Мокрое сцепление принцип: виды, устройство и принцип работы

Как работает коробка передач с двойным сцеплением?

Большинство из нас знает, что существует два типа коробок передач: механическая, когда водитель переключает передачи, выжимая педаль сцепления и перемещая рычаг переключения передач, и автоматическая, которая переключает передачи автоматически, используя муфты, гидротрансформатор и планетарную передачу. Но есть еще один тип, который занял место между механикой и автоматом, и объединил достоинства обеих коробок — трансмиссия с двойным сцеплением, также известная, как полуавтоматическая трансмиссия, механическая трансмиссия без сцепления и роботизированная коробка передач.

В мире гоночных автомобилей полуавтоматические трансмиссии, такие как секвентальная коробка передач (или SMG) используются уже давно. Но в мире серийных автомобилей они появились сравнительно недавно — это трансмиссии новой конструкции, называемые коробка передач с двойным сцеплением или прямого переключения.

В этой статье мы расскажем о том, как устроена коробка передач с двойным сцеплением, сравним ее с другими типами коробок, а также расскажем, почему некоторые считают ее трансмиссией будущего.

Механическая или автоматическая?

Коробка передач с двойным сцеплением сочетает функции двух механических коробок. Для того, чтобы понять это, нужно вспомнить, как работает традиционная механическая коробка передач. Когда водитель хочет перейти на другую передачу, он сперва должен нажать на педаль сцепления. Выжатое сцепление позволяет разорвать связь двигателя и коробки передач, прерывая тем самым поток мощности на трансмиссию. Когда водитель переводит рычаг КПП в другое положение, зубчатая муфта перемещается от одной шестерни к другой. Устройства, называемые синхронизаторами, уравнивают окружную скорость шестерни и муфты до их соединения, что обеспечивает безударное переключение. После переключения передачи, водитель убирает ногу с педали сцепления, в результате чего восстанавливается связь двигателя и коробки.

Таким образом, в традиционной механической трансмиссии отсутствует непрерывная передача мощности от двигателя на колеса. Вместо этого, передача мощности изменяется от полного значения до нулевого во время переключения передачи, вызывая «сброс газа при переключении» или «прерывание крутящего момента». У неопытного водителя такой эффект может привести к тому, что пассажиров будет кидать вперед-назад при переключении передач.

В коробке передач с двойным сцеплением, в отличие от механики, используется два сцепления, но сама педаль сцепления отсутствует. Сложная электроника и гидравлика управляют сцеплениями, как и в обычной автоматической коробке. Но в трансмиссии с двойным сцеплением, сцепления работают независимо друг от друга. Одно сцепление отвечает за работу нечетных передач (первая, третья, пятая и задняя), второе — за работу четных передач (вторая, четвертая и шестая). Такое устройство обеспечивает переключение передач без прерывания потока мощности от двигателя на трансмиссию.

Валы трансмиссии с двойным сцеплением

Двойной трансмиссионный вал является основным компонентом коробки передач с двойным сцеплением. В отличие от стандартной механической коробки, в которой все шестерни расположены на одном входном валу, в коробке с двойным сцеплением четные и нечетные передачи расположены на двух входных валах. Разве это возможно? Во внешнем валу есть отверстие, в котором установлен внутренний вал. Внешний вал с осевым отверстием отвечает за работу второй и четвертой передачи, в то время как внутренний вал включает первую, третью и пятую.

На рисунке представлено устройство типовой пятиступенчатой коробки с двойным сцеплением. Обратите внимание, что одно сцепление отвечает за включение второй и четвертой передач, а второе независимое сцепление — за включение первой, третьей и пятой. Такое устройство обеспечивает практически мгновенное переключение передач без прерывания потока мощности. Стандартная механическая коробка не обеспечивает такой плавности, т.к. одно сцепление отвечает как за четные, так нечетные передачи.

Многодисковое сцепление

Из-за сходства с автоматической коробкой передач, Вы можете подумать, что в ней тоже должен стоять гидротрансформатор для автоматической передачи крутящего момента от двигателя на коробку. Но для работы коробки с двойным сцеплением, гидротрансформатор не требуется. Вместо него используются «мокрые» многодисковые сцепления. «Мокрое» сцепление работает в масляной ванне, что обеспечивает смазку компонентов сцепления с целью снижения трения и выделения тепла. Некоторые производители работают над трансмиссиями с двойным сцеплением, в которых используются обычные сцепления, как в механической трансмиссии, но, на сегодняшний день, во всех автомобилях с автоматизированной КПП используются «мокрые» сцепления. Во многих мотоциклах стоит одно многодисковое сцепление.

Как и гидротрансформаторы, «мокрые» многодисковые сцепления используют гидравлическое давление для управления передачами. Рабочая жидкость поступает в поршень сцепления, как показано на рисунке. При срабатывании сцепления, гидравлическое давление в поршне активирует спиральные пружины, которые толкают диски сцепления и фрикционные диски к корзине сцепления. Зубцы фрикционных дисков имеют размер и форму, совпадающие со шлицами барабана сцепления. В свою очередь, барабан соединяется с комплектом шестерен, который принимает передаточное усилие. Audi в своей трансмиссии с двойным сцеплением использует как маленькую спиральную пружину и большую диафрагменную пружину.

Для выключения сцепления, давление жидкости внутри поршня сбрасывается. Благодаря этому, сжатие пружин поршня ослабляется, и давление на корзину сцепления снижается.

Далее мы рассмотрим преимущества и недостатки трансмиссии с двойным сцеплением.

Преимущества и недостатки трансмиссии с двойным сцеплением

Родстер Audi TT — одна из немногих моделей Audi с коробкой с двойным сцеплением. Мы надеемся, что Вам становится более или менее понятно, почему КПП с двойным сцеплением относят к автоматизированным механическим трансмиссиям. В принципе, коробка с двойным сцеплением работает как обычная механическая КПП: У нее есть входной и промежуточный валы с шестернями, синхронизаторы и сцепление. Но у такой трансмиссии нет педали сцепления, т.к. за переключение передач отвечают компьютеры, сервоприводы и гидравлика. Даже без педали сцепления, водитель может указывать компьютеру, когда переключать передачи, перейдя в ручной режим.

От опыта водителя зависит, насколько Вы будете ощущать преимущества такой КПП. Переход на повышенную передачу занимает лишь 8 мс, благодаря чему многие отмечают, что у машин с такой КПП наиболее динамическое ускорение. Плавный разгон достигается благодаря устранению сброса газа при переключении, что ощущается на автомобилях с механической коробкой и даже на некоторых автоматах. Одним из наиболее важных преимуществ коробок с двойным сцеплением является то, что они позволяют водителю выбирать между ручным переключением передач и автоматическим.

Также к важным достоинствам стоит отнести уменьшенный расход топлива. Благодаря тому, что поток мощности от двигателя на трансмиссию не прерывается, наблюдается значительное понижение расхода топлива. По утверждению некоторых экспертов, расход топлива шестиступенчатой коробки с двойным сцеплением на 10% ниже по сравнению с обычной пятиступенчатой АКПП.

Многие производители автомобилей заинтересованы в развитии технологии трансмиссии с двойным сцеплением.

Тем не менее, некоторые производители автомобилей обеспокоены дополнительными затратами, связанными с модификацией производственных линий для выпуска нового типа трансмиссии. Это может привести к повышению цен на автомобили в КПП с двойным сцеплением, что, в свою очередь, может оттолкнуть бережливых покупателей.

Помимо этого, многие производители автомобилей уже занимаются активным финансированием развития других типов КПП. Одним из новых типов КПП является бесступенчатая коробка передач или вариатор. Вариатор — это тип КПП, в которой для бесступенчатого переключения передач используется система подвижных шкивов и ремень или цепь. Вариаторы также устраняют сброс газа при переключении и понижают расход топлива. Но вариаторы не соответствуют требованиям высокого крутящего момента спортивных автомобилей.

Коробки с двойным сцеплением не имеют подобных проблем и идеально подходят для легковых автомобилей с высокими динамическими характеристиками. В Европе, где механические КПП более популярны благодаря их экономичности, некоторые эксперты предсказывают, что в ближайшее время доля автомобилей с КПП с двойным сцеплением возрастет до 25%. В 2012 г. лишь 1% автомобилей, производимых в Западной Европе, имели вариатор.

Далее мы расскажем об истории трансмиссии с двойным сцеплением и рассмотрим прогнозы на будущее.

Коробка передач с двойным сцеплением: прошлое, настоящее и будущее

Porsche 962 Человек, который изобрел коробку с двойным сцеплением, сделал прорыв в области автомобилестроения. Адольф Кегресс больше известен как инженер, сконструировавший полугусеничный автомобиль, оборудованный резиновой гусеничной лентой, что позволяет эксплуатировать его в различных типах бездорожья. В 1939 г. Кегресс сконструировал прототип коробки с двойным сцеплением, которая, как он надеялся, будет использоваться в легендарном автомобиле Citroën Traction. К несчастью, в связи со сложными условиями в сфере бизнеса, эта идея не получила дальнейшего развития.

Audi и Porsche продолжили работу над коробкой с двойным сцеплением, однако данная технология использовалась только в гоночных автомобилях. В гоночных автомобилях 956 и 962C использовалась коробка Porsche Dual Klutch или PDK. В 1986 г. Porsche 962 выиграл гонку World Sports Prototype Championship (Мировой чемпионат опытных автомобилей) на автодроме в г. Монца — первый автомобиль, оборудованный полуавтоматической КПП PDK с возможностью ручного переключения. Audi также вошла в историю в 1985 г. раллийный автомобиль Sport quattro S1, оборудованный КПП с двойным сцеплением, выиграл в американских соревнованиях по скоростному подъему на гору Пайкс-Пик высотой 4300м в Колорадо.

Volkswagen Jetta 2.0 Однако серийное производство автомобилей с КПП с двойным сцеплением началось лишь недавно. Volkswagen стала пионером в производстве серийных автомобилей с КПП с двойным сцеплением BorgWarner DualTronic. Компания устанавливала КПП с двойным сцеплением на следующие автомобили: Volkswagen Beetle, Golf, Touran, и Jetta, а такде Audi TT и A3; Skoda Octavia; Seat Altea, Toledo и Leon.

Ford стала второй крупной компанией, которая признала КПП с двойным сцеплением, и начала выпуск автомобилей с такой КПП в Европе, благодаря совместному предприятию 50/50 по производству трансмиссий GETRAG-Ford. Компания представила систему силового переключения передач Powershift System, шестиступенчатую КПП с двойным сцеплением, на международной выставке Frankfurt International Motor Show во Франкфурте в 2005 г. Тем не менее, Ford опоздала со своей новой КПП примерно на два года — коробка не была инновационной.

Как работает роботизированная коробка передач — ДРАЙВ

Чтобы ответить на этот вопрос, придётся вспомнить устройство обычной механической коробки передач. Основу классической «механики» составляют два вала — первичный (ведущий) и вторичный (ведомый). На первичный вал через механизм сцепления передаётся крутящий момент от двигателя. Со вторичного вала преобразованный момент идёт на ведущие колёса. И на первичный, и на вторичный валы посажены шестерни, попарно находящиеся в зацеплении. Но на первичном шестерни закреплены жёстко, а на вторичном — свободно вращаются. В положении «нейтраль» все вторичные шестерни прокручиваются на валу свободно, то есть крутящий момент на колёса не поступает.

Перед включением передачи водитель выжимает сцепление, отсоединяя первичный вал от двигателя. Затем рычагом КПП через систему тяг на вторичном валу перемещаются специальные устройства — синхронизаторы. При подведении муфта синхронизатора жёстко блокирует на валу вторичную шестерню нужной передачи. После включения сцепления крутящий момент с заданным коэффициентом начинает передаваться на вторичный вал, а от него — на главную передачу и колёса. Для сокращения общей длины коробки вторичный вал часто делят на два, распределяя ведомые шестерни между ними.

Упрощённая схема работы 5-ступенчатой механической коробки передач.

Принцип действия роботизированных коробок передач абсолютно тот же. Единственное отличие в том, что смыканием/размыканием сцепления и выбором передач в «роботе» занимаются сервоприводы — актуаторы. Чаще всего это шаговый электромотор с редуктором и исполнительным механизмом. Но встречаются и гидравлические актуаторы.

Роботизированная КПП SensoDrive применяется на автомобилях марки Citroen.

Управляет актуаторами электронный блок. По команде на переключение первый сервопривод выжимает сцепление, второй перемещает синхронизаторы, включая нужную передачу. Затем первый плавно отпускает сцепление. Таким образом, педаль сцепления в салоне больше не нужна — при поступлении команды электроника всё сделает сама. В автоматическом режиме команда на смену передачи поступает от компьютера, учитывающего скорость движения, обороты двигателя, данные ESP, ABS и других систем. А в ручном — приказ на переключение отдаёт водитель при помощи селектора КПП или подрулевых лепестков.

Фирма Ricardo на примере «робота» Easytronic от модели Opel Corsa предложила заменить раздельные актуаторы для сцепления и выбора передачи одиночным электромагнитным актуатором. Благодаря этому уменьшились размеры и масса агрегата. И самое главное — механизм выбора передачи стал работать в восемь раз быстрее, а общий период разрыва потока мощности сократился до 0,35 с. Вверху — серийный Easytronic, внизу — рисунок разработки Ricardo.

