Сцепление и вход коробки: устройство и принцип работы
Как сцепление соединяет двигатель с коробкой
Трение вместо зубьев. Ведомый диск зажат между маховиком и нажимным диском. Пока сила трения больше момента двигателя, диски вращаются вместе без проскальзывания.
Пружина держит, нога отпускает. Сцепление всегда включено силой диафрагменной пружины, около 7 кН. Нажимая педаль, вы не включаете, а выключаете сцепление.
Рычаги и гидравлика. Педаль (1 : 6), гидропривод и лепестки диафрагмы (1 : 3,4) превращают 100 Н на педали в ход подшипника 9 мм и отход нажимного диска около 2 мм.
Пробуксовка — это тепло. При трогании диск проскальзывает: момент × разница оборотов = мощность нагрева. 100 Н·м при 1500 об/мин разницы — это 16 кВт, как восемь электрочайников.
Детали в модели «Сцепление»
Ведомый диск. Диск 235 мм с двумя фрикционными накладками по 3,5 мм, зажат между маховиком и нажимным диском. Ступица сидит на шлицах первичного вала коробки.
Пружины гасителя крутильных колебаний. Шесть пружин между накладками и ступицей. Они поворачиваются примерно на 1° на каждые 16 Н·м и сглаживают толчки от вспышек в цилиндрах.
Нажимной диск с кожухом. Чугунный диск толщиной 14 мм прижимает ведомый диск к маховику. Кожух привинчен к маховику шестью болтами и держит диафрагменную пружину.
Диафрагменная пружина. Тарельчатая пружина с 18 лепестками. Наружный край давит на нажимной диск с силой около 7 кН, лепестки работают как рычаги 1 : 3,4.
Выжимной подшипник и рабочий цилиндр. Кольцевой (концентрический) рабочий цилиндр надет на направляющую втулку. Жидкость выдвигает поршень, и подшипник давит на лепестки с силой до 1,3 кН.
Маховик. Стальной или чугунный диск 290 мм на фланце коленчатого вала. Его торец — вторая поверхность трения, на ободе зубчатый венец стартера.
Педаль и главный цилиндр. Ход педали около 140 мм. Рычаг педали 1 : 6 и гидропривод снижают усилие до 100 Н при силе на подшипнике около 1,3 кН.
Первичный вал коробки. Вал диаметром 24 мм. Ступица ведомого диска скользит по его шлицам вдоль оси, но вращается вместе с ним.
Гидротрансформатор (в автомате). В автоматической коробке вместо сухого сцепления стоит гидротрансформатор: момент передаёт поток масла между колёсами с лопатками. Его устройство разобрано в лаборатории автоматической коробки.
Показ по шагам
Сцепление включено. Диафрагменная пружина прижимает нажимной диск, ведомый диск зажат с силой 7 кН. Маховик и вал коробки вращаются как одно целое.
Пакет дисков. Маховик, ведомый диск с накладками и нажимной диск. Момент передаёт только трение: 2 поверхности × 0,28 × 7 кН × 10 см ≈ 390 Н·м.
Нажимаем педаль. Жидкость выдвигает поршень рабочего цилиндра, подшипник давит на лепестки. Диафрагма поворачивается на опорных кольцах, и её край отпускает нажимной диск.
Машина стоит, двигатель работает. Ведомый диск свободен, вал коробки остановился — можно включать передачу. Двигатель крутится сам по себе.
Трогание: пробуксовка. Педаль отпущена до точки схватывания. Диск проскальзывает, разница оборотов превращается в тепло — смотрите температуру.
Схватили. Педаль отпущена полностью, обороты диска сравнялись с маховиком, пробуксовки нет.
Что ломается и как это проявляется
Изношен ведомый диск. Признаки: на подъёме или при резком разгоне на высокой передаче обороты двигателя «вспыхивают», а скорость не растёт. Пахнет горелыми накладками. Точка схватывания поднялась к самому верху педали. Что проверить: проверить пробуксовку на 4–5 передаче на подъёме, остаток накладок над заклёпками (минимум 0,3 мм), высоту лепестков. Диск меняют вместе с корзиной и подшипником.
Масло на накладках. Признаки: при трогании машину трясёт и дёргает, кузов дрожит, хотя педаль отпускается плавно. Иногда сцепление и пробуксовывает. Что проверить: сальники коленвала и первичного вала, следы масла в картере сцепления. Замаслённый диск меняют, сначала устранив течь.
Сломан лепесток диафрагмы. Признаки: передачи включаются с хрустом, на включённой передаче с нажатой до пола педалью машина «ползёт», а под нагрузкой сцепление пробуксовывает. Что проверить: осмотреть лепестки и их концы через окно картера или после снятия коробки, проверить биение лепестков (норма до 0,5 мм). Корзину меняют целиком.
Износ выжимного подшипника. Признаки: шуршание, свист или вой появляются, когда педаль нажата, и исчезают, когда её отпускают. На холостом ходу без нажатия тихо. Что проверить: послушать шум с нажатой и отпущенной педалью. Подшипник меняют вместе с диском и корзиной, чтобы не снимать коробку дважды.
Утечка в гидроприводе. Признаки: педаль мягкая или проваливается до пола и медленно возвращается. Передача включается с хрустом или не включается совсем, уровень в бачке падает. Что проверить: уровень жидкости в бачке (он часто общий с тормозами), следы под картером сцепления, манжеты главного и рабочего цилиндров. После ремонта систему прокачивают.
Сломана пружина гасителя. Признаки: металлический дребезг на холостом ходу и стук при резком сбросе газа или трогании. На ровной скорости звук пропадает. Что проверить: покачать ступицу снятого диска относительно накладок: люфта быть не должно. Осмотреть окна пружин. Диск меняют.
Упрощения модели
Осевые перемещения нажимного диска, подшипника и лепестков увеличены в 3 раза, иначе их не видно. Ход педали и силы посчитаны по реальным размерам.
Двигатель и машина сведены к двум маховым массам на валу; нагрузка — постоянный момент сопротивления, как на подъёме на первой передаче.
Рабочий цилиндр показан концентрическим; во многих машинах вместо него наружный цилиндр и вилка выключения — принцип тот же.
Вращение показано примерно в 17 раз медленнее настоящего, а при сломанном лепестке или пружине гасителя — ещё в 4 раза медленнее, чтобы поломку было видно. Люфт изношенного подшипника и капли масла на маховике преувеличены, как и осевые ходы.
Заклёпки накладок нарисованы на плоскости разреза: разрез всегда проходит через заклёпку каждого ряда, хотя диск вращается.
Связанные узлы и детали
Модель показывает принцип работы. Геометрия и режимы упрощены для обучения.