Россия, г. Екатеринбург  Техподдержка: +7(343) 383-32-59

Разработка диафрагменного сцепления для автомобиля ГАЗ-3302 с тросовым приводом

РЕФЕРАТ.

Пояснительная записка 111 стр. текста
Количество использованных литературных источников 18.
Количество таблиц 10.
Количество иллюстраций 18.
Графическая часть 9 листов.

Разработанное диафрагменное сцепление для автомобиля ГАЗ-3302 с тросовым приводом по сравнению с ранее устанавливаемым сцеплением имеет меньшие габариты и массу и позволяет увеличить ресурс работы примерно в два раза.
Целью проведения разработки является упрощение конструкции механизма сцепления автомобиля ГАЗ-3302 с периферийно расположенными цилиндрическими пружинами и гидравлическим приводом, повышение ресурса работа данного узла, снижения, как стоимости самого узла, так и стоимости его обслуживания и ремонта.
В эксплуатации разрабатываемое диафрагменное сцепление упрощается за счет применения тросового привода. Затраты на техническое обслуживание сведены к минимуму. Для выключения сцепления необходимо очень малое усилие на педали управления сцеплением. Кроме того, данное сцепление технологично в производстве.
Разработанное диафрагменное сцепление спроектировано для установки на автомобиль ГАЗ-3302 колесной формулой 4x2 с мощностью двигателя 72,2 кВт.

СОДЕРЖАНИЕ

Введение……………………………………………………………………………….7

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СЦЕПЛЕНИИ АВТОМОБИЛЯ…….………...…...8
1.1 Определения……………………………………………………………………….8
1.2 Назначение…………………………………………………………………………8
1.3 Принцип действия…………………………………………………………………8
1.4 Условия работы……………………………………………………………………9
1.5 Классификация……………………………………………………………………11
1.6 Технические требования и конструкционные мероприятия,
обеспечивающие их выполнение…………………………………………………….14

2. АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИЙ СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕХАНИЗМОВ СЦЕПЛЕНИЙ……………..…………………………………………………………25
2.1 Анализ конструкции механизма сцепления автомобиля ГАЗ-3302..………….25
2.2 Анализ конструкции механизма сцепления автомобиля ВАЗ-2110…………...32
2.3 Анализ конструкции механизма сцепления автомобиля АЗЛК-2141…………40

3. АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИЙ СУЩЕСТВУЮЩИХ ПРИВОДОВ
СЦЕПЛЕНИЙ……………..…………………………………………………………46
3.1 Анализ конструкции привода сцепления автомобиля ГАЗ-3302………..…….46
3.2 Анализ конструкции привода сцепления автомобиля ВАЗ-2110……………...51
3.3 Анализ конструкции привода сцепления автомобиля АЗЛК-2141……………54

4. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ПРИНЯТЫХ РЕШЕНИЙ………………………………………………………………...…………58
4.1 Диафрагменная пружина…………………………………………………………58
4.2 Тросовый привод………………………………………………………………….60

5. РАСЧЕТ ПРОЕКТИРУЕМОГО СЦЕПЛЕНИЯ……………..………………..61
5.1 Расчет механизма сцепления……………………………………………………61
5.2 Расчет диафрагменной пружины……………………………………………….68
5.3 Расчет упругой характеристики………………………………………………...71
5.4 Расчет привода сцепления………………………………………………………82
5.5 Расчет троса на разрыв…………………………………………………………..84

6. ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПРОЕКТА………..………….85
6.1 Расчет экономической эффективности производителя от
внедрения конструкторской разработки…………………………………………...85
6.2 Расчет экономической эффективности потребителя от
внедрения конструкторской разработки…………………………………………...87

7. БЕЗОПАСНОСТЬ ТРУДА……………………………………………………...92
7.1 Требование безопасности…………………………………….………………….93
7.2. Инструкция по охране труда……………………………………………..……..98

8. ОСОБЕННОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ РАЗРАБОТАННОГО СЦЕПЛЕНИЯ………………………………………………………………………100
ЗАКЛЮЧЕНИЕ……………………………………………………………………...104
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ…………………………………………………………..105
ПРИЛОЖЕНИЯ……………………………………………………………………..107

ВВЕДЕНИЕ
Повседневная деятельность неразрывно связана с использованием автомобильной техники, большую часть которой составляют многоцелевые автомобили. На автомобилях осуществляется перевозка людей, грузов, устанавливается специальное оборудование.
Современный автомобиль вообще является сложной машиной впитавшей в себя последние достижения науки и техники. Он характеризуется высокой надежностью, большой долговечностью, многообразием конструкционных решений, высокими динамическими качествами, приспособленностью к эксплуатации практически в любых климатических зонах.
Но, несмотря на это, постоянно повышаются требования, предъявляемые к автомобилям, выполнение которых возможно путем разработки и создания более прогрессивных моделей автомобильной техники, совершенствования конструкций агрегатов автотранспортных средств, повышением надежности и экономичности, улучшением их эксплуатационных качеств.
Основными задачами проекта являются: анализ существующих механизмов сцеплений и приводов, расчёт проектируемого сцепления, обоснование экономической эффективности от внедрения модернизированного сцепления, как для производителя, так и для потребителя, внедрение безопасных условий труда при обслуживании и ремонте.
На решение этих задач и направлена данная дипломная работа. Ее целью является разработка новой конструкции сцепления, отвечающего современным требованиям, предъявляемым к автомобилям.
Проектируемая конструкция сцепления предлагается для установки на автомобиль ГАЗ-3302, колесной формулой 4x2, полной массой 3500 кг и мощностью двигателя 72,2 кВт.

1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СЦЕПЛЕНИИ АВТОМОБИЛЯ.

1.1 Определения.
Согласно ОСТ 37.001.286-84:
Сцепление (фрикционное сцепление) – узел трансмиссии, передающий во включенном состояний крутящий момент за счет сил трения и имеющий устройство для кратковременного его выключения.
Привод сцепления – устройство, предназначенное для управления сцеплением.

1.2 Назначение [1].
Сцепление предназначено: для передачи крутящего момента двигателя трансмиссии автомобиля; для кратковременного отсоединения двигателя от трансмиссии при переключении передач и резком торможении; для плавного трогания с места путем плавного соединения двигателя с трансмиссией; для предохранения двигателя и трансмиссии от ударных нагрузок и гашения крутильных колебаний.

1.3 Принцип действия.
Сцепление представляет собой дисковую муфту трения, состоящую; из ведущих деталей, соединенных с двигателем, и ведомых деталей, соединенных с трансмиссией. Действие сцепления во включенном состоянии основано, на использовании сил трения между ведущим и ведомым дисками. Крутящий момент в сцеплении не преобразуется, а только передается, так что момент М1 на ведущем диске равен моменту М2 на ведомом диске. Часть энергий при передаче момента через сцепление вследствие его буксования теряется, превращаясь в тепло, рассеивается.
К торцу маховика двигателя пружинами через, нажимной диск прижат ведомый диск, установленный на первичном валу коробки передач, за счет сил трения между маховиком, нажимным диском и ведомым диском крутящий момент двигателя передается ведущему валу коробки передач. Момент трения сцепления зависит от силы трения, равной произведению суммарного усилия нажимных пружин на коэффициент трения поверхностей соприкосновения, размеров ведомого диска и числа трущихся поверхностей. Когда момент трения сцепления больше крутящего момента двигателя, сцепление надежно передает крутящий, момент трансмиссии и далее ведущим колесам. Когда крутящий момент двигателя превышает момент трения сцепления, сцепление пробуксовывает.
При нажатии на педаль сцепления разъединение ведомых и ведущих деталей осуществляется выключающим устройством, основу которого составляют подшипник выключения и рычаги нажимного диска, которые отводят нажимной диск от маховика, образуя между ведущими и ведомыми деталями зазор, - передача крутящего момента двигателя прекращается.
Во включенном состоянии сцепление должно надежно соединять двигатель и трансмиссию, передавая крутящий момент от двигателя к ведущим колесам в различных дорожных условиях.
В выключенном состоянии сцепление должно быстро и полно разъединять двигатель и трансмиссию для безударного включения передач и для разгрузки двигателя, трансмиссии и тормозных механизмов колес при резком торможении автомобиля.
При включении сцепление должно плавно соединять ведущие и ведомые детали, чтобы исключить резкое трогание автомобиля с места или резкое изменение скорости движения после переключения передач на ходу.

1.4 Условия работы.
Сцепление работает в тяжелых условиях, связанных со значительной величиной передаваемого крутящего момента (статического и динамического, возникающего при быстром включении) и большим числом циклов включения-выключения особенно в некоторых специфических условиях. Последние, например, относятся к движению по улицам города. Так, в условиях интенсивного городского движения на 1 км пробега приходится в среднем пять и более включений. При этом каждое включение сцепления сопровождается его буксованием, интенсивным износом фрикционных накладок, их нагревом и потерей энергии, уменьшенном скорости движения автомобиля.
Повышенный износ поверхностей трения оказывает заметное, влияние на динамику автомобиля и работоспособность сцепления: уменьшается вплоть до ликвидации зазора между упорным подшипником выключения и рычагами нажимного диска (рычагами выключения). В результате, сцепление включается не полностью. То же самое происходит и из-за уменьшения коэффициента трения между дисками и ослабления нажимных пружин. Происходят рывки и дергания при трогании с места и в движении при переключении передач, ухудшаются условия работы агрегатов и механизмов трансмиссии и ведущих колес.
Работоспособность сцепления поддерживают своевременным техническим обслуживанием, в том числе регулированием величины свободного хода печали сцепления, смазыванием опор, регулированием элементов привода и правильным пользованием. В частности, сцепление должно полностью выключаться и плавно включаться с темпом, зависящим от конструкции автомобиля и условий движения.

1.5 Классификация.

Рисунок 1 – Классификация сцеплений.
Автомобильные сцепления классифицируются по ряду признаков:
1.5.1 По характеру работы сцепления могут быть постоянно замкнутые и постоянно разомкнутые. На большинстве автомобилей устанавливают постоянно замкнутые сцепления, т.е. постоянно включенные и выключаемые водителем при трогании, переключении передач и торможении. Постоянно разомкнутые сцепления, выключенные при малой угловой скорости коленчатого вала двигателя и автоматически включающиеся при её увеличении, применяются сравнительно редко, главным образом при автоматическом управлении.
1.5.2 По характеру связи между ведущими и ведомыми элементами могут быть гидравлические (гидромуфты), электромагнитные (порошковые) и фрикционные. В настоящее время гидромуфты в качестве отдельного агрегата не применяют. В некоторых гидромеханических передачах в определённых условиях гидротрансформатор переходит на режим гидромуфты. Электромагнитные порошковые сцепления также не получили широкого распространения. Наибольшее применение получили фрикционные сцепления, в которых вращающий момент передаётся в результате возникновения сил трения между ведущими и ведомыми частями муфты. Фрикционные сцепления, в свою очередь, классифицируют также по ряду признаков:
1.5.2.1 По форме элементов трения они бывают специальные (конусные, барабанные и др.) и дисковые. Последние получили наибольшее применение в автомобилестроении и бывают 2-х типов с сухими дисками и дисками, работающими в масле. В сухих сцеплениях вращающий момент от двигателя передаётся трансмиссии за счёт сухого трения между ведущими и ведомыми дисками. В сцеплениях, работающих в масле, энергия с двигателя на трансмиссию передаётся также силами трения при прижатии ведущих и ведомых элементов, смачиваемых маслом. Ввиду сложности конструкции и высокой стоимости на автомобилях их почти не применяют. Сухие же получили большее применение и бывают одно-, двух- и многодисковые в зависимости от грузоподъёмности автомобиля. Многодисковые сцепления применяют крайне редко и только на автомобилях большой грузоподъёмности. На легковых автомобилях и грузовых автомобилях малой и средней грузоподъёмности устанавливают однодисковые сухие сцепления.
1.5.2.2 По способу создания нажимного усилия фрикционные сцепления делятся на центробежные, в которых прижатие ведущих и ведомых деталей осуществляется за счёт центробежных сил, образуемых при вращении грузиков, при этом включение сцепления происходит при достижении двигателем определённых заданных оборотов; полуцентробежные (электромагнитные) и пружинные, которые получили наибольшее применение. Пружинные сцепления бывают с периферийными пружинами, расположенными по периферии диска и с центральной пружиной, расположенной концентрично относительно оси вращения сцепления. Центральная пружина может быть цилиндрической, конической и диафрагменной. Диафрагменная пружина имеет наиболее благоприятную характеристику и поэтому получила наибольшее распространение.
1.5.3 По типу привода сцепления бывают:
- с механическим приводом, состоящим из педали, находящейся в кабине водителя, тяг или троса, рычагов и выжимного подшипника, воздействующего на отжимные рычаги;
- с гидравлическим приводом, в котором усилие от педали передаётся выжимному подшипнику посредством давления жидкости, такой привод обеспечивает плавность включения сцепления;
- с пневматическим приводом, используемым обычно на грузовых машинах, оборудованных пневмокомпрессорами, и там, где усилие выключения достаточно высокое;
- с комбинированным приводом (пневмомеханическим, пневмогидравлическим, электромеханическим, электровакуумным).
1.5.4 По способу управления сцепления разделяют на:
- неавтоматическое, работающее от усилия водителя либо ручного, либо ножного (педаль сцепления);
- автоматизированное, работающее в соответствии с заданным законом управления без использования педали сцепления, что не только упрощает управление, но и в значительной степени освобождает водителя от затрат мускульной силы.
Для уменьшения усилия выключения сцепления при неавтоматическом приводе иногда пользуются механическим, пневматическим, гидравлическим или вакуумным усилителем. Механический усилитель выполнен в виде сервопружины, обеспечивающей сравнительно небольшое уменьшение усилия. Гидравлические и пневматические усилители создают желаемое вспомогательное усилие и обладают следящим действием, но вызывают усложнение конструкции. Вакуумные усилители, использующие разрежение во впускном трубопроводе двигателя, получили довольно значительное распространение на легковых автомобилях и некоторых грузовых автомобилях малого и среднего литража вследствие простоты и надёжности в работе.