Проблема «робота» — отсутствие обратной связи по сцеплению. Человек чувствует момент смыкания дисков и может переключить скорость быстро и плавно. А электроника вынуждена перестраховываться: чтобы избежать рывков и сохранить сцепление, «робот» надолго разрывает поток мощности от двигателя к колёсам во время переключения. Получаются дискомфортные провалы на разгоне. Единственный способ достичь комфорта при переключениях — сократить их время. А это, увы, означает рост цены всей конструкции.

Пионером массового использования преселективных коробок стал концерн Volkswagen, использующий DSG (S tronic у Audi) как на переднеприводных, так и на полноприводных моделях с продольно и поперечно установленными двигателями. Аббревиатура DSG (Direct Shift Gearbox — коробка прямого включения) стала нарицательным для коробок с двумя сцеплениями — хотя на самом деле это просто товарный знак.

Революционным решением стала появившаяся в начале 80-х трансмиссия с двумя сцеплениями DCT (dual clutch transmission). Рассмотрим её работу на примере 6-ступенчатой коробки DSG концерна Volkswagen. У коробки два вторичных вала с расположенными на них ведомыми шестернями и синхронизаторами — как у шестиступенчатой «механики» Гольфа. Фокус в том, что первичных валов тоже два: они вставлены друг в друга по принципу матрёшки. Каждый из валов соединяется с двигателем через отдельное многодисковое сцепление. На внешнем первичном валу закреплены шестерни второй, четвёртой и шестой передач, на внутреннем — первой, третьей, пятой и заднего хода. Допустим, автомобиль начинает разгон с места. Включается первая передача (муфта блокирует ведомую шестерню первой передачи). Замыкается первое сцепление, и крутящий момент через внутренний первичный вал передаётся на колёса. Поехали! Но одновременно с включением первой передачи умная электроника прогнозирует последующее включение второй — и блокирует её вторичную шестерню. Именно поэтому такие коробки ещё называют преселективными. Таким образом, включены две передачи сразу, но заклинивания не происходит, — ведущая шестерня второй передачи находится на внешнем валу, сцепление которого пока разомкнуто.

Состояние DSG при движении на первой передаче. Муфтами блокированы шестерни 1-й и 2-й передач.

Когда машина достаточно разгонится и компьютер решит повысить передачу, размыкается первое сцепление и одновременно замыкается второе. Крутящий момент теперь идёт через внешний первичный вал и пару второй передачи. На внутреннем валу уже выбрана третья. При замедлении те же операции происходят в обратном порядке. Переход происходит практически без разрыва потока мощности и с фантастической скоростью. Серийная коробка Гольфа переключается за восемь миллисекунд. Сравните со 150 мс на Ferrari Enzo!

Состояние DSG после переключения на 2-ю передачу. 3-я передача ожидает своей очереди.

Коробки с двойным сцеплением экономичнее и быстрее традиционных механических, а также более комфортны, чем «автоматы». Главный их недостаток — высокая цена. Вторую проблему — неспособность передавать большой крутящий момент — решили с появлением DSG фирмы Ricardo на 1000-сильном купе Bugatti Veyron. Но пока удел большинства суперкаров — «роботы». Хотя, например, коробка Ferrari 599 GTB Fiorano — не чета опелевскому Изитронику: время переключения у суперробота исчисляется десятками миллисекунд.

Роботизированная коробка AMG Speedshift, устанавливаемая на новейший SL 63 AMG, представляет собой модифицированный мерседесовский «автомат» 7G-Tronic. Только крутящий момент вместо тяжёлого и инертного гидротрансформатора передаёт одинарное многодисковое «мокрое» сцепление. Благодаря применению сложных электрогидравлических актуаторов время переключения составляет 0,1 с.

Сегодня коробки DCT есть не только у Фольксвагена, но и у компаний BMW, Ford, Mitsubishi и FIAT. Преселективные коробки признали даже инженеры Porsche, которые используют в своих машинах только проверенные технологии. Аналитики прогнозируют, что в будущем наиболее распространёнными трансмиссиями станут DCT и вариаторы. А дни третьей педали, похоже, сочтены — скоро она исчезнет даже из самых драйверских спорткаров. Человечество выбирает то, что удобнее.

Двойное сцепление. Устройство и принцип работы коробки передач с двойным сцеплением

Как мы знаем, прогресс на месте не удержишь. Классический тандем из МКПП и АКПП, которые устанавливаются на автомобили уже достаточно долго время, был единственным доступным выбором среди автомобилей серийного производства. Фактически, вся практика использовать последние наработки в сфере оснащения автомобиля пришла к нам из гоночных автомобилей, где для улучшения свойств автомобилей инженеры днём и ночью применяли все более новые и совершенные технологии. Одним из таких продуктов долголетней работы стало изобретения качественно новой коробки передач, которая имела двойное сцепление. Со временем, разработкой вооружились крупные производители серийного сегмента автомобилей и стали оснащать свои автомобили подобным устройством. Именно о нём мы сегодня поговорим, и разберем его плюсы и минусы.

Что такое двойное сцепление в автомобиле

Механическая коробка передач и «автомат» имеют как свои плюсы, так и свои существенные недостатки. Умелыми идеями группы изобретателей получилось совместить эти две технологии, совершенно разных по конструкции и принципам работы. Результатом такой синергии стало появление полуавтоматическая коробка, или КПП имеющий двойное сцепление.

Как это бывает с революционными открытиями, эту разработку сначала не распознали в пылу неосознанности, невозможности воплощении подобных идей в реальность и прочих факторов. В гоночной индустрии к этой концепции первыми пришли инженеры из концерна Porsche. Именно благодаря ей, в автомобилестроение начался ощутимый прорыв. Особенно это повлияло на гоночные модели, так как подобная разработка позволяла переключать передачи без потери оборотов двигателя, ощутимо снижая эффект турбоямы.

Схематический рисунок, изображающий составляющие конструкции КПП с двойным сцеплением сухого типа.

Устройство и принцип работы коробки с двойным сцеплением

По заверениям некоторых автолюбителей, можно услышать, что подобный тип трансмиссии представляет собой механическую КПП, оснащенную «сервоприводом». Это утверждение ошибочное, так не все современные роботизированные коробки (на которых сейчас чаще всего можно встретить двойное сцепление), оснащаются одинарным сцеплением. У нашего типа коробки их здесь 2, а значит и его конструкция отличается от обычной «механики».

DSG (нем. Direkt Schalt Getrieb) – это преселективная коробка передач с двойным сцеплением, которая оснащается сложным, составным из нескольких схожих по конструкции валов. На одном из валов – расположены четные передачи, на втором нечетные. Чтобы эргономично вместить оба вала в конструкцию, один из них (внешний) представлен в виде полой «трубки», предоставляя таким образом место для размещения второго вала внутри него. Внешний (полый) ответственен за 2-ю, 4-ю и 6-ю передачи, а вот внутренний вал переключает 1-ю, 3-ю, и 5-ю соответственно.

На изображениях ниже отчетливо видно, как разные валы, которые ответственны за разные передачи, позволяют переключаться между ними почти молниеносно, а сами валы при этом работают «попеременно». Именно такой принцип действия позволяет поддерживать постоянный поток мощности, в то время, как стандартная МКПП, используя один вал, использует дополнительное время для переключение передачи.

Но, как мы упоминали ранее, такой тип сцепления часто называют полуавтоматом, и вообще роботизированным – что это означает? В современных аналогах трансмиссионных устройств, использующих двойное сцепление, за переключениями и дисками сцепления ответственны электрические каналы передачи данных и само устройство передачи. И в отличие от стандартного АКПП, у которого эти функции исполняет гидротрансформатор, или вариатор cvt с его трапециевидным ремнем, здесь за этот функционал ответственен сервопривод.

Часть устройства, имеющие двойное сцепление сухого типа.

Двойное сцепление сухого и мокрого типа

Для разделения функционального значения подобных устройств, их специально разделения их на 2 типа:

• двойное сцепление мокрого типа;
• двойное сцепление сухого типа.

Мокрый тип двойного сцепления подразумевает использования двух пакетов фрикционных дисков, которые располагаться в корпусе. Одна их часть соединена с самим сцеплением, в то время как вторая, находиться на своих ступицах на первичных валах. В норме – сцепление имеет разомкнутое состояние. Сжатие цилиндров (замыкание) получается благодаря использованию в конструкции гидроцилиндров и электрогидравлического модуля, который им управляет. Отсюда и название «мокрое» сцепление.

Двойное сцепление сухого типа, как и у аналога выше в нормальном положении — разомкнуто. Но вот конструкция у такого типа заметно отличается от остальных. В первую очередь из-за использования двух сухих дисков сцепления, которые размещены на первичных валах КПП. Кроме того, внутри подобной коробки, имеется ведущий диск, к которому подсоединён двухмассовый маховик. От него (диска) происходит передача крутящего момента к определенному диску на первичный вал и работают они независимо друг от друга.

На фото устройство двойного сцепление мокрого типа (с гидрорегулятором)

Плюсы и минусы КПП с двойным сцеплением

Идеальных систем не бывает. И даже разработка, которая была призвана нивелировать недостатки «механики» и «автомата», на пути своего создания не обошлась от своих минусов. Но обо всем по порядку. Для начала хотелось бы заострить внимание читателей на преимуществах КПП с двойным сцеплением, так как их тут хватает с достатком. Основными являются:

1. Конструкция с двумя посменно работающими валами позволяет добиться максимальной плавности при езде.
2. Переключение передач осуществляется в максимально короткий срок (до 0.12 сек).
3. Удерживание крутящего момента без ощутимых потерь при переключении.
4. Уменьшенный расход топлива (даже в сравнении с МКПП).
5. Высокая динамичность при разгоне.

Однако, не все так хорошо. Некоторые подобные минусы у коробки передач с двойным сцеплением назовут несущественными, для других это станет одним из главных условий для того чтобы отложить покупку автомобиля на подобном трансмиссивном устройстве. Среди наиболее значимых называют:

1. Малый ресурс, если бережно относиться, то 60 — 80 тыс. километров проблем не будет.
2. Конструкция некоторых КПП значительно сложнее имеющихся вариантов у АКПП и МКПП.
3. Немногочисленные автомастерские смогут квалифицированно оказать ремонтные услуги подобной технологии.
4. Из-за дорогостоящих материалов ремонт КПП с двойным сцеплением обойдется его владельцу в круглую сумму.

На фото ручка DSG коробки переключения передач в кроссовере Skoda Kodiaq.

Неисправности и проблемы характерны для DSG

Несмотря на дату разработки первого зарегистрированного патента (который скоро перевалит за 90 лет), система по-прежнему несовершенна и выдает проблемы в некоторых режимах работы. Так как DSG устанавливают чаще всего на последние «заряженные» модели автомобилей вроде Volkswagen, Audi, Porsche и т.д., владельцы таких авто не брезгуют ездой в «скоростном» режиме. Именно при таком характере вождения имеют место быть толчки при переключении передач. Это происходит по причины быстрого смыкания дисков.

Основной причиной подобного явления называют сухой тип работы. Этот тип вызывает скорый износ деталей, и в следствии появление рывков, скрипов, лязга и скрежета. Виновата во всем некорректная работа электронного блока, который ответственен за сцепление.

принцип работы, устройство, виды (мокрое и сухое)

Элементы трансмиссии любого автомобиля призваны обеспечивать передачу крутящего момента двигателя на ведущие колеса. На заре автомобилестроения, устройства, обеспечивающие подобную функцию, не отличались высокой эффективностью ввиду простоты конструкции. Модернизация представленных узлов привела к тому, что удалось добиться плавного переключения передач без потери мощности и динамических характеристик автомобиля.

Содержание статьи:

Ключевую роль в передачи крутящего момента играет сцепление. Этот сложный узел претерпевал целый ряд изменений, прежде чем стать таковым, каким мы привыкли его видеть сейчас.

Многие из доработок, которые нашли своё применение в гражданском автомобилестроении, были заимствованы у гоночных автомобилей. К одной из них можно отнести и так называемое двойное сцепление, о котором и поговорим в этой статье.

Чем отличается КПП с двойным сцеплением от АКПП и МКПП

Попробуем разобраться, что же представляет из себя это диковинное творение инженерной мысли. Само понятие двойное сцепление наводит на мысль о том, что подобная конструкция предусматривает наличие 2-ух составных частей.

Так и есть, такой вид сцепления отличается наличием двух ведомых фрикционных дисков, но не всё так просто, как может показаться на первый взгляд.

Представленный тип механизма работает в паре с роботизированными коробками передач. В данном случае речь идет о спаренных КПП, которые отвечают за включение определенного набора скоростей. Одна отвечает за нечетные передачи, другая же за четные.

Читайте также: Как проверить электронную педаль газа и починить при необходимости

Пожалуй, определяющим отличием КПП с двойным сцеплением от всех остальных является наличие так называемого двойного вала. Он в некоторой степени представляет собой тот же самый блок шестерен более усложненной конструкции.

Шестерни на внешнем валу такого блока шестерен входят в зацепление с шестернями четных передач, а шестерни так называемого внутреннего вала взаимодействуют с шестернями нечетных передач.

Управление представленными узлами трансмиссии производится благодаря системе гидроприводов и автоматики. Стоит отметить, что представленный тип КПП, в отличие от АКПП не оснащается гидротрансформатором.

