3.6. Расчет привода сцепления

Основными требованиями, предъявляемыми к приводу, являются:

1. удобство и легкость управления;

2. высокий КПД;

3. следящее действие;

4. общие требования.

При управлении сцеплением физические усилия водителя распределяются по трем этапам:

1. выключение сцепления;

2. удержание сцепления в выключенном состоянии;

3. включение сцепления.

Рассчитать работу водителя можно только для первого и третьего этапов (на втором этапе перемещение отсутствует). Эта работа эквивалентна отмеченной площади трапеции на рисунке:

, (3.48)

где – суммарное усилие пружин во включенном сцеплении;– суммарное усилие пружин в выключенном сцеплении;и– деформация пружин в выключенном и включенном сцеплении;– КПД привода.

Удобство управления сцеплением обеспечивается правильным выбором передаточного числа привода, чтобы иметь:

1. Оптимальную величину перемещения педали: для легковых автомобилей – ≤ 160 мм; для грузовых≤ 190 мм;

2. Максимальную величину усилия на педали: сцепления с усилителем – ≤ 150 Н; без усилителя –≤ 250 Н.

Механический привод в настоящее время применяются только на легковых автомобилях особо малого класса; на грузовых автомобилях, автобусах и легковых автомобилях малого класса и выше применяют гидропривод.

При расчете привода рассчитываются его передаточное число, усилие на педали и ход педали.

Общее передаточное число привода от педали до нажимного диска можно определить по формуле:

, (3.49)

где – передаточное число педали сцепления;– передаточное число вилки выключения;– передаточное число рычагов выключения;a, b – плечи педали; ,d – плечи вилки выключения; ,– плечи рычагов.

Полный ход педали механического привода складывается из свободного хода педали, рабочего хода и упругих деформаций элементов привода.

Полный ход педали механического привода рассчитывается по формуле:

, (3.50)

где – свободный ход педали;– рабочий ход педали;– зазор в механизме выключения (между муфтой и рычагами выключения);– ход нажимного диска.

Передаточное число гидропривода определяют по формуле:

, (3.51)

где – диаметр главного цилиндра, мм;– диаметр исполнительного цилиндра, мм.

Диаметры главного и исполнительного цилиндров выполняются обычно равными:

1,0.

Полный ход педали сцепления при гидроприводе рассчитывают аналогично.

Выполненные конструкции приводов имеют обычно следующие значения передаточных чисел: = 30 45; = 3,8 5,5; = 1,4 2,2.

Усилие на педали определяют по формуле:

. (3.52)

Если усилие на педали больше регламентированного, то в привод устанавливают усилитель.

В некоторых приводах установлена сервопружина, которая, по сути, не является усилителем, т.к. не облегчает работу водителя. Однако максимальное усилие на педали при удержании ее в выключенном положении, может быть снижено до 30% .

При перемещении педали в пределах свободного хода происходит дополнительное сжатие сервопружины и некоторое повышение усилия на педали (0-d). При дальнейшем перемещении педали ось пружины проходит через центр поворота педали и усилие снижается.

Изменение усилия на педали с сервопружиной происходит по линиям (о-d-a-b-e), без нее – по линиям (о-а-b-c). Отрезок (с-е) характеризует снижение усилия на педали; отрезок (о-а) – деформацию возвратных пружин привода. Данная характеристика построена без учета упругих деформаций деталей привода.

Усилители устанавливают обычно на тяжелых грузовых автомобилях. Основы расчета усилителей гидравлического привода можно показать на примере гидропневматического усилителя автомобилей семейства КамАЗ.

При нажатии на педаль усилие на штоке складывается из усилияв гидролинии, создаваемого водителем, и усилия, создаваемого усилителем:

; (3.53)

. (3.54)

Одним из основных требований к любому усилителю является следящее действие – пропорциональность между усилием водителя и уси­лием, создаваемым усилителем. Следящее действие данного усилителя обеспечивается способностью следящего элемента (мембраны) устанавливаться в равновесное положение, при котором оба клапана (впускной и выпускной) закрыты.

Условие равновесия мембраны можно записать в виде:

, (3.55)

тогда

, (3.56)

где – давление жидкости в гидролинии.

Давление жидкости в гидролинии можно определить как

. (3.57)

Таким образом

, (3.58)

и, следовательно

. (3.59)

Из выражения (3.59) видно, что усилие, создаваемое усилителем прямо зависит от усилия на педали. Таким образом обеспечивается силовое следящее действие.

Полное усилие на штоке:

. (3.60)

Суммарное усилиебудет увеличиваться, пока давлениене станет равным предельному, т.е. давлению воздуха в ресивере (точка). Дальнейшее увеличение суммарного усилияможет быть достигнуто только за счет увеличения усилия.

Трение в усилителе и реакции клапанов и пружин обуславливают некоторую нечувствительность (включение усилителя произойдет при >).