Ремонт и обслуживание

Устройство и принципы работы сцепления

Сергей Василенков от 29-04-2021, 12:51 Просмотров: 213 1

В каждом автомобиле с механической или роботизированной трансмиссии есть сцепление. Оно обеспечивает передачу крутящего момента от двигателя к коробке передач. Зная устройство и принцип работы сцепления получится правильно его использовать и не спалить в определенных ситуациях.

Устройство сцепления

Узел расположен между двигателем автомобиля и коробкой передач и взаимодействует с маховиком. Крепится блок непосредственно к корпусу ДВС при помощи болтов с шестигранными головками.

Сама конструкция сцепления автомобиля включает в себя три основных элемента:

  • диск;
  • корзину;
  • выжимной подшипник.

Схема сцепления автомобиляСхема сцепления автомобиля
Схема узла сцепления

Диск — это рабочий элемент для контакта с маховиком, оснащенный фрикционными накладками. Композиционный материал состоит из волокон стекла и укрепляющих добавок. На него приходится вся нагрузка от трения о маховик (выдерживает температуру до 320 градусов). Накладки крепятся к основанию с двух сторон и фиксируются при помощи заклепок. Вот почему чрезмерно изнашивать деталь не стоит — заклепки поцарапают ведущий диск на маховике.

Корзина — это наружный кожух, при помощи которого комплект присоединяется к двигателю автомобиля. Внутри корзины есть диафрагменная пружина. Она работает не как пружины подвески, а прижимает своей площадью лишь центральную часть, передавая усилие на ведомый диск, через нажимной. Это достигается за счет многочисленных изогнутых лепестков и поперечных пружин в конструкции. При отпущенной в салоне машины педали, сцепление всегда включено, т.е. соединены вал МКПП и маховик двигателя.

Комплект сцепления автомобиляКомплект сцепления автомобиля
Комплект сцепления

Третий важный составляющий элемент, входящий в устройство сцепления автомобиля — выжимной подшипник. Он размещается позади корзины на одной оси с диском. Задача подшипника — сохранить вращение вала, но при этом сдвинуться в нужный момент, чтобы передать усилие на диафрагменную пружину и отключить передачу. Подшипник насажен на вал, входящий в КПП.

Принцип работы сцепления

Зная устройство, рассмотрим принцип работы сцепления и его действие в машине. Генератором оборотов является двигатель, к коленвалу которого присоединен маховик. На его внешней реберной части есть венец с зубцами для раскручивания стартером. Далее, когда вращение происходит за счет сгорания воздушно-топливной смеси в цилиндрах, маховик работает только своей боковой стороной с гладкой поверхностью. Это ведущий диск.

К нему, при отпущенной педали сцепления, всегда прижат ведомый диск, за счет чего и происходит передача крутящего момента к трансмиссии. Когда нужно повысить или понизить передачу в КПП, водитель выжимает педаль в салоне. Привод воздействует на выжимной подшипник. Последний сдвигается по оси ближе к маховику и давит на диафрагменную пружину. Ее лепестки прогибаются внутрь и отодвигают нажимной диск, который, в свою очередь, отпускает ведомый диск.

Так разъединяется контакт между ведущим и ведомым диском, что дает возможность переключить передачу в трансмиссии, изменив положение шестерней. После этого педаль отпускается и работа сцепления восстанавливается — крутящий момент снова передается.

Сцепление в машине позволяет трогаться плавно и переключать передачи прямо во время движения автомобиля.

Чтобы начать движение, потребуется:

  1. Запустить двигатель.
  2. Выжать педаль сцепления.
  3. Включить первую передачу.
  4. Надавить на педаль газа и добиться удержания 1500 оборотов на тахометре.
  5. Постепенно отпускать педаль сцепления, соединяя маховик с ведомым диском.
  6. Как только автомобиль тронется с места, нужно задержать ногу на педали сцепления и проехать так около 3 метров. Это поможет синхронизироваться дискам.
  7. После этого педаль отпускается и продолжается движение. При переключении на более высокие передачи такой задержки уже не требуется, поскольку синхронизация происходит гораздо быстрее.

Виды сцепления

Общее назначение и принцип работы у этого узла трансмиссии один, но сам механизм сцепления по исполнению и материалам бывает разным. Например, виды сцеплений классифицируются по способу управления. В большинстве автомобилей используется гидравлический тип. Для этого предусмотрен главный цилиндр, работающий с бачком тормозной жидкости. От него давление получает рабочий цилиндр, воздействующий на выжимной подшипник. Когда водитель нажимает педаль, гидропривод давит через вилку на муфту и разъединяет диски. Наличие гидравлического цилиндра значительно облегчает нажатие педали водителю.

