bolțurile de ghidare se stabilește vizual si se măsoară cu un calibru-tampon .Recondiționarea consta in alezarea si folosirea de bolțuri majorate .

Uzura suprafețelor laterale in zona de contact se măsoară cu șublerul ; recondiționarea consta in frezarea ambelor suprafețe , respectând cota minima de 12,900 mm si folosirea a doua șaibe compensatoare cu grosimea de 0,500-0,525 mm.Parghiile de decuplare se rebutează daca prezintă : fisuri , sparturi ale corpului tijei, indiferent de mărime si poziție.

Furca de decuplare . La furca de decuplare pot apărea următoarele defecte : uzura locașului sferic pentru bolțul cu cap sferic , uzura locașului sferic pentru tija de comanda , uzura suprafeței de fixare a manșonului de decuplare , deteriorarea găurilor pentru șuruburile de fixare a manșonului de declupare .

Uzura locașului pentru bolțuri cu cap sferic se constata vizual si se măsoară cu un calibru vergia . Recondiționarea consta dintr-o rectificare sferica a locașului la cota de reparație , folosindu-se bolț sferic la cota majorata .

Uzura locașului sferic pentru tija de comanda se constata vizual si se determina cu un calibru vergia . Recondiționarea consta in rectificarea sferica a locașului la cota de reparații folosindu-se tija de comanda recondiționata la cota majorata .

Uzura suprafeței de fixare a manșonului de declupare se măsoară cu un calibru-tampon ; recondiționarea consta in rectificarea plana a ambelor suprafețe si folosirea a doua șaibe compensatoare .

Deteriorarea filetului găurilor pentru șuruburile de fixare a manșonului de declupare se controlează cu un șablon . Recondiționarea consta in lărgirea si găurirea la cota 6,500 si filetarea la cota majorata M 8 x 1,25 .

Furca de decuplare se rebutează când prezintă rupturi ale brațelor pârghiei si fisuri sau rupturi ale corpului pârghie .

Carcasa ambreiajului. Pot apărea următoarele defecte : fisuri , crăpături , rupturi , uzura găuri de centrare si abaterea de al planeitate a suprafeței de așezare .

Carcasa cu fisuri ,crăpături sau rituri se reconditioneaza limitându-se fisurile sau crăpăturile , prin executarea unor găuri cu diametru de 3 mm , la distanta de 10-15 mm de capetele fisurilor , pe o adâncime de 4-5 mm ; urmează apoi o sudare oxiacetilenica si ajustare prin pilire si frezare pana la nivelul materialului de baza .

Uzura găurii de centrare se constata prin verificare cu un calibru-tampon ; recondiționarea consta in majorarea prin găurire la 19 mm si alezarea la cota 19,000-19,018 mm si folosirea unui știft de centrare la cota corespunzătoare .

Abaterea de la planeitate a suprafeței de așezare mai mare de 0,08 mm se reconditioneaza prin strunjirea suprafeței de așezare , pe adâncimea de maxim 0,500 mm fara a depasi insa cota de 179,5 mm .

Carcasa ambreiajului se rebutează daca prezintă rupturi sau sparturi cu o lungime pe contur mai mare de 100 mm si care cuprind mai mult de doua găuri de prindere ,fisuri si crăpături care traversează doua sau mai multe găuri .

Verificarea ambreiajului sau a pârtilor componente ale acestuia se face la demontarea completa sau in cazul in care se repara sau se inlocuieste un organ defect .

La montarea ambreiajului se verifica :

-bătaia frontala a discului condus la o anumita raza prin introducerea unui dorn in canelurile butucului si fixarea dornului intre doua vârfuri de centrare; bătaia frontala se citește pe comparatorul cu cadran . Daca bătaia frontala depaseste limitele admise , discul se îndreaptă cu cheia ;

– echilibarea statica a discului condus cu ajutorul unui dispozitiv. Echilibrarea se realizează cu ajutorul unor plăcute , reducând la minim tendinta de rostogolire a discului , in orice poziție pe barele dispozitivului ;

– jocul radial si jocul lateral intre flancurile canelurilor a butucului ambreiajului si a arborelui ambreiajului cu ajutorul unei lamele calibrate .

