Proiectarea Unui Ambreiaj Bidisc cu Actionare Hidraulica Pt Un Microbuz

CUPRINS

Capitolul 1 Notiuni generale

Nivelul tehnicii actuale privind constructia ambreiajelor pentru autovehicule

Studiul comparativ al autovehiculelor similare cu cel din tema de proiect

Capitolul 2 Memoriu de calcul

2.1. Determinarea momentului de calcul al amreiajelui

2.2. Determinarea dimensiunilor garniturilor de frecare ale discului condus

2.3. Determinarea fortei de apasare asupre discurilor de presiue

2.4. Verificarea garniturilor de frecare

2.4.1. Verificarea la presiune specifica dintre suprafetele de frecare

2.4.2. Verificarea la uzura a garniturilor de frecare

2.4.3. Verificarea ambreiajului la incalzire

2.5. Calculul arcurilor de presiune

2.5.1. Determinarea diametrului sarmei si a diametrului de infasurare

2.5.2. Determinarea numarului de spire ale arcului

2.5.3. Determinarea lungimii arcului in stare libera

2.5.4. Determinarea coeficientului de siguranta al ambreiajului

2.5.5. Determinarea lucrului mecanic necesar debreierii

2.6. Calculul arborelui ambreiajului

2.7.Calculul discurilor ambreiajului

2.7.1. Calculul elementului de fixare a discurilor de presiune

2.7.2. Calculul discului condus

2.7.2.1. Calculul niturilor de fixare a discurilor propriu-zis de butuc

2.7.2.1. Calculul arcurilor elementului elastic suplimentar

2.8. Calculul mecanismului de actionare

2.8.1. Calculul fortei de actionare a pedalei ambreiajului

2.8.2. Calculul cursei pedalei de actionare

Capitolul 3 Concluzii

3.1. Conditiile impuse ambreiajului

3.2. Exploatarea si intretinerea ambreiajului

3.3. Defectele in exploatare ale ambreiajului si inlaturarea lor

3.4. Intretinerea ambreiajului

Bibliografie

Pagini 44

=== Proiect. unui ambreiaj bidisc cu actionare hidraulica ===

Proiectarea unui abreiaj bidisc, cu actionare hidraulica, pt un microbuz de 33 de persoane, cu un moment

Me=168 Nm, si turatie de 3400 rot/min

CUPRINS

Capitolul 1 Notiuni generale

Nivelul tehnicii actuale privind constructia ambreiajelor pentru autovehicule

Studiul comparativ al autovehiculelor similare cu cel din tema de proiect

Capitolul 2 Memoriu de calcul

2.1. Determinarea momentului de calcul al amreiajelui

2.2. Determinarea dimensiunilor garniturilor de frecare ale discului condus

2.3. Determinarea fortei de apasare asupre discurilor de presiue

2.4. Verificarea garniturilor de frecare

2.4.1. Verificarea la presiune specifica dintre suprafetele de frecare

2.4.2. Verificarea la uzura a garniturilor de frecare

2.4.3. Verificarea ambreiajului la incalzire

2.5. Calculul arcurilor de presiune

2.5.1. Determinarea diametrului sarmei si a diametrului de infasurare

2.5.2. Determinarea numarului de spire ale arcului

2.5.3. Determinarea lungimii arcului in stare libera

2.5.4. Determinarea coeficientului de siguranta al ambreiajului

2.5.5. Determinarea lucrului mecanic necesar debreierii

2.6. Calculul arborelui ambreiajului

2.7.Calculul discurilor ambreiajului

2.7.1. Calculul elementului de fixare a discurilor de presiune

2.7.2. Calculul discului condus

2.7.2.1. Calculul niturilor de fixare a discurilor propriu-zis de butuc

2.7.2.1. Calculul arcurilor elementului elastic suplimentar

2.8. Calculul mecanismului de actionare

2.8.1. Calculul fortei de actionare a pedalei ambreiajului

2.8.2. Calculul cursei pedalei de actionare

Capitolul 3 Concluzii

3.1. Conditiile impuse ambreiajului

3.2. Exploatarea si intretinerea ambreiajului

3.3. Defectele in exploatare ale ambreiajului si inlaturarea lor

3.4. Intretinerea ambreiajului

Bibliografie

Capitolul I

NOTIUNI GENERALE

1.1 Nivelul tehnicii actuale privind constructia ambreiajelor pentru autovehicule

DESTINATIA , CONDITIILE IMPUSE SI CLASIFICAREA AMBREAIAJULUI

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

Funcțiile ambreiajului sunt următoarele :

permite la pornirea automobilului cuplarea progresiva a motorului , care se afla in funcțiune , cu celelalte organe ale transmisiei , care , in acel moment, stau pe loc;

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

protejează la suprasarcini celelalte organe ale transmisiei.