В данном случае принято говорить о двух разновидностях сцепления: сухом и мокром. На них мы остановимся более подробно ниже по тексту.

Принцип работы

Познакомившись с некоторыми конструктивными особенностями представленного узла, попробуем понять принцип его работы.

Если не вникать в технические тонкости, то алгоритм работы можно разбить на несколько этапов:

1. После начала движения на первой передаче, система готовится к включению следующей;
2. Достигнув определенного момента, соответствующего установленным скоростным характеристикам, происходит отключение первого сцепления;
3. В работу вступает второе сцепление, обеспечивающее автоматическое зацепление шестерни второй передачи;
4. Анализируя процесс увеличения оборотов двигателя, исполнительные устройства, выполняющие команды, поступающие с модуля управления, готовятся к включению третьей передачи.

Последующее включение скоростей происходит по тому же принципу. Стоит отметить, что система датчиков, установленных в представленном виде КПП позволяет производить анализ самых различных параметров, среди которых: частота вращения колес, расположение рычага КПП, интенсивность нажатия на педаль акселератора/тормоза.

Анализируя полученные данные, автоматика и производит выбор режима, оптимального для конкретной ситуации.

Помимо всего прочего, стоит отметить, что при наличии подобной системы, педаль сцепления попросту отсутствует. Выбор передач осуществляется автоматически, а при необходимости и вручную при помощи вмонтированных в руль управляющих кнопок.

Устройство механизма

Чтобы более детально ознакомится с представленным узлом необходимо изучить устройство самого механизма, обеспечивающего плавное переключение передач.

В отличие от всех остальных типов сцепления, данная разновидность отличается наличием целого ряда уникальных узлов и элементов.

Итак, данная система включает в себя следующие ключевые компоненты:

• пакет фрикционных дисков;
• корпус с сухим или масляным картером;
• мехатроник.

Если два первых узла достаточно знакомы автолюбителям, то третий производит впечатление чего-то доселе неизвестного.

Итак, мехатроник, это высокотехнологичный узел сцепления, позволяющий преобразовывать электрические сигналы в механическую работу исполнительных узлов.

Статья по теме: Лямбда-зонд, что это, признаки неисправности и способы проверки

Мехатроник современного автомобиля, как правило, включает в себя два составных элемента: электромагнитный блок и управляющую плату.

Первый представляет собой набор электромагнитных клапанов, так называемых соленоидов. Ранее, вместо соленоидов использовались гидрораспределительные механизмы, так называемые гидроблоки. Но ввиду их низкой производительности, им на смену пришли более совершенные электромагнитные устройства.

Рассмотрим принципиальные особенности мокрого и сухого сцепления.

«Мокрое» двойное

Если проводить экскурс в историю рассматриваемого узла, то прародителем двойного принято считать так называемый «мокрый тип».

Оно представляет из себя набор двух секций дисков «феродо», погруженных в масляную ванну в корпусе кожуха сцепления.

В данном случае, принято различать две разновидности «мокрой муфты» в зависимости от типа привода автомобиля. Так для переднеприводных авто используется сцепление с концентрическим расположением дисков «феродо». У обладателей заднеприводных машин, особенность этого устройства проявляется в параллельном расположении ведомых дисков.

Это интересно: 5 самых хороших автомобильных колонок для качественного звука

Составные части обеих разновидностей «мокрого сцепления» одинаковы. К ним относятся:

• входной фланец;
• главный фланец;
• ведущий диск;
• пакет фрикционных дисков первого и второго порядка;
• пружина диафрагмы, вспомогательная пружина;
• плунжер;
• гидравлические цилиндры;
• первичный вал первого и второго порядка.

«Сухое» двойное

Помимо «мокрого» сцепления существует и так называемое «сухое». Нельзя сказать, что оно хуже или лучше предыдущего. В данном случае будет уместно подчеркнуть, что каждое из них эффективно применяется в предусмотренных для них условиях эксплуатации.

В отличие от предыдущего типа, особенность конструкции «сухого» сцепления не предусматривают использования смазочных материалов. Ведомые диски находятся непосредственно в зацеплении с первичными валами каждой из КПП.

К сведению: Как сделать пеногенератор для автомойки из подручных вещей своими руками

К рабочим элементам такого механизма можно отнести:

• первичные валы;
• выжимные подшипники;
• фрикционные диски;
• ведущий диск;
• два вспомогательных диска;
• маховик;
• пружины диафрагмы.

Указанная конструкция рассчитана на передачу меньшего (в отличие от «мокрого») крутящего момента, ввиду низкого коэффициента теплоотдачи.

Тем не менее, из-за отсутствия необходимости использования масляного насоса, что неминуемо приводит к потерям мощности, эффективности данного типа муфты существенно превосходит ранее рассмотренную разновидность.

Плюсы и минусы двойного сцепления

Как любой другой узел автомобиля, двойное сцепление имеет как ряд положительных качеств, так и ряд недостатков. Начнём, пожалуй, с плюсов.

Итак, внедрение подобного усовершенствования в систему трансмиссии автомобиля позволило добиться:

• существенной экономии топлива;
• высоких динамических показателей;
• плавности хода;
• отсутствия потерь мощности двигателя.

Несмотря на такие весомые преимущества представленного узла, существует ряд отрицательных моментов. К ним можно отнести:

• крайне ограниченный ресурс рабочих элементов;
• низкое сервисное обслуживание;
• дорогостоящий ремонт.

Пожалуй, еще одним не менее существенным недостатком данной трансмиссии является то, что в случае повышенного износа рабочих элементов узла, дальнейшая эксплуатация автомобиля становится невозможной.

Иными словами, если та же самая «пинающаяся» АКПП позволит вам самостоятельно добраться до сервиса и произвести ремонт, то в данном случае придется рассчитывать только на помощь эвакуатора.

Тем не менее прогресс не стоит на месте и производители, ориентируясь на опыт эксплуатации своих разработок, привносят в конструкцию узлов «двойного сцепления» различные новшества, призванные увеличить ресурс его механизмов и повысить ремонтопригодность.

Коробка DSG: проблемы, плюсы и минусы

Что такое DSG? С немецкого аббревиатура DSG расшифровывается как «коробка непосредственного включения передач» (Direkt Schalt Getriebe). Часто ее называют «преселективной», то есть умеющей держать готовые передачи для следующего переключения.

Идея создания такой КПП принадлежит французскому изобретателю Адольфу Кегрессу. В 30-х годах прошлого века автомобильный инженер сотрудничал с компанией Citroen. Он предложил ставить агрегат с двумя сцеплениями и гидромеханическим управлением на переднеприводный Citroen Traction Avant. Новая трансмиссия не получила массового применения из-за сложной конструкции.

О достоинствах и особенностях коробки рассказал технический консультант Фольксваген Фаворит Хофф Максим Пономаренко.

Принцип работы DSG

Принципиальное отличие преселективной АКП от других — в двух сцеплениях, оперативно переключающих передачи. В «механике» или роботизированной коробке для смены передачи диск сцепления отсоединяется от маховика, водитель или роботизированный компьютер выбирает нужную «скорость», и после этого диск встает на место. За это время крутящий момент на коробку не передается и автомобиль теряет в динамике.

Система DSG позволяет избавиться от провалов мощности. В основе коробки работа двух валов, расположенных соосно: первый — полый, а второй — внутри него. Двигатель соединен с каждым из них через свое, отдельное многодисковое сцепление — тоже внешнее и внутреннее. На первичном, то есть внешнем валу, закреплены шестерни четных передач (2-, 4-, 6-й), на внутреннем — нечетных — 1-, 3-, 5-й и передача заднего хода.

Когда автомобиль стартует, к вращающемуся маховику прижимается диск с нечетным рядом, а диск с четными «скоростями» разомкнут. Во время разгона вычислительный блок коробки дает команду приготовить вторую передачу, чтобы в момент ее включения отсоединить диск нечетного ряда и моментально пустить в работу диск четного. Настроенное управление переключением позволяет не терять крутящий момент.

Роботизированная коробка передач DSG 6 встала на конвейер Volkswagen в 2003 году. Двойное сцепление на ней работало  масляной ванне, получив название «мокрого». Масло в такой коробке отбирает часть мощности, увеличивая расход топлива. В 2008 году немецкий автоконцерн представил семиступенчатую DSG 7 с «сухим» сцеплением.

Преимущества DSG

• Коробка DSG за счет оптимальных режимов включения нужных «скоростей» позволяет снизить расход топлива. Автомобили с ней потребляют примерно на 10% меньше горючего, чем машины, на которых обычная коробка переключения передач.
• Отличительная особенность всех подобных трансмиссий — динамичное ускорение. Для переключения передачи вверх коробке нужно всего 8 мс, у нее отсутствует эффект резиновой тяги как на гидромеханических АКП.
• Ездить на DSG можно в мануальном режиме, то есть переключать передачи вручную.
• Такая АКП на 20% легче аналогичной гидромеханической трансмиссии.

Недостатки DSG

• Стоимость АКП сказывается на цене авто, заметно увеличивая ее.
• Недешевая замена масла (на шестиступенчатой коробке) каждые 60 тысяч километров. Полный объем — 6,5 литров.

Преселективная коробка устанавливается на разные модели и марки, объединенные под именем автоконцерна Volkswagen: Audi TT (A1, A3, A4, S4, A5, A7, A6, Q5, R8), SEAT Ibiza (León, Altea), Škoda Octavia (Superb, Yeti), Volkswagen Polo (Golf, Jetta, Touran, New Beetle, Passat, Passat CC, Sharan, Scirocco, Caddy).

Расширенная гарантия на DSG

Среди многих автовладельцев закрепилась сомнительная слава коробки с двумя сцеплениями. Само наименование DSG превратилось в символ ненадежной конструкции с затратным ремонтом. На самом деле Volkswagen давно взял сложившуюся ситуацию под контроль. Важный шаг в сторону контроля качества — масштабная сервисная акция.

Концерн дает расширенную гарантию на семиступенчатые коробки, выпущенные до 1 января 2014 года. По словам представителей автоконцерна, обозначенный срок соответствует появлению на конвейере модернизированной трансмиссии без типичных проблем прошлого поколения. Особые условия обслуживания ограничены 150 тысячами пробега или 5 годами возраста механизма. В сервисную акцию входит замена синтетического масла минеральным — менее агрессивным по отношению к электронным компонентам. При этом обновляется прошивка блока управления АКП. Обнаруженные неисправности устраняются бесплатно — это касается ремонта, замены отдельных элементов или трансмиссии в сборе.

В любом случае аббревиатуры DSG не стоит бояться: при должном уровне обслуживания она не подведет, а по числу достоинств «умный робот» выигрывает у классической АКПП. А еще коробка ДСГ потребует меньше денег на ремонт в сравнении с обычным «автоматом».

Какие неисправности характерны для ДСГ?

Самая частая проблема — толчки при смене передачи, сопровождающие движение. Диски сцепления слишком резко смыкаются и машину дергает. Второй известный недостаток — вибрация при старте, лязг, скрежет и другие посторонние шумы во время смены скоростей.

Главная причина некорректной работы семиступенчатой трансмиссии — ее «сухое» сцепление. Оно быстро изнашивается из-за тяжелых условий эксплуатации в плотном городском трафике, с заторами на небольшой скорости. Поэтому у вопроса «как эксплуатировать DSG?» есть один очевидный ответ — избегать режима «газ-тормоз», ведь главный враг робота суть пробка.

Среди прочих проблем: износ втулок валов, вилки выключения сцепления, нарушенные контакты соленоидов, грязь на датчиках и масло в антифризе.

Как определить неисправность ДСГ при покупке автомобиля с пробегом?

• Не включаются отдельные передачи — коробка «перескакивает» их.
• Переключение передач сопровождается ударами — коробка «пинается».
• При движении раздается гул.
• Машина вибрирует на старте.
• Осмотр на подъемнике показывает, что из коробки подтекает масло.

Если есть подозрение на некорректную работу коробки, стоит заказать дополнительную проверку, или отложить такой вариант.

Доверяйте свой выбор проверенным площадкам автомобилей с пробегом. FAVORIT MOTORS — это команда опытных специалистов, чьи результаты подтверждены первыми местами в рейтингах продаж. Мы продаем подготовленные машины, прошедшие детальную диагностику. У них нет скрытых неисправностей и «прозрачная» юридическая история. Вы приобретаете автомобиль, в точности соответствующий Вашим ожиданиям, точно подходящий для Ваших задач.

Что делать, чтобы роботизированная коробка передач не ломалась

Что может сломаться в «роботе» 

Самый пугающий (но на самом деле самый безобидный) симптом проявляется в следующем: «мозги» коробки в какой-то момент перестают распознавать положение селектора или не разрешают включить Drive или Reverse, а в некоторых случаях — даже завести мотор. В режим самозащиты «робот» может перейти либо при перегреве, либо при сбоях в работе датчиков. Сильный перегрев, кстати, их и «пере­кашивает», делая проблему регулярной.

«Робот» с одним диском, несмотря на простоту конструкции, не может похвастаться огромным ресурсом. Если сама коробка обычно служит долго, то сцепление изнашивается быстрее, чем у опытного водителя, ездящего на «механике» — порой уже через 20–30 тыс. км. Нередки и отказы его серво­привода, которому требуется немалое усилие для размыкания дисков.