-arcurile de presiune care trebuie sa fie din aceiași grupa de sortare măsurându-se lungimea in stare libera si lungimea sub sarcina ;

-dimensiunile caracteristice pentru reglare si uzuri la ambreiajele cu arc central tip diafragma , dimensiunile caracteristice se verifica atât cu ambreiajul in stare libera cat si sub acțiunea unei forte .

Înlocuirea subansamblurilor ambreiajului este condiționata de echilibrarea lor atât individual cat si in stare asamblata .In felul acesta , pozițiile reciproce de asamblare devin strict determinate , fiind evidențiate prin coincidenta unor marcaje de referința .

1.2. Studiul comparativ al autovehiculelor similare cu cel din tema de proiect

MEMORIU DE CALCUL

La calculul ambreiajului se urmărește stabilirea dimensiunilor elementelor principale ale acestuia, în raport cu valoarea momentului motor și pe baza parametrilor constructivi ai automobilului.

Calculul unui ambreiaj cuprinde în principal:

determinarea dimensiunilor garniturilor de frecare;

calculul arcurilor de presiune;

calculul arborelui;

calculul mecanismului de acționare.

Pe baza analizelor modelelor similare de autovehicule se alege pentru autovehiculul din tema de proiect următoarele:

un motor cu ardere internă MAC având:

Pe=135 [kW]

nP=4000 [rot/min]

Me=350 [Nm]

nM=1750-2500 [rotmin]

Vmax=222 [jm/h]

schimbătorul de viteză în trepte cu următoarele rapoarte de transmisie:

raportul de transmisie al transmisiei principale :

soluția constructivă de ambreiaj:

ambreiaj mecanic monodisc cu arcuri periferice elicoidale și mecanism de acționare mecanic.

masa totală a autovehiculului:

Ma=2140 [kg]

tipul anvelopei:

225/45 R17 91V

DETRMINAREA MOMENTULUI DE CALCUL AL AMBREIAJULUI

Pentru ca ambreiajul să transmită momentul maxim dezvoltat de motor fără să patineze, pe toată durata de funcționare chiar și după uzarea garniturii 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. Acesta se determină cu relația:

unde : – momentul de calcul al ambreiajului;

– coeficient de siguranță al ambreiajului;

– momentul motor maxim.

Valoarea coeficientului maxim de siguranță se alege conform recomandărilor literaturii de specialitate în funcție de tipul ambreiajului și condițiile de exploatare ale autovehiculului. Astfel pentru M.A.C: = 1,3…1,75.

Se alege = 1,4

Criteriile care au stat la baza alegerii lui au fost:

ambreiajul să nu patineze după uzura garniturilor

se utilizeaza aceasta valoare a lui beta pentru ca masina este sport si se utilizeaza mai mult pe autostrada.

DETERMIANRE DIMENSIUNILOR GARNITURILOR DE FRECARE

Calculul garniturilor de frecare cuprinde: determinarea dimensiunilor, calculul presiunii specifice și verificarea la uzură.

Fig 1. Garnitura de frecare a ambreiajului

Raza exterioară a garnituri de frecare se determină cu relația:

Unde:

– coeficientul ce depinde de tipul ambreiajului și al autovehiculului.

= 25…30 pentru ambreiaj bidisc.

Se alege= 26

i- numarul de perechi de suprafete de frecare;

i=2, pentru ambreiaj bidisc;

, pentru autovehicule c=0,55…0,75;

Se alege c=0,65.

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

Se alege c=0,65 deoarece motorul autovehiculului are un cuplu mare.

Deoarece dimensiunile garniturilor de frecare sunt standardizate se adoptă conform STAS 7793-83 valorile superioare cele mai apropiate de cea calculată.

Dimensiunile garniturii de frecare alese din standard sunt:

diametrul exterior al garniturii: 325 mm

diametrul interior al garnituri: 185 mm

grosimea g =4 mm

Raza exterioară a garniturii de frecare:

Raza interioară a garniturii de frecare:

Raza medie a suprafeței de frecare se determină cu relația:

DETERMINAREA FORTEI DE APASARE ALE ARCURILOR ASUPRA DISCULUI DE PRESIUNE AL AMBREIAJULUI

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

Unde: – – forța de apăsare asupra discului de presiune;

– coeficientul de frecare dintre discurile ambreiajului; pentru frecare metalice ceramice = 0,40…0,45

Se adoptă = 0,40

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

Pentru ambreiaje monodisc = 0,90…0,95

Se adoptă =0,92

Din relația (6) se obține:

VERIFICAREA GARNITURII DE FRECARE

Verificarea presiuni specifice dintre garniturile de frecare

Presiunea specifică între suprafetele de frecare se determină cu relația:

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

Deoarece garniturile rezistă la presiune.