Ambreiajul trebui sa îndeplinească anumite condiții , si anume :

-sa permită decuplarea completa si cat mai rapida a motorului de transmisie , pentru ca schimbarea treptelor sa se facă fara șocuri;

-sa decupleze cu eforturi minime din partea conducătorului , fara a se obține insa o cursa la pedala mai mare de 120-200 mm .Forța la pedala necesara declupari nu trebuie sa depaseasca 150 N la autoturisme si 250 N la autocamioane si autobuze ;

-partile conduse sa aibă o greutate cat mai redusa pentru ca schimbarea treptelor sa se facă fara șocuri

-sa fie suficient de progresiv pentru a se evita pornirea brusca din loc a automobilului ;

-sa asigure in stare cuplata o îmbinare perfecta intre motor si transmisie;

-sa permită eliminarea căldurii care se produce in timpul procesului de cuplare prin patinarea suprafețelor de frecare ;

-sa amortizeze vibrațiile ce se produc in transmisie ;

-sa aibă o construcție simpla si ieftina ;

-sa fie cat mai ușor de intretinut si de reglat si sa ofere siguranța ;

Ambreiajele se clasifica după principiul de funcționare si după tipul mecanismului de comanda .

După principiul de funcționare ambreiajele pot fi : mecanice , hidrodinamice , combinate si electromagnetice .

După tipul mecanismului de comanda ,ambreiajele pot fi cu comanda : mecanica , hidraulica , pneumatica si electrica .

După modul de realizare a comenzi ,ambreiajele pot fi :neautomate si automate.

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. 13.1) 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 8 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 .

b)

Fi g.13.1 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 macanice utilizate la automobile se clasifica după mai multe criterii.

După forma geometrica a suprafețelor de frecare , ambreiajele pot fi :cu discuri , cu saboți si cu conuri .

După numărul arcurilor de presiune si modul de dispunere a lor , ambreiajele pot fi : cu mai multe arcuri dispuse periferic si cu un singur arc central .

După numărul discurilor conduse , ambreiajele pot fi ; du un disc , cu doua discuri si cu mai multe discuri .

După modul de obținere a forței de apăsare , ambreiajele pot fi : simple , semicentrifuge si centrifuge .

După condițiile de lucru ale suprafețelor de frecare , ambreiajele pot fi : uscate sau in ulei .

După tipul mecanismului de comanda , ambreiajele pot fi cu comanda : mecanica , hidraulica , cu servomecanism si automata .

După modul de realizare a debreierii , ambreiajele pot fi : cu debreire manuala , semiautomata , automata .

TIPURI CONSTRUCTIVE DE AMBREIAJE MECANICE

a)Ambreiajul monodisc simplu cu arcuri periferice .In figura 13.2 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 solidara rotație cu volantul si se poate deplasa axial. Arcurile 3 ,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.

Fig,13.2. Ambreiajul monodisc simplu cu arcuri periferice

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.

b).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.

c).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 .

La ambreiajul monodisc utilizat la autoturismul Dacia 1300 , arcul tip diafragma este montat in carcasa cu ajutorul știfturilor. Pe știfturi , pe ambele pârti ale diafragmei, se afla inelele .

Fig 13.5.Ambreiajul monodisc cu arc central tip

diafragma al autoturismului

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 .