Гидроцилиндр сцепленияГидроцилиндр сцепления
Рабочий гидроцилиндр сцепления

Другая разновидность — тросовое сцепление или механическое. Здесь передача усилия от нажатия происходит через трос. Обычно такой тип применяется на мотоциклах, мотоблоках, старых марках автомобилей. Управление выносится в мототехнике на руль, а в авто на педаль. При нажатии приходится прикладывать значительные усилия. Встречается и комбинированный вариант, в котором совмещены механика и гидравлика.

Еще существует электромагнитное сцепление, которое включается и выключается под действием электромагнитного поля. Встречается в автомобилях с вариаторами. Кроме различия в приводе, виды сцепления делятся по условиям работы и составным частям. Рассмотрим это детальнее.

Сухой и мокрый типы

Сухой тип — это вращение рабочего диска внутри корзины, при котором охлаждение происходит за счет потока воздуха. Этот вид применяется в большинстве современных двигателей на автомобилях и мотоциклах. По мере изнашивания накладок мусор от них вылетает и оседает на внутренней поверхности кожуха КПП.

Мокрый тип — применяется на некоторых двигателях мототехники. Это двухтактные и четырехтактные силовые установки, имеющие общий картер с коробкой. За счет такой конструкции диски между ними оказываются частично погруженными в масло. Техническая жидкость обеспечивает охлаждение поверхности и смывает с нее мусор. Но частицы фрикционного материала находятся во взвешенном состоянии и "гуляют" по двигателю, что хуже сказывается на его работе. Масло требуется чаще менять и следить за уровнем.

Мокрый тип сцепленияМокрый тип сцепления
Мокрый тип сцепления

Двух и многодисковые сцепления

Обычно в автомобилях используется однодисковая конструкция, принцип работы которой мы рассмотрели выше. Но в некоторых агрегатах применяется сразу несколько дисков. Это встречается в:

  • грузовых автомобилях;
  • мотоциклах "Днепр", "Урал";
  • тракторах;
  • бронетехнике.

Наличие нескольких прослоек фрикционных элементов повышает передачу крутящего момента от двигателя, что обеспечивает уверенное движение многотонной техники или гарантированное отсутствие пробуксовки в трансмиссии. Это достигается за счет использования фрикционной поверхности на маховике и промежуточных ведущих дисков, расположенных между несколькими ведомыми. Благодаря такому устройству значительно увеличивается площадь соприкосновения и передачи усилия, что улучшает работу узла.

Многодисковое сцеплениеМногодисковое сцепление
Многодисковый вариант сцепления

В некоторых легковых автомобилях двух- или многодисковое сцепление используется для более плавного хода. Так, когда один фрикцион задействован в переключении первой передачи, второй "ждет наготове", чтобы включить следующую передачу. Работа двигателя и коробки происходит более слаженно и плавно.

Особенности сцепления АКПП

Поскольку в народе под АКПП подразумеваются разные типы трансмиссии (что иногда ошибочно, но название прижилось), рассмотрим их по-очереди. Когда речь идет о роботизированной коробке, то в ней применяется тот же механизм сведения и разведения маховика с ведомым диском, что и в обычной "механике". Отличие состоит лишь в работе привода.

Если в МКПП водитель сам выжимает педаль, то с "роботом" это происходит автоматически. Вот почему такие коробки тоже называют "автоматами", но на самом деле они роботизированные (РКП).

Работает система так:

  1. Водитель жмет на педаль акселератора.
  2. Обороты двигателя повышаются.
  3. Система дает команду исполнительным устройствам расцепить маховик и коробку, чтобы переключить передачу.
  4. Когда двигатель замедляет обороты, система работает так же, но для понижения передачи.

Роботизированная коробкаРоботизированная коробка
Сцепление для роботизированной коробки передач

Для исправной работы автоматического блока предусмотрено два раздельных бачка с технической жидкостью. В первом меняется масло самой трансмиссии, а во втором — масло для исполнительного механизма. На резервуаре указан минимально допустимый уровень, за которым требуется следить. Если обслуживание игнорировать, работа автомобиля значительно ухудшится (начнутся проблемы с переключением, можно встать посреди перекрестка, выезжая со второстепенной дороги и т. д.).