1.6 Технические требования и конструкционные мероприятия, обеспечивающие их выполнение.
При конструировании фрикционных сцеплений в соответствии с их назначением помимо основных требований (минимальная собственная масса, простота конструкции, высокая надёжность, ремонтопригодность, низкий уровень шума и т.п.) необходимо обеспечить следующее:
1.6.1 Надёжную передачу крутящего момента от двигателя к трансмиссии при любых условиях эксплуатации.
Это условие выполняется за счёт создания необходимого запаса сцепления, выраженного коэффициентом запаса β – отношение статического момента трения Мс к максимальному моменту двигателя:

β=Мс/Мкmax=Р·Rср·µ·i/Мкmax, (1.1)

где Мс – статический момент трения, Н·м;
Мкmax – максимальный момент двигателя, Н·м;
Р – нажимное усилие, Н;
Rср – средний радиус трения, м;
µ - коэффициент трения накладок;
i – число поверхностей трения.
Значение β выбирают с учётом неизбежного изменения (уменьшения) коэффициента трения µ накладок в процессе эксплуатации, усадки нажимных пружин, наличия регулировки нажимного усилия, числа ведомых дисков. Уменьшение β составляет: вследствие усадки пружин 8-10 %; вследствие износа накладок 15%, суммарное уменьшение β равно 23-25%. Исходя из этого значение β выбирают для:
- легковых………………………………………………..1,2-1,75;
- грузовых………………………………………………..1,5-2,2;
- повышенной и высокой проходимости………………1,8-3,0.
1.6.2 Плавное трогание автомобиля с места и полное включение сцепления.
Для плавного трогания автомобиля с места и переключения передач сцепление должно обеспечивать необходимую плавность включения, которая достигается применением упругих элементов в механизме и приводе сцепления, а при наличии усилителя – соответствующим выбором его характеристик. Также сцепление должно ограничить величину ускорения автомобиля при разгоне с учетом требований комфортабельности движения и сохранности груза и оборудования (оно не должно превышать 3,0…4,0 м/с2).
Упругость обеспечивается применением эластичных ведомых дисков [2]. Для придания упругости и уменьшения жёсткости в сплошном диске делаются радиальные прорези, которые делят его на ряд секторов (рис.2 а). Эти секторы могут быть через один отогнуты в разные стороны, при этом диск принимает волнообразную форму; число прорезей составляет от 4 до 12 в зависимости от диаметра диска. Для уменьшения ширины перемычек, которыми секторы присоединяются к центральной части диска, прорези делают Т-образной формы (рис.2 б, в). Помимо придания упругости диску прорези уменьшают склонность диска к короблению при нагреве. В некоторых сцеплениях (например, ГАЗ-3102 «Волга»), вместо прорезей делают диск, с приклёпанными пластинчатыми пружинами волнообразной формы, при этом получаются такие же Т-образные прорези (рис.3, поз.9). В сцеплениях с дисками, имеющими отогнутые в разные стороны сектора, для сохранения чистоты выключения ход нажимного диска должен быть несколько увеличен, что может быть получено при том же ходе педали уменьшением передаточного числа привода и соответствующим увеличением усилия на педали выключения.

Рисунок 2 – Различные типы дисков с прорезями.

1 – втулка с упорным фланцем; 2 – пружина гасителя (нажимная); 3 – теплоизолирующая шайба; 4 – фрикционная шайба; 5 и 6 – заклёпки; 7 и 13 – диски; 8 – фрикционные накладки; 9 – пластинчатые пружины; 10 – одна из пружин гасителя крутильных колебаний; 11 – упорный палец; 12 – ступица; 14 – балансировочный грузик.
Рисунок 3 – Ведомый диск сцепления автомобиля ГАЗ-3102.
Создание упругих элементов в механизме выключения (лепестки диафрагменной пружины) также позволяет увеличить плавность включения. В небольшой степени способствует плавности включения пружины гасителя крутильных колебаний.
На плавность включения влияет применяемый привод. Так сцепление с пневматическим или гидравлическим приводами обеспечивает более плавное включение сцепления по сравнению с таким же сцеплением с механическим приводом.
Для обеспечения полноты включения, необходимой при передаче полного момента двигателя без пробуксовывания, предусматривают специальные регулировки сцепления и его привода. Эти регулировки предназначены для создания необходимого зазора между подшипником муфты выключения сцепления и концами рычагов выключения, а, следовательно, пропорционального этому зазору холостого хода педали. При значительном износе трущихся поверхностей зазор уменьшается, и рычаги выключения упираются в подшипник муфты выключения, что препятствует созданию пружинами необходимого нажимного усилия.
В ряде конструкций сцеплений регулировка зазора между подшипником муфты выключения и концами рычагов отсутствует. Например, в автомобиле ГАЗ-3102 по мере износа трущихся поверхностей концы рычагов перемещают подшипник с муфтой выключения сцепления и через вилку выключения и толкатель рабочего поршня вытесняют соответствующее количество жидкости в главный цилиндр привода сцепления. При этом регулировочный размер между толкателем и поршнем главного цилиндра сохраняется. Или на автомобиле ВАЗ-2110 свободный ход педали сцепления отсутствует и основным параметром, определяющим нормальную работу привода, является полный ход педали сцепления. При изнашивании накладок ведомого диска сцепления полный ход педали увеличивается, и в определённый момент возникает необходимость регулировки привода сцепления путём замера полного хода педали сцепления, и уменьшения его до нормативной величины регулировочной гайкой на нижнем наконечнике троса.
1.6.3 Необходимую «чистоту» выключения, т.е. полное разъединение двигателя и трансмиссии с гарантированным зазором между поверхностями трения.
Полное разъединение двигателя и трансмиссии в однодисковом сцеплении достигается созданием необходимого отвода нажимного диска; в двухдисковых сцеплениях должно предусматриваться для принудительного отвода внутреннего диска специальное устройство. Оно предназначено для установки внутреннего нажимного диска в положение, при котором оба ведомых диска находятся в свободном состоянии, когда наружный нажимной диск принудительно отводится при выключении сцепления.

а) при помощи равноплечего рычага (в автомобиле КамАЗ); б) при помощи стержня, связанного со средним нажимным диском и, имеющим ограниченный s ход (в автомобиле МАЗ); в) с периодически регулируемым в эксплуатации упорным стержнем.
Рисунок 4 – Схемы различных устройств для отвода внутреннего нажимного диска при выключении двухдискового сцепления.
Величина отвода s=Δ·i наружного нажимного диска должна обеспечивать необходимый зазор Δ между трущимися поверхностями, значение которого для: однодисковых сцеплений…………………………0,5…0,7 мм;
двухдисковых сцеплений………………………….0,5…0,7 мм;
многодисковых сцеплений………………………..0,25…0,3 мм.
Чистота выключения в процессе эксплуатации должна поддерживаться монтажной и эксплуатационной регулировками.
Монтажная регулировка предусматривает точную установку концов рычагов в одной плоскости, чтобы перекос нажимного диска при включении и выключении. В сцеплении с диафрагменной пружиной такая регулировка отсутствует.
Эксплуатационная регулировка предусматривает регулировку привода с выставлением свободного или полного хода педали сцепления.
В сцеплениях с периферийными пружинами для обеспечения чистоты выключения число нажимных пружин кратно числу рычагов выключения, что исключает перекос нажимного диска.
1.6.4 Минимальный момент инерции ведомых элементов сцепления, позволяющий осуществить более лёгкое переключение передач и снижение износа поверхностей трения в синхронизаторе.
Уменьшить момент инерции ведомого диска можно только уменьшением диаметра диска (снижение маховой массы диска) и массы фрикционных накладок. Диаметр ведомых дисков назначают не более 400 мм, толщину накладок – в пределах от 3,3 до 4,7 мм (ГОСТ 1786-88).
1.6.5 Необходимый отвод теплоты от поверхностей трения.
Поддержание постоянного теплового режима обуславливает стабильность работы сцепления. При длительном буксовании температура поверхностей трения достигает 3000С и выше, но уже при 2000С коэффициент трения снижается примерно в 2 раза. При высокой температуре начинает вытекать связующий элемент накладок, в результате чего они становятся пористыми, сухими и быстро изнашиваются. Для отвода теплоты предусматриваются: вентиляция картера сцепления через окна или ажурный кожух, направление потока воздуха специальными щитами, поглощение теплоты массивными дисками (иногда в нажимных дисках выполняют радиальные вентиляционные каналы), удаление продуктов изнашивания, при наличии которых снижается коэффициент трения, для этого на фрикционных накладках выполняют радиальные канавки. Иногда для лучшего отвода тепла делают рёбра в виде лопастей вентилятора. Для сохранения работоспособности нажимных пружин при нагреве сцепления они должны устанавливаться на термоизоляционных прокладках.
1.6.6 Предохранение трансмиссии автомобиля от динамических нагрузок.
Динамические нагрузки в трансмиссии могут быть единичными (пиковыми) и периодическими.
Пиковые нагрузки могут возникнуть при резком изменении скорости движения (например, при резком торможении с невыключенным сцеплением); при резком включении сцепления; при наезде автомобиля на неровность дороги. Наибольшие пиковые нагрузки элементы трансмиссии испытывают при резком включении сцепления, т.к. при этом возникает большой инерционный момент, который может в значительной степени превосходить максимальный момент двигателя. Чтобы избежать поломки трансмиссии, необходимо ограничивать пиковые нагрузки пробуксовыванием сцепления. Обеспечить необходимое пробуксовывание можно, выбрав соответствующий коэффициент запаса сцепления β. Его выбор противоречив, т.к. он должен создать надёжную передачу крутящего момента с одной стороны и пробуксовывание сцепления при возникновении нагрузки с другой. Уменьшить инерционный момент можно также включением в трансмиссию упругого звена (например, полукарданный шарнир автомобиля ВАЗ), в меньшей степени (на 5…10%) снижают нагрузки пружины гасителя крутильных колебаний.
Периодические нагрузки возникают в результате неравномерности крутящего момента двигателя. Для гашения крутильных колебаний трансмиссии в сцеплении устанавливают гаситель крутильных колебаний упруго-фрикционного типа. Ступица ведомого диска и сам ведомый диск связаны между собой в тангенциальном направлении пружинам гасителя, выступающими в роли упругого элемента. В качестве фрикционного элемента используются сжатые фрикционные кольца с моментом трения, установленным при сборке на заводе и как регулируемым, так и нерегулируемым в процессе эксплуатации. Наряду с основной функцией по гашению крутильных колебаний гаситель уменьшает вероятность возникновения в трансмиссии резонансных крутильных колебаний. Это объясняется нелинейностью упругой характеристики трансмиссии с гасителем. В ряде конструкций сцеплений применяют гаситель со ступенчатой упругой характеристикой. Это достигается тем, что окна в ступице делаются одинаковыми, а в ведомом диске часть окон имеет большую длину (на 1,5…2 мм), поэтому не все пружины начинают деформироваться одновременно. Тот же эффект можно достичь применением пружин разной длинны при одинаковых размерах окон.

а) – МАЗ; б) – ГАЗ-3102; в) – ЗИЛ-431410
1 – ведомый диск; 2 – ступица; 3 – регулировочный стяжной болт; 4 - центральная пружина; 5 – изолирующее кольцо; 6 – фрикционное кольцо.
Рисунок 5 – Конструкции гасителей крутильных колебаний.
1.6.7 Поддержание нажимного усилия в заданных пределах в процессе эксплуатации.
Выполнение данного требования можно обеспечить применением сцеплений с регулируемым в эксплуатации нажимным усилием, установка сцеплений с диафрагменными пружинами, уменьшение жёсткости нажимных пружин при увеличении их числа.
Регулирование нажимного усилия можно осуществить уменьшением числа регулировочных прокладок под опорным диском. Особенно такая регулировка необходима на сцеплении с центральной конической пружиной, т.к. упругая характеристика этой пружины такова, что уменьшение деформации приводит к резкому снижению нажимного усилия.
Исключение данной регулировки из сцепления возможно, если применить диафрагменную пружину в качестве источника создания нажимного усилия. В таких сцеплениях нажимное усилие поддерживается в определённых пределах автоматически. Это обусловлено упругой характеристикой диафрагменной пружины, и в начальной стадии изнашивания фрикционных накладок нажимное усилие не уменьшается, а несколько увеличивается. Помимо этого диафрагменная пружина обеспечивает равномерное распределение нажимного усилия по всей накладке и уменьшение примерно на 30 % усилия удержания сцепления в выключенном состоянии.
Поддержание нажимного усилия в заданных пределах, т.е. в пределах, обеспечивающих сохранение достаточного коэффициента запаса сцепления в процессе эксплуатации, в значительной степени может способствовать применение нажимных пружин малой жёсткости. Чтобы уменьшить габариты сцепления, необходимо применять несколько периферийно расположенных пружин, в сумме обеспечивающих заданное нажимное усилие.
1.6.8 Минимальная затрата физических усилий на управление.
Может обеспечиваться как конструкцией механизма сцепления, так и конструкцией его привода. При управлении сцеплением физические усилия затрачиваются в три этапа: выключение сцепления; удержание сцепления в выключенном состоянии; включение сцепления. Работа, затрачиваемая на управление сцеплением, не должна превышать:
для легкового автомобиля………………..25 Дж;
для грузового и автобуса…………………30 Дж;
это обусловлено эргономическими требованиями. При этом усилие на педали сцепления не должно превышать 150 Н для легковых и 250 Н для грузовых. Это усилие можно рассчитать по формуле:

Pпед= , Н, (1.2)

где Pпр – усилие пружин во включенном состоянии, н;
uп.с. – передаточное число привода сцепления;
ηп.с. – КПД привода сцепления (ηп.с.=0,7…0,9);
Мкмах – максимальный момент двигателя, Н·м;
β – коэффициент запаса сцепления;
µ - коэффициент трения накладок;
Rср – средний радиус трения, м;
i – число поверхностей трения.
Чтобы обеспечить наиболее лёгкое управление, необходимо уменьшить числитель и увеличить знаменатель формулы усилия на педали:
- уменьшение коэффициента запаса сцепления β может быть достигнуто в сцеплениях, где нажимное усилие регулируется или мало изменяется при износе фрикционных накладок;
- увеличение коэффициента трения накладок µ связано с дальнейшим совершенствованием материала накладок;
- увеличение КПД привода сцепления ηп.с. можно достичь путём замены трения скольжения в элементах привода трением качения;
- изменение других составляющих знаменателя малоцелесообразно, т.к. увеличение поверхностей трения сцепления i приведёт к усложнению конструкции, а увеличение среднего радиуса Rср дисков приведёт к росту момента инерции ведомых элементов сцепления, передаточное число привода uп.с. можно изменять в узких пределах, потому что оно ограничивается полным ходом педали сцепления.
В значительной степени облегчают управление усилители, установленные в приводе сцепления.
1.6.9 Хорошая уравновешенность.
Фрикционное сцепление должно уравновешиваться. В большинстве случаев сцепление уравновешивают в сборе с маховиком. В сцеплениях с периферийными пружинами они деформируются под действием центробежных сил, в результате чего снижается нажимное усилие. Поэтому применение диафрагменных пружин предпочтительнее.
1.6.10 Требования к приводу сцепления.
К основным требованиям, предъявляемым к неавтоматизированным приводам, относятся: удобство и легкость управления, высокий коэффициент полезного действия, наличие следящего устройства, доступность и легкость регулирования, надежность, долговечность, простота обслуживания.

2. АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИЙ СУЩЕСТВУЮЩИХ МЕХАНИЗМОВ СЦЕПЛЕНИЙ.

2.1 Анализ конструкции механизма сцепления автомобиля ГАЗ-3302.
2.1.1 Характеристика и устройство [3].

1 – картер сцепления; 2 – ведомый диск; 3 – теплоизолирующая шайба; 4 – кожух сцепления; 5 и 6 – нажимные пружины; 7 – подшипник выключения сцепления; 8 – муфта выключения сцепления; 9 – защитные поролоновые кольца; 10 – шаровая опора; 11 – регулировочная гайка; 12 – пружина; 13 – опорная вилка; 14 – вилка выключения сцепления; 15 – толкатель рабочего цилиндра; 16 – рабочий цилиндр; 17 – маховик; 18 – нажимной диск; 19 – рычаг выключения сцепления.
Рисунок 6 – Сцепление автомобиля ГАЗ-3302.
По классификации данное сцепление: постоянно замкнутое, фрикционное, дисковое, с сухими дисками, однодисковое, с гидравлическим приводом, неавтоматическое (ножное), пружинное (с периферийными цилиндрическими пружинами). Детали сцепления расположены в корпусе, отлитом из алюминиевого сплава. Корпус прикреплён болтами к блоку двигателя.
Ведущие части сцепления: маховик и нажимной диск, выступы которого входят в окна кожуха сцепления, который, в свою очередь, прикреплён к маховику болтами. Такое соединение обеспечивает передачу крутящего момента от кожуха на нажимной диск, а также центрирование и возможность осевого перемещения нажимного диска относительно кожуха.
Ведомые части сцепления: ведомый диск установленный на шлицах ведомого вала (первичного вала коробки передач) и может свободно перемещаться по шлицам в осевом направлении, что необходимо для обеспечения зазора между ведомым и ведущим диском при выключении сцепления.
Необходимое нажимное усилие обеспечивают девять двойных (наружных и внутренних) нажимных пружин, расположенных периферийно. Под нажимными пружинами размещены теплоизолирующие шайбы, предотвращающие их нагрев.
Выключение производится с помощью муфты с закреплённым на ней выжимным подшипником и рычагов, соединённых шарнирно (на игольчатых подшипниках) с выступами нажимного диска и с опорами в виде вилок, прикреплённых гайками к кожуху сцепления.
Демпферное устройство на ведомом диске состоит из пружин и дисков трения.

2.1.2 Выполнение требований.
2.1.2.1 Надёжная передача крутящего момента от двигателя к трансмиссии при любых условиях эксплуатации обеспечивается путём задания коэффициента запаса сцепления β для данного вида сцепления, который учитывает возможное снижение нажимного усилия из-за износа накладок, усадки пружин. Т.е. чтобы предотвратить пробуксовку сцепления, вызванную данными факторами, необходимо момент, передаваемый сцеплением сделать больше чем максимальный момент двигателя в β раз. Для автомобиля ГАЗ-3302 коэффициент запаса сцепления составляет 1,5…1,7.
2.1.2.2 Плавное трогание автомобиля с места и полное включение сцепления.
Плавность трогания обеспечивается применением упругих элементов. В качестве упругого элемента выступает эластичный ведомый диск. К диску приклёпаны пластинчатые пружины волнообразной формы, на которые заклёпками крепятся фрикционные накладки. Это обеспечивает плавность включения, а также придаёт диску форму с Т-образными прорезями, что предохраняет диск от коробления.
В небольшой степени способствует плавности включения пружины гасителя крутильных колебаний.
Для обеспечения полноты включения, необходимой при передаче полного момента двигателя без пробуксовывания предусматривают специальную регулировку сцепления и его привода, которая заключается в создании необходимого зазора между подшипником муфты выключения сцепления и концами отжимных рычагов, а, следовательно, пропорционально этому зазору холостого хода педали. Сцепление регулируют до установки его на автомобиль. Для этого используют специально приспособленный маховик. На него кладут шайбу (металлическое кольцо) толщиной 8 мм, равной толщине ведомого диска, и кожух в сборе с нажимным диском, а затем плотно их соединяют с помощью болтов. Регулировочными гайками устанавливают расстояние 51 мм ±0,25 мм от плоскости маховика до плоскости, проходящей через концы отжимных рычагов. При этом концы рычагов должны находиться в одной плоскости. Регулировка привода заключается в поддержании зазора между подшипником и отжимными рычагами от 2,5 до 3 мм. В процессе эксплуатации этот зазор устанавливают, регулируя свободный ход педали сцепления, который должен быть 35…45 мм.
2.1.2.3 Необходимую «чистоту» выключения, т.е. полное разъединение двигателя и трансмиссии с гарантированным зазором между поверхностями трения достигают двумя регулировками: монтажной и эксплуатационной. Монтажная заключается в выставлении концов отжимных рычагов в одной плоскости для исключения перекоса нажимного диска при включении и выключении (методика выполнения описана в предыдущем подпункте). Эксплуатационная – это регулировка привода или создание необходимого зазора между подшипником выключения и концами отжимных рычагов. Важно чтобы этот зазор находился в пределах 2,5…3 мм. Если зазор будет больше нормируемого, то при выключении сцепления нажимной диск будет не полностью отходить от ведомого диска, и между ними не будет образовываться необходимый зазор. При этом часть момента двигателя будет передаваться трансмиссии. Или если вообще не следить за этим параметром, то в процессе эксплуатации при износе накладок этот зазор может стать нулевым, что приведёт к постоянной работе подшипника выключения и преждевременному выходу его из строя, а также не полному включению сцепления.
Также для обеспечения «чистоты» выключения число отжимных рычагов кратно числу нажимных пружин, что исключает перекос нажимного диска.
2.1.2.4 Минимальный момент инерции ведомых элементов сцепления, позволяющий осуществить более лёгкое переключение передач и снижение износа поверхностей трения в синхронизаторе.
Диаметр ведомого диска не должен превышать 400 мм, а толщина накладок должна быть в пределах 3,3…4,7 мм в соответствии с ГОСТ 1786-88. В данном сцеплении диаметр ведомого диска равен 225 мм, толщина накладки 3,5 мм, что соответствует нормированным значениям и, следовательно, момент инерции ведомого диска достаточно низкий, что позволяет безударно включать передачи и снизить износ поверхностей трения в синхронизаторе.
2.1.2.5 Необходимый отвод теплоты от поверхностей трения.
С целью предотвращения чрезмерного нагрева трущихся деталей нажимной диск изготавливают массивным из серого чугуна для поглощения и последующего рассеивания в пространстве образующегося при буксовании сцепления тепла, по форме выполняют в виде кольца, что способствует лучшему отводу тепла от ведомого диска, также имеющего форму кольца.
В фрикционных накладках выполняют радиальные канавки, через которые проходит воздух, охлаждающий трущиеся поверхности. Для сохранения упругости нажимных пружин при нагреве сцепления их изолируют от нажимного диска теплоизолирующими шайбами.
2.1.2.6 Предохранение трансмиссии автомобиля от динамических нагрузок.
Для предохранения сцепления от пиковых нагрузок рационально выбран коэффициент запаса сцепления β, позволяющий пробуксовывать сцеплению при их появлении. Также на 5…10 % снижает пиковые нагрузки гаситель крутильных колебаний.
Периодические нагрузки ограничиваются гасителем крутильных колебаний упруго-фрикционного типа. Упругая часть представлена цилиндрическими демпферными пружинами, расположенными одновременно в окнах ступицы и дисков. Фрикционная часть выполнена в виде фрикционного гасителя, состоящего из стальной фрикционной шайбы, сидящей на лысках ступицы и зажатой между диском и теплоизолирующей шайбой. Гашение колебаний происходит за счёт трения между этими деталями при повороте диска с фрикционными накладками относительно ступицы. Постоянство усилия сжатия и, следовательно, постоянство момента трения в гасителе обеспечивается пластинчатой нажимной пружиной, зафиксированной в канавке ступицы ведомого диска.

2.1.2.7 Поддержание нажимного усилия в заданных пределах в процессе эксплуатации.
При износе накладок нажимное усилие снижается до 80…70% от первоначального значения, т.к. цилиндрические винтовые пружины имеют линейную упругую характеристику.
2.1.2.8 Минимальная затрата физических усилий на управление.
Согласно ГОСТ 21398-89 усилие на педали не должно превышать 147 Н (15 кгс). Полный ход педали принимают для легковых автомобилей от 140 до 160 мм. На автомобиле ГАЗ-3302 усилие на педали сцепления составляет 176,4 Н (18 кгс), полный ход 160 мм.
2.1.2.9 Хорошая уравновешенность.
Для балансировки ведомого диска применяют специальные балансировочные грузики, которые вставляют в отверстия пластины ведомого диска и расклёпывают.
Так как применяются периферийные цилиндрические пружины в качестве создателя нажимного усилия, то они могут деформироваться под действием центробежных сил, в результате чего может снизиться нажимное усилие.
ВЫВОД:
Однодисковый механизм сцепления автомобиля ГАЗ-3302 достаточно прост по конструкции, обеспечивает плавность и полноту выключения, имеет малый момент инерции ведомых деталей, хорошие условия для отвода тепла, способен частично уменьшить динамические нагрузки в трансмиссии.
Недостаток заключается в большом количестве нажимных пружин, необходимых для передачи большого (по сравнению с легковыми автомобилями) крутящего момента. В свою очередь, это требует приложения большого усилия при выключении сцепления.
Применяемые цилиндрические винтовые пружины имеют линейную упругую характеристику. Это означает, что при износе пар трения деформация пружин и их усилие будут уменьшаться, что приводит к снижению коэффициента запаса сцепления, а, следовательно, к буксованию сцепления.
Таблица 1 - Выполнение требований, предъявляемых к механизму сцепления автомобиля ГАЗ-3302.
Требования Выпол-няется Выпол-няется не полностью Не выпол-няется
1. Надежная передача крутящего момента от двигателя к трансмиссии ●
2. Полнота и плавность включения ●
3. Полнота "чистота" выключения ●
4. Малый момент инерции ведомых деталей ●
5. Необходимый отвод теплоты от поверхностей трения. ●
6. Предохранение трансмиссии автомобиля от динамических нагрузок. ●
7. Поддержание нажимного усилия в заданных пределах ●
8. Минимальная затрата физических усилий на управление. ●
9. Хорошая уравновешенность. ●
10. Простота устройства ●
11. Малая трудоемкость и удобство технического обслуживания ●
12. Минимальные размеры и масса ●
13. Технологичность и низкая стоимость производства ●
14. Ремонтопригодность ●
15. Низкий уровень шума ●

2.2 Анализ конструкции механизма сцепления автомобиля ВАЗ-2110.
2.2.1 Характеристика и устройство [4].

1 – поводок троса; 2 – вилка выключения сцепления; 3 – кожух сцепления; 4 – болт крепления сцепления к маховику; 5 – нажимной диск; 6 – маховик; 7 – ведомый диск; 8 – первичный вал коробки передач; 9 – нижняя крышка картера сцепления; 10 – картер сцепления; 11 – нажимная пружина; 12 – подшипник выключения сцепления; 13 – фланец муфты подшипника; 14 – втулка муфты подшипника; 15 – ограничительная втулка.
Рисунок 7 – Сцепление автомобиля ВАЗ-2110.
По классификации данное сцепление: постоянно замкнутое, фрикционное, дисковое, с сухими дисками, однодисковое, пружинное, с диафрагменной пружиной, с механическим приводом, неавтоматическое (ножное).
Для компактности все узлы трансмиссии конструктивно скомпонованы в единый агрегат, состоящий из сцепления, коробки передач, объединённой с главной передачей и дифференциалом, и привода передних колёс.
Ведущие элементы сцепления: маховик и нажимной диск, соединённый с кожухом сцепления с помощью трёх пар упругих пластин, кожух крепится к маховику шестью болтами. Такая упругая связь обеспечивает передачу крутящего момента от кожуха сцепления на нажимной диск, а также осевое перемещение нажимного диска в кожухе при выключении сцепления. Кроме того, соединительные пластины за счёт своей упругости отводят нажимной диск от ведомого диска при выключении сцепления.
Ведомые элементы сцепления: ведомый диск в сборе с демпфером, расположенный на шлицах первичного вала коробки передач.
Необходимое нажимное усилие обеспечивает центральная диафрагменная пружина.
Выключение производится с помощью подшипника выключения, закреплённого во фланце муфты и лепестков диафрагменной пружины, исполняющих роль рычагов.