Verificarea la uzură a garniturii de frecare

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

Acesta se determină cu relația:

Unde: L – lucrul mecanic de frecare la patinare al ambreiajului.

Unde:

=2030 [kg]- greutatea totală a autovehiculului ;

– raza de rulare a roților motoare în metri

– raza liberă a roți care se determină pe baza caracteristici anvelopei

iI – raportul de transmitere al treptei întâi de viteză

i0 – raportul de transmitere al transmisiei principale

A’ – aria suprafeței de frecare;

Având în vedere că autoturismul din tema de proiect are anvelopă tip 205/55 R16 calculul razei libere a roții r0 se calculează cu formula:

Valoarea admisibilă a lucrului mecanic specific la patinare: . Deoarece ambreiajul rezistă la uzură.

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 discurile de presiune deoarece discul condus este izolat termic prin garniturile de frecare.

Creșterea de temperatură se calculează cu relația:

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

pentru discul de presiune al ambreiajului monodisc

c – căldura specifică a materialului piesei care se verifică.

c =0,115 pentru oțel și fontă

– greutatea piesei care se verifică.

Calcul greutății se face în ipoteza că discul de presiune este o placă de fontă cu secțiunea ca cea din fig. 2.2, iar marginile acestuia trebuie să le depășească pe cele ale garniturii de frecare cu 2-3 [mm].

Fig. 2. Schema discului de presiune

– grosimea discului de presiune în metri

Se adoptă constructiv =20=0.02 [m]

= 7800 pentru fontă;

g =9,81 [m/] accelerația gravitațională;

A – aria frontală a discului

Valoarea admisibilă a creșterii de temperatură pentru o cuplare la plecarea de pe loc în cazul utilizării relației este: .

Deoarece rezultă că ambreiajul rezistă la încălzire.

CALCULUL ARCULUI 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 distrugerea 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, a diametrului de înfășurare a spirei, a numărului de spire și a lungimii arcului în stare liberă.

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].

Farc=60daN

Se adoptă numărul de arcuri na=9 arcuri

Forța este necesară să dezvolte un arc este:

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 maxim 10-25 % mai mare de valoarea corespunzătoare poziției cuplate.

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

D – diametrul de înfășurare al spirei arcului.

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

Se adoptă c = 6.

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

– rezistența admisibilă a arcului

Deoarece dimensiunile pentru sârma trasă din oțel pentru arcuri sunt standardizate se adoptă conform STAS 893-67:

d =4,5 [mm].

Diametrul de înfășurare a spirei arcului conform relației este:

Determinarea numărului de spire ale arcului de presiune

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

G – modul de elasticitate transversală al sârmei arcului;

G =800000 pentru oțel de arc.

– rigiditatea arcului

Unde:

– săgeata suplimentară corespunzătoare deformării arcului la decuplarea ambreiajului;

Unde:

nd – numărul de discuri conduse;

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

= 0,75…1,5 [mm] ambreiaj momodisc

Se adoptă = 1,2 [mm].

j’– creșterea grosimii discului condus datorită elementului elastic axial

j’ =0,5…1,5 [mm].

Se adoptă j’ =0,75 [mm].

Numărul de spire trebuie să fie multiplu de 0,5 și mai mare decât 6 => ns=7

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

Determinarea lungimii arcului în stare liberă

Lungimea arcului în stare liberă se determină cu relația:

– lungimea arcului comprimat în poziția decuplată a ambreiajului;

– săgeata arcului corespunzătoare poziției cuplate.

se determină din condiția ca distanța dintre în starea comprimată a arcului să fie js=1 mm cu relația:

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

Deoarece rezultă că arcul rezistă la flambaj.

Determinarea coeficientului de siguranță a ambreiajului după uzarea garniturii de frecare

Datorită uzării garniturilor de frecare arcurile de presiune se destind mai mult și forța de apăsare scade de la valoarea până la .