Тонким местом преселективных коробок тоже оказались сцепления. Их износ — самая распро­странённая неисправ­ность трансмиссий этого типа. Традици­онные «сухие» диски сцепления, нормально работающие в паре с МКПП, при быстрых и частых пере­ключениях «робота» склонны к перегреву и, как следствие, быстрому износу и деформации, поэтому их применяют только там, где нагрузки на коробку относительно невелики. С мощными моторами или на тяжёлых машинах приходится использовать много­дисковые сцепления, работающие в специальном масле, которое их охлаждает. И всё равно для узла «сухих» сцеплений в пресе­лективной коробке неплохим ресурсом считаются 60–70 тыс. км, «мокрые» могут прослужить вдвое дольше, но их обслужи­вание и замена обходятся значительно дороже. Верные признаки износа сцеплений — толчки при пере­ключениях, вибрации при старте автомобиля с места.

Чтобы коробка переключалась плавно, а сцепления служили долго, требуется очень точная и согласованная работа систем управления сцепле­ниями и сменой передач. Если заведующий этим мехатронный блок настроен недостаточно тонко и неточно исполняет команды электронной программы управления, то коробка начинает методично убивать сама себя.

Именно мехатроника — самая капризная часть «робота». Этот блок, совмещающий в себе электронные и гидравли­ческие части для приводных механизмов, работает в довольно сложных условиях — ему приходится с большой частотой выполнять разные команды, выдер­живать большое давление рабочей жидкости (она отличается от масла, залитого в саму коробку), подстраивать свои режимы под текущие условия езды, режимы и фактический износ сцеплений. В общем, сбои, перегревы, отклонения в работе управляющих соленоидов, загряз­нение масляных каналов, подтёки и даже трещины в корпусе мехатронного блока — список возможных проблем довольно обширен.

Самые редкие, но тоже больно бьющие по карману неисправ­ности связаны с механической частью коробки. Износ валов, шестерёнок, вилок пере­ключения, подшип­ников и прочих деталей редуктора (всё это проявляется специфи­ческим шумом или заминками в пере­ключениях передач) лечится, как правило, только капитальным ремонтом «робота». Либо его полной заменой.

Впрочем, не всё так драматично. Инженеры постоянно работают над повышением надёжности «роботов» с двумя сцеплениями. Если правильно эксплу­атировать и обслуживать, то сегодня даже «сухая» конструкция способна без каких-либо проблем и дорого­стоящих замен пройти 150–200 тысяч пробега.

Двойное сцепление. Принцип действия двойного сцепления. Сравнение сухого и мокрого сцепления

Автоматизированные коробки передач с двойным сцеплением

Назначение двойного сцепления

Наконец-то классическая автоматическая коробка передач обзавелась конкурентом. «Коробка передач последовательного переключения» DSG (DirektSchaltGetriebe) захватывает рынок. Может быть, ощущения комфорта от переключений передач несколько отстают от классической АКПП, однако коэффициент полезного действия значительно выше при полной автоматике всех происходящих процессов. За счёт того что скорость переключения передач в автомобиле с двойным сцеплением очень мала, в первую очередь она представила интерес для спортивных машин. В тоже время габаритные размеры двойного сцепления довольно малы и сопоставимы с размерами обычного сцепления, поэтому использование этого механизма возимело смысл во всех автомобилях, как говорится от мала до велика. Коробка предназначена для всех типов автомобилей, от экономных до спортивных машин, при этом покрывается большой объем рынка и стоимость продукции уже не столь велика, как это было в первых тестовых образцах и протопипах.

Тем не менее разработка и производство двойного сцепления — очень технологичный и точный процесс. К примеру, програмное управление должно регулировать степень закрытия сцепления при трогании с места вперёд и движении задним ходом. Современные моторы сконструированы таким образом, что уже при трогании выдают довольно таки большой вращательный момент. чтобы ускорение автомобиля было не очень большим и вместе с тем поддавалось управлению, выходной вал двигателя по отношению к входному валу кпп должен вращаться с проскальзываниме, которое и должно обеспечивать двойное сцепление в автоматическом режиме. Поэтому к сцеплению предъявляются особые требования. 

Двойное сцепление для быстрого переключения

Существуют сцепления с полностью сухими поверхностями трения и те, которые работают в масляной ванне (они называются мокрые). Как правило, для передачи одинакового вращательного момента поверхность трения в мокрых сцеплениях,  несмотря на меньший диаметр, больше чем в сухих, за счёт наличия в сцеплении набора из нескольких фрикционных и стальных дисков. До недавнего момента многодисковые сцепления использовались только в мотоциклах и автоматических коробках передач. Постепенно  они начинают  внедряться в остальные сегменты автомобилестроения.  

 

Двойное сцепление используется в основном для автоматического переключения передач

В то время как классическое мокрое сцепление в мотоциклах переключается в основном вручную и работает в масляной ванне с соответствующими потерями мощности из-за вязкого трения масла, в автомобилях работает двойное сцепление вместе с автоматизированной коробкой передач, а иногда используется и в полностью автоматической коробке передач вместо гидротрансформатора (только мокрое сцепление). Оно реагирует на команды блока управления коробкой передач и перемещается по средствам гидропривода (мокрое сцепление) или электропривода (сухое).

 

Современные мокрые сцепления без потерь мощности

Мокрые сцепления в настоящий момент опережают сухие, потому что циркуляция масла в них активнее отводит тепло от поверхностей трения. При этом новое масло в область контакта подаётся только в момент закрытия сцепления. При константной езде в одной передаче происходит отток масла от поверхностей сцепления и за счёт этого потери мощности снижаются. В этом режиме использования по экономичности мокрое сцепление может конкурировать с сухим. Естественно поверхности трения у этих двух разных систем не одинаковы, однако коэффициента трения мокрого слоя, который несколько ниже, хватает для передачи момента двигателя в закрытом состоянии без проскальзывания.

 

Сравнительная таблица сухого и мокрого сцеплений

 

Сухое двойное сцепление	Мокрое двойное сцепление

 

	Сухое двойное сцепление	Мокрое двойное сцепление
Экономичность	Наилучшие показатели экономии топлива, даже в сравнении с ручной кпп	В среднем расход на 6% больше чем у сухого сцепления из-за вязкого трения масла и работы масляного насоса
Максмальная передаваемая мощность	Максимальный передаваемый момент двигателя ограничен из-за медленного охлаждения контактирующих поверхностей	Могут передавать большой вращательный момент. Лучшее охлаждение за счёт масляного потока
Разработка и управление	Разработка сухих двойных сцеплений требует особых затрат касательно програмного управления, поскольку неизбежный длительный износ сцепления должен быть учтён и в зависмости от времени должна меняться стратегия управления закрытием и открытием сцепления.	Нет значительных затрат на разработку из-за отсутствия износа
Скорость переключения	Сопоставима с мокрым сцеплением, больше чем в ручной кпп. Время переключения от 0.12 до 0.05 с	Сопоставима с сухим сцеплением, больше чем в ручной кпп. Время переключения от 0.12 до 0.05 с

 

Также о коробках передач с двойным сцеплением, их устройстве и принципиальной кинематической схеме вы узнаете в статье Современные типы АКПП.

Как защитить мокрое сцепление мотоцикла (и как оно работает)

Несколько лет назад у меня был мотоцикл Honda 350 с рычагом сцепления, который часто превращался в кашу, а иногда вообще переставал работать. Я постоянно возился с тягой, пытаясь вытащить помойку из рычага сцепления. Мне никогда не приходило в голову, что масло, используемое для смазки мокрого сцепления, могло быть проблемой . Как мы увидим, масло играет огромную роль в ощущении сцепления и его эффективности. И мы посмотрим на лучшее мотоциклетное масло для мокрого сцепления.

Моя старая Honda 350 оставила прекрасные воспоминания — и ужасное ощущение сцепления.

Как работает мокрое сцепление мотоцикла

Во-первых, несколько основ.

Как показано на изображениях мокрого сцепления для грязного велосипеда ниже, муфта соединяет двигатель и трансмиссию через серию чередующихся фрикционных и стальных дисков .

Корзина сцепления (1) прикреплена к двигателю. Фрикционные диски (2) прикреплены к корзине сцепления шлицами по их окружности.

Ступица (3) прикреплена к трансмиссии. Стальные пластины (4) прикреплены к ступице через шлицы на их внутреннем отверстии.

Ступица помещается внутри корзины сцепления, а фрикционные и стальные пластины сплетены вместе, соединяя два компонента и образуя единый узел.

Прижимная пластина (5) сжимает фрикционную и стальную пластины вместе, привязывая двигатель к трансмиссии и перемещая велосипед.Нажатие на рычаг сцепления снижает давление, позволяя фрикционным и стальным дискам разделяться и вращаться независимо. Теперь двигатель может работать на холостом ходу без движения мотоцикла.

Мокрое сцепление широко используется в мотоциклах и внедорожниках. Этот термин просто означает, что сцепление смазано маслом, а не сухим сцеплением. Трение играет большую роль в правильной работе сцепления.

Чтобы проиллюстрировать это, представьте, что вы сидите на борту мотоцикла или мотоцикла с активированным рычагом сцепления, работаете на холостом ходу на красный свет или у стартовых ворот.

Фрикционные и стальные пластины разделены, что позволяет велосипеду двигаться без движения. Загорается зеленый свет или ворота опускаются. Когда вы отпускаете рычаг сцепления, диски сжимаются . Переход от трения и независимого вращения стальных пластин к их блокировке является примером динамического трения . Когда пластины сцеплены и вращаются в унисон, они подчиняются принципам статического трения .

Масло, необходимое для работы сцепления

Моторное масло играет жизненно важную роль в обеих областях.

Состав влияет на динамическое трение, которое вы испытываете, что лучше всего воспринимается как ощущение сцепления.

Масла с неправильными фрикционными свойствами могут привести к нестабильному или «ослабленному» ощущению сцепления. Это отрицательно сказывается на вашей способности уверенно отъезжать от красного светофора, не отключая мотоцикл, или быстро стартовать и ловить дырку в гонке.

Масло также способствует удерживающей способности или статическому трению между пластинами после того, как рычаг сцепления полностью вынут, и вы едете.

Масла с неправильными фрикционными свойствами могут в некоторых случаях приводить к скольжению пластин, что будет ощущаться как потеря мощности на земле.

Например, мощный V-образный двухцилиндровый двигатель, движущийся в гору, может генерировать достаточную нагрузку, чтобы вызвать проскальзывание дисков сцепления и скачок мотоцикла.

Химический состав присадок к маслу оказывает наибольшее влияние на эксплуатационные характеристики. Модификаторы трения , добавленные к некоторым моторным маслам для легковых и легких грузовиков для максимальной экономии топлива, могут снизить коэффициент трения в пакете сцепления и привести к чрезмерному проскальзыванию . Противозадирные присадки, обычно используемые в смазках для зубчатых передач для защиты от ударных нагрузок и высоких давлений, могут вызвать чрезмерное проскальзывание сцепления и связанные с этим повреждения.

Лучшее мотоциклетное масло для мокрого сцепления

Ключевым моментом является использование смазки, специально разработанной для мокрых сцеплений, такой как синтетические масла AMSOIL для мотоциклов и мотоциклов для бездорожья.

Они содержат без модификаторов трения или противозадирных присадок . Они настроены с правильными фрикционными свойствами, чтобы обеспечить плавное переключение передач и постоянное ощущение сцепления , а также защиту от износа для длительного срока службы сцепления .

Использование лучшего масла для мокрого сцепления мотоцикла или внедорожника поможет вам сосредоточиться на езде, а не тратить время на внеплановое обслуживание.

Обновлено.Первоначально опубликовано 19 июля 2017 г.

Мокрое сцепление для мотоциклов — как это работает и как его защитить

Нет ничего более раздражающего, чем отправиться в запланированную прекрасную поездку на мотоцикле, возможно, направиться в новое место для изучения, и вот оно — сцепление начинает издавать странные звуки или даже полностью перестает работать!

Это определенно утомляет, но пока не отказывайтесь от своего велосипеда! Когда вы в последний раз проверяли масло в сцеплении? Масло, используемое для смазки мокрого сцепления мотоцикла, играет огромную роль в ощущении сцепления и его эффективности.

Мотоцикл с мокрым сцеплением 101

Во-первых, несколько основ.

Как показано на рисунке, муфта соединяет двигатель и трансмиссию через ряд чередующихся фрикционных и стальных пластин. Мокрое сцепление широко используется в мотоциклах и внедорожниках. Этот термин просто означает, что сцепление смазано маслом, а не сухим сцеплением. Трение играет большую роль в правильной работе сцепления.

Для иллюстрации представьте, что вы сидите на борту мотоцикла или мотоцикла с включенным рычагом сцепления, работаете на холостом ходу на красный свет или у стартовых ворот.Фрикционные и стальные пластины разделены, что позволяет велосипеду двигаться без движения. Загорается зеленый свет или ворота опускаются. Когда вы отпускаете рычаг сцепления, пластины сжимаются. Переход от трения и независимого вращения стальных пластин к их сцеплению является примером динамического трения. Когда пластины сцеплены и вращаются в унисон, они подчиняются принципам статического трения.

Купить продукты AMSOIL на Amazon.in

Нефтехимия важна

Моторное масло играет жизненно важную роль в обеих областях.Формула влияет на динамическое трение, которое вы испытываете, что лучше всего воспринимать как «ощущение сцепления». Масла с неправильными фрикционными свойствами могут привести к нестабильному ощущению сцепления или к «ослаблению» сцепления.