2.2.2 Выполнение требований.
2.2.2.1 Надёжная передача крутящего момента от двигателя к трансмиссии при любых условиях эксплуатации обеспечивается выбором коэффициента запаса сцепления β, который для данного сцепления равен 1,6. При этом он обеспечивает надёжную передачу максимального крутящего момента и пробуксовку сцепления при появлении пиковых нагрузок.
2.2.2.2 Плавное трогание автомобиля с места и полное включение сцепления.
Это достигается применением упругого ведомого диска сцепления. Сектора ведомого диска имеют выпуклости, поочерёдно направленные в противоположные стороны. Одна накладка приклёпывается к секторам, направленным в одну сторону, другая накладка приклёпывается к секторам, направленным в другую сторону. Такое крепление накладок обеспечивает плавное включение сцепления, так как ведомый диск становится плоским постепенно, по мере увеличения усилия прижатия его к поверхности маховика. При этом первоначально ведомый диск проскальзывает относительно поверхностей маховика и нажимного диска, и передаваемый крутящий момент возрастает постепенно.
Также плавность включения повышают упругие лепестки диафрагменной пружины. В небольшой степени способствуют плавности включения пружины гасителя крутильных колебаний.
Т.к. в данном сцеплении используется беззазорный привод (зазор отсутствует между подшипником выключения сцепления и лепестками нажимной пружины), то полное включение сцепления обеспечивается регулировкой полного хода педали сцепления (свободный ход отсутствует). Полный ход педали составляет 120…130 мм. При изнашивании накладок ведомого диска сцепления полный ход педали увеличивается, и когда он превысит 160 мм, необходимо отрегулировать привод сцепления.
2.2.2.3 Необходимая «чистота» выключения, т.е. полное разъединение двигателя и трансмиссии с гарантированным зазором между поверхностями трения.
Для проверки состояния ведущей части сцепления устанавливают кожух сцепления в сборе с нажимным диском на приспособление с промежуточным кольцом толщиной 8,3 мм (рис.8). Это приспособление имитирует маховик с ведомым диском. Закрепив кожух сцепления, выполняют три хода выключения в пределах 8…9 мм, прикладывая на лепестки нажимной пружины нагрузку на диаметре 34 мм, и замеряют величину отхода нажимного диска. Ходу

1 – нажимная пружина; 2 – кожух сцепления; 3 – нажимной диск; 4 – промежуточное кольцо.
Рисунок 8 – Контроль сцепления.

выключения (8±0,1) мм должен соответствовать ход диска не менее 1,4 мм. Если перемещение нажимного диска будет меньше 1,4 мм, то сцепление будет выключаться не полностью, и не будет обеспечивать необходимую «чистоту» выключения. Необходимо заменить такой кожух сцепления в сборе с нажимным диском. Также замеряют расстояние от основания приспособления до плоскости концов лепестков пружины на диаметре 34 мм. Оно должно составлять 29…31 мм и все лепестки должны быть в одной плоскости, т.к. если они будут находиться в разных плоскостях, то при выключении сцепления произойдёт перекос нажимного диска, что приведёт к «нечистому» выключению и передачи некоторой части момента двигателя трансмиссии.
Так же для обеспечения полноты выключения в ведомом диске выполнены фигурные прорези, делящие его на восемь лепестков, для предохранения коробления диска при нагреве.

2.2.2.4 Минимальный момент инерции ведомых элементов сцепления, позволяющий осуществить более лёгкое переключение передач и снижение износа поверхностей трения в синхронизаторе.
Минимальный момент инерции можно обеспечить лишь меньшим диаметром диска и меньшей массой накладок, при регламентированных значениях диаметра ведомого диска не более 400 мм, толщины накладок – в пределах от 3,3 до 4,7 мм (ГОСТ 1786-88). В данном сцеплении диаметр ведомого диска равен 190 мм, а толщина накладок 3,5 мм, что соответствует регламентированным значениям.
2.2.2.5 Необходимый отвод теплоты от поверхностей трения.
С целью предотвращения чрезмерного нагрева трущихся деталей нажимной диск изготавливают массивным из серого чугуна для поглощения и последующего рассеивания в пространстве образующегося при буксовании сцепления тепла, по форме выполняют в виде кольца, что способствует лучшему отводу тепла от ведомого диска, также имеющего форму кольца. Картер сцепления выполнен из алюминиевого сплава, для повышения площади охлаждения на нем выполнены ребра.
2.2.2.6 Предохранение трансмиссии автомобиля от динамических нагрузок.
Пиковые нагрузки, независимо от их происхождения ограничиваются пробуксовыванием сцепления. Исходя из этого, коэффициент запаса сцепления β выбран соответствующим образом. Он обеспечивает передачу крутящего момента при любых условиях эксплуатации и, в тоже время, при появлении пиковой нагрузки больше 1,6 максимального крутящего момента способствует пробуксовыванию сцепления и, как следствие, предохранению всех деталей трансмиссии. В небольшой степени (5…10%) снижает нагрузки гаситель крутильных колебаний.
Периодические нагрузки ограничиваются гасителем крутильных колебаний, состоящим из 6 цилиндрических пружин, установленных в окна ведомого диска ступицы с предварительным натягом.

2.2.2.7 Поддержание нажимного усилия в заданных пределах в процессе эксплуатации.
Из-за того, что в данном сцеплении используется диафрагменная пружина в качестве создателя нажимного усилия, то, благодаря упругой характеристике данного вида пружин, нажимное усилие поддерживается в заданных пределах автоматически. При износе накладок в процессе эксплуатации нажимное усилие не уменьшается (как, например, у цилиндрических периферийных пружин), а несколько увеличивается. Кроме того, диафрагменная пружина обеспечивает равномерное распределение нажимного усилия по всей накладке. А также при повышенной угловой скорости центробежные силы не искажают упругую характеристику диафрагменной пружины, что является важным преимуществом перед периферийными пружинами.
2.2.2.8 Минимальная затрата физических усилий на управление.
Необходимо чтобы значение усилия на педали сцепления и полный ход педали удовлетворяли требованиям ГОСТ 21398-89. В данном сцеплении усилие на педали находится в пределах 120…130 Н, что меньше предельно допустимого 150 Н. Полный ход педали составляет 120…130 мм при правильной регулировке и до 160 мм при износе накладок, что удовлетворяет нормированным значениям 140…160 мм.
Т.к. в данном сцеплении применена диафрагменная пружина, то, благодаря её упругой характеристике, для удержания сцепления в выключенном состоянии требуется меньшее примерно на 30%, чем в момент начала выключения, усилие. Это уменьшает общую работу водителя, особенно если движение происходит в городском режиме.
2.2.2.9 Хорошая уравновешенность.
Сцепление подвергается балансировке при изготовлении на заводе. Т.к. используется диафрагменная пружина, то маловероятна её деформация под действием центробежных сил и, следственно, снижение нажимного усилия. При торцевом биении рабочей поверхности фрикционных накладок, превышающем 0,5 мм, необходимо выправить диск, используя ключ 67.7813.9503 (рис. 9).

1 – ключ для правки.
Рисунок 9 – Проверка биения и правка ведомого диска.
ВЫВОД:
Сцепление автомобиля ВАЗ-2110 имеет более простою конструкцию, чем сцепление автомобиля ГАЗ-3302. Это обусловлено тем, что применение диафрагменной пружины позволяет сократить число деталей сцепления примерно в 2 раза, т.к. она выполняет функцию рычагов выключения. За счёт этого также уменьшается длина сцепления. Сцепление обеспечивает выполнение всех необходимых требований: надёжную передачу крутящего момента, за счёт рационального выбора коэффициента запаса β; полноту и плавность включения за счёт упругости ведомого диска и правильной регулировки полного хода педали сцепления; необходимую «чистоту» выключения за счёт правильной регулировки кожуха в сборе с нажимным диском и разрезной конструкции ведомого диска; минимальной инертности ведомого диска; хорошего отвода тепла от поверхности трения за счёт массивности нажимного диска, ребристости картера сцепления; частично предохраняет трансмиссию автомобиля за счёт применения гасителя и, опять же, рационального выбора β; сохраняет нажимное усилие в заданных пределах за счёт упругой характеристики пружины; требует не больших физических затрат на управление и уравновешено.
Таблица 2 - Выполнение требований, предъявляемых к механизму сцепления автомобиля BA3-2110.
Требования Выпол-няется Выпол-няется не полностью Не выпол-няется
1. Надежная передача крутящего момента от двигателя к трансмиссии ●
2. Полнота и плавность включения ●
3. Полнота "чистота" выключения ●
4. Малый момент инерции ведомых деталей ●
5. Необходимый отвод теплоты от поверхностей трения. ●
6. Предохранение трансмиссии автомобиля от динамических нагрузок. ●
7. Поддержание нажимного усилия в заданных пределах ●
8. Минимальная затрата физических усилий на управление. ●
9. Хорошая уравновешенность. ●
10. Простота устройства ●
11. Малая трудоемкость и удобство технического обслуживания ●
12. Минимальные размеры и масса ●
13. Технологичность и низкая стоимость производства ●
14. Ремонтопригодность ●
15. Низкий уровень шума ●

2.3 Анализ конструкции механизма сцепления автомобиля АЗЛК-2141.
2.3.1 Характеристика и устройство [5].

1, 5,7 и 18 – болты; 2 – щиток картера сцепления; 3 – ведомый диск; 4 – нажимной диск в сборе с кожухом; 6 – подшипник выключения сцепления; 8 – направляющая втулка; 9 – картер сцепления; 10 – манжета ведущего вала коробки передач; 11 и 17 – втулки вала выключения сцепления; 12 – вал выключения сцепления в сборе; 13 – вентиляционное сопло; 14 – пистон крепления сопла; 15 – пружина вала выключения сцепления; 16 – втулка; - 19 – нажимной рычаг вала выключения сцепления; 20 – шайба; 21 – гайка; 22 – фиксатор вала выключения сцепления; 23 – упорный вкладыш рычага вала выключения сцепления.
Рисунок 10 – Сцепление автомобиля АЗЛК-2141.

По классификации данное сцепление постоянно замкнутое фрикционное, сухое, однодисковое, пружинное, с центральной диафрагменной пружиной, с механическим приводом, неавтоматическое (ножное).
Ведущие элементы: маховик, нажимной диск в сборе с кожухом, присоединённым к маховику шестью болтами. Связь кожуха с нажимным диском осуществляется за счёт трёх пар упругих стальных пластин. Такая связь обеспечивает передачу крутящего момента от кожуха к нажимному диску, а также позволяет осевое перемещение нажимного диска при включении, выключении сцепления.
Ведомые элементы: ведомый диск с фрикционными накладками и гасителем крутильных колебаний.
Необходимое нажимное усилие создаёт центральная диафрагменная пружина.
Выключение производится с помощью подшипника выключения в сборе с муфтой и лепестков диафрагменной пружины, исполняющих роль рычагов выключения.

2.3.2 Выполнение требований.
2.3.2.1 Надёжная передача крутящего момента от двигателя к трансмиссии при любых условиях эксплуатации.
Данное требование обеспечивается необходимым запасом сцепления на всех режимах работы двигателя, средний коэффициент запаса сцепления при коэффициенте трения равном 0,3 составляет 1,4, что находится в интервале от 1,2 до 2,1.
2.3.2.2 Плавное трогание автомобиля с места и полное включение сцепления.
Основным критерием плавности трогания является применение упругого ведомого диска.
Плавность включения сцепления обеспечивают девять пружинных пластин, имеющих волнистую поверхность, которые приклепываются к ведомому диску стальными заклепками. К пластинам с двух сторон при помощи полных стальных оцинкованных заклепок присоединены фрикционные накладки. Каждая фрикционная накладка приклепана к пружинным пластинам независимо одна от другой. При таком способе крепления фрикционные накладки под действием нажимного усилия могут несколько сближаться вследствие деформации пружинных пластин, что обеспечивает плавность включения сцепления и повышает комфортабельность управления автомобилем.
В небольшой степени способствуют плавности включения пружины гасителя крутильных колебаний.
Полное включение сцепления обеспечивается отсутствием фиксируемого положения педали сцепления и недопущением попадания смазочного материала на поверхности трения.
2.3.2.3 Необходимая «чистота» выключения, т.е. полное разъединение двигателя и трансмиссии с гарантированным зазором между поверхностями трения.
Данное требование обеспечивается правильной регулировкой полного хода педали сцепления. Также недопустимо нахождение концов лепестков диафрагменной пружины в разных плоскостях. Это приведёт к перекосу нажимного диска при выключении сцепления и передачи части крутящего момента трансмиссии.
2.3.2.4 Минимальный момент инерции ведомых элементов сцепления, позволяющий осуществить более лёгкое переключение передач и снижение износа поверхностей трения в синхронизаторе.
На автомобиле АЗЛК-2141 устанавливается ведомый диск диаметром 203 мм с фрикционными накладками толщиной 3,5мм, что соответствует требованиям ГОСТ 1786-95.
2.3.2.5 Необходимый отвод теплоты от поверхностей трения.
С целью предотвращения чрезмерного нагрева трущихся деталей нажимной диск изготавливают массивным из серого чугуна для поглощения и последующего рассеивания в пространстве образующего при буксовании сцепления тепла, по форме выполняют в виде кольца, что способствует лучшему отводу тепла от ведомого диска, также имеющего форму кольца. На верхней конической поверхности картера сцепления расположено окно входа наружного воздуха, в зоне которого при работающем двигателе возникает вакуум. В окно установлено пластмассовое вентиляционное сопло. Два пластмассовых пистона крепят фланец сопла к картеру. Вентиляционное сопло направляет засасываемый наружный воздух к центру узла во внутреннюю полость механизма сцепления.
При работе двигателя фигурный контур литого нажимного диска и штампованного кожуха сцепления подобно лопастям вентилятора всасывает поступающий из вентиляционного сопла воздух, направляет его через щели между приподнятыми частями фланца кожуха сцепления и маховиком в периферийную часть картера сцепления. При этом, воздух, обтекая более горячие детали сцепления, нагревается и затем выбрасывается наружу через выходное окно, расположенное на цилиндрической поверхности картера в зоне вращения венца маховика двигателя. Организованная таким образом циркуляция воздуха внутри картера сцепления обеспечивает эффективный отвод теплота от рабочих поверхностей и деталей сцепления, что существенно снижает теплонапряженность работы узла.
2.3.2.6 Предохранение трансмиссии автомобиля от динамических нагрузок.
Для уменьшения динамических нагрузок в трансмиссии величина коэффициента запаса сцепления выбрана, учитывая противоречивость требований - надежность передачи крутящего момента и возможность буксования сцепления в соответствующих случаях. Пружины демпфера крутильных колебаний снижают динамические нагрузки на 5…10%.
Периодические нагрузки ограничиваются гасителем крутильных колебаний.
2.3.2.7 Поддержание нажимного усилия в заданных пределах в процессе эксплуатации.
Нажимное усилие в заданных пределах поддерживается автоматически, за счет того, что диафрагменная пружина имеет нелинейную упругую характеристику. В начальной стадии изнашивания фрикционных накладок (и, соответственно, при уменьшении величины упругого деформирования пружины) нажимное усилие не уменьшается, а несколько увеличивается. Диафрагменная пружина обеспечивает равномерное распределение нажимного усилия по всей накладке.
2.3.2.8 Минимальная затрата физических усилий на управление.
Максимальное усилие на педали сцепления составляет 117,6 Н (12 кгс), что соответствует требованиям ГОСТ 21398-89. Полный ход педали сцепления составляет 125 мм, что обеспечивает удобство и легкость управления.
2.2.2.9 Хорошая уравновешенность.
Применение диафрагменной пружины не допускает снижения нажимного усилия при действии центробежных сил, что предпочтительнее периферийных пружин, дающих снижение нажимного усилия при высоких оборотах.
ВЫОД: Однодисковый механизм сцепления автомобиля АЗЛК-2141 более прост по конструкции, чем автомобиля ГАЗ-3302, он обеспечивает плавность и полноту включения, полноту "чистоту" выключения, имеет малый момент инерции ведомых деталей, способен частично уменьшать динамические нагрузки в трансмиссии. Охлаждение деталей сцепления производится более эффективное, чем на ГАЗ-3302.
Наиболее значительным преимуществом является поддержание нажимного усилия в заданных пределах, за счет нелинейной упругой характеристики диафрагменной пружины. Таблица 3 - Выполнение требований, предъявляемых к механизму сцепления автомобиля АЗЛК-2141.
Требования Выпол-няется Выпол-няется не полностью Не выпол-няется
1. Надежная передача крутящего момента от двигателя к трансмиссии ●
2. Полнота и плавность включения ●
3. Полнота "чистота" выключения ●
4. Малый момент инерции ведомых деталей ●
5. Необходимый отвод теплоты от поверхностей трения. ●
6. Предохранение трансмиссии автомобиля от динамических нагрузок. ●
7. Поддержание нажимного усилия в заданных пределах ●
8. Минимальная затрата физических усилий на управление. ●
9. Хорошая уравновешенность. ●
10. Простота устройства ●
11. Малая трудоемкость и удобство технического обслуживания ●
12. Минимальные размеры и масса ●
13. Технологичность и низкая стоимость производства ●
14. Ремонтопригодность ●
15. Низкий уровень шума ●

3. АНАЛИЗ КОНСТРУКЦИИ СУЩЕСТВУЮЩИХ ПРИВОДОВ СЦЕПЛЕНИЯ.