Momentul de frecare al ambreiajului după uzarea garniturilor de frecare este:

f – săgeata corespunzătoare arcului în poziția cuplată a ambreiajului

Δu – destinderea corespunzătoare uzurii tuturor garniturilor de frecare până la limita maximă admisibilă.

– uzura admisibilă pentru o garnitură de frecare.

=1,2…2 [mm]

Se alege =1,5 [mm]

Coeficientul de siguranță al ambreiajului după uzarea garniturii de frecare este:

Deoarece >1 rezultă că ambreiajul va transmite fără patinare momentul maxim al motorului și după uzarea garniturilor de frecare.

Determinarea lucrului mecanic necesar debreierii

Lucrul mecanic necesar debreierii este lucrul mecanic produs de forțele elastice la comprimarea arcurilor de presiune cu săgeata ΔF1 și se determină cu relația:

Unde: – randamentul mecanismului de acționare

, conform literaturi de specialitate

Alegem:

Valorile recomandate ale lucrului mecanic necesar debreieri pentru autoturisme sunt cuprinse între 0.5…1 [daNm].

Deoarece valoarea LD=2,076>LD care este cuprinsa intre 0,5……1 daN pentru autoturisme se mai adauga 3 arcuri de presiune rezultand un total de 12 arcuri.

Forța este necesară să dezvolte un arc este:

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 maxim 10-25 % mai mare de valoarea corespunzătoare poziției cuplate.

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

D – diametrul de înfășurare al spirei arcului.

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

Se adoptă c = 6.

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

– rezistența admisibilă a arcului

Deoarece dimensiunile pentru sârma trasă din oțel pentru arcuri sunt standardizate se adoptă conform STAS 893-67:

d =4 [mm].

Diametrul de înfășurare a spirei arcului conform relației este:

Determinarea numărului de spire ale arcului de presiune

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

G – modul de elasticitate transversală al sârmei arcului;

G =800000 pentru oțel de arc.

– rigiditatea arcului

Unde:

– săgeata suplimentară corespunzătoare deformării arcului la decuplarea ambreiajului;

Unde:

nd – numărul de discuri conduse;

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

= 0,75…1,5 [mm] ambreiaj momodisc

Se adoptă = 0,9 [mm].

j’– creșterea grosimii discului condus datorită elementului elastic axial

j’ =0,5…1,5 [mm].

Se adoptă j’ =0,75 [mm].

Numărul de spire trebuie să fie multiplu de 0,5 și mai mare decât 6 => ns=7

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

Determinarea lungimii arcului în stare liberă

Lungimea arcului în stare liberă se determină cu relația:

– lungimea arcului comprimat în poziția decuplată a ambreiajului;

– săgeata arcului corespunzătoare poziției cuplate.

se determină din condiția ca distanța dintre în starea comprimată a arcului să fie js=1 mm cu relația:

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

Deoarece rezultă că arcul rezistă la flambaj.

Determinarea coeficientului de siguranță a ambreiajului după uzarea garniturii de frecare

Datorită uzării garniturilor de frecare arcurile de presiune se destind mai mult și forța de apăsare scade de la valoarea până la .

Momentul de frecare al ambreiajului după uzarea garniturilor de frecare este:

f – săgeata corespunzătoare arcului în poziția cuplată a ambreiajului

Δu – destinderea corespunzătoare uzurii tuturor garniturilor de frecare până la limita maximă admisibilă.

– uzura admisibilă pentru o garnitură de frecare.

=1,2…2 [mm]

Se alege =1,5 [mm]

Coeficientul de siguranță al ambreiajului după uzarea garniturii de frecare este:

Deoarece >1 rezultă că ambreiajul va transmite fără patinare momentul maxim al motorului și după uzarea garniturilor de frecare.

Determinarea lucrului mecanic necesar debreierii

Lucrul mecanic necesar debreierii este lucrul mecanic produs de forțele elastice la comprimarea arcurilor de presiune cu săgeata ΔF1 și se determină cu relația:

Unde: – randamentul mecanismului de acționare

, conform literaturi de specialitate

Alegem:

Valorile recomandate ale lucrului mecanic necesar debreieri pentru autoturisme sunt cuprinse între 0.5…1 [daNm].