Это отрицательно влияет на вашу способность уверенно уходить от красного светофора, не отключая велосипед, или быстро стартовать и ловить дырку в гонке. Масло также способствует удерживающей способности или статическому трению между пластинами, когда рычаг сцепления полностью выдвинут и вы едете.Масла с неправильными фрикционными свойствами в некоторых случаях могут привести к скольжению пластин, при этом вы почувствуете потерю мощности на земле. Например, мощный V-образный двухцилиндровый двигатель, движущийся в гору, может создать достаточную нагрузку, чтобы вызвать проскальзывание дисков сцепления и волочение мотоцикла.

Узнайте больше о синтетических маслах AMSOIL

Главное — использовать смазку, специально разработанную для мокрых сцеплений. AMSOIL Synthetic V-Twin Motorcycle Oil, Synthetic Metric Motorcycle Oil, Synthetic Dirt Bike Oil и Synthetic Dirt Bike Transmission Fluid не содержит модификаторов трения или противозадирных присадок.Они имеют правильные фрикционные свойства, обеспечивающие плавное переключение передач и стабильное ощущение сцепления, а также защиту от износа для увеличения срока службы сцепления.

Использование хорошего масла — и осторожная езда — поможет вам не сбиться с пути к следующему путешествию!

Найдите ближайшего к вам дистрибьютора AMSOIL!

различных типов сцеплений и принцип их работы

Муфты являются важным звеном между двигателем и трансмиссией и могут принимать различные формы и формы

87 КБ

Муфты служат связующим звеном между передачей энергии от всего внутреннего сгорания двигателя в трансмиссию и, наконец, на ведущие колеса. А с учетом бесчисленных комбинаций типов двигателей и трансмиссий, разбросанных по всему автомобильному миру, существует множество различных наименований сцепления, чтобы соответствовать требуемой работе. Независимо от того, имеют ли они дело с 90 или 900 л.с., есть сцепление, которое после включения сможет помочь передать как можно больший крутящий момент на любую трансмиссию.

Прежде чем мы начнем, щелкните здесь, чтобы получить общий обзор того, как работает сцепление!

Базовая фрикционная муфта

В большинстве автомобилей используется фрикционная муфта, которая имеет все обычные компоненты, которые вы, вероятно, видели или слышали раньше. Управляемая гидравлически или с помощью троса, фрикционная муфта использует нажимной диск, диск сцепления (или диск сцепления) и выжимной подшипник для зацепления и разъединения маховика и трансмиссии. В большинстве автомобилей используется простое однодисковое сцепление, и только более мощным двигателям требуется многодисковое сцепление для правильного включения трансмиссии.

Когда педаль сцепления нажата, выжимной подшипник оказывает давление на диафрагменные пружины на нажимном диске, что ослабляет давление зажима на диск сцепления и отсоединяет трансмиссию от маховика.

При переключении передач и отпускании сцепления выжимной подшипник возвращается с прижимного диска, и диск сцепления снова зажимается и приводится в движение прижимным диском, позволяя проехать через трансмиссию.

Мокрое и сухое сцепление

Влажные сцепления обычно имеют несколько дисков сцепления (в автомобилях) и имеют запас масла для смазки и охлаждения компонентов. Они используются в ситуациях с высоким крутящим моментом, когда уровни трения будут высокими и, следовательно, температура сцепления будет стремительно расти без какой-либо охлаждающей жидкости. Любая трансмиссия с крутящим моментом более 250 фунт-фут действительно должна использовать мокрое сцепление, чтобы избежать чрезмерного износа остальной части трансмиссии из-за перегрева.

Сухие муфты, напротив, не имеют подачи масла и, как правило, являются однодисковыми. Это означает, что они могут быть более эффективными, поскольку смазка может привести к отсутствию трения между дисками в мокром сцеплении, а также к паразитным потерям в трансмиссии, поскольку для подачи смазочного масла необходим насос.Таким образом, небольшой коэффициент трения во влажной системе является причиной наличия нескольких дисков для эффективной работы сцепления.

Муфта многодисковая

При наложении нескольких фрикционных дисков друг на друга очевидные преимущества заключаются в том, что величина трения, создаваемого внутри муфты, может быть значительно увеличена, и, следовательно, она может справиться с гораздо более высоким входным крутящим моментом.Используемое во многих гоночных автомобилях, включая Formula 1 и WRC, величина трения, необходимая для предотвращения проскальзывания сцепления, может быть уложена в тот же диаметр, что и однодисковое сцепление, благодаря аккуратной укладке.

Системы с двойным сцеплением

Коробки передач

с двойным сцеплением теперь доминируют на рынке автомобилей премиум-класса после их первого общего выпуска в виде VW Mk4 Golf R32. Эта форма трансмиссии, в которой используется одна большая муфта для нечетных передач и меньшая муфта для четных передач, известна быстрыми и плавными переключениями и теперь встречается в каждом достойном суперкаре, а также во многих хот-хэтчбах и седанах.

Используемые в автоматических и полуавтоматических установках, DCT используют два мокрых многодисковых сцепления, которые устраняют необходимость в преобразователе крутящего момента. Переключение осуществляется плавно благодаря тому факту, что крутящий момент, передаваемый на ведомые колеса, не нарушается, поскольку он может передаваться на одно сцепление, когда другое отключается, что означает отсутствие прерывания на выходе.

Муфты электромагнитные и электрогидравлические

Электромагнитные муфты могут использоваться, когда механическое сочувствие и синхронизация срабатывания сцепления обычно не учитываются, когда сцепление приводится в действие простым нажатием кнопки на рычаге переключения передач или даже датчиком приближения, когда ваша рука находится рядом с рычагом переключения передач. Когда сцепление приводится в действие дистанционно, через электромагнит проходит постоянный ток, который создает магнитное поле. Затем якорь притягивается к ротору, создавая силу трения для зацепления двигателя и трансмиссии.

Электромеханические сцепления широко используются в автомобильной промышленности, они используются практически во всех системах переключения передач. При нажатии на лопасть электрический сигнал отправляется в компьютер, который включает сервопривод для гидравлического отключения сцепления.

Это устраняет необходимость в педали сцепления любого вида и в сочетании с коробкой передач DCT может стать наиболее эффективным способом переключения передач на рынке.Как правило, эти системы используются вместе с более мощными трансмиссиями и, следовательно, в муфте используется несколько дисков.

Есть несколько других типов сцеплений, но большинство из них либо вымерли, либо используются только в гораздо более мелких фракциях автомобильного сектора. Например, центробежные муфты широко распространены в индустрии мопедов и велосипедов, в них используются колодки (например, барабанные тормоза) для включения и выключения сцепления. Собачьи муфты также используются в трансмиссиях без синхронизатора, но для этого требуется двойное выключение сцепления, и после появления коробок передач их убирали щеткой под коврик.

Если вы хотите получить больше мощности от двигателя за счет модификаций, подумайте о сцеплении. Как Алекс испытал во время турбонаддува своего MX-5, как только крутящий момент достигает уровня, слишком высокого для вашего сцепления, пластины начинают проскальзывать, поскольку они не могут справиться с усилиями, проходящими через них.В этом случае требуется модернизация сцепления, и по этой причине многие специалисты по послепродажному обслуживанию производят сцепления с высокими рабочими характеристиками. Большинство из нас действительно сталкивается только со стандартной фрикционной муфтой в своих путешествиях, но есть много вариантов, если увеличение мощности ожидается.

Многодисковое сцепление

— Работа, плюсы и минусы, схема

Многодисковое сцепление состоит из нескольких дисков сцепления вместо одного диска сцепления, как в однодисковом сцеплении.

Поверхность трения также увеличилась из-за количества дисков сцепления. Благодаря большому количеству поверхностей трения способность муфты передавать крутящий момент также увеличивается.

Принцип работы

Пластины поочередно устанавливаются на коленчатый вал двигателя и вал коробки передач. Они плотно прижимаются прочными винтовыми пружинами и собраны в корпусе барабанного типа.

Каждый из альтернативных дисков сцепления скользит по канавкам на маховике, а другой — по шлицам на прижимном диске.Таким образом, каждый альтернативный диск сцепления имеет внутренние и внешние шлицы.

• Многодисковое сцепление работает так же, как и однодисковое, при нажатии на педаль сцепления.
• Прижимная пластина вращается вместе с маховиком и прижимается к фрикционной пластине.
• Это также усиливает диск сцепления и вал сцепления.
• Когда педаль сцепления нажата, диски сцепления отпускаются, а маховик продолжает вращаться, потому что нажимной диск на них не полностью нажимает.При этом вал сцепления также перестает вращаться.

Типы многодисковой муфты

Многодисковые муфты

бывают двух типов. Эти муфты используются в автоматической трансмиссии.

Многодисковое мокрое сцепление Когда сцепление работает в масляной ванне, оно называется мокрым сцеплением. В этом диске сцепления тонкие стальные пластины, прикрепленные к валу двигателя (означает приводной вал), и пластины из фосфорной бронзы установлены на валу сцепления (означает ведомый вал). Многодисковое сцепление имеет рифленые поверхности, через которые масло может проходить через них.Эти канавки уменьшают тепло, выделяемое при включении и отключении.

Многодисковое сухое сцепление Когда сцепление работает всухую, оно называется сухим сцеплением. Это сцепление имеет диски с фрикционным материалом, таким же, как и в однодисковом сцеплении.

Линейная диаграмма

Преимущества

• Многодисковое сцепление передает высокий крутящий момент из-за большого количества поверхностей трения.
• Общий диаметр многодисковой муфты уменьшен по сравнению с однодисковой муфтой, и передается такой же крутящий момент.
• Используется в тяжелых и гоночных автомобилях для передачи высокого крутящего момента.
• Используется в двухколесных транспортных средствах с ограниченным пространством.

Недостатки

• Многодисковые муфты слишком дороги.
• Многодисковые муфты тяжелые.

Приложения

• Многодисковые муфты используются в гоночных автомобилях и мотоциклах.
• Многодисковое сцепление используется в грузовых автомобилях большой грузоподъемности для передачи высокого крутящего момента.

Общие вопросы и ответы

Где используются многодисковые муфты?

Многодисковые муфты используются в гоночных автомобилях, тяжелых коммерческих транспортных средствах и мотоциклах.

Каковы недостатки многодискового сцепления?

Многодисковые муфты слишком дороги и тяжелы.

Связанные

Многодисковое сцепление

— типы, детали, работа, плюсы и минусы, а также схема

Многодисковое сцепление использует несколько дисков сцепления для контакта с маховиком двигателя для передачи мощности между валом двигателя и валом трансмиссии.Многодисковое сцепление, используемое в автомобилях и машинах, где требуется высокий крутящий момент.

В этом блоге мы увидим всю информацию о многодисковой муфте . Помимо этого, в этой статье мы рассмотрим следующие моменты, касающиеся многодискового сцепления .

1. Что такое многодисковое сцепление?
2. Детали многодисковой муфты
3. Конструкция многодисковой муфты
4. Работа многодисковой муфты
5. Типы многодисковой муфты
6. Применения многодисковой муфты
7. Преимущества и недостатки

У нас уже есть написал статью про однодисковое сцепление сцепление .Если вы не читали эту статью, то, прежде всего, нажмите на ссылку ниже и прочтите ее.

Если вы прочитали эту статью полностью, вы сможете понять эту статью.

ПРОЧИТАТЬ | Однодисковое сцепление — конструкция, работа, детали, плюсы и минусы, схема

Многодисковое сцепление

Многодисковое сцепление использует несколько дисков сцепления для контакта с маховиком двигателя для передачи мощность между валом двигателя и валом трансмиссии. Многодисковое сцепление, используемое в автомобилях и машинах, где требуется высокий крутящий момент.

Многодисковые муфты используются в тяжелых транспортных средствах, гоночных автомобилях и мотоциклах для передачи высокого крутящего момента. По сравнению с однодисковыми муфтами, они более плавные и простые в эксплуатации, так как они имеют контактную поверхность трения. Его можно использовать там, где пространство очень ограничено.

ЧАСТИ МУЛЬТИ-ПЛАСТИНЧАТЫЕ СЦЕПЛЕНИЯ

Компоненты всех сцеплений, используемых в автомобилях, практически одинаковы.Но с некоторыми изменениями, поэтому давайте обсудим основные части различных типов используемых многопластинчатых застежек.

1. Нажимная пластина

Пластина, прикрепленная к шлицевым втулкам, которые далее соединяются с опорой педали. Таким образом, когда педаль сцепления нажата, втулки, прикрепленные к оси педали, перемещаются наружу, что, в свою очередь, приводит в движение нажимной диск, прикрепленный к этой шлицевой втулке.

2. Диск сцепления

Это металлический диск с линиями трения на внешних поверхностях.Он использует фрикционный контакт с маховиком для передачи мощности между валом двигателя и валом трансмиссии.

3. Упорные пружины

Это пружины, используемые за нажимным диском, и жесткость этих пружин используется нажимным диском для поддержания фрикционного контакта с дисками сцепления, которые, в свою очередь, поддерживают зацепление сцепления.

4. Педаль сцепления

Педаль сцепления, управляемая водителем транспортного средства, используемая для управления включением и выключением сцепления.