3.1 Анализ конструкции привода сцепления автомобиля ГАЗ-3302.
3.1.1 Характеристика и устройство [3].

1 – главный цилиндр; 2 – толкатель главного цилиндра; 3 – педаль сцепления; 4 – вилка выключения сцепления; 5 – толкатель рабочего цилиндра; 6 – рабочий цилиндр.
Рисунок 11 – Привод сцепления автомобиля ГАЗ-3302.
По характеристике данный привод: гидравлический, неавтоматический, с ножным управлением, без усилителя.
Привод выключения сцепления ГАЗ-3302 состоит из подвесной педали, главного цилиндра, трубопровода и рабочего цилиндра.
Главный цилиндр привода выключения сцепления показан на рис. 12. Пружина 16 постоянно отжимает поршень в крайнее заднее положение до упора в шайбу 9. Между головкой толкателя и сферической впадиной на поршне предусмотрен постоянный зазор 0,3…0,9 мм, в результате которого обеспечивается гарантированный свободный ход педали выключения сцепления.

1 – крышка; 2 – сетчатый фильтр; 3 – бачок; 4 – штуцер; 5 – проушина; 6 – контргайка; 7 – толкатель; 8 – чехол; 9 – упорная шайба; 10 – стопорное кольцо; 11 и 14 – манжеты; 12 – поршень; 13 – пластина; 15 – корпус главного цилиндра; 16 – пружина; А – компенсационное отверстие; В – перепускное отверстие.
Рисунок 12 – Главный цилиндр привода выключения сцепления ГАЗ-3302.
При нажатии на педаль происходит перемещение поршня и перекрытие компенсационного отверстия А, после чего рабочая жидкость вытесняется из главного цилиндра и перемещает поршень и толкатель рабочего цилиндра, передавая усилие от педали на вилку выключения сцепления. При плавном отпускании педали сцепления происходит падение давления в системе и возвращение вытесненной жидкости в главный цилиндр.
При резком отпускании педали жидкость, вытесняемая из системы в главный цилиндр, не успевает заполнить освобождённое поршнем пространство и в главном цилиндре перед головкой поршня создаётся разрежение. Под его действием жидкость из питательного бачка через перепускное отверстие В и отверстия в головке поршня проходит в полость перед головкой поршня, отодвигая при этом пружинную пластину 13 и сжимая края уплотнительной манжеты 14. В дальнейшем эта избыточная жидкость вытесняется через компенсационное отверстие обратно в питательный бачок.
Рабочий цилиндр привода выключения сцепления показан на рис. 13. Пружина 7 постоянно отжимает поршень, толкатель и наружный конец вилки выключения сцепления в положение, при котором подшипник выключения сцепления с небольшим усилием упирается в концы рычагов выключения сцепления, и наружное кольцо подшипника вращается вместе с ними.

1 – корпус цилиндра; 2 – поршень; 3 – манжета; 4 – толкатель; 5 – чехол; 6 – кольцо защитное;
7 – пружина; 8 – клапан перепускной; 9 – колпачок защитный; 11 – кольцо.
Рисунок 13 – Рабочий цилиндр привода выключения сцепления ГАЗ-3302.
При износе фрикционных накладок и перемещении в связи с этим концов рычагов выключения в сторону коробки передач через те же детали происходит перемещение поршня 2 и дополнительное сжатие пружины. Так как жёсткость этой пружины небольшая, то поджатие подшипника к концам рычагов выключения увеличивается незначительно. Таким образом, компенсация износа фрикционных накладок происходит автоматически в результате смещения рабочей зоны поршня по длине рабочего цилиндра.

3.1.2 Выполнение требований.
Согласно ГОСТ 21398-89 усилие на педали сцепления не должно превышать 147 H (15 кгс). Полный ход педали принимают для легковых автомобилей от 140 до 160 мм. На автомобиле ГАЗ-3302 усилие на педали сцепления составляет 176,4Н (18 кгс), полный ход 160 мм.
Гидравлический привод имеет более высокий, чем механический, коэффициент полезного действия, за счет уменьшения пар трения.
Привод обладает следящим действием за счет того, что жидкость практически несжимаема.
Регулировка свободного хода педали происходит автоматически.
Обслуживание гидропривода заключается в периодической проверке и доливке при необходимости рабочей жидкости в бачок главного цилиндра. Уровень жидкости должен быть на 15…20 мм ниже верхней кромки наливного отверстия. А также, если это необходимо, прокачке системы для удаления из неё воздуха. После прокачки необходимо проверить перемещение наружного конца вилки при нажатии на педаль до отказа, которое должно быть не менее 14 мм. Меньшая величина перемещения конца вилки не обеспечивает полного выключения сцепления и указывает:
на наличие воздуха в гидравлической системе;
на возможное перекрытие компенсационного отверстия главного цилиндра кромкой манжеты;
на закупорку компенсационного отверстия из-за засорения.
В этих случаях необходимо прокачать систему, заменить манжету или промыть главный цилиндр.

ВЫВОД:
Гидравлический привод имеет более высокий, чем механический, коэффициент полезного действия, обладает эластичностью. Сопротивление перетеканию жидкости в элементах гидропривода способствует плавному включению сцепления. Этот привод хорошо приспособлен для дистанционного управления, что дает возможность герметизировать кузов.

Таблица 4 – Выполнение требований, предъявляемых к приводу сцепления автомобиля ГАЗ-3302.
Требования Выполняется Выполняется не полностью Не выпол-няется
1. Удобство и легкость. ●
2. Высокий коэффициент полезного действия. ●
3. Наличие следящего устройства. ●
4. Доступность и легкость регулирования. ●
5. Простота обслуживания. ●

3.2 Анализ конструкции привода сцепления автомобиля ВАЗ-2110.
3.2.1 Характеристика и устройство [4].

1 – оболочка троса; 2 – нижний наконечник оболочки троса; 3 – кронштейн крепления троса;
4 – защитный чехол троса; 5 – нижний наконечник троса; 6 – регулировочная гайка;
7 – контргайка; 8 – поводок троса; 9 – вилка выключения сцепления; 10 – верхний наконечник троса; 11 – упорная пластина; 12 – верхний наконечник оболочки троса; 13 – уплотнитель;
14 – педаль сцепления; 15 – пружина педали сцепления; 16 – кронштейн педали сцепления.
Рисунок 14 – Привод сцепления автомобиля ВАЗ-2110.
По характеристике данный привод механический (тросовый), неавтоматический, с ножным управлением, без усилителя.
Привод ВАЗ-2110 состоит из подвесной педали сцепления и троса в оболочке с поводком.
Педаль сцепления 14 (Рис. 14) установлена в кронштейне 16 на оси. Верхняя часть педали соединяется с наконечником троса 10. Верхний наконечник оболочки троса 12 закреплён на кронштейне педали сцепления при помощи упорной пластины 11. Нижний наконечник 2 закреплён в кронштейне 3 на силовом агрегате. Поводок троса 8 соединяется с вилкой выключения
сцепления 9.
Привод выключения сцепления беззазорный (зазор отсутствует между подшипником выключения сцепления и лепестками нажимной пружины). Свободный ход педали сцепления отсутствует и основным параметром, определяющим нормальную работу привода сцепления, является полный ход педали сцепления. При изнашивании накладок ведомого диска сцепления полный ход педали увеличивается и в определённый момент возникает необходимость регулировки привода сцепления. Ход педали сцепления до упора в коврик пола должен составлять 120…130 мм. Его регулируют регулировочной гайкой 6 (Рис.14), изменяя положение нижнего наконечника троса 5. Максимально допустимый полный ход педали сцепления составляет 160 мм.
3.2.2 Выполнение требований.
Максимальное усилие на педали сцепления составляет от 117,6 Н (12 кгс) до 127,5 Н (13 кгс), что соответствует требованиям ГОСТ 21398-89. Полный ход педали сцепления не превышает 160 мм, что входит в указанный интервал от 140 до 160 мм.
Жесткость и коэффициент полезного действия находятся практически на уровне гидравлического привода.
Привод обладает следящим действием за счет наличия неразрывной механической связи между педалью и механизмом сцепления.
Регулировка полного хода педали осуществляется регулировочной гайкой.
Обслуживание привода достаточно простое, т.к. необходима только регулировка полного хода, которая нетрудоёмкая и доступная для любого водителя.

ВЫВОД:
Тросовый привод обладает минимальной массой, приспособлен к дистанционному управлению, прост в обслуживании. Его жесткость и коэффициент полезного действия находятся практически на уровне гидравлического привода, возможности герметизации кузова такие же, как и с гидроприводом, что имеет существенное значение для обеспечения комфортных условий (шумоизоляция, пыленепроницаемость) в салоне легкового автомобиля.
Поддержание работоспособности тросового привода не требует никаких работ, кроме регулировки по мере изнашивания фрикционных накладок. Кроме того, трудоемкость изготовления и сборки данного привода значительно ниже, чем гидравлического.
Таблица 5 – Выполнение требований, предъявляемых к приводу сцепления автомобиля ВАЗ-2110.
Требования Выполняется Выполняется не полностью Не выпол-няется
1. Удобство и легкость. ●
2. Высокий коэффициент полезного действия. ●
3. Наличие следящего устройства. ●
4. Доступность и легкость регулирования. ●
5. Простота обслуживания. ●

3.3 Анализ конструкции привода сцепления автомобиля АЗЛК-2141.
3.3.1 Характеристика и устройство [5].

1 – накладка педали; 2 – педаль тормозной системы в сборе; 3 – педаль сцепления в сборе;
4 – распорная втулка валика педалей; 5 – валик педалей; 6 – волнистая пружина валика педалей; 7 – палец рычага; 8 – стопорная шайба; 9 – рычаг валика педалей; 10 – втулка валика педалей;
11, 15, 16 – шайбы; 12 – соединительный палец; 13, 38 и 47 – болты; 14, 26, 43, 48 и 50 – гайки; 17 – шплинт; 18 и 34 – наконечники троса; 19 – упорный вкладыш рычага вала выключения сцепления; 20 – рычаг вала выключения сцепления; 21 – защитный чехол; 22 – картер сцепления; 23 – втулка; 24 – гаситель колебаний; 25 – резьбовая втулка; 27 – регулировочный наконечник; 28 – вакуумный усилитель; 29 – оболочка троса в сборе; 30 – фиксирующее кольцо; 31 – наконечник оболочки троса; 32 – усилитель; 33 – трос; 35 – уплотнительный чехол; 36 – пластина; 37 – кронштейн педалей сцепления и рабочей тормозной системы;
39 – фланцевая гайка; 40 – накладка; 41 – гайкодержатель; 42 – выключатель сигнала торможения; 43 – усилитель кронштейна педалей; 44 – фланец кронштейна педалей;
45 – оттяжная пружина педали сцепления; 49 – толкатель; 51 – наконечник толкателя.
Рисунок 15 – Привод сцепления автомобиля АЗЛК-2141.
На автомобиле АЗЛК-2141 установлен механический тросовый привод неавтоматический, с ножным управлением, без усилителя.
Привод состоит из подвесной педали с осью и кронштейном и троса с оболочкой и гасителем колебаний.

3.3.2 Выполнение требований.
Максимальное усилие на педали сцепления составляет 117,6Н (12кгс), что соответствует требованиям ГОСТ 21398-89. Полный ход педали сцепления составляет 125 мм, что обеспечивает удобство и легкость управления.
Жесткость и коэффициент полезного действия находится практически на уровне гидравлического привода.
Привод обладает следящим действием за счет наличия неразрывной механической связи между педалью и механизмом сцепления.
По мере изнашивания рабочих поверхностей трения (маховика, нажимного диска и фрикционных накладок ведомого диска сцепления) уменьшаются толщины деталей (в основном фрикционных накладок). При этом нажимной диск приближается к маховику.
Изменение положения нажимного диска существенно сказывается на положении подшипника выключения сцепления, постоянно контактирующего с лепестками диафрагменной пружины. Подшипник перемещается к задней стенке картера сцепления, заставляя при этом поворачиваться вал в опорах картера и связанный с ним наружный рычаг. Соответственно перемещается нижний наконечник троса выключения сцепления, постоянно контактирующий через упорный вкладыш с рычагом. Перемещение троса с учетом соотношения плеч рычага и педали сказывается на изменении исходного положения площадки педали сцепления. При изнашивании фрикционных накладок ведомого диска площадка педали сцепления поднимается, и ход ее до упора педали в коврик пола соответственно увеличивается. Однако под действием передаваемой нагрузки происходит некоторое растяжение троса, которое также влияет на положение площадки педали сцепления: она опускается, и ход ее уменьшается.
Для нормальной работы сцепления при его выключении необходимо обеспечить рабочий ход конца наружного рычага от 15 до 17 мм. Этому соответствует ход площадки педали 125 мм.
Для определения хода рычага следует измерить линейкой или штангенциркулем размер, определяющий расстояние между приливом на картере сцепления и верхним торцом головки наружного рычага при отпущенной и нажатой до упора в коврик пола педали сцепления. Если полученная разность не соответствует требуемому рабочему ходу, его следует установить регулировкой соединения наконечника оболочки троса и резьбовой втулки.