CALCULUL ARBORELUI AMBREIAJULUI

Fig 3. Canelurile arborelui ambreiajului

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

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

unde:

– rezistența admisibilă la torsiune și are valorile:=1000…1200 [daN/cm2]

Alegem =1100 [daN/cm2].

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

Deoarece arborii canelați au dimensiuni standardizate din STAS 1770-68 se aleg următoarele dimensiuni:

diametrul interior al canelurii di=3,2 [cm]

diametrul exterior al canelurii de=4,0 [cm]

numărul de caneluri z=10

lățimea canelurii b=0,5 [cm].

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

Unde: l – lungimea butucului discului condus

Considerăm că condițiile de lucru sunt condiții obișnuite de lucru astfel ca luăm lungimea discului condus ca fiind l=de=4 [cm].

h – înălțimea canelurii arborelui

Rezistența admisibilă la strivire pentru canelurile arborelui ambreiajului este Psa=200…250 [daN/cm2]. Deoarece Ps<Psa rezultă că arborele rezistă la strivire.

Verificarea la forfecare se face cu relația:

Rezistența admisibilă la forfecare este:.

Deoarece arborele rezistă la forfecare.

CALCULUL DISCURILOR

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 acestea și volant se face prin intermediul carcasei ambreiajului.

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

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

Presiunea specifică se determină cu relația:

Unde:

R – raza cercului pe care sunt dispuse reazemele discului de presiune,

R=130 [cm]

Z=3…5 – numărul de reazeme

A – aria unei suprafețe de contact solicitate la strivire

l – lungimea suprafeței de contact

a – grosimea carcasei ambreiajului

Se adoptă:

a=0,25 cm

l=0.1 cm

R=130 cm

Z=3 reazeme

Valoarea rezistenței admisibile la strivire conform literaturii de specialitate este:.

Deoarece Ps<Psa rezultă că elementele de fixare și de ghidare rezistă la strivire.

Calculul disclului condus

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

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

Verificarea niturilor la forfecare se face cu relatia:

Unde:

rn=raza cercului pe care sunt dispuse niturile de fixare.

Se adopta constructive rn=5……..8cm se adopta 8cm

dn=diametrul niturilor, dn=0.6……1cm se adopta 0.8 cm

zn=numarul de nituri, zn=3………6 nituri se adopta 5 nituri

Se calculeaza τf=

Valoarea rezistentei admisibile la forfecare pentru niturile de fixare

Daca , atunci niturile butucului rezista la forfecare;

Daca , atunci niturile butucului nu rezista la forfecare si se va alege un diametru superior al acestuia, o raza mai mare de dispunere sau un numar mai mare de nituri;

, atunci niturile butucului rezista la forfecare;

Verificarea niturilor la strivire se face cu relatia:

Unde:

ln=lungimea partii active a nitului

Se adopta ln=0.2…….0.4[cm]

Se calculeaza ps:

Rezistenta admisibila la strivire pentru niturile de fixare este:

Psa=800…….900

Daca , atunci niturile butucului rezista la strivire;

Daca , atunci niturile butucului nu rezista la strivire si se va alege un diametru superior al acestuia, o raza mai mare de dispunere sau un numar mai mare de nituri, urmand a se relua calculele.

Calculul arcului elementului suplimentar

Arcul elementului suplimentar sunt arcuri elicoidale și au rolul de a reduce rigiditatea transformării și a amortizării șocurilor, previn apariția rezonanței la frecvențe înalte ale oscilațiilor din torsiune din transmisie.

Condiția pentru a funcționa corespunzător 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 coeficientul de aderență , redus la arborele ambreiajului în treapta I de viteză.

La automobile arcurile utilizate la elementul elastic suplimentar al ambreiajului au următoarele caracteristici:

diametrul sârmei arcului d = 3…4 [mm]. Se alege d=4 [mm].

diametrul spirei arcurilor D = 14…19 [mm]. Se alege D=15 [mm].

numărul total de spire a arcurilor 6 spire. Se alege ns=6 spire.

numărul de arcuri ale elementului elastic suplimentar =8…12 arcuri pentru diametrul exterior al ambreiajului . Alegem ze=8 arcuri.