1.2. Studiul comparative al autovehiculelor similar cu cel din tema de proiect

Capitolul 2

MEMORIUL DE CALCUL

2.1. Determinarea momentului de calcul al ambreiajului

Pe baza analizelor modelelor similare de autovehicule se va alege si se va justifica alegerea facuta pentru urmatorii parametrii:

Raportul de transmisie al transmisiei principale : i0=6.15

Rapoartele de transmisie ale cutie de viteze : iI = 5.52

Masa totala maxima autorizata a autovehiculului : Ma=12000 kg

Tipul si dimensiunile anvelopei: 265/70 R19,5H

Tipul ambreiajului: bidisc, tipul mecanismului de actionare : hydraulic

Pentru ca ambreiajul sa transmite moment maxim dezvoltat de motor fara sa patineze, pe toata durata de functionare chiar si dupa uzarea garniturilor de frecare cand valoarea fortei de apasare a arcurilor de presiune scade este necesar ca momentul de frecare al ambreiajului sa fie mai mare decat momentul maxim al motorului Mmax .

Momentul de calcul al ambreiajului reprezinta momentul fata de care se dimensioneaza elementele ambreiajului.

Aceasta se determina cu relatia:

Mc=Mmax [daN

Unde: Mc – momentul de calcul al ambreiajului;

– coefficient de siguranta al ambreiajului;

Mmax – momentul motor maxim.

Valoarea coeficientului maxim de siguranta se allege conform literaturii de specialitate, in functie de tipul ambreiajului si conditiile de axplatare ale autovehiculului.

Pentru ambreiajulu cu mai multe discuri valoarea lui se allege mai mare cu 15…20% deoarece grosimea total ace corespunda uzuri garniturilor de frecare este mai mare si arcurile se destind mai mult.

La ambreiajul semicentrifugal valoarea coeficientului se allege mai mic deoarece forta de apasare asupra discului creste odata cu turatia.

Se adopta:

Criteriile care au stat la baza alegerii lui au fost:

Ambreiajul sa nu patineze dupa uzura garniturilor;

Forta la pedala sa aiba valori optime astfel incat sa nu suprasoloicite conducatorul auto.

Se va calcula momentul de calcul al ambreiajului

Mc = 2,7

Mc = 131,4 daNm

2.2. Determinarea dimensiunilor garniturilor de fracare

Figura 1. Dimensiunile garniturilor de frecare

Raza exterioara a garniturii de frecare se determina cu relatia:

Re=10 [mm]

Coeficientul ce depinde de tipul ambreiajului si al autovehiculului.

Se adopta : = 40pentru ambreiaj bidisc

Re=10 [mm]

Re = 173,155 mm

Se allege si se justifica alegerea valorii lui

Unde: i= numarul de perechi de suprafete de frecare

Se adopta i=4 pentru ambreiaj bidisc

c=

Se adopta c=0,55

Deoarece diametrele garniturilor de frecare sunt standardizate se adopta conform STAS 7793-83 acea garniture are valoarea diametrului exterior imediat superioara celei calculate. Conform STAS se obtine:

Diametrul exterior al garniturii

De=350 mm

Diametrul interior al garniturii

Di=195 mm

Grosimea garniturii

g=4 mm

Se determina raza exterioara si interioara a garniturii:

Re = [mm] Ri = [mm]

Re = = 175 mm

Ri = mm

Raza medie a suprafetei de frecare se determina cu relatia :

Rm= [mm] Rm=

Rm=139,923 mm

2.3. Determinarea fortei necesare de apasare a arcurilor asupra discurilor de presiune:

Din conditia ca momentul de calcul Mc sa fie egal cu momentul de frecare al ambreiajului Ma, relatia de calcul a fortei de apasare asupra discului de presiune este:

Fa = [daN]

Unde: Fc- forta de apasare asupra discului de presiune;

coeficientul de frecare dintre discurile ambreiajului

Se adopta = 0,43 pentru frecare metale ceramic

Cf- coefficient ce tine seama de frecarea dintre butucul discului condus si arboreal ambreiajului.

Pentru ambreiaje bidisc Se adopta cf= 0,80

Rezulta Fa=

Fa =682,476 mm

2.4. Verificarea garniturii de frecare

2.4.1. Verificarea la presiunea specifica dintre suprafetele de frecare:

Presiunea specifica intre suprafetele de frecare se determina cu relatia:

P= ]

P= = 0,822 ]

Presiunea garniturile de frecare de ferodou valoarea admisa a presiunii specific e este:

Pa=1,5…3,5 ]

Deoarece p<pa ,rezulta ca garniturile rezista la presiune

2.4.2. Verificarea la uzura a garniturilor de frecare

Aprecierea solicitarilor la uzura a garniturii de frecare se face utilizand lucrul mechanic specific de frecare la patinare Ls in regimul porniri de pe loc