В случае настоящих АКПП с планетарным механизмом, гидроблоком и гидротрансформатором, отдельного комплекта сцепления нет. Но его роль выполняет пакет фрикционов, используемый внутри узла. Там тоже находятся диски, трущиеся друг о друга и обеспечивающие передачу вращения от двигателя к ходовой части. Поскольку внутри используется масло, то такое исполнение внутри АКПП чем-то похоже на мокрый тип.

Фрикционы АКППФрикционы АКПП
Фрикционы АКПП

Здесь владельцу автомобиля важно следить за уровнем трансмиссионной жидкости, ее цветом и запахом. Если масло мутное, не просвечивается, сильно темное и воняет гарью, его однозначно пора менять, иначе мусор от фрикционов попадет в гидроблок и может забить гидротрансформатор. Обычно в большинстве АКПП масло положено менять каждые 60-80 тыс. км пробега.

Есть еще один тип коробки, который тоже ошибочно называют "автоматическим" — вариатор (CVT). Водителю здесь ничего переключать кулисой не требуется, поэтому третьей педали в салоне нет. Сам узел сцепления в автомобиле бывает:

  • центробежным автоматическим;
  • электромагнитным с электронным управлением;
  • многодисковым мокрого типа с электронным управлением.

Но внутри вариатора нет отдельных шестерен с передаточным числом, зависящим от диаметра шестерни и количества зубьев. Изменение скорости происходит за счет перемещения ремня или цепи вариатора по конусному валу. Сцепление необходимо только для включения нейтральной передачи в момент стоянки автомобиля.

Особенности керамического и металлокерамического сцепления

В некоторых разновидностях накладок, вместо органических материалов используют керамику. Она более устойчива к повышенным температурам, поэтому диск переносит нагрев до 400º С. Если используется смесь с металлом и керамикой, то фрикционные накладки способны кратковременно выдержать до 600º С. Но стоимость комплекта с керамикой или металлокерамикой значительно выше. Большинство водителей устраивает цена за обычные органические материалы, поскольку они не планируют гонять с пробуксовкой, а значит и смысла переплачивать нет.

Керамические накладки сцепленияКерамические накладки сцепления
Пример керамических накладок

Ресурс узла

Спалить новые накладки можно за один день, если попасть в песок, грязь или снег. Колеса постепенно зарываются, просаживаясь все глубже. Двигатель и маховик продолжают крутиться, но присоединяемый к ним диск не может передать усилие дальше, поскольку не способен преодолеть сопротивление колес, увязших в почве. Фрикционы нагреваются, появляется характерный специфический запах, толщина накладки уменьшается, стираясь о маховик и прижимной диск. Так узел сгорает и необратимо портится.

Сгоревший диск сцепленияСгоревший диск сцепления
Спаленный диск

При обычной эксплуатации все зависит от качества деталей (кто производитель) и привычек езды. Если трогаться плавно, не держать ногу на педали в процессе движения, и не буксовать в песке, ресурса гарантированно хватит на 100 тыс. км. Нередко узел служит и дольше — до 150-200 тыс. км. После такого пробега его придется заменить.

Похожие публикации


Особенности движения на автомобиле с механической коробкой передач Современное автомобилестроение постоянно развивается, и каждый месяц предлагает рынку какие-либо новшества. Некоторые изобретения становятся поистине «революционными» и активно внедряются всеми производителями. Существуют, однако, в транспортных средствах такие части, которые практически не
Диагностика сцепления ВАЗ 2110: ищем непослушную деталь Автомобили LADA пользуются большой популярностью среди потребителей. Простота конструкции и возможность осуществить ремонт в полевых условиях с минимальным набором инструмента являются неотъемлемыми преимуществами.
Устройство, характерные поломки фрикционной муфты Ford Focus II и способы их устранения Седан второго поколения Ford Focus снискал звание самой популярной иномарки на просторах бывшего Советского Союза в период с 2005 по 2010 года.
Когда приходится менять сцепление. Что говорят автолюбители о комплекте Kraft Сразу и не скажешь, когда же появилась фрикционная муфта в том виде, в котором мы ее знаем. Но точно можно заявить, что это наиболее консервативный узел автомобиля, даже после многочисленных экспериментов, его конструкция мало чем изменилась со времен Карла Бенца. 

Комментарии0

Комментариев к статье "Устройство и принципы работы сцепления" пока нет.

Добавить комментарий