5. Шлицевой вал и внутренние шлицевые втулки

Входной вал трансмиссии с наружным шлицем, над которым находится весь узел сцепления. Это включает в себя диски сцепления, нажимной диск, внутреннюю шлицевую втулку, место картера сцепления и вращается вместе с ним.

6. Маховик

Является частью двигателя. Мы также можем рассматривать его как часть системы сцепления, поскольку передача мощности от выходного вала двигателя к валу трансмиссии достигается за счет фрикционного контакта между сцеплением и маховиком двигателя.

7. Мембранная пружина

В системе муфты диафрагменного типа упорные пружины, используемые в муфте пружинного типа, заменяются одной пружиной диафрагменного типа.

КОНСТРУКЦИЯ МНОГОДИСКОВОЕ СЦЕПЛЕНИЕ

Конструкция многодисковой муфты аналогична однодисковой, за исключением количества дисков сцепления. Общее количество дисков сцепления делится на два набора, в которых поочередно размещается по одному из каждого набора.

Один комплект пластин скользит по пазам на маховике, а другой — по шлицам ступицы прижимного диска.Эти пластины надежно прижимаются сильной винтовой пружиной и собираются в барабан. Многодисковое сцепление работает так же, как однодисковое сцепление, при нажатии на педаль сцепления.

По мере увеличения количества дисков сцепления, поверхности трения также будут увеличиваться. Увеличение поверхности трения увеличивает способность сцепления передавать больший крутящий момент при том же размере. Многодисковая муфта небольшого размера передает примерно такой же крутящий момент, как однодисковая муфта двойного диаметра.

РАБОТА НЕСКОЛЬКО ДИСКОВ СЦЕПЛЕНИЯ

1. Включение сцепления

Во время включения сцепления, т.е. когда педаль сцепления не нажата. Упорные пружины не перемещаются, благодаря чему жесткость, обеспечиваемая этими пружинами, поддерживает давление выше давления, поскольку пластина имеет линии трения на своей внутренней поверхности.

Благодаря этому давлению на прижимную поверхность поддерживается фрикционный контакт между линиями трения нажимного диска и линиями трения нескольких дисков сцепления, благодаря чему сила трения действует на маховик.

За счет этой силы трения поддерживается фрикционный контакт между различными дисками сцепления и колесом, что, в свою очередь, обеспечивает зацепление сцепления.

2. Выключение сцепления

Когда педаль сцепления нажата, шарнир, прикрепленный к ее внутреннему концу, вращается, благодаря чему внутренняя шлицевая втулка, через которую соединяется нажимной диск, перемещается наружу, что, в свою очередь, оказывает давление на упорные пружины.

Благодаря этой силе движутся упорные пружины, которые, в свою очередь, снимают натяжение прижимного диска, и, наконец, снимается сила трения между нажимным диском, диском сцепления и маховиком.

По той причине, что устранение силы трения, разрыв фрикционного контакта между нажимным диском, диском сцепления и маховиком и, наконец, отключение сцепления.

ТИПЫ МУЛЬТИ-ПЛАСТИНЧАТЫЕ СЦЕПЛЕНИЯ

1. Многодисковое сцепление пружинного типа

В сцеплении крышка соединяется с маховиком двигателя, внутри которого находятся несколько дисков сцепления, нажимной диск, упорный подшипник и т. д. упакованы. Диски сцепления накладываются друг на друга и устанавливаются на шлицевой вал.

2.

Многодисковая муфта мембранного типа

Это модифицированная версия многодисковой муфты пружинного типа. В котором упорные пружины размещаются по кругу от муфты пружинного типа, заменяют специальной пружиной пальцевого типа в форме короны, называемой диафрагменной пружиной.

3.

Сцепление с гидроприводом или автоматической трансмиссией

Это современный тип сцепления, используемый в транспортных средствах, оснащенных автоматической коробкой передач, в этом типе сцепления гидравлическое устройство, имеющее сильно сжатую жидкость, работает с педалью акселератора, соединенной с многопозиционной муфтой. -дисковое сцепление.

Включение и выключение сцепления достигается за счет мощности, подаваемой гидравлическим устройством, которое управляет педалью ускорения.

4. Мокрое многодисковое сцепление и сухое многодисковое сцепление

Мокрое сцепление , как правило, имеет несколько дисков сцепления (в автомобилях) и имеет запас масла для смазки и охлаждения компонентов. Муфта этого типа находится внутри кожуха двигателя.

Мокрые муфты значительно усилены и поэтому могут справляться с гораздо более высоким входным крутящим моментом.Мокрые муфты обычно меньше по размеру.

Уровень шума в мокром сцеплении меньше по сравнению с сухим сцеплением. Наличие масла между пластинами помогает справиться с шумом.

Износ мокрого сцепления намного меньше. В мокром сцеплении смазочное масло поддерживает чистоту поверхностей, обеспечивает более плавную работу и более длительный срок службы.

Мокрые муфты обеспечивают лучший коэффициент трения, так как площадь поверхности увеличивается из-за наличия нескольких пластин.

A Сухое сцепление — это тип сцепления, который не залит жидкостью (маслом) и использует трение для включения. Диск сцепления этого типа находится вне кожуха двигателя. Обычно сухое сцепление больше, чтобы увеличить площадь поверхности фрикционного диска для оптимального охлаждения воздуха, поскольку оно действительно нагревается из-за трения диска.

Уровень шума в сухом сцеплении выше и продолжает расти, поскольку сцепление продолжает подвергаться износу.

Сухие муфты сцепления имеют единую фрикционную поверхность для передачи мощности между двумя пластинами.Следовательно, у них не намного лучший коэффициент трения.

В сухом сцеплении смазка не применяется, и, следовательно, передача крутящего момента этих сцеплений лучше. Сухие муфты не имеют маслоснабжения и обычно являются однодисковыми.

8452028896

ПРИМЕНЕНИЕ МУЛЬТИ-ПЛАСТИНЧАТЫЕ СЦЕПЛЕНИЯ

1. Многодисковые муфты используются там, где требуется компактная конструкция, например, на скутерах, мотоциклах и гоночных автомобилях.
2. Многодисковая застежка используется в тяжелых грузовых автомобилях для передачи высокого крутящего момента.

ПРЕИМУЩЕСТВА И НЕДОСТАТКИ МНОГООБРАЗНОЕ СЦЕПЛЕНИЕ

ПРЕИМУЩЕСТВА

1. Уменьшите вес сцепления.
2. Имеет очень компактные размеры.
3. Увеличьте передаваемый крутящий момент.
4. Уменьшить момент инерции сцепления.

НЕДОСТАТКИ

1. Быстро нагреваются.
2. Многодисковые муфты тяжелые.
3. Многодисковые муфты слишком дороги.

ПОДРОБНЕЕ В БЛОГАХ:

Итак, ребята, это полная информация о многодисковой муфте. В этой статье мы рассмотрели информацию о многодисковом сцеплении, деталях, конструкции, работе, типах, применении, преимуществах и недостатках. По любым вопросам, связанным с этой статьей, оставляйте комментарии или оставайтесь на связи с нами через наши социальные сети.

Если вам понравился этот пост, то поделитесь им с друзьями. А чтобы получать последние подобные обновления, перейдите по ссылке ниже:

Типы сцеплений — одинарные и многодисковые

Наверное, каждый слышал о сцеплениях в автомобильной промышленности, будь то автомобили или мотоциклы.Назначение клатчей такое же. Однако многие люди думают о сцеплении как о рычаге (в случае велосипедов) и педали (в случае автомобилей), которую вы нажимаете для переключения передач. Однако механический компонент совершенно иной. Мы рассмотрим принцип работы и классификацию типов сцеплений, используемых в автомобилях. Это будет включать мокрое и сухое сцепления, а также однодисковые и многодисковые муфты. Мы постараемся понять концепцию сцепления независимо от его применения в автомобилях или мотоциклах.

Также читайте: Что такое прямой впрыск бензина — почему он актуален в современных двигателях?

Принцип работы

Двигатель автомобиля или мотоцикла вырабатывает мощность и крутящий момент в зависимости от размера, топлива и других технологий, которыми оснащен трансмиссия. Отправной точкой является выработка мощности и крутящего момента внутри цилиндров. Как только мощность генерируется, ее необходимо передать на колеса, чтобы автомобиль начал движение. Для этого требуется трансмиссия, единственная цель которой — максимально эффективно передавать мощность и крутящий момент, производимые двигателем, на колеса.Чтобы облегчить передачу всего этого крутящего момента без ударов пассажирам, используется сцепление. Это механический компонент, который включает или отключает двигатель от трансмиссии. Проще говоря, сцепление — это звено, отвечающее за передачу того, что производит двигатель, на колеса автомобиля в качестве полезной работы. Когда педаль сцепления нажата, двигатель отключается от трансмиссии, и водитель может переключать передачи. Когда он отпускается, двигатель и трансмиссия соединяются.Это упрощенное объяснение назначения сцепления.

Также прочтите: Все, что вам нужно знать о 4WD и AWD — Что такое дифференциал?

Классификация муфт

Муфты можно классифицировать по-разному, например, сухие и мокрые, однодисковые и многодисковые. Но поскольку оба этих типа связаны друг с другом, мы разделим типы на мокрое и сухое сцепление.

Также читайте: Битва трансмиссий — Механическая коробка передач против CVT против DCT против AMT против iMT против гидротрансформатора!

Однодисковое сцепление — преимущества и недостатки

Однодисковые системы сцепления включают установку на открытом воздухе, которая необходима для обеспечения охлаждения компонентов.Обычно он работает с одной пластиной с большими роторами, чтобы увеличить площадь контакта, чтобы трение могло вращать пластину. Поскольку жидкость не задействована, одной пластины достаточно, чтобы вызвать необходимое трение. Будучи открытыми для атмосферы, частицы пыли не собираются внутри корпуса двигателя, но износ очень большой. Без масла уровень шума высок, что, должно быть, было на некоторых мотоциклах. Срок службы не слишком велик, поскольку из-за высыхания компоненты чаще выходят из строя, и поэтому требуется регулярное техническое обслуживание.Однако работы по обслуживанию и ремонту упрощаются из-за отсутствия жидкой среды. Обычно используется в сценариях с низким крутящим моментом, потому что уровни трения потока и размер диска сцепления больше, потому что используется один диск. Для увеличения контактной поверхности используются пластины большего размера.

Читайте также: Стойка Макферсон, Двойные поперечные рычаги, Листовая рессора — Типы систем подвески!

Многодисковое сцепление — преимущества и недостатки

Многодисковое сцепление все время залито моторным маслом.У этого есть много преимуществ и недостатков. Будучи погруженным в масло на весь срок службы, он не требует дополнительного охлаждающего механизма. Масло действует как смазка, охлаждающая среда, а также помогает содержать узел сцепления в чистоте и отсутствии пыли. Операция погружена в жидкость, поэтому шум гасится, и работа остается тихой. Мокрое сцепление требует многодисковой установки, потому что в противном случае коэффициент трения при погружении в жидкость будет низким. Следовательно, для слипания и вращения дисков сцепления требуется больше дисков.Это существенно снижает износ. Находясь все время в масле, он помещается внутрь кожуха двигателя. Эта муфта используется в сценариях передачи высокого крутящего момента. Срок службы мокрого сцепления длиннее, но его обслуживание немного затруднено из-за масла.

Читайте также: Уменьшение габаритов и турбонаддув — новая норма!

Источник изображения: мотоциклист

Трение мокрого сцепления, подверженного ускоренной деградации

Это исследование направлено на экспериментальное исследование характеристик трения скольжения мокрого сцепления в течение срока его службы.Точнее, цель состоит в том, чтобы понять, как параметры Stribeck и фрикционного запаздывания (т. Е. Скользящего гистерезиса) меняются по мере прогрессирования деградации сцепления. С этой целью была предложена новая процедура испытаний и проведен ряд экспериментов на полностью собранном (коммерческом) сцеплении с использованием модифицированной испытательной установки SAE # 2. Кроме того, разработана систематическая методология определения параметров Stribeck и фрикционного запаздывания. Независимо от приложенного давления, похоже, что первые три идентифицированных параметра Stribeck имеют тенденцию к уменьшению с прогрессированием деградации, в то время как последний параметр имеет тенденцию к увеличению.Что касается параметра запаздывания трения, тренд показывает зависимость от давления.

1. Введение

Адгезионный износ и термическое разложение являются основными источниками старения фрикционных материалов сцепления, которые неизбежно присутствуют при работе сцепления. Преобладание этих источников старения определяется многими факторами, такими как используемый фрикционный материал, масло и условия эксплуатации. Что касается трения скольжения, характеристики можно разделить на две категории, а именно: стационарная характеристика трения и характеристика динамического трения. [1, 2].Как обсуждалось в литературе, стационарная характеристика трения представлена ​​кривой Штрибека, а динамическая характеристика — задержкой трения. Насколько известно авторам, пока не до конца понятно, как кривая Штрибека и фрикционная задержка развиваются с прогрессированием деградации фрикционного материала. В открытой литературе не найдено статей, посвященных этой проблеме.

Целью данного исследования является экспериментальное исследование типичных характеристик трения скольжения мокрой фрикционной муфты в течение срока ее службы.Точнее, цель исследования — понять, как параметры Stribeck и фрикционной задержки (т. Е. Скользящего гистерезиса) меняются по мере прогрессирования деградации. Глубокое понимание эволюции параметров Стрибека и петли гистерезиса скольжения в течение срока службы муфты может позволить смоделировать эволюцию характеристик трения муфты в течение всего срока службы. Затем эта модель может быть интегрирована в модель сцепления, так что становится возможным моделирование динамического поведения сцепления с прогрессированием разрушения фрикционного материала.В конце концов, полученные знания могут привести к определению физических характеристик, которые будут полезны для разработки системы мониторинга сцепления и прогнозирования.