Aceasta se determina cu relatia:

Ls =

Ls=

Ls=0,139

Unde: L – este lucrul mechanic de frecare la patinare al ambreiajului;

L= 357,3Ga [daN/m]

Unde: Ga – greutatea totala a autovehiculului daN;

Rr – raza de rulare a rotilor motoare in metri

Rr=0,95 r0 [m]

R0-raza libera a roti

II- raportul de transmitere a treptei I de viteza;

I0- raportul de transmisie principale

A’ – aria unei suprafete de frecare

L=

L=370,443 daN/m

Pe baza informatiilor furnizate de caracteristicile anvelopei se determina raza libera a rotii r0 si apoi raza de rulare rr in conditii de aderenta totala.

Rr=r0x

Unde: – este un coefficient de defomare a pneului

Se adopta

La anvelopa tip 265/70 R 19,5 sifrele inscriptionatre reprezinta:

265- B – balonajul anvelopei in mm (latimea)

70 – H/B – raportul dintre inaltimea sectiunii anvelopei si balonajul acesteia exprimat in procente. In cazul in care raportul H/B nu este precizat se considera H/B=0,822

19,5 – Dj – diametrul jantei rotii exprimat in toli (1 tol=25,4 mm)

Raza libera a rotii r0 va fi:

R0= 19,5/2×25,4+265×70%

R0=0,433 m

Raza de rulare a rotii rr = r0x

Rr= 433×0,95 = 0,411m

A’= []

A’=

A’=663,465

Se vor calcula L si Ls. Valoarea admisibila a lucrului mechanic specific la patinare este LSa=0,75

Deoarece Ls<Lsa , rezulta ca garniturile rezista la uzura

2.4.3. Verificarea ambreiajului la incalzire:

Incalzirea ambreiajului se produce numai in timpul patinarii datorita transformarii lucrului mechanic de frecare in caldura. Verificarea la incalzire se face pentru discul cel mai solicitat termic si se apreciaza prin cresterea de temperatura

In cazul ambreiajului monodisc verificarea la incalzire se face pentru discul de presiune deoarece discul condus este izolat termic prin garniturile de frecare .

In cazul ambreiajului bidisc se verifica la incalzire atat discul de presiune cat si discul conducator intermediary.

Cresterea de temperature se determina cu relatia:

= []

Unde: – coefficient care exprima fractiunea din lucru mechanic de franare consumat pentru incalzirea piesei care se verifica.

Se adopta -0,25 disc de presiune al ambreiajului bidisc;

c- caldura specifica a materialului piesei care se verifica;

pentru otel si fonta c= 0,115 . Se va indica valoarea in

mp- masa piesei care se verifica

=

=0,0809

Calculul greutatii mp se face in ipoteza ca discul de presiune este o placa circular din fonta avand forma prezentata in figura 2, iar marginile acesteia trebuie sa le depaseasca pe cele ale garniturii de frecare cu 2…3 mm.

Figura 2 . Schema discului de presiune

Dep= De+(4…6) [mm];

Dep=350+5

Dep=355 mm;

Dip=Di-(4…6) [mm];

Dip=195-5

Dip =190 mm

Grosimea discului de presiune hp in metri se adopta constructiv.

Hp=(7…20) [m]; hp= 10= 0,01 [m];

Hp==0,01 m;

Mp= [daN];

= 7800 kg/ pentru fonta;

G= 9,81 m/ acceleratia gravitational;

Unde: A-aria frontal a discului;

A=) []

A= (

A= 0,070 ;

Mp= 7800

mp = 53,562 daN;

Se va calcula mp si cu relatiile de mai sus.

Valoarea admisibila a cresterii de temperatura pentru o cuplare la plecare de pe loc este: a =8…15.

deoarece < a ,rezulta ca ambreiajul rezista la incalzire

2.5. Calculul arcurilor de presiune:

Arcurile de presiune periferice elicoidale sunt arcuri cilindrice din sarma trasa de otel carbon de calitate pentru arcuri sau otel aliat pentru arcuri si au o caracteristica linear.