ВЫВОД:
Тросовый привод по сравнению с гидроприводом имеет существенно меньшие массу, металлоемкость конструкции, трудоемкость изготовления входящих узлов и деталей, а также трудоемкость технического обслуживания.

Таблица 6 – Выполнение требований, предъявляемых к приводу сцепления автомобиля АЗЛК-2141.
Требования Выполняется Выполняется не полностью Не выпол-няется
1. Удобство и легкость. ●
2. Высокий коэффициент полезного действия. ●
3. Наличие следящего устройства. ●
4. Доступность и легкость регулирования. ●
5. Простота обслуживания. ●

4. ВЫБОР И ОБОСНОВАНИЕ ПРИНЯТЫХ РЕШЕНИЙ.

4.1 Диафрагменная пружина [1].
Особенность конструкций сцепления заключается в том, что функция нажимной пружины и одновременно рычагов выключения выполняет диафрагменная пружина. Пружина представляет собой стальной тонкостенный усеченный конус, имеющий радиально расположенные лепестки в качестве рычагов выключения.
Для производства диафрагменной пружины используется холоднокатаные калиброванные листы из стали 50ХГФА. Технология включает в себя вырубку заготовки на многопозиционном прессе, шлифование ее с обеих сторон, закалку с формообразованием и отпуск, дробеструйную обработку в течение 6…12 минут, фосфатирование с промасливанием.
Кроме того, применяется термофиксация (одночасовая выдержка при температуре 200°С) и нанесение износостойкого покрытия (молибденового) на поверхность контакта пружины с выжимным подшипником. Все пружины подвергаются контролю по нагрузке, причем отклонение от номинального значения должно находиться в пределах от 5 до 7 процентов. Выборочно проверяется усталостная прочность при миллионе циклов нагружения.
Главная особенность диафрагменной пружины заключается в ее нелинейной характеристике.

1 – диафрагменной пружины; 2 – конической пружины; 3 – цилиндрической пружины.
Рисунок 16 – Упругие характеристики нажимных устройств.
Как видно из рисунка 16 в начальной стадии изнашивания фрикционных накладок (и соответственно при уменьшении величины упругого деформирования пружины ƒпру) нажимное усилие Fпру не уменьшается, а несколько увеличивается. Это имеет решающее значение для сохранения в течение заданного срока службы необходимого момента трения, который прямо пропорционален нажимному усилию. Из рисунка 16 следует, что при одинаковом износе накладок у конструкции с цилиндрическими пружинами нажимное усилие снижается до 70 процентов от первоначального значения, в то время как у конструкции с диафрагменной пружиной оно может остаться таким же или даже стать больше.
Применение диафрагменной пружины в сцеплении позволяет упростить конструкцию, так как число деталей сцепления сокращается примерно в два раза, а длина сцепления уменьшается в результате совмещения одной деталью функций нажимной пружины и рычагов выключения. Диафрагменная пружина обеспечивает равномерное распределение нажимного усилия по всех накладке. Как видно из упругой характеристики, для удержания сцепления в выключенном состоянии требуется меньшее примерно на 30%, чем в момент начала включения, усилие.

4.2 Тросовый привод.
На современных легковых автомобилях в последнее время получил широкое применение тросовый привод выключения сцепления. Он является разновидностью механического привода. Этот привод обладает минимальной массой, приспособлен к дистанционному управлению, прост в обслуживании. Его жесткость и коэффициент полезного действия находятся практически на уровне гидравлического привода; возможности герметизации кузова такие же, как и с гидроприводом, что имеет существенное значение для обеспечения комфортных условий (шумоизоляция, пыленепроницаемость) в салоне легкового автомобиля.
Поддержание работоспособности тросового привода не требует никаких работ, кроме регулировки по мере изнашивания фрикционных накладок. Кроме того, трудоемкость изготовления и сборки данного привода значительно ниже, чем гидравлического. Однако широкое распространение такой привод получил только после освоения новой технологии изготовления троса, который имеет оболочку, покрытую снаружи и внутри пластмассой.
Внутренний слой оболочки троса обычно изготовляется из полиэтилена. Пластмассовые оболочки герметизируют трос, исключают работу стали по стали, вследствие чего (плюс смазочный материал) резко снижается коэффициент трения и практически исключается коррозия. Кроме того стальной трос за счет плотности навивки обладает необходимой упругостью и практически не вытягивается в процессе эксплуатации. 5. РАСЧЕТ ПРОЕКТИРУЕМОГО СЦЕПЛЕНИЯ.

5.1 Расчет механизма сцепления [6].
5.1.1 Определение номинальной площади накладок.
Для легковых автомобилей

, (5.1)

где Ан – номинальная площадь накладок, см2;
В – коэффициент, учитывающий тип и особенности эксплуатации автомобиля (для автомобилей с задним приводом В=2,2);
Ммах – максимальный момент двигателя, Н·м (Ммах=171,7 Н·м);
Nмах – максимальная мощность, кВт (Nмах=72,2 кВт);
LТ – работа трения буксования, Дж, которую вычисляют по формуле:

, (5.2)

где – максимальный момент трения, ( );
– момент инерции поступательно движущихся частей автомобиля, приведенный к первичному валу коробки передач, кг·м2;
– угловая скорость ведомых частей, с-1; ( );
– момент сопротивления движению, приведенный к первичному валу коробки передач, Н·м;
– коэффициент учета вращающихся масс; (для карбюраторных двигателей ).

, (5.3)

где – полная масса машины, ( );
– радиус качения ведущих колес, ( );
– передаточное отношение коробки передач на высшей передаче, ( );
– передаточное отношение главной передачи, ( )

.

, (5.4)

где – коэффициент сопротивления дороги, ( );

.

.

5.1.2 Определение наружного и внутреннего диаметров накладок.
Наружный диаметр

, (5.5)

где – площадь отверстий под заклёпки и под вентиляционные канавки, ;
– отношение внутреннего и наружного диаметров фрикционных накладок, (для легковых автомобилей принимаем );
– количество пар трения, (для однодискового сцепления ).
По аналогии с существующим сцеплением автомобиля ГАЗ-3302 суммарная площадь отверстий под заклёпки и вентиляционные канавки составляет 25% от площади поверхности трения

Внутренний диаметр:

, (5.6)

Так как значения линейных размеров накладок базовой модели и модификации отличаются менее чем на 20%, то согласно ГОСТ 1786-80 изменение линейных размеров накладок нецелесообразно по экономическим соображениям. Фрикционные накладки имеют размеры .
5.1.3 Определение фактической площади трения.

, (5.7)

где – общая площадь выбранной фрикционной накладки, ;
– площадь вентиляционных канавок, ;
– площадь под заклёпки фрикционной накладки, ;
– площадь под заклёпки противоположной фрикционной накладки,
- площадь под заклепки пластинчатых волнистых пружин,

, (5.8)

где – количество вентиляционных канавок, ( );
– длина вентиляционных канавок;
– ширина вентиляционных канавок, ( ).

, (5.9)

.

.

, (5.10)
.

, (5.11)

где – диаметр отверстий под заклёпки, ( );
– количество заклёпок, ( ).

.

, (5.12)
где – диаметр отверстий под заклёпки противоположной фрикционной накладки, ( );
– количество заклёпок противоположной фрикционной накладки, ( ).

.

, (5.13)

где – диаметр отверстий под заклёпки пластинчатых волнистых пружин, (для фрикционной накладки обращенной к маховику , для фрикционной накладки обращенной к коробке передач, );
– количество отверстий под заклёпки пластинчатых волнистых пружин, ( ).

Для фрикционной накладки, обращённой к маховику:

.

.

Для фрикционной накладки, обращённой к коробке передач:

.

.

Общая площадь трения:

.

5.1.4 Определение момента трения сцепления.

, (5.14)

где – коэффициент запаса сцепления, (для легковых автомобилей находится в пределах от 1,4 до 1,6, принимаем 1,4).

.

5.1.5 Определение среднего радиуса трения накладок.

, (5.15)
где – наружный радиус накладки, м;
– внутренний радиус накладки, м.

.

.

.

5.1.6 Определение нажимного усилия диафрагменной пружины.

, (5.16)
где – коэффициент трения, (принимаем ).

.

5.1.7 Определение давления на накладки.

, (5.17)
где – средняя площадь пары трения, .
.

.

5.2 Расчет диафрагменной пружины.
Исходные данные:
– номинальная сила воздействия на пружину ;
– ход пружины, соответствующий допустимому суммарному линейному износу фрикционных пар, (для однодисковых сцеплений при толщине накладок 3,5 мм );
– рабочий ход пружины, соответствующий выключенному сцеплению, ;

, (5.18)

где – зазор между трущимися поверхностями в полностью выключенном сцеплении, (для однодисковых сцеплений он находятся в пределах от 0,75 до 1,00 мм, принимаем 0,75 мм);
– осевая деформация ведомого диска при полностью включенном сцеплении, ( );

;

– наружный диаметр пружины, принимаем исходя из габаритов сцепления;
– внутренний диаметр неразрезной части пружины, выбирается с учетом конструктивного соотношения:

исходя из вышевыбраного наружного диаметра, получаем, что внутренний диаметр неразрезной части находится в пределах от 133 до174 мм, принимаем ;
– внутренний диаметр разрезной части пружины, выбираем исходя из конструктивного соотношения , принимаем ;
– угол подъема конуса пружины, он находится в пределах от 10 до 15 градусов, принимаем ;
– высота сплошной части пружины, мм:

, (5.19)

где – наружный радиус диафрагменной пружины, ( );
– внутренний радиус неразрезной части пружины, ( );

;

– толщина пружины, выбирается из соотношения , подставив полученное значение высоты сплошной части, получаем то, что значения толщины пружины находятся в пределах от 2,0 до 2,75 мм, принимаем .

– наружный опорный диаметр:

, (5.20)
;

.
– внутренний опорный диаметр:

, (5.21)

;

.
– опорный диаметр лепестков:

, (5.22)

;

.
Число лепестков находится в пределах от 8 до 20. Принимаем n=18.
Радиус закругления опорной поверхности кожуха принимаем ; радиус закругления опорной поверхности нажимного диска ; радиус закругления опорной поверхности подшипника выключения .

5.3 Расчет упругой характеристики диафрагменной пружины.

, (5.23)

где – изменение угла в процессе нагружения пружины;
– усилие, действующее на подшипник муфты выключения;
– коэффициент, зависящий от геометрических параметров неразрезной части диафрагменной пружины и постоянных материала;
– безразмерная упругая характеристика пружины, зависящая от относительного угла поворота неразрезной части пружины и отношения .

, (5.24)

где – модуль упругости для стали ( );
– коэффициент Пуассона ( );

.

, (5.25)

Для определения безразмерной упругой характеристики пружины задаемся рядом значений:

При
.
При
.
При
.
При
.
При
.
При
.
При
.
При
.
При
.
При
.

Приняв в выражении (5.23) , получим формулу для определения нажимного усилия пружины во включенном состоянии:

, (5.26)

Определим нажимное усилие при ранее выбранных значениях :
При :
.
При :
.
При :
.
При :
.
При :
.
При :
.
При :
.
При :
.
При :
.
При :
.

Приняв в выражении (5.23) , получим формулу для определения усилия, действующего на подшипник муфты выключения:

, (5.27)

При :
.

При :
.
При :
.
При :
.
При :
.
При :
.
При :
.
При :
.
При :
.
При :
.

Определение перемещения нажимного диска:

, (5.28)

Определим значения перемещения нажимного диска при заданных значениях :
При : При : При : При : При : При : При : При : При : При :

Определение перемещения муфты выключения сцепления:

, (5.29)

где – жесткость лепестков пружины, её можно вычислить по формуле:

, (5.30)

где – число лепестков пружины, ( );
– момент инерции k-го сечения лепестка пружины.

Рисунок 17 – Схематическое изображение лепестка пружины.

Для проектируемой пружины сцепления: ; ; ; ; ; ;
Момент инерции первого сечения лепестка пружины:

, (5.31)

Момент инерции второго сечения лепестка пружины:

, (5.32)

Момент инерции второго сечения лепестка пружины:

, (5.33)

Момент инерции четвертого сечения лепестка пружины:

, (5.34)

Жесткость лепестков пружины:

.

Определение значения перемещения муфты выключения сцепления при различных значениях :
При : При : При : При : При : При :

При : При : При : При :

5.4 Расчет привода сцепления.
5.4.1 Перемещение нажимного диска.

, (5.35)

где – число ведомых дисков, ( );
– осевая деформация ведомого диска, (для упругих ведомых дисков осевая деформация находится в пределах 1,0…1,5 мм, принимаем ).

5.4.2 Передаточное число механического привода.

, (5.36)

где – передаточное число привода, ( =14);
– расстояние от оси вилки выключения сцепления до точки соприкосновения с муфтой выключения, ( мм);
– длина наружного рычага вилки выключения сцепления, ( );
– передаточное число вилки выключения сцепления, ( );
– передаточное число диафрагменной пружины;
;
;
;

.

5.4.3 Полный ход педали сцепления.

, (5.37)

где – зазор между лепестками и подшипником выключения сцепления, (зазор в проектируемом сцеплении отсутствует).

5.4.4 Максимальное усилие на педаль.

, (5.38)
где – коэффициент полезного действия привода, (ηПР=0,8).

.

.

Вывод: Из расчетов видно, что полный ход педали и усилие на педали сцепления ниже допускаемых, что обеспечивает легкость и удобство управления.

5.5 Расчет троса на разрыв.
Материал троса сталь 40Х. Допустимый предел прочности для стали 40Х равен 1500 Н/мм2.