Для этой цели была предложена новая процедура испытаний, которая была применена к полностью собранному (коммерческому) сцеплению, испытанному на испытательной установке SAE # 2. Концепция ускоренного испытания на срок службы (ALT) используется для ускорения процесса разрушения фрикционного материала муфты, при этом два дополнительных испытания, а именно: (i) стационарный тест Stribeck и (ii) динамический тест Stribeck, выполняются между заранее определенным количеством рабочих циклов .Таким образом, можно систематически оценивать важные характеристики трения скольжения муфт. Используемое сцепление состоит из предварительно определенного количества стандартных фрикционных дисков и разделительных дисков, которые смазываются имеющимся в продаже маслом ATF.

Остальная часть этого документа организована следующим образом. Экспериментальные аспекты, включающие испытательную установку, используемую в исследовании, и экспериментальные процедуры представлены и обсуждаются в Разделе 2. Результаты, полученные в результате экспериментов, затем представлены и обсуждаются в Разделе 3, где также обсуждаются метод идентификации параметров и результаты идентификации. в этой секции.Наконец, некоторые важные выводы, сделанные в результате исследования, суммированы в Разделе 4.

2. Экспериментальные аспекты

Этот раздел начинается с некоторых деталей испытательной установки SAE # 2, использованной в исследовании. Также дается обзор используемых фрикционных дисков, сепараторов и ATF. Наконец, экспериментальные процедуры, проведенные в исследовании, обсуждаются в последней части этого раздела.

2.1. Испытательная установка SAE # 2

В соответствии со стандартом Общества автомобильных инженеров (SAE) (i.e., SAE) [3], испытательная установка SAE # 2 используется для оценки характеристик трения муфт автоматической трансмиссии с автомобильными трансмиссионными жидкостями (ATF). Его также можно использовать для проведения испытаний на долговечность систем мокрого фрикционного сцепления и для оценки изменения характеристик в зависимости от количества рабочих циклов. Обычно типичная испытательная установка SAE № 2 оснащена маховиком, приводимым в действие электродвигателем, и кинетическая энергия этого колеса рассеивается в проверяемой муфте [4]. Поскольку основной целью настоящего исследования является выполнение стационарных и динамических тестов Stribeck, которые будут обсуждаться в следующих параграфах, наличие маховика в SAE # 2 может привести к трудностям в проведении обоих тестов, где частота вращения должна управляться пошагово.Учитывая эту причину, испытательная установка SAE # 2, использованная в этом исследовании, была модифицирована без маховика.

На рисунке 1 показаны фотография и схематический чертеж испытательной установки SAE № 2, использованной в этом исследовании. Гидравлический насос обеспечивает поток масла из масляного бака, достаточный для смазки и приведения в действие с основным давлением 25 бар. Предохранительный клапан защищает пропорциональный клапан, подключенный к линии срабатывания сцепления. Перед включением сцепления приложенное давление измеряется датчиком давления, и сигнал отправляется в систему сбора данных.Перегрузочный поток предохранительного клапана используется для смазки сцепления. Выходящий поток масла из муфты возвращается в бак. Температура выходящего потока масла измеряется термопарой, и сигнал отправляется в систему сбора данных. Само сцепление с одной стороны прикреплено к раме с помощью системы измерения крутящего момента, а другая сторона подключена через гибкую муфту к двигателю постоянного тока, который управляется внешним приводом. Скорость вала двигателя измеряется энкодером, и сигнал отправляется в систему сбора данных.

2.2. Материалы

Поскольку допустимый крутящий момент ограничен конструкцией испытательной установки, муфта, используемая в исследовании, содержит только один активный фрикционный диск, то есть два фрикционных контакта вместо десяти фрикционных контактов, рекомендованных конструкцией. Материал футеровки фрикционного диска — бумажный и коммерчески доступный. Кроме того, фрикционный диск имеет вафельный рисунок канавок с внутренним диаметром 99 мм и внешним диаметром 133 мм. Коммерческая ATF, используемая для сцепления, имеет кинематическую вязкость 56 мм ² / с (сСт) и 9.3 мм ² / с при 40 ° C и 100 ° C соответственно.

2.3. Процедура эксперимента

На рисунке 2 показана блок-схема, описывающая эксперименты, проведенные в исследовании. Необходимо провести четыре последовательных теста, которые обсуждаются в следующих параграфах. При новом сцеплении эксперимент сначала начинается с испытания на обкатку, затем продолжается ускоренным испытанием на ресурс (ALT), стационарным испытанием Штрибека и, наконец, с динамическим испытанием Стрибека. Эти тестовые последовательности повторяются до тех пор, пока сцепление не будет признано отказавшим.При таком подходе все параметры испытаний рассчитаны таким образом, чтобы муфта вышла из строя в течение разумного периода времени. Здесь следует отметить, что стационарные и динамические испытания Stribeck проводятся при температуре масла в диапазоне 80–90 ° C.

2.3.1. Обкатка

Обкатка, разработанная для данного исследования, в принципе имитирует процесс включения сцепления в автоматических трансмиссиях. Пока муфта находится в разомкнутом состоянии (то есть в отключенной фазе), скорость вала двигателя регулируется на определенном уровне.Когда эта желаемая скорость достигается, определенный профиль текущего сигнала отправляется на пропорциональный клапан, так что желаемый профиль давления, например, см. Рисунок 3, который обсуждается в следующих параграфах, создается для приведения в действие муфты. Обкатка проводится для 200 циклов включения.

Профиль давления рассчитан следующим образом. Первоначально на пропорциональный клапан не поступает сигнал электрического тока, поэтому давление в муфте равно нулю () и, следовательно, крутящий момент не передается.Чтобы привести в действие сцепление, поток масла к сцеплению внезапно увеличивается, вызывая повышение давления до уровня, что позволяет поршню выйти из его исходного положения. Этот уровень давления поддерживается в течение определенного времени, а затем расход уменьшается. В результате давление падает до уровня давления, который предназначен для замедления движения поршня и обеспечения его остановки. Это условие следует выбирать так, чтобы диски еще не соприкасались друг с другом.Предыдущая последовательность называется фазой заполнения . В этой конкретной фазе уровень давления выбирается таким образом, чтобы преодолевать силу упругости возвратной пружины, но поршень не должен двигаться с высокой скоростью по отношению к дискам. Поскольку пластины еще не соприкасаются, крутящий момент, который уже передается, возникает только из-за вязкого эффекта. Фаза, следующая за фазой заполнения, называется фазой зацепления , где давление постепенно линейно увеличивается () до тех пор, пока не будет достигнуто максимальное давление, так что все больше и больше дисков прижимаются друг к другу.В этом исследовании максимальное давление установлено на 8 бар.

Режим управления двигателем — это управление скоростью, при котором максимальный крутящий момент двигателя ограничен определенным значением. В этом исследовании скорость установлена ​​на 1200 об / мин, а максимальный крутящий момент установлен на 20 Нм во время испытания. По мере увеличения приложенного давления результирующий момент трения увеличивается, и двигатель обеспечивает больший крутящий момент для поддержания желаемой скорости. Однако, поскольку максимальный крутящий момент двигателя ограничен, двигатель будет замедляться, когда результирующий момент трения превысит предельный крутящий момент, и в конечном итоге остановится.Процедура, предложенная в этой статье, отличается от стандартной процедуры в испытательной установке SAE # 2, как описано в [4], где электродвигатель отключается во время включения. Здесь невозможно реализовать стандартную процедуру из-за отсутствия маховика на испытательной установке. Поскольку инерция в испытательной установке очень мала, входной вал сразу останавливается при выключении двигателя. Дополнительным преимуществом постоянного крутящего момента двигателя во время испытания является то, что в муфте рассеивается больше энергии, поэтому срок службы муфты может быть достигнут за более короткое время.

2.3.2. Ускоренное испытание на ресурс (ALT)

В принципе, ускоренное испытание на ресурс (ALT) проводится таким же образом, как и испытание на приработку, описанное ранее. Однако энергия, прикладываемая во время ALT, выше, чем при обкатке. Для этого частота вращения вала двигателя устанавливается на 2000 об / мин.

2.3.3. Стационарный тест Стрибека

Основная цель стационарного теста Стрибека — определить стационарную кривую Стрибека как функцию срока службы муфты.Здесь важно отметить, что стационарная кривая Штрибека получается из набора моментов трения, измеренных при постоянной относительной скорости и постоянном приложенном давлении. В этом исследовании стационарная кривая Штрибека определяется для приложенного давления в диапазоне от 4 до 7 бар и для относительной скорости в диапазоне от 20 до 1970 об / мин. Шаг давления составляет 0,5 бар, шаг скорости — 50 об / мин.

Для данного уровня давления скорость увеличивается ступенчато с 20 до 1970 об / мин, при этом продолжительность для данного уровня скорости установлена ​​на 5 с.После измерения моментов трения для всего диапазона скоростей давление повышается на 0,5 бар, и на новом уровне давления скорость возобновляется с 20 до 1970 об / мин. Эта процедура повторяется до тех пор, пока не будет достигнут максимальный уровень давления, то есть 7 бар.

2.3.4. Динамический тест Стрибека

Динамический тест Стрибека направлен на определение динамических характеристик трения сцепления в нестационарных условиях в зависимости от срока службы сцепления. Как упоминалось ранее, типичным примером динамического фрикционного поведения является явление фрикционного запаздывания.Когда относительное движение ускоряется, результирующий момент трения выше, чем момент трения в стационарном состоянии. Напротив, когда относительное движение замедляется, результирующий момент трения ниже, чем неподвижный момент трения. Для синусоидального относительного движения, когда ускорение и замедление очевидны, вокруг стационарной кривой Штрибека наблюдается петля. Площадь петли сильно определяется частотой движения. В рамках моделирования трения GMS [5, 6] явление фрикционного запаздывания определяется параметром аттрактора.Чем выше параметр аттрактора, тем быстрее результирующий момент трения будет следовать стационарной кривой Стрибека, то есть меньшей площади петли.

Динамическое испытание Штрибека проводится при различных постоянных давлениях в диапазоне от 4 до 7 бар. Для заданного уровня давления задается синусоидальный профиль скорости с частотой 0,1 Гц, амплитудой и смещением 1000 об / мин соответственно. Общая продолжительность динамического теста Стрибека для заданного профиля скорости составляет 15 с.

3.Результаты и обсуждение

В этом разделе обсуждаются результаты стационарных и динамических тестов Стрибека. По результатам испытаний получают крутящий момент трения как функцию трех переменных, а именно (i) скорости, (ii) давления и (iii) уровня ухудшения (т.е. количества рабочих циклов). Сначала обсуждаются экспериментальные результаты стационарных тестов Штрибека. После этого обсуждаются параметры Stribeck, определенные на разных уровнях деградации, и их эволюция в течение срока службы муфты.После рассмотрения стационарных характеристик Штрибека и эволюции параметров Штрибека обсуждается динамическое поведение Штрибека, которое характеризуется параметром аттрактора. Кроме того, рассматриваются характеристики параметра аттрактора, идентифицированные при различных давлениях, частотных возбуждениях и уровнях деградации.

Для сравнения фотографии и профили поверхности активного фрикционного диска взяты из одного и того же вафельного блока (см. Рисунок 4) до и после испытания.Фотографии сделаны с помощью оптического микроскопа, а профили поверхности измерены в направлении скольжения с помощью профилометра Talysurf. В одном и том же вафельном блоке профили поверхности измеряются в восьми различных радиальных точках до и после испытаний. Типичные профили поверхности вафельного блока до и после испытаний показаны на рисунке 5. Средняя шероховатость поверхности по результатам измерений профиля поверхности до испытаний составляет мкм м, а после испытаний — мкм м.Средняя асимметрия до теста и после теста равна.

Рисунки 4 и 5 ясно показывают, что фрикционный материал стал гладким и плоским после испытаний, что указывает на то, что во время испытаний фрикционный материал ухудшился. На рисунке 4 также можно заметить, что поверхность фрикционного материала до испытаний более пористая, чем после испытаний. Считается, что уменьшение поверхностной пористости вызвано закупоркой пор [7, 8] в результате осаждения частиц мусора фрикционного материала и / или продуктов разложения ATF.

3.1. Стационарный Stribeck

3.1.1. Результаты экспериментов

На рис. 6 показана стационарная кривая Стрибека, измеренная после приработки (т. Е. Начальное состояние), которая построена как в 2D, так и в 3D. Из двухмерной кривой Стрибека, показанной на рисунке 6 (а), вязкий эффект преобладает над моментом трения при более низком давлении (т.е. 4 бара), где момент трения немного увеличивается с увеличением скорости. При более высоком давлении на рисунке можно наблюдать иное поведение, где момент трения увеличивается при более низкой скорости (положительный наклон) и уменьшается при более высокой скорости (т.е.э., эффект Стрибека). Положительный наклон, проявляющийся при более низкой скорости, указывает на то, что система сцепления обладает свойством противодействия сотрясениям, которое, возможно, активируется присутствием добавки-модификатора трения в использованной ATF. Кроме того, из рисунка также ясно, что наклон кривых при более низкой скорости становится более положительным для более высокого приложенного давления, что означает, что противовесовые свойства становятся более выраженными при более высоком давлении.