Ele sunt solicitate dupa un ciclu asimetric cu un coefficient de asimetrie R=0,8…0,9, iarr numarul ciclurilor de solicitare in conditiile normale de exploatare nu depasesc 5cicluri. Din aceasta cauza distibutia arcurilor de presiune nu se produce datorita oboseli materialului.

Calcul acestora consta in determinarea diametrului sarmei, diametrul de infasurare a spirei, a numarului de spire si a lungimii arcului in stare libera.

2.5.1. Determinarea diametrului sarmei si a diametrului se infasurare a spirei:

Conform recomandarilor din literature de specialitate, numarul arcurilor de presiune trebuie sa fie multiplu de 3, iar forta de apasare ce revine unui arc trebuie sa fie intre Farc=40…80 daN.

Se adopta Farc=60 daN.

;

= 11,37 daN;

Se adopta numarul de arcuri de presiune na egal cu urmatorul numar multiplu de trei dupa valoarea

Na=12 daN;

Forta care este necesara sa dezvolta un arc este:

; [daN];

=11,37 daN

O conditie necesara pentru ca manevrarea ambreiajului sa nu fie obositoare este aceea ca in momentul in care acesta este decupla

1,20 682,476= 68,25 [daN];

= 68,25 daN;

Diametrul sarmei arcului se determina din sonditia de rezistenta de torsiune a acestuia in pozitie decuplata a ambreiajului cu relatia:

D= [mm];

Unde: c=

D- diametrul de infasurare al spirei arcului

D=

D= 4,58 mm;

Pentru arcurile elicoidale ale ambreiajelor se adopta c=7conform recomandarilor literaturii de specialitate.

Unde: K- coefficient de corectie ce depinde de raportul c si se determina cu relatia:

K=

K= + ;

K=1,212

Unde: – rezistenta admisibila la torsiune a arcului

= 7000 daN/

Se calculeaza d=4,58 mm

Deoarece dimensiunile pentru sarma din otel pentru arcuri sunt standardizate se adopta conform STAS 893-67 valoarea:

D=5;

Se calculeaza diametrul de infasurare a spirei arcului cu relatia:

D=c*d

D=7*5

D=35;

2.5.2. Determinarea numarului de spire ale arcului de presiune:

Din expresia de cslcul a sagetii unui arc elicoidal din sarma cu sectiune circular rezulta relatia da calcul al numarului de spire active.

Ns= spire

Unde: G- modul de elasticitate transversal al sarmei arcului

G=800000 daN/ pentru otel de arc.

K1- rigiditatea arcului

Ns= = 5,65

K1= []

Unde – sageata suplimentara corespunzatoare deformatiilor arcului la decuplarea ambreiajului

Figura 3. Variatia fortie

de apasare in functie de sageata arcului elicoidal

K1== 2,58

=2ndjd+ndj’

Unde: nd- numarul de discuri conduse;

Jd- jocul dintre o pereche de suprafete de frecare necesar pentru decuplarea complete a ambreiajului

j’- cresterea grosimii discului condus datorita elementului elastic axial

Se adopta jd= 0,6 mm

Se adopta j’= 1 mm

= 2=4,4

Ns= 6 spire;

Deoarece spirele de la capatul arcului nu sunt active, numarul total de spire nt este:

Nt=ns+2;

Nt=6+2;

Nt=8 spire

2.5.3. Determinarea lungimii arcului in stare libera:

Lungimea arcului in stare libera se determina cu relatia:

L0=L1+f1 [mm][

Unde: L1- lungimea arcului comprimat in pozitia decuplata a ambreiajului;

F1- sageata arcului corespunzator pozitiei cuplate

Figura 4. Lungimea arcului

L0= 47+28,091;

L0= 75,091;

L1= (ns+2)d+(ns+1)js = (6+2)5+(6+1)

L1=47 mm

Js=1 mm

F1= [mm]

F1=

F1=28,091 mm

Pentru a evita flambajul arcului de presiune se recomanda ca:

; ; 2,14 arcul rezista la flambaj.

2.5.4. Determinarea coeficientului de siguranta al amreiajului dupa uzarea garniturilor:

Datorita uzurii garniturii de frecare arcurile de presiune se destind mai mult si forta de apasare scade de la Fa’ pana la Fa’’.

