3.3. Рабочий процесс сцепления
Сцепление представляет собой теплообъемное устройство, преобразующее в теплоту часть мощности при включении. Выделяющаяся теплота вызывает повышение температуры поверхностей трения, которое влияет на коэффициент трения и скорость изнашивания. Причем нагрев, а, следовательно, и износостойкость фрикционных элементов обусловлены не только работой буксования, но и массой деталей, воспринимающих выделенную теплоту.
Рабочий процесс сцепления при трогании автомобиля с места приведен на рисунке.
Точка соответствует началу движения, когда момент, передаваемый сцеплением, становится равным приведенному моменту сопротивления движения. В зависимости от отношения момента двигателя и момента трения сцепления угловая скорость коленчатого валавначале возрастает до точки, а затем падает до точки, что соответствует прекращению буксования.
Время трогания автомобиля с места, в течении которого становится равной угловой скорости ведомого вала сцепления, называется временем буксования. Момент трения сцепленияв период включения сцепления возрастает приблизительно пропорционально времени его включения:
, (3.9)
где – коэффициент нарастания момента (темп включения сцепления).
Для анализа и расчета работы буксования сцепления в процессе трогания автомобиля обычно рассматривают эквивалентную двухмассовую модель автомобиля.
Движение масс этой системы можно описать системой дифференциальных уравнений:
; (3.10)
, (3.11)
где – момент инерции вращающихся деталей двигателя и сцепления.
Момент инерции автомобиля, приведенного к валу сцепления, определяется по формуле:
. (3.12)
Приведенный момент сопротивления движению рассчитывается по формуле:
. (3.13)
Если принять, что дорога твердая, горизонтальная с небольшим сопротивлением качению (= 0). Тогда работу буксования в процессе включения сцепления можно определить как
, (3.14)
где – элементарный угол буксования сцепления, соответствующий элементарному времени буксования.
Если выразить элементарный угол буксования через угловую скорость, получим
, (3.15)
и тогда
. (3.16)
Сложность решения этих уравнений относительно изаключается в том, что моменты,иявляются переменными величинами и, как правило, нелинейны. Так, крутящий момент двигателя зависит от частоты вращения; момент трения сцепления – от темпа включения, коэффициента трения, температуры нагрева поверхностей трения.
Поэтому работу буксования обычно рассматривают при следующих допущениях:
момент сопротивления движению – величина постоянная (= const);
угловая скорость коленчатого вала двигателя в процессе включения также постоянна (= const);
крутящий момент двигателя, равный передаваемому сцеплением моменту, растет пропорционально времени (==).
Интеграл в формуле (3.16) соответствует площади, заключенной между осью ординат и линиями и. При принятых допущениях после интегрирования можно получить зависимости измененияиот времени.
Для ведущих элементов (уравнение (3.10)):
, (3.17)
и тогда
, (3.18)
отсюда
. (3.19)
Для ведомых элементов (уравнение (3.11)):
, (3.20)
тогда
, (3.21)
откуда
. (3.22)
Процесс буксования заканчивается, когда =; приравняв, получим
, (3.23)
и тогда
. (3.24)
Как видно из формулы (3.24), работа буксования резко возрастает, если трогание начинается при высоких и на высших передачах в коробке передач.
Работа буксования, подсчитанная по формуле (3.24) является минимально возможной, не зависящей от плавности включения, и пригодна для сопоставления работы различных сцеплений. Оценку износостойкости проводят по величине удельной работы буксования, т.е. по работе буксования, отнесенной к площади трения ведомых дисков.
- Основы конструирования автомобилей
- Введение
- 1. Основы проектирования автомобилей
- 1.1. Свойства автомобилей
- 1.2. Требования, предъявляемые к конструкции автомобилей
- 1.3. Стадии проектирования автомобилей
- 1.3.1. Техническое задание
- Раздел 2 «Технические требования» определяет показатели качества и эксплуатационные характеристики автомобиля с учетом действующих стандартов и норм, в общем случае включает десять подразделов.
- 1.3.2. Эскизный проект
- 1.3.3. Технический проект
- 1.3.4. Рабочая документация
- 1.3.5. Порядок постановки автомобилей на производство
- 2. Нагрузочные и расчетные режимы. Методы расчета
- 2.1. Рабочие процессы агрегатов и систем автомобилей
- 2.2. Эквивалентная динамическая система трансмиссии автомобиля
- 2.3. Методы расчета элементов трансмиссии
- 3. Сцепления
- 3.1. Назначение. Классификация. Требования
- 3.2. Определение основных параметров сцепления
- 3.3. Рабочий процесс сцепления
- 3.4. Расчет на износ. Тепловой расчет
- 3.5. Расчет элементов сцепления
- 3.5.1. Расчет нажимных пружин
- 3.5.2. Расчет нажимного диска
- 3.5.3. Расчет ведомого диска
- 3.5.4. Расчет рычагов выключения
- 3.6. Расчет привода сцепления
- 4. Коробка передач
- 4.1. Назначение. Классификация. Требования
- 4.2. Определение основных параметров механической ступенчатой коробки передач
- 4.3. Расчет зубьев шестерен на прочность и долговечность
- 4.4. Расчет валов
- 4.5. Расчет подшипников
- 4.6. Расчет синхронизатора
- 5. Карданная передача
- 5.1. Назначение. Классификация. Требования
- 5.2. Рабочий процесс карданных шарниров
- 5.2.1. Кинематика карданных шарниров
- 5.2.2. Динамика карданного шарнира неравных угловых скоростей
- 5.3. Расчет элементов карданной передачи
- 5.3.1 Расчет карданной передачи с шарнирами неравных угловых скоростей
- 5.3.2 Расчет карданной передачи с шарнирами равных угловых скоростей
- 6. Главная передача
- 6.1. Назначение. Классификация. Требования
- 6.2. Нагрузки в главных передачах
- 6.3. Расчет шестерен главной передачи на прочность и долговечность
- 6.4. Расчет валов и подшипников главной передачи
- 7. Дифференциал
- 7.1. Назначение. Классификация. Требования
- 7.2. Кинематический анализ дифференциала
- 7.3. Расчет основных элементов дифференциала
- 8. Полуоси
- 8.1. Назначение. Классификация. Требования
- 8.2. Нагрузки, воспринимаемые полуосями
- 8.3. Расчет полуосей
- 9. Несущие системы
- 9.1. Назначение. Классификация. Требования
- 9.2. Расчет рамы автомобиля
- 9.3. Расчет кузова
- 10. Мосты
- 10.1. Назначение. Классификация. Требования
- 10.2. Расчет мостов
- 10.2.1. Расчет ведущего моста
- 10.2.2. Расчет управляемого моста
- 10.2.3. Расчет комбинированного моста
- 11. Подвески
- 11.1. Назначение. Классификация. Требования
- 11.2. Колебания и плавность хода автомобилей
- 11.3. Расчет упругих элементов подвески
- 11.4. Расчет направляющих устройств подвески
- 11.5. Расчет амортизаторов
- 12. Колеса. Шины
- 12.1. Назначение. Классификация. Требования
- 12.2. Расчет подшипников ступиц
- 13. Рулевое управление
- 13.1. Назначение. Классификация. Требования
- 13.2. Определение параметров рулевого управления
- 13.3. Кинематический расчет рулевого привода
- 13.4. Расчет элементов рулевого управления
- 14. Тормозные системы
- 14.1. Назначение. Классификация. Требования
- 14.2. Анализ тормозных механизмов
- 14.3. Расчет тормозных механизмов
- 14.4. Расчет тормозных приводов
- Литература