Эволюция кривой Стрибека с прогрессированием деградации показана на рисунке 7.На рисунке 7 (a) показано изменение кривой Стрибека для всех давлений, а на рисунке 7 (b) показано изменение кривой Стрибека при 5 барах. Кривые Стрибека представляют измерения, полученные в исходном состоянии после 1000, 7000 и 15000 рабочих циклов ALT. Состояние после 15000 рабочих циклов считается полностью ухудшенным состоянием, когда средний коэффициент трения (COF) был снижен до 50% от начального среднего COF [9].

На Рисунке 7 видно, что общий момент трения уменьшается с прогрессированием ухудшения характеристик сцепления.Резкое уменьшение момента трения наблюдается в начале срока службы муфты, и крутящий момент трения имеет тенденцию к насыщению, когда деградация муфты продолжается. Это означает, что общий (т.е. усредненный) коэффициент трения муфты (COF) уменьшается с прогрессированием деградации муфты, что согласуется с экспериментальными наблюдениями, опубликованными в литературе [4, 10]. Во многих литературных источниках принято считать, что уменьшение COF вызвано потерей поверхностной пористости фрикционного материала (см. Рисунок 4).Низкая пористость поверхности означает, что ATF нелегко удалить с контактирующих поверхностей, так что контакт между дисками трения и сепаратора в основном контролируется ATF. Тем не менее, термическая деградация фрикционного материала также может способствовать снижению коэффициента трения [11].

Можно также заметить влияние деградации сцепления на наклон кривой Штрибека на Рисунке 7 (b). Положительный наклон на более низкой скорости, то есть противовесовое свойство, теряется из-за ухудшения характеристик сцепления, и наклон становится более отрицательным при более низкой скорости по мере прогрессирования ухудшения характеристик сцепления.

3.1.2. Результаты идентификации

Чтобы охарактеризовать эволюцию стационарной кривой Штрибека, параметры, управляющие кривой, то есть параметры Штрибека, идентифицируются на разных уровнях деградации. В следующем анализе скорость вращения в об / мин, полученная в результате испытаний, преобразуется в скорость скольжения по следующему уравнению: с обозначением среднего радиуса фрикционного диска. В данном состоянии (т.е. уровень деградации), кривая Штрибека как функция давления и скорости скольжения может быть смоделирована в соответствии со следующим уравнением [12]: где — момент трения покоя, — отношение момента кулоновского трения к моменту трения покоя, — скорость Штрибека, — постоянная вязкости при давлении.

В [12] было показано, что типичное значение параметра составляет 0,3. Сохраняя этот параметр постоянным, сложность модели в (2) снижается с пяти параметров Стрибека до четырех параметров Стрибека .Следовательно, форма кривой Штрибека теперь определяется четырьмя параметрами,,, и, которые зависят от давления. Эти зависимости давления определяются из экспериментальных данных, как будет показано ниже.

Поскольку функция, выраженная в (2), очень нелинейна и чтобы гарантировать, что идентифицируемые параметры имеют физический смысл, то есть параметры Стрибека должны быть положительными, идентификация параметра, таким образом, представляет собой задачу нелинейной оптимизации с ограничениями.Здесь идентификация выполняется отдельно для разных давлений и состояний (т. Е. Уровня деградации). Таким образом, при определенном давлении и состоянии кривая Штрибека может быть выражена как

Таким образом, теперь задача оптимизации может быть сформулирована как где представляет собой целевую функцию, то есть среднеквадратичную ошибку в процентах (MSE), которая определяется как с обозначением вектора, содержащего параметры Stribeck в определенном состоянии и давлении, обозначением измеренного крутящего момента при скорости скольжения, обозначением дисперсии и обозначением количества шагов скорости.MSE можно рассматривать как степень соответствия между экспериментальными данными и моделью, где, как показывает опыт, соответствие хорошо, когда MSE меньше 5%.

Для идентификации параметров Стрибека используется алгоритм внутренней точки [13, 14] для решения задачи оптимизации, сформулированной в (5). На рисунке 8 показано сравнение между трехмерной кривой Стрибека (кружки), измеренной в начальных условиях, и смоделированной кривой (поверхность), полученной на основе вышеупомянутой процедуры идентификации.Средняя MSE, полученная при идентификации кривой Стрибека, измеренная в начальных условиях для различных давлений, составляет 1,74%, а максимальная MSE составляет 3,61%.

На рисунке 9 показана зависимость параметров Стрибека от давления. Круглые маркеры обозначают определенные значения для различных давлений, а сплошные линии обозначают тренды. Видно, что три параметра Стрибека (, и) линейно увеличиваются с приложенным давлением, в то время как параметр уменьшается асимптотически с приложенным давлением.Зависимые от давления зависимости параметров Стрибека основаны на формулировках, обсуждаемых в [12].

На рисунке 10 показано изменение параметров Stribeck, определенных при давлении 5 бар (кружки), в зависимости от рабочих циклов ALT и общей тенденции (сплошные линии), оцененной с использованием модели деградации, выраженной как [15] с обозначением параметра Стрибека в произвольном состоянии, обозначением параметра Стрибека в начальном состоянии,,, и являющимися коэффициентами модели деградации, которые, соответственно, обозначают максимальное отклонение от, масштабный коэффициент абсциссы и характеристический показатель степени, и обозначают переменная, которая представляет прогресс деградации, например, количество циклов или расстояние скольжения.

Для этого конкретного давления можно видеть, что три параметра, а именно, и, имеют тенденцию уменьшаться по мере прогрессирования износа муфты. Напротив, параметр вязкости имеет тенденцию увеличиваться с прогрессированием ухудшения характеристик сцепления. Тенденция к увеличению означает, что вязкость становится более доминирующей по мере того, как ухудшается качество сцепления. Эта тенденция согласуется с визуальным наблюдением на поверхности фрикционного диска после испытаний (см. Рисунок 4), где контактная поверхность потеряла пористость, так что, как упоминалось ранее, результирующий момент трения преимущественно контролируется ATF. имущество.

Кроме того, Рисунок 11 показывает общую эволюцию идентифицированных параметров (кружки) и тенденций (поверхности) при различных давлениях. На рисунке ясно видно, что параметры Stribeck имеют схожие тенденции в зависимости от количества рабочих циклов при наблюдении при разных давлениях.

3.2. Динамические тесты Стрибека

Как упоминалось ранее, динамический тест Стрибека в этом исследовании выполняется путем применения наложенного синусоидального профиля скорости с частотой 0.1 Гц, где давление поддерживается постоянным во время возбуждения скорости. Таким образом, можно наблюдать влияние ускорения и замедления на результирующий момент трения. Из-за ускорения и замедления трение отклоняется относительно стационарного режима, то есть стационарной кривой Штрибека, что приводит к образованию петли гистерезиса, которая расположена вокруг стационарной кривой Штрибека, которая называется эффект фрикционного запаздывания.

На рис. 12 показана динамическая кривая Штрибека, измеренная при давлении 5 бар, где видно влияние ускорения и замедления на возникающее трение.Из рисунка видно, что возникающее трение при ускорении выше, чем при замедлении. Физическое объяснение этого явления широко связывают с эффектом «сжатой пленки» [16]. Как обсуждалось в [16], сила пленки сжатия на контакте смазываемой линии определяется выражением с обозначением эффективной динамической вязкости, обозначением длины линейного контакта, обозначением полуширины контакта Герца и обозначением средней толщины пленки.Во время ускорения толщина пленки увеличивается (), что означает отрицательную силу сжатия. Другими словами, сила сжатия действует как внешняя нагрузка во время ускорения. В результате толщина пленки при ускорении меньше, чем при стационарном состоянии. Это говорит о том, что количество контактов шероховатости становится больше при ускорении относительно стационарного состояния, что приводит к более высокому трению. Напротив, толщина пленки уменьшается во время фазы замедления, что означает, что давление сжатия становится положительным, что способствует несущей способности.Это приводит к более высокой толщине пленки по сравнению с соответствующим значением при стационарной смазке, что приводит к более низкому трению. Мера, которая представляет эффект запаздывания трения, может быть просто определена как площадь петли кривой трения, которая выражается как где и, соответственно, обозначают крутящий момент и скорость.

Влияние приложенного давления на явление фрикционного запаздывания в начальных условиях (свежая муфта) показано на рисунке 13.Визуально можно заметить, что площадь петли увеличивается с увеличением приложенного давления. Это наблюдение качественно идентично результатам моделирования, представленным в [16]. С увеличением давления средняя толщина пленки уменьшается. Как показывает (7), сила сжатия пленки обратно пропорциональна средней толщине пленки. Это говорит о том, что эффект сжатой пленки более выражен при более высоком давлении. Следовательно, площадь петли увеличивается при более высоком давлении, что хорошо видно на Рисунке 14.Кроме того, на рисунке также показано, что площадь петли увеличивается пропорционально приложенному давлению.

На рисунке 15 показаны динамические измерения Stribeck в течение срока службы муфты при приложенном давлении 5 бар. Как видно на рисунке, момент трения уменьшается с прогрессированием деградации сцепления, что согласуется со стационарными измерениями Stribeck. Интересно отметить, что площадь петли увеличивается в течение срока службы муфты при данном конкретном приложенном давлении, что более заметно на рисунке 16.Возможное физическое объяснение состоит в следующем. В предыдущем разделе упоминалось, что поверхность фрикционного материала становится более гладкой по мере прогрессирования износа муфты (см. Рисунок 5). Для шероховатой поверхности неровности имеют больший вклад в несение нагрузки, что предполагает, что эффект сжатия не играет какой-либо существенной роли на шероховатой поверхности по сравнению с гладкой поверхностью [16].

Теперь интересно наблюдать, как площадь контура изменяется в течение срока службы муфты для различных приложенных давлений.Удивительно, но тенденции становятся исключительными при более высоких давлениях. Как видно на Рисунке 17, увеличивается с прогрессированием деградации муфты при относительно более низком давлении (4–6 бар). С другой стороны, эволюция показывает противоположное поведение при относительно более высоких давлениях, где она имеет тенденцию к уменьшению по мере прогрессирования деградации муфты. Возможное физическое объяснение этому свидетельству следующее. Предполагается, что пористость поверхности играет важную роль при более высоком давлении на пленку сжатия из-за динамических условий.По мере того, как деградация муфты прогрессирует, фрикционный материал теряет свою поверхностную пористость, а именно, больше поверхностных пор блокируется (см. Рисунок 4), что приводит к ухудшению способности муфты откачивать масло с контактирующих поверхностей. Это говорит о том, что средняя толщина пленки не обязательно уменьшается для ухудшенного фрикционного материала при увеличении приложенного давления. Кроме того, потеря поверхностной пористости может также указывать на то, что скорость изменения толщины пленки при более высоком давлении становится менее выраженной в присутствии ускорения или замедления.

4. Заключение

Стационарные тесты Stribeck показывают, что стационарная кривая трения глобально падает по мере прогрессирования разрушения фрикционного материала. Четыре параметра, а именно (i) статический момент трения, (ii) соотношение между кулоновским моментом трения и статическим моментом трения, (iii) скорость Штрибека и (iv) вязкий эффект, называются коэффициентом Штрибека. параметры, которые определяют стационарные характеристики трения, то есть кривую Стрибека, в определенном состоянии.Чтобы охарактеризовать изменение характеристик трения скольжения, необходимо идентифицировать четыре параметра в различных состояниях. Результаты идентификации показывают, что параметры Stribeck детерминированно меняются в течение срока службы муфты. Первые три параметра (, и) имеют тенденцию к уменьшению с прогрессированием деградации, тогда как последний параметр () имеет тенденцию к увеличению. Увеличение означает, что вязкий эффект становится более выраженным по мере того, как ухудшается качество сцепления.Этот вывод подтверждается визуальным наблюдением на поверхности полностью разрушенного фрикционного материала. На основании наблюдений очевидно, что разрушенная поверхность трения потеряла пористость. Таким образом, способность поврежденной поверхности трения отводить смазочный материал с поверхности раздела ухудшается, что позволяет предположить, что момент трения, возникающий в муфте, в основном контролируется смазкой.

При ускорении или замедлении возникающее трение будет отличаться от стационарного трения (стационарная кривая Штрибека).Чтобы исследовать этот эффект, были проведены динамические испытания Stribeck, в которых на муфту применяется возбуждение с синусоидальной скоростью. Таким образом, эффекты ускорения и замедления присутствуют одновременно в измеряемом трении, в конечном итоге создавая петлю гистерезиса вокруг стационарной кривой, которая называется эффектом фрикционного запаздывания. Площадь петли, которую легко вычислить, можно рассматривать как меру эффекта фрикционного запаздывания. Кроме того, в этом исследовании было показано, что приложенное давление также влияет на площадь петли скользящего гистерезиса.В начале срока службы муфты площадь контура увеличивается с приложенным давлением. Однако эта характеристика изменяется с прогрессированием деградации, когда площадь петли гистерезиса имеет тенденцию уменьшаться с приложенным давлением в конце срока службы муфты.

Благодарности

Все авторы хотели бы поблагодарить Tycho Van Peteghem и Wout Vandelaer за выполнение экспериментов.