Momentul de frecare al ambreiajului dupa uzarea garniturii de frecare este:

Ma’=Fa’’’Rm10-3 [daN.m];

Ma’=0.4310-3

Ma’=122 daN.m;

Fa’’’=Fa’ [daN]; Fa’’’=56,878

Fa’’’= 42,30 daN;

F2=f-u [mm]; f2=23,41-6

F2=17,41 mm;

F= [mm]

F=

F=23,41 mm

Unde f- sageata corespunzatoare arcului in pozitia cuplata a ambreiajului

u- destinderea corespunzatoare uzarii tuturor garniturilor de frecare pana la limita maxima admisibila.

u=2ndu1 [mm]

Unde: u1- uzura admisibila pentru o garniture de frecare;

Se adoptau1= 1,5 mm

u=2=6 [mm];

Coeficientul de siguranta u dupa uzarea garniturii de frecare va fi :

u==

u=1,85;

Deoarece u rezulta ca ambreiajul va transmite fara patinare momentul maxim al motorului si dupa uzarea garnituriilor de frecare.

2.5.5. Determinarea lucrului mechanic necesar debreierii:

Lucrul mechanic necesar debreierii este lucrul mechanic produs de fortele elastic la comprimarea arcurilor de presiune cu sageata f1 si se determina cu relatia:

Ld=f1

Unde a- este randamentul mechanic de actionare

Se adopta =0.90, conform recomandariilor din literature de specialitate

Ld=

Ld=2,5

2.6. Calcului arborelui ambreiajului:

Arborele ambreiajului este supus solicitarii de torsiune cu un moment egal cu momentul de calcul al ambreiajului si solicitarii de strivire si forfecare la nivelul canelurilor de-a lungul carora culiseaza discul condus.

Din conditia de rezistenta la torsiune se determina diametrul interior al arborelui ambreiajului cu relatia:

Di= [cm];

Unde – rezistenta admisibila la torsiune. Materialul din care se confectioneaza arboreal ambeiajului este otel aliat pentru cementare. 21MoCr12 – STAS 791-80.

Se adopta ;

Figura 5. Canelurile arborelui

ambreiajului

Di= ;

Di=3,908 cm;

Deoarece arborii canelati au dimensiuni standardizate se va allege din STAS 1770/68 corespunzator incarcarilor grele, urmatoarele dimensiuniale di , diametrul exterior al canelurii de, numarul de caneluri z, latimea canelurii b.

Conform STASului :de=52; di=42; z=10; b=6;

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

Ps= ;

Unde l- lungimea butucului discului condus

Pentru conditii obisnuite de axploatare a autovehiculului se apreciaza l=de

H== [cm];

H=0,5 cm

Ps=;

Ps=215,057 ;

Rezistenta admisibila la strivire pentru canelurile arborelui ambreiajului conform literaturii de specialitate este: psa=200-250 ;

Deoarece pspsa , rezulta ca arboreal rezista la strivire

Verificarea la forfecare se face cu relatia:

= ;

Deoarece , atunci arboreal rezista la forfecare

2.7. Calculul discurilor ambreiajului

2.7.1. Calculul elementelor de fixare si ghidare ale discului de presiune:

Discurile de presiune sunt solidare la rotatie cu volantul motorului avand in acelasi timp posibilitatea deplasarii axiale. Legatura dintre acesta si Volant se face prin intermediul carcasei ambreiajului.

In cazul ambreiajului bideisc rigidizarea la rotatie a discurilor de presiune cu carcasa si volantul motorului se poate face prin intermediul unor boltiuri de ghidare.

Figura7 .Schema de fixare si ghidare a discurilor de presiune in cazul ambreiajelor bidisc

Bolturile sunt solicitate la intinere , incovoiere si intindere.

Efortul unitar la solicitarea de invovoiere se determina cu relatia:

i= =

i=0,96

Unde: a’ si b’ – distantele conform figura 7, se adopta constructive p baza studiului de ambreiajele similar.

d- diametrul boltului, se adopta constructive

z- numarul de bolturi

R- raza cercului de dispunere a bolturilor, se adopta constructive in functie de diametrul exterior al garniturilor de frecare si diametrul bolturilor.

Efortul unitar la solicitare de intindere se determina cu relatia:

Unde: Fa- forta dezvoltata de arcurile de presiune in stare decuplata a ambreiajului.