, (5.39)
где – диаметр троса, (d=2,0 мм).

Вывод: Условие прочности троса на разрыв выполняется.

6 ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА ПРОЕКТА.

6.1 Расчет экономической эффективности производителя от внедрения конструкторской разработки [7].

Смета на составные части базового сцепления с гидравлическим приводом представлена в таблице 7:

Таблица 7 – Смета на покупные изделия и материалы.
№ Наименование детали Кол. Цена за ед., руб. Сумма
1 Корзина сцепления в сборе 1 850 850
2 Главный цилиндр привода 1 265 265
3 Рабочий цилиндр привода 1 280 280
4 Набор гидротрубок 1 160 160
5 Набор рычагов и тяг 1 480 480
6 Гидрошланг 1 70 70
7 Рабочая жидкость 1 50 50
Сумма 2155
Расходы на приобретение 100
ИТОГО 2255

Смета на составные части модернизированного сцепления с тросовым приводом представлена в таблице 8:

Таблица 8 – Смета на покупные изделия и материалы.
№ Наименование детали Кол. Цена за ед., руб. Сумма
1 Корзина сцепления 1 1450 1450
2 Трос в сборе 1 100 100
3 Уплотнительный чехол 1 50 50
4 Кронштейн 2 50 100
Сумма 1700
Расходы на приобретение 100
ИТОГО 1800

Экономический эффект изготовителя от установки модернизированного сцепления на один автомобиль:

, (6.1)

где – сумма затрат на базовое сцепление;
– сумма затрат на модернизированное сцепление.

руб.

Суммарный годовой эффект от установки модернизированного сцепления при годовой программе выпуска в количестве 5 тысяч единиц:

; (6.2)
руб.
6.2 Расчет экономической эффективности потребителя от внедрения конструкторской разработки.
6.2.1 Затраты, связанные с ТО сцепления.
Затраты, связанные с ТО сцепления, включают расходы на оплату труда обслуживающего персонала, амортизацию помещений и оборудования, стоимость расходных материалов и электроэнергии.
Затраты времени на ТО модернизированного сцепления составляют примерно 40 мин.
Затраты времени на ТО базового сцепления составляют примерно 90 мин.
Тарифная ставка обслуживающего персонала на ТО, включая начисления на заработную плату, составляет 180 руб./час.
Исходя из этого, получаем:
Затраты на оплату труда обслуживающего персонала ТО базового сцепления составили 270 руб.
Затраты на оплату труда обслуживающего персонала ТО модернизированного сцепления составили 120 руб.
В связи с тем, что годовая программа ТО и ТР остается постоянной, расходы на электроэнергию и амортизационные отчисления приняты равными для ТО базового и модернизированного сцепления 60 руб. и 40 руб. соответственно.
Экономия затрат на ТО:

, (6.3)

где – затраты на ТО базового сцепления;
– затраты на ТО модернизированного сцепления.

руб./год.

6.2.2 Затраты, связанные с ремонтом сцепления.
Затраты, связанные с ремонтом сцепления, рассчитываются исходя из стоимости выполнения работ по замене отдельных узлов и деталей.
На основании данных о фактической периодичности выполнения отдельных работ по ремонту, произведен расчёт затрат, результаты которого сведены в таблице 9:

Таблица 9 – Затраты на ремонт базового сцепления.
Вид работ Стоимость, руб. Периодичность выполнения, мес. Затраты,
руб./год.
Замена корзины сцепления 800 24 800·12/24=400
Замена гидротрубок 75 18 75·12/18=50
Замена рабочей жидкости 50 12 50·12/12=50
Замена рычагов и тяг 60 36 60·12/36=20
Замена главного цилиндра привода 100 12 100·12/12=100
Замена рабочего цилиндра привода 120 12 120·12/12=120
ИТОГО 740

Аналогично рассчитаны затраты на ремонт модернизированного сцепления, результаты расчёта сведены в таблице 10:

Таблица 10 – Затраты на ремонт модернизированного сцепления.
Вид работ Стоимость, руб. Периодичность выполнения, мес. Затраты,
руб./год.
Замена корзины сцепления 800 24 800·12/24=400
Замена троса сцепления 100 30 100·12/30=40
Замена кронштейнов 60 48 60·12/48=15
Запрессовка смазочного материала 40 12 40·12/12=40
ИТОГО 495

Экономия затрат на ТР:

, (6.4)

где – затраты на ТР базового сцепления;
– затраты на ТР модернизированного сцепления.

руб./год.

6.2.3 Экономия затрат из-за сокращения времени простоя автомобиля.
Потери из-за простоя автомобиля составляют в среднем 200 руб./час. Наработка на отказ базового сцепления составляет 8700 км пробега, что при годовом пробеге 32000 км, составляет 3,67 отказов за год.
В среднем на устранение одного отказа затрачивается 5,6 часа, что соответствует потере 20,6 часа рабочего времени в течение года.
Отсюда потери из-за простоя автомобиля с базовым сцеплением:

, (6.5)

где – потеря рабочего времени в течение года, час;
– потери от простоя автомобиля, руб./час.

руб./год.

Замена базового сцепления на модернизированное приводит к увеличению межремонтной наработки и сокращению количества отказов в 1,9 раза. Время на устранение одного отказа сокращается до 4,5 часов, что соответствует 16,5 часам рабочего времени за год.
Исходя из этого, потери от простоя автомобиля с модернизированным сцеплением составляют:

, руб./год. (6.6)

где – сокращение количества отказов модернизированного сцепления по сравнению с базовым.

руб./год.

Экономия затрат из-за сокращения времени простоя автомобиля:

, руб./год. (6.7)

руб./год.

Экономия затрат на один автомобиль в год из-за простоя, ТО, ТР:

, руб./год, (6.8)

где – годовая экономия на ТО;
– годовая экономия на ТР;
– годовая экономия из-за сокращения времени простоя автомобиля.

руб./год.

Делая выводы, мы видим, что установка модернизированного сцепления на автомобиль ГАЗ-3302 за первый год эксплуатации позволяет сэкономить производителю 2275000 руб., а потребителю 2798 руб.
В результате проведенного анализа конструкций, проектируемое сцепление диафрагменного типа имеет много преимуществ по сравнению со сцеплением, устанавливаемым на автомобиле ГАЗ-3302.
Такое сцепление почти полностью отвечает всем предъявляемым к нему требованиям.
Привод сцепления прост по конструкции, обладает минимальной массой, затраты на техническое обслуживание сведены к минимуму, так как поддержание работоспособности не требует никаких работ, кроме регулировки по мере изнашивания фракционных накладок. Кроме того, трудоемкость изготовления и сборки данного привода значительно ниже, чем гидравлического. Для выключения сцепления на педаль сцепления необходимо прикладывать малое усилие, что снижает утомляемость водителя при эксплуатации сцепления, особенно при городском цикле. 7. БЕЗОПАСНОСТЬ ТРУДА.

Охрана труда изучает условия возникновения и причины производственных травм и заболеваний работающих, аварий, пожаров, разрабатывает мероприятия по их предупреждению, созданию здоровых и безопасных условий труда.
Решение этих задач возможно лишь при использовании достижений науки, рассматривающей человека в процессе его труда. Поэтому охрана труда тесно связана с гигиеной и физиологией труда, эргономикой, научной организацией труда и рядом технических дисциплин, на которых базируется инженерное решение обеспечения безопасности труда [8].
Вопросы охраны труда постоянно находятся в центре внимания правительства, предусматривается уменьшать число рабочих, занятых ручным трудом, существенно сокращать монотонный, тяжелый физический и малоквалифицированный ручной труд, обеспечивать здоровые санитарно-гигиенические условия и внедрять совершенную технику безопасности, устраняющие производственный травматизм и профессиональные заболевания.
В связи с этим важно разрабатывать и внедрять в производство более надежные средства защиты человека от вредных и опасных факторов производственной среды, научно обоснованные режимы труда и отдыха, мероприятия по снижению эмоциональных нагрузок, проводить четкий профессиональный отбор работающих, повышать качество их квалификационного обучения.

Опасные и вредные производственные факторы, возможные при снятии и установке механизма сцепления:
• срыв ключа или излом воротка при отворачивании или заворачивании гаек – применение гайковертов;
• повышенная запыленность и загазованность рабочей зоны – применение вытяжной вентиляции;
• отсутствие или недостаток естественного света – наличие системы искусственного освещения;
• эмоциональные перегрузки – своевременный отдых.

7.1 Требование безопасности.
7.1.1 Требования безопасности при разборочно-сборочных и слесарных работах.

Анализ производственного травматизма по видам ремонтных работ показывает, что значительное число травм происходит при разборочно-сборочных операциях. Правильное пользование инструментами – главное условие безопасной работы слесаря. Монтажный инструмент в процессе использования изнашивается, нарушаются его форма и размеры, нередко появляются трещины и изломы. Приложенные к такому инструменту усилия могут вызывать его поломку и травмирование работающего. За состоянием инструмента обязан следить сам рабочий. Его выбраковка, как и выбраковка приспособлений, должны производиться не реже одного раза в месяц.
Молотки и кувалды должны иметь бойки с гладкой, слегка выпуклой, не косой и несбитой поверхностью, без сколов, выбоин, трещин и заусенцев. Их рукоятки и рукоятки других инструментов ударного действия должны быть изготовлены из древесины твердых лиственных пород без сучков или из синтетических материалов, обеспечивающих эксплуатационную прочность и надежность в работе.
Инструмент должен быть надежно насажен на рукоятку завершённую клином из мягкой стали. Ось рукоятки должна быть перпендикулярна продольной оси инструмента. Длину рукоятки выбирают в зависимости от массы инструмента [9].
Инструменты ударного действия (зубила, пробойники, бородки, керны) должны иметь гладкую затылочную часть без трещин, заусенцев, наклепа и скосов. Для предупреждения травмирования рук длина инструмента должна быть не менее 150 мм. При рубке металла нужно обязательно пользоваться защитными очками.
Гаечные ключи должны быть подобраны по размерам гаек и болтов. Размер зева ключей не должен превышать размеры головок болтов и граней гаек более чем на 0,3 мм.
Раздвижные ключи не должны иметь зазора в подвижных частях, для облегчения отвертывания гаек и болтов, расположенных в неудобных местах, применяют ключи с «трещоткой» и торцевые с шарнирными рукоятками.
На разборочно-сборочных работах для облегчения труда и повышения его безопасности применять различные съемные приспособления, ручной механизированный инструмент.
Нельзя работать со съемниками, имеющими механические дефекты, сорванную или смятую резьбу, погнутые стержни, болты, планки, рейки и так далее. При установке съемника на регулируемый узел необходимо следить, чтобы его лапки захватывали деталь, а силовой винт имел хороший упор по оси узла. Во время натяга съемника нужно следить за положением лапок и съемника в целом, чтобы он не сорвался с разбираемого узла [8].
Часто слесари для выполнения разборочно-сборочных работ применяют верстаки. Применяются одноместные и двухместные верстаки, оборудованные тисками. Для удобства верстак подгоняют по росту работающего с помощью подставок под верстак.
Рабочую поверхность верстака покрывают листовым металлом, фиброй или другими пластинами, имеющими достаточную прочность и способность выдерживать воздействие масла, бензина и технических жидкостей.
Все рабочие места должны содержаться в чистоте, не загромождаться деталями, оборудованием, материалами и т.п. Детали и узлы, снятые с машин и оборудования, должны аккуратно складываться на специальные стеллажи или на пол.
При необходимости работы на заточных, сверлильных и других станках необходимо строго соблюдать инструкции по охране труда при работе на станках.

7.1.2 Требования электробезопасности.

Для защиты человека от поражения электрическим током в соответствии с ГОСТ 12.1.019-79 применяют:
• изоляцию токоведущих частей, проводов путем нанесения на них диэлектрического материала: пластмасс, резины, лаков, красок, эмалей и т.п. (состояние изоляции проверяют не реже одного раза в год в сухих помещениях без повышенной опасности и двух раз в год в помещениях с повышенной опасностью); сопротивление изоляции в электроустановках напряжением до
100 В должно быть не менее 0,5 мОм;
• двойную изоляцию, когда к рабочей изоляции на случай ее повреждения предусматривают дополнительную изоляцию (например, выполняют корпуса или ручки электроинструментов из диэлектрического материала, покрывают изолированные провода общей токонепроводящей обмоткой и т.п.);
• недоступность проводов, частей (воздушные линии электропередачи на опорах, электрические кабели в земле и др.);
• ограждение электроустановок (например, кожухами на электрорубильниках, заборами на подстанциях и др.);
• блокировочные устройства, автоматически отключающие напряжение с электроустановок при снятии с них защитных кожухов, ограждений;
• малые напряжения (не более 42 В), например, для питания электрифицированных инструментов, светильников местного освещения в условиях повышенной электроопасности;
• изоляции рабочего места (пола, площадки);
• заземление или зануление корпусов электроустановок, которые могут оказаться под напряжением при повреждении изоляции;
• выравнивание электрических потенциалов;
• автомагнитное отключение электроустановок;
• предупреждающая сигнализация (например, звуковую или световую при появлении напряжения на корпусе электроустановки), подписи, плакаты, знаки;
• СИИЗ и др. [8].

7.1.3 Требования пожарной безопасности.

С целью обеспечения пожарной безопасности ремонтные мастерские обеспечиваются первичными средствами тушения пожара согласно нормам. На видном месте вывешиваются табель боевого расчета добровольной пожарной дружины, план эвакуации, инструкция о мерах пожарной безопасности.
Особо опасные участки: кузнечные, сварочные термические, окрасочные – отделяют от других помещений несгораемыми стенами, перегородками и перекрытиями, вход в них отдельный.
Пожарные краны располагаются на капитальных стенах на расстоянии, обеспечивающем перекрытие струй.
Ремонт автомобилей проводится после слива из емкости топлива и масел, не допускается применение легковоспламеняющихся жидкостей для мойки и обезжиривания деталей.
Сварку ёмкости из-под легковоспламеняющихся жидкостей производят после промывки их раствором каустической соды, продувки паром и тщательного высушивания или после заполнения емкости водой. Окраску, мойку, обезжиривание деталей, регулировку топливной аппаратуры выполняют в помещениях не ниже III степени огнестойкости, обеспеченных эффективной вентиляцией, средствами пожаротушения и путями эвакуации.
Зарядку аккумуляторов следует производить в плотно закрывающихся вытяжных шкафах. Подключение АКБ к зарядным устройствам должно исключать возможность испарения. В зарядном помещении запрещается производить пайку, резку, сварочные и другие работы, связанные с применением открытого огня или возможностью образования искр [9].
Использованная промышленная ветошь должна укладываться в железные ящики, чтобы исключить ее самовозгорание.
7.1.4 Организация обучения работающих безопасности труда.

