Оценка износостойкости автомобильного сцепления

УДК 621.113.066

А. А. Байбакова, кандидат технических наук, доцент

Е. А. Блинов

Тихоокеанский государственный университет, Хабаровск

000141@pnu.edu.ru

В данной статье применяется графоаналитический метод расчета буксования сцепления с учетом рабочих процессов, происходящих в сцеплении при его буксовании, что позволит качественно улучшить результаты расчетов.

Ключевые слова: сцепление, работа буксования, надежность, долговечность, износостойкость, срок службы сцепления.

Введение

Износостойкость автомобильного сцепления определяет его срок службы. Износ сцепления зависит в основном от работы буксования сцепления.

В литературе имеются расчетные формулы работы буксования, базирующиеся на статистической обработке экспериментальных данных, без учета рабочих процессов в сцеплении.

В данной работе приводится графоаналитический метод расчета работы буксования на основе анализа рабочих процессов в сцеплении.

Расчет работы буксования при рабочих процессах сцепления

Как известно, работа буксования происходит как при трогании с места, так и при переключении передач. Наибольшая работа буксования – при трогании автомобиля с места.

Именно для этого случая проводится расчет работы буксования.

Баланс моментов, приложенных к коленчатому валу и первичному валу коробки передач:

– коленчатому валу ;

– первичному валу КП: ,

где ,  – соответственно, угловое замедление и ускорение коленчатого вала и первичного вала коробки передач.

Графически процесс трогания автомобиля с места можно представить, как показано на рисунке 1.

Примем, что закон изменения угловых скоростей коленчатого вала двигателя и первичного вала коробки передач линейный, тогда в любой промежуточной точке

.

Рис. 1. График трогания автомобиля с места

Элементарная работа буксования, совершаемая на коленчатом вале и первичном вале коробки передач за время dt:

– на коленчатом вале: ;

– на первичном вале коробки передач: .

Работа буксования за время :

.

Работа буксования за период включения сцепления:

,

где  – угол буксования.

Величина интеграла представляет собой площадь заштрихованного треугольника на рисунке 1.

Таким образом, .

Подставляем значение , получим:

,

где  – для дизельных двигателей;

 –для бензиновых двигателей;

– угловая скорость коленчатого вала двигателя при максимальной мощности двигателя;

– момент сопротивления движению при трогании, приведенный к ведущему валу коробки передач (для горизонтальной асфальтовой дороги ).

Расчет производится для легковых автомобилей на первой передаче, для грузовых автомобилей – на второй передаче.

Работа, рассчитанная по данной методике, минимально возможная, а динамические нагрузки будут максимальными вне зависимости от плавности включения (включение мгновенное).

Оценка износостойкости проводится по удельной работе буксования :

,

где  – суммарная площадь фрикционных накладок сцепления.

Удельная работа буксования при указанных выше условиях обычно находится в следующих пределах:

– для легковых автомобилей [ ] = 50…70 Дж/см²;

– для грузовых автомобилей [ ] = 50…120 Дж/см²;

– для автопоездов [ ] = 10…40 Дж/см².

В зависимости от конструкции сцепления [ ]:

– для однодискового сцепления 196…245 Дж/см²;

– для двухдискового сцепления 147…167 Дж/см².

Заключение

Работа буксования сцепления получена с использованием графоаналитического метода на основе анализа процесса трогания автомобиля с места и поэтому имеем четкий физический смысл.

Анализ работы буксования, рассчитанный по данной методике, показывает, что  резко возрастает при трогании автомобиля с места, при высокой частоте вращения коленчатого вала ( ), большой массе автомобиля, с прицепом и при трогании автомобиля с места на высшей передаче ( ), а также при увеличении , но  уменьшается при увеличении .

Данная работа может представлять интерес как для специалистов в области проектировании сцепления, так и для студентов и преподавателей вузов в их научно-исследовательской деятельности.

Список использованных источников

1. Вахламов, В. К. Автомобили: эксплуатационные свойства. – Москва : Академия, 2005. – 240 с.

2. Гришкевич, А. И. Проектирование трансмиссий автомобилей : справочник. – Москва : Машиностроение, 1984. – 272 с.

3. Конструирование и расчет автомобиля / П. П. Лукин [и др.]. – Москва : Машиностроение, 1984. – 376 с.

4. Осепчугов, В. В. Автомобиль. Анализ конструкции и элементы расчета / В. В. Осепчугов, А. К. Фрумкин. – Москва : Машиностроение, 1989. – 304 с.