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

CALCULUL MECANISMULUI DE ACTIONARE

În urma analizelor tehnico economice s-a ales un mecanism de acționare mecanic datorită următoarelor avantaje:

construcție simplă și ieftină;

întreținere ușoară;

reglare ușoară a jocurilor apărute în urma funcționării;

randament ridicat;

Schema de acționare este a ambreiajului este prezentată în fig. 2.4

Fig.2.4 Schema de acționare mecanică a ambreiajului.

Calculul forței de acționare al pedalei ambreiajului cu acționare mecanică

Raportul de transmisie al mecanismului de acționare mecanic se determină cu relația:

unde:

– raportul de transmisie a pârghiilor de debreiere;

– raportul de transmisie al pedalei și furci ambreiajului;

unde: a, b, c, d,e,f distanțele conform fig. 2.4.

Se adoptă constructiv următoarele dimensiuni pentru mecanismul de acționare:

a = 150 [mm]; b =30 [mm]; c =100 [mm]; d = 25 [mm]; e =50 [mm];

f =25 [mm].

Conform literaturii de specialitate valorile uzuale ale rapoartelor de transmisie a mecanismului de acționare sunt . După cum se observă valoarea calculată se încadrează între limitele valorilor uzuale prevăzute de literatura de specialitate.

Randamentul mecanismului de acționare mecanismul conform literaturi de specialitate are valori cuprinse între . Se adoptă .

Forța de acționare a pedalei ambreiajului se determină cu relația:

Valorile recomandate de literatura de specialitate pentru forța la pedală la ambreiajele de autoturisme sunt =10…15 [daN]. Se observă că forța la pedală Fp calculată se încadrează în valorile stabilite de literatura de specialitate.

Calculul cursei pedalei

Cursa de acționare a pedalei se determină cu relația:

Unde:

– cursa liberă a rulmentului de presiune

= 2…4 [mm]

Se adoptă =2,5 [mm].

Din relația (50) rezultă:

Valorile recomandate în literatura de specialitate pentru cursa pedalei ambreiajului de autoturisme sunt = 100…150 [mm]. Se observă că se încadrează în intervalul recomandat.

REGLAREA JOCURILOR DIN MECANISMUL DE ACTIONARE A AMBREIAJELOR

Jocurile dintre elementele mecanice de acționare se apreciază prin mărimea cursei libere a pedalei ambreiajului.

Valoarea recomandată a cursei libere este 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. În timpul exploatării valoarea cursei libere scade datorită uzuri garniturilor de frecare și apare pericolul ca jocurile din mecanismul de acționare să dispară și rulmentul de presiune rămâne în contact permanent cu pârghiile de debreiere.

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

O valoare prea mare a cursei libere a pedalei poate conduce la o decuplare incompletă a ambreiajului și schimbarea dificilă a treptelor de viteză.

Prin modificarea lungimii cablului și tijei care acționează furca ambreiajului se reglează jocurile, iar la cele hidraulice jocurile se reglează 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.

CONDITII GENERALE IMPUSE AMBREIAJULUI

In afara de conditiile impuse ambreiajului la decuplare si cuplare, acesta trebuie sa mai indeplineasca urmatoarele:

sa aiba o durata de serviciu si rezistenta la uzura cat mai mare

sa aiba o greutate proprie cat mai reduse

sa ofere siguranta in functionare

Sa aiba o constructie cat mai simpla si ieftina

parametrii de baza sa varieze ca mai putin in functionare

sa poata transmite un moment cat mai mare

sa fie echilibrat dinamic

sa fie usor de intretinut.

Durata de funcționare a ambreiajului depinde de numărul cuplărilor și decuplărilor, deoarece garniturile de frecare se uzează mai ales la patinarea ambreiajului. La fiecare cuplare lucrul mecanic de frecare la patinare se transformă în căldură datorită căreia temperatura de lucru a garniturilor de frecare crește. Experimental s-a constatat că la creșterea temperaturii de la 20C la 100C, uzura garniturilor de frecare se mărește aproximativ de două ori.

BIBLIOGRAFIE

Colecție STAS – Organe de mașini, vol. I.a, București, Editura tehnică, 1983.

Colectii de standarde

Colectii Autocatalog

Dragomir G., -Calculul si constructia autovehiculelor- Curs: Calculul si constructia autovehiculelor, Topografia Universitatii Oradea, 2007.

Dragomir G., -Calculul si constructia autovehiculelor- Indrumar pentru proiect, Topografia Universitatii Oradea, 2007.

Internet