Одной из наиболее распространенных причин травматизма является слабое знание работоспособности правил безопасности труда.
Система обучения работающих базируется на ГОСТ 12.0.004-90 и ОСТ 46.0.126-82. Эти документы определяют порядок обучения безопасности труда работающих всех видов трудовой деятельности.
Согласно этим документам общее руководство и организация обучения возлагаются на руководителя предприятия. Работники предприятия обязаны проходить обучение и проверку знаний. Контроль над своевременностью и качеством обучения осуществляет служба охраны труда.
Обучение работающих безопасности труда предусматривается на всех этапах трудовой деятельности при подготовке новых кадров, во время работы и повышения квалификации.
В процессе трудовой деятельности обучение работающих безопасности труда проводится в виде инструктажей. По характеру и времени проведения инструктажи подразделяются на вводный, первичный на рабочем месте, повторный, внеплановый и целевой.
Все инструктажи на рабочем месте проводит непосредственный руководитель работ.

7.1.5 Требования к обеспечению работающих спецодеждой и средствами защиты.

При проведении разборочно-сборочных работ все рабочие, связанные с проведением данных работ, должны бесплатно получать:
• костюм х/б – срок носки 12 месяцев;
• рукавицы комбинированные – срок носки 2 месяца.

При проведении наружных работ зимой:
• куртка ватная – по поясам;
• брюки ватные – по поясам.

7.2 Инструкция по охране труда [8].
7.2.1 Общие требования:
• к работе допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие обучение;
• выполняйте только ту работу, которая предусмотрена порядком;
• работайте только на исправном оборудовании, пользуйтесь исправным инструментом;
• соблюдайте правила передвижения на территории;
• запрещается работать в состоянии алкогольного опьянения.

7.2.2 Перед началом работы:
• наденьте рабочую одежду так, чтобы она не стесняла движений и не имела свисающих концов;
• приведите в порядок свое рабочее место;
• убедитесь в наличии и исправности ограждения, предохранительных устройств;
• проверьте исправность органов управления, сигнализации, контрольно-измерительных приборов;
• расположите инструмент и приспособления так, чтобы было удобно и безопасно работать ими;
• получите у руководителя работы задание или наряд на выполнение работы.

7.2.3 Во время работы:
• выполняйте правила эксплуатации механизмов, установленные заводом-изготовителем;
• при работе используйте только стандартные инструменты и приспособления;
• при возникновении каких-либо неисправностей немедленно выключите механизмы;
• поддерживайте чистоту и порядок на рабочем месте;
• не отвлекайтесь и не отвлекайте других посторонними разговорами и делами;
• отдыхайте только в специально предназначенных для этого местах;
• не применяйте запрещенные приемы при пользовании инструментом и приспособлениями;
• при возникновении неисправностей сообщите об этом непосредственному руководителю работ.

7.2.4 Требования безопасности в аварийных ситуациях:
• при появлении посторонних шумов, запаха гари, дыма, искрения электрооборудования, повышении нагрева узлов немедленно остановите механизмы;
• при загорании мобильной машины (трактора, комбайна и др.) по возможности отбуксируйте ее в безопасное для других объектов место и приступите к тушению. При загорании электрифицированной машины отключите электроэнергию и приступите к тушению. 8. ОСОБЕННОСТИ ЭКСПЛУАТАЦИИ РАЗРАБАТЫВАЕМОГО СЦЕПЛЕНИЯ.
Своевременный тщательный уход за механизмом сцепления и приводом его выключения способствует длительной безотказной работе узла. Заключается он в периодической проверке регулировке рабочего хода наружного рычага вала выключения сцепления, а также в проверке и подтяжке крепежных деталей.
Резиновые детали привода, независимо от их технического состояния, заменять новыми после 150 тысяч километров пробега или пяти лет эксплуатации, даже если к этому сроку пробег будет меньше указанного, ввиду старения и усталостного разрушения резины.
При заедании троса в оболочке следует проверить состояние оболочки и целостность полиамидного покрытия троса (отсутствие трещин, задиров, разрывов и тому подобное) на доступных для осмотра концевых участках. Одновременно, развернув соединения регулировочного наконечника и резьбовой втулки, следует заложить в наконечники оболочки смазочный материал Литол-24 и от десяти до пятнадцати раз переместить трос в оболочке из одного крайнего положения в другое. После чего, навернув на наконечник резьбовую втулку, проверить легкость перемещения троса.
В случае нарушения целостности покрытия троса и при отсутствии возможности его замены можно временно аккуратно заделать поврежденное покрытие на участках троса от верхнего до нижнего его наконечников. Если обнаружено перетирание проволок троса, повреждение оболочки троса, ослабление крепления его наконечников, замена троса с оболочкой в сборе обязательна. При повреждении защитного чехла троса его также следует заменять новым.
Для выявления причин и устранения неисправности механизма сцепления, а также в случае необходимости замены изношенного ведомого диска и (или) поврежденного подшипника выключения сцепления сцепление следует снять с двигателя.

Регулировка привода выключения сцепления.
Для нормальной работы сцепления при его выключении необходимо обеспечить рабочий ход конца наружного рычага вилки выключения сцепления в пределах от 13 до 15 мм. Этому соответствует ход площадки педали 130 мм. Рабочий ход наружного рычага вилки выключения сцепления необходимо контролировать через каждые 15 тысяч километров пробега автомобиля, а в период обкатки через 1,5 тысяч километров пробега.

1 – регулировочный наконечник оболочки троса; 2 – контргайка; 3 – резьбовая втулка; 4 – прилив картера сцепления; 5 – рычаг вилки выключения сцепления.
Рисунок 18 – Регулировка рабочего хода рычага вилки выключения сцепления.
Для определения хода рычага следует измерять линейкой или штангенциркулем размер А, определявший расстояние между приливом на картере сцепления и торцом головки наружного рычага при опущенной и нажатой по упора в коврик пола педали сцепления. Если полученная разность не соответствует требуемому рабочему ходу, его следует установить регулировкой соединения наконечника оболочки троса и резьбовой втулки.
Регулировка производится в такой последовательности. Отвертывается контргайка резьбового соединения наконечника и втулки, удерживая гаечным ключом регулировочный наконечник вращением резьбовой втулки, добиться требуемого рабочего хода рычага. Для уменьшения хода рычага отвертывается резьбовая втулка с наконечника. При этом оболочка троса удлиняется и педаль опускается. Для увеличения хода рычага резьбовая втулка навертывается на наконечник. Оболочка троса станет короче, и педаль сцепления подымется. Один оборот резьбовой втулки соответствует примерно 1,5 мм изменения хода рычага вилки выключения сцепления. Затянуть контргайку.
Необходимо помнить, что надежность работы сцепления в большой мере зависит от правильного и умелого пользования им. Основные правила пользования сцеплением следующие [3]:
1. Выключать сцепление нужно быстро, выжимая педаль до положения, которое обеспечивает полное выключение сцепления.
2. Включать сцепление рекомендуется плавно, не допуская как броска сцепления, сопровождающегося дёрганьем автомобиля, так и замедленного включения с длительной пробуксовкой.
3. При движении автомобиля не следует держать ногу на педали сцепления, так как это неблагоприятно влияет на долговечность подшипника выключения сцепления и фрикционных накладок.
4. По этой же причине не следует при работающем двигателе и включенной передаче в коробке передач (когда, например, автомобиль стоит у светофора или на пересечении дорог) держать сцепление выключенным.
В таких случаях лучше поставить рычаг коробки передач в нейтральное положение. Сцепление должно быть полностью включено.
5. Не рекомендуется применять «пробуксовку» сцепления (частично включенное сцепление) для изменения скорости автомобиля, а также для удержания автомобиля в исходном положении при остановке на подъеме.
6. Не рекомендуется трогание с места автомобиля на второй и более высоких передачах в коробке передач. Трогание на второй передаче допустимо только при наличии в автомобиле одного водителя или при движении под уклон.
7. Нельзя перегружать автомобиль, так как создаются условия перегрузки как сцепления, так и всех узлов трансмиссии. ЗАКЛЮЧЕНИЕ.

В настоящее время автомобили семейства «Газель» нашли самое широкое применение в народном хозяйстве нашей страны. Производство и их конструкция постоянно совершенствуется и модернизируется.
Задачи, поставленные перед проектом, были решены.
В результате проведенного анализа конструкций сцеплений с учетом тенденций их развития и согласно заданию на дипломный проект была спроектирована конструкция диафрагменного сцепления.
Применение диафрагменной нажимной пружины и тросового привода управления сцеплением, позволило резко сократить количество деталей, а также значительно упростить и облегчить конструкцию сцепления. Что позволит значительно уменьшить трудоемкость и металлоемкость изготовления сцепления.
Расчеты, проведенные в дипломном проекте, показывают преимущество и надежность, а также экономичность модернизированного сцепления. Данный проект показывает целесообразность применения диафрагменного сцепления с тросовым приводом на автомобиле ГАЗ-3302.
Годовой экономический эффект производителя при выпуске на 5000 автомобилей составил 2275000 руб./год, а потребителя, исходя из затрат на ТО, ТР и простои автомобиля, составил 2798 руб./год.
Были разработаны требования безопасности при разборочно-сборочных и слесарных работах, требования электробезопасности, пожарной безопасности, организовано обучение работающих безопасности труда, а также требования к обеспечению работающих спецодеждой и средствами защиты.
Данная конструкция сцепления спроектирована для установки ее на автомобиль ГАЗ-3302 колесной формулой 4x2 и мощностью двигателя 72,2 кВт.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. Осепчугов В.В., Фрумкин А.К. Автомобиль: Анализ конструкций, элементы расчёта. – М.: Машиностроение, 1989. – 304 с.: ил.
2. Малаховский Я.Э., Лапин А.А. Сцепления. – М.: Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, 1960. – 192 с.: ил.
3. Кальмансон Л.Д., Реутов В.Б., Калашников А.А. и др. Руководство по ремонту, эксплуатации и техническому обслуживанию автомобиля ГАЗ-3302/Под ред. Ю.В. Кудрявцева – М.: Издательство «Колесо», 2004. – 256 с.: ил.
4. Автомобиль ВАЗ-2110: Устройство и ремонт/А.П. Игнатов, С.Н. Косарев, К.В. Новокшонов, К.Б. Пятков. – М.: Транспорт, 1998. – 216 с.: ил.
5. Автомобиль АЗЛК-2141/Л.И. Белкин. – М.: Машиностроение, 1989. – 221 с.: ил.
6. Сцепление транспортных и тяговых машин/И.Б. Барский. – М.: Машиностроение, 1989. – 254 с.: ил.
7. Экономика, планирование и анализ деятельности автотранспортных предприятий/А.П. Анисимов. – М.: Транспорт, 1998. – 274 с.: ил.
8. Охрана труда/В.С. Шкрабак, Г.К. Казлаускас. – М.: Агропромиздат, 1989. – 480 с.: ил.
9. Пережогин М.А., Горшков Ю.Г., Чернышов С.В. Теоретические основы безопасности жизнедеятельности. Челябинск, 1991. – 248 с.: ил.
10. Богатырёв А.В. и др. Автомобили/А.В. Богатырёв, Ю.К. Есеновский-Лашков, М.Л. Насоновский, В.А. Чернышев. – М.: Колос, 2004. – 496 с.: ил.
11. Проектирование трансмиссий автомобилей: Справочник/Под общ. ред. А.И. Гришкевича. – М.: Машиностроение, 1984. – 272 с.: ил.
12. Лукин П.П. и др. Конструирование и расчёт автомобиля: Учебник для студентов вузов, обучающихся по специальности «Автомобили и тракторы»/П.П. Лукин, Г.А. Гаспарянц, В.Ф. Родионов. – М.: Машиностроение, 1984. – 376 с.: ил.
13. ГОСТ 1786-95. Накладки фрикционные. Общие, технические требования.
14. ГОСТ 21398-89. Автомобили грузовые. Общие технические требования.
15. ГОСТ 3057-90. Пружины тарельчатые. Общие технические требования.
16. ОСТ 37.001.286-84 Фрикционные сцепления. Приводы управления сцеплением. Термины и определения.
17. ОСТ 37.001.463-87 Сцепления фрикционные сухие автомобилей. Основные параметры и размеры.
18. Звонарёва Л.М., Торбеев И.Г., Оленевич О.Ю. Стандарт предприятия проекты (работы) курсовые и дипломные. Общие требования к оформлению СТП ЧГАУ 2-2003. – Челябинск, 2003. – 79 с.: ил.
19. Филимонов О.В. Автомобили семейства «ГАЗель» Руководство по эксплуатации. – Нижний Новгород: Печать НН, 2004. – 116 с.: ил.
20. Безопасность жизнедеятельности в сельскохозяйственном производстве/Шкрабак В.С., Луковников А.В. Тургиев А.К. – М.: Колос, 2004. – 512 с.: ил.
21. Автомобили ВАЗ-2108, 081, 083, 09, 093, 099: Руководство по ремонту, эксплуатации, техническому обслуживанию и каталог запасных частей/А.П. Игнатов, С.Н. Косарев, К.В. Новокшонов, и др. – М.: Третий Рим, 2000. – 288 с.: ил.
22. Бирюков В.И. и др. Автомобили «Святогор» – «Москвич» 2141-02 и 21414: Руководство по эксплуатации, техническому обслуживанию и ремонту/В.И. Бирюков, Э.Г. Захаров, С.Г. Погребной – М.: Третий Рим, 2000. – 152 с.: ил.
23. Вахламов В.К. Автомобили. Основы конструкции: Учебник для вузов. – М.: Академия, 2004. – 528 с.
24. Жилейкин М.М. Ловцов А.Н. Диагностика, обслуживание и устранение неисправностей автомобиля своими руками: Сцепление, рулевое управление и шины. М.: Транспорт, 2000. – 72 с.: ил.

© 2019 Выпускная квалификационная работа (ВКР). Все права защищены. ДипломРФ

Please publish modules in offcanvas position.