Efortul echivalent al solicitarii compuse de intindere si incovoiere este:

Rezistenta admisibila a materialului bolturilor de fixare la solicitarea compusa este :

Deoarece , rezulta ca boltul rezista la solicitarea compusa

Solicitarea la strivire se produce intre suprafetele de contact dintre discurile de presiune si bolturile de fixare.

Valoarea presiunilor specific se determina cu relatia :

-pentru discul 1:

Ps1=

-pentru discul 2:

Ps2=

Unde:

D1- diametrului boltului in zona de contact cu discurile de presiune

L1 si l2 – grosimea discurilor de presiune

Se adopta: l1=15 mm si l2=13 mm

Ps1=;

Ps1=198

Ps2=;

Ps2=114

Rezistenta admisibila a materialului bolturilor de fixare la solicitarea de strivire este:

Psa=200…250

Deoarece ps1<psa si ps2<psa, boltul rezista la strivire

2.7.2. Calculul discului condus

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

Niturile de fixare a discului propriu-zis pa flansa butucului sunt din OL 38 si sunt solcitate la forfecare si strvire.

Verificarea niturilor la forfecare se face cu relatia:

Unde: Rn- raza cercului pe care sunt dispuse niturile de fixare

Se adopta rn=8

Dn- diametrul niturilor

Se adopta dn= 1

Zn- numarul de mituri

Se adopta zn=8

Valoarea rezistentei admisibile la forecare pentru niturile de fixare

Deoarece , niturile butucului rezista la forfecare.

Verificarea niturilor la strivire se face cu relatia:

Unde: Ln- lungimea partii active a nitului

Se adopta ln=0,4 [cm];

Ps=

Ps=513,281

Rezistenta admisibila la strivire pentru niturile de fixare este

Psa=800…900

Deoarece ps<psa , rezulta ca niturile butucului rezista la strivire

Calculul arcurilor elementului elastic suplimentar

Arcurile elementului elastic suplimentar sunt arcuri elicoidale si au rolul de a reduce rigiditatea transmisiei si amortizarea socurilor, previn aparitia rezonantei la frecvente inalte ale oscilatiilor de torsiune din transmisie.

Conditia pentru o functioare corespunzatoare a elementului elastic suplimentar este ca momentul de torsiune necesar pentru comprimarea acestora pana la opritori, sa fie egal cu momentul produs de forta de aderenta a rotilor motoare pe un drum uscat cu coefficient de aderenta , redus la arboreal ambreiajului in treapta I de viteza.

La automobilele arcurile utilizate la elemental elastic suplimentar al ambreiajelor au urmatoarele caracteristici:

-diametrul sarmei arcului d=4mm

-diametrul spirei arcului D=18mm

-numarul total de spire ns=6

-numarul de arcuri ale elementului suplimentar ze=10

Montarea arcurilor in butucul discului se face pretensionat prin comprimare cu o sageata de 10-13% din lungimea libera a arcului.

2.8. Calculul mecanismului de actionare

In urma analizei tehnico economice se va allege un mechanism de actionare mechanic sau hidrauluc in functie de destinatia si tipul autovehiculului. Alegerea se va justifica prin enumerarea avantajelor si dezavantajelor fiecaruia dintre tipuri.

In cazul sistemului de actionare hydraulic schema constructive este:

2.8.2. Calculul fortei de actionare a pedalei ambreiajului

Conform principiului lui Pascal se poate scrie:

Unde: d1-diametrul cilindrului principal al ambreiajului;

D2- diametrul cilindrului receptor.

Se adopta d1=10 si d2=25

Forta F2 se determina functie de forta de apasare a discurilor:

F2=

Forta F2 se determina functie de forta la pedala:

F1=

Se adopta constructive urm atoarele dimensiuni pentru mecanismul de actionare:

a=200; b=80; c=150; d=75; e=100; f=75;

2.8.2.Calculul cursei pedalei de actionare

F1=17,063;

F1=42,59 ;

F2=682,476

F2=255,928;

Fp=

Unde: im= raport de transmitere mechanic

Im=

Im=6,666;

Ih= raport de transmitere hydraulic

Ih=(

Ih=6,15

Se allege 0,96 randamentul de actionare al mecanismului hydraulic.

Fp=

Fp=17,063

Cursa totala a mansonului rulmentului de presiune se determina cu relatia:

Sm=S1+jd+ip+i

Unde: S1- cursa libera a mansonului;

Jd- jocul ce trebuie realizat intre fiecare pereche de suprafete de frecare pentru o decuplare complete a ambreiajului jd=0,7 mm

i-numarul perechilor de suprafete de frecare;

ip-raportul de transmitere al parghiilor de debreiere ip=1,5

sm=3+0,7*1,5*4

sm=7,2

Se determina cursa pistonului cilindrului receptor cu relatia :
s2=sm

Unde

S2=7,2

S2=14,4

Volumul de lichid active in cilindrul receptor este:

V2=sm

Se adopta d2=25

V2= 7,2

V2=0,68

Datorita faptului ca presiunea de lucru este redusa, iar conductele de legatura au o lungime relative mica, se poate neglija deformatia conductei, iar volumul de lichid refulat din cilindrul pompei central se poate considera egal cu volumul generat de pistonul pompei receptoare (V1=V2)

Cursa pistonului pompei central se determina cu relatia:
s1= [mm]

S1=

S1=89,99 mm

Se adopta constructive d1=10 pe baza modelelor similar existente si se calculeaza cursa totala a pedalei ambreiaj:

Sp=s1

Sp=89 Sp=222,5 mm

Capitolul 3

Concluzii

3.1. Conditii generale impuse ambreiajului

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

Sa aiba durata de serviciu si rezistenta la uzura cat mai mare;

Sa aiba o greutate proprie cat mai redusa;

Sa ofere siguranta in functionare;

Sa aiba o constructive simpla si ieftina;

Parametrii de baza sa varieze cat mai putin in timpul exploatarii;

Sa aiba dimensiuni reduse , dar sa fie capabil sa transmita un moment cat mai mare;

Sa fie echilibrat dynamic;

Sa fie usor de intretiunt;

Durata de functionare a ambreiajului depinde de numarul cuplarilor si decuplarilor, deoarece garniturile de frecare se uzeaza mai ales la patinarea ambreiajului. La fiecare cuplare lucrul mechanic de frecare la patinare se transforma in caldura datorita careia temperatuara de lucru a garniturilor de frecare creste.

Experimental s-a constatat ca la cresterea temperaturii de la 20 la 100, uzura garniturilor de frecare se mareste aproximativ de doua ori.

3.2. Reglarea jocurilor din mecanismul de actionare a ambreiajelor

Jocurile dintre elementele mecanice de actionare se aprecieaza prin marimea cursei libere a pedalei ambreiajului, valoare recomandata este intre 20-25 mm si asigura pe langa decuplare singura a ambreiajului si jocul necesar pentru ca rulmetul da presiune sa nu fie antrenat permanent de parghiile de debreiere.

In timpul exploatarii valoarea cursei libere scade datorita uzurii garniturilor de frecare si apare pericolul ca jocurile din mecanismul de actionare sa dispare si rulmentul de presiune sa ramane in contact permanent cu parghiile de debreiere.

Functionarea prelungita a rulmentului de presiune conduce la supraincalzirea acestuia, griparea si uzura parghielor, tot odata se reduce si forta de apasare a discului de presiune asupra discului condus , si ambreiajul are tendinta sa patineze. O valoare prea mare a cursei libere a pedalei rezulta o decuplare incomplete a ambreiajului si schimbarea dificila a vitezelor.

Jocurile dintre elementele mecanice de actionare se regleaza la ambreiajele monodisc prin modificarea lungimii cablului si tijei care actioneaza furca ambreiajului se regleaza jocurile , iar la cele hidraulice se regleaza regland jocurile dintre rulmentul de presiune si tija acestuia se regleaza cu ajutorul unui surub excentric omntat intre tija si pedala de actionare

3.3. 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.

3.4 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 tabelul 13.1

BIBLIOGRAFIE

Dragomir G, Calculul si constructia autovehiculelor I-Curs, Tipografia Universitatii Oradea ,2007

Dragomir G, Calculul si constructia autovehiculelor I- Indrumar pentru lucrari de laborator, Tipografia Universitatii Oradea ,2007

*** INUFA Catalogue 2001

*** Colectii de standard

*** Colectii autocatalog

*** Colectii de reviste Inginieures de l’Automoblie

*** Colectii reviste Automotive Engineer