9.2.6 Определение основных размеров ведомого диска (дисков)

На основании выполненных расчетов и стандартов окончательно принимаются основные размеры ведомого диска. Методы и способы соединения накладок со стальным диском определяются технологическими возможностями и конструктивными соображениями на основании достижений науки и техники и предлагаются разработчиком-студентом.

В расчетно-пояснительной записке приводится эскиз ведомого диска с указанием основных размеров.

9.2.7 Определение основных размеров нажимного диска

Наружный и внутренний размеры нажимного диска определяются размерами ведомого диска. Величину наружного радиуса нажимного диска необходимо проверить при максимальной частоте вращения коленчатого вала двигателя (особенно для высокооборотных двигателей). Так для нажимных дисков (чугун СЧ-18 и СЧ-25) окружная скорость, ограниченная прочностью под действием центробежных сил, не должна превышать 65…70 м/с.

Для этого рассчитывается окружная скорость

, м/с. (7)

Толщина нажимного диска составляет 5…6% от его наружного диаметра, т.е.

, м. (8)

Масса нажимного диска

, кг, (9)

где и – соответственно наружный и внутренний диаметры нажимного диска, м; – плотность материала, (для чугуна ).

Окончательная конфигурация нажимного диска будет определяться конструктивными соображениями. Например, типом нажимных пружин (центральная, цилиндрические, периферийные, диафрагменная), способом соединения диска с кожухом и т.д.

В расчетно-пояснительной записке приводится эскиз нажимного диска с указанием основных размеров.

9.2.8 Расчет показателей нагруженности сцепления

К показателям нагруженности относят работу буксования , удельную работу буксования и нагрев . При этом требуется определить:

• величину работы буксования и произвести ее оценку путем сравнения со значением работы буксования аналогов;

• значение удельной работы буксования и произвести ее оценку путем сравнения с допустимыми значениями удельной работы буксования;

• повышение средней температуры нажимного диска при трогании автомобиля (или автопоезда) с места и произвести ее оценку путем сравнения с допустимым значением.

Расчет работы буксования

Работа буксования зависит от параметров автомобиля (или автопоезда) и показателей двигателя. При расчете буксования принимается ряд допущений: моменты двигателя, сопротивления движению автомобиля, трения в сцеплении, а также угловые скорости остаются постоянными. Идеализация процесса включения сцепления позволяет проводить лишь сравнительные расчеты.

На основании отечественного и зарубежного опытов для расчета работы буксования рекомендуется следующая формула

, Дж, (10)

где – угловая скорость коленчатого вала, ( – для карбюраторных двигателей; – для дизелей; – угловая скорость вала при максимальном крутящем моменте двигателя, ; – угловая скорость при номинальном значении мощности двигателя, ); – момент инерции автомобиля и вращающихся масс, приведенный к коленчатому валу двигателя, определяемый из выражения

, , (11)

где – коэффициент учета вращающихся масс, равный

, (12)

– полный вес автомобиля, Н; – радиус качения ведущих колес, м; – передаточное число трансмиссии на I передаче; – передаточное число коробки передач на I передаче; – момент сопротивления движению автомобиля, приведенный к коленчатому валу двигателя, равный

, , (13)

где – комплексный (суммарный) коэффициент дорожного сопротивления (расчет проводится для двух значений коэффициента: и ).

При расчете работы буксования сцепления грузовых автомобилей рекомендуется следующая формула

, Дж, (14)

где ; – частота вращения вала двигателя при номинальной (максимальной) мощности, .

Академик Е.А. Чудаков для расчета работы буксования сцепления использовал следующую формулу

, Дж, (15)

где – момент сцепления ( ), ; – момент инерции двигателя и маховика, ; – момент инерции вращающихся частей трансмиссии и ходовой части, ; – угловая скорость коленчатого вала двигателя, ; – угловая скорость ведомой части сцепления (при трогании с места равна нулю), .

П.П. Лукин предлагает рассчитывать работу буксования по следующему выражению

, Дж. (16)

Расчет удельной работы буксования

Работа буксования, подсчитанная по вышеприведенным уравнениям, является минимально возможной, не зависящей от плавности включения, и пригодна для сопоставления работы сцеплений различных марок автомобилей. Оценку износостойкости сцепления можно проводить по величине удельной работы буксования – по работе буксования, отнесенной к площади трения ведомых дисков сцепления, т.е.

, ,

где – суммарная поверхность трения накладок сцепления, ; i – количество ведомых дисков.

В таблице 9.3 приведены данные по удельной работе буксования сцеплений и значения допустимой предельной удельной работы буксования, проводимые в различных литературных источниках.

Таблица 9.3 – Значения удельной работы буксования сцепления

Литературный источник	Удельная работа буксования ,	Примечание	Год издания источника
1	2	3	4
[23], [39]	0,2 0,4 0,65	1-я передача при 2-я передача при 3-я передача при	1984 1979
[35]	0,5…0,7 0,15…0,20 0,10…0,40	для легковых автомобилей для грузовых автомобилей для автопоездов	1989
[32]	1,96…2,45 1,47…1,67	1-я передача при для однодисковых 1-я передача при для двухдисковых	1984

Окончание таблицы 9.3

1	2	3		4
[42]	0,7…0,8 1,0…1,1		для дизелей для карбюраторных ДВС	1986
[22]	1,0 1,5		для одиночных авто. для авто. с прицепом	1973
[46]	не более 0,59			1972
[53]	0,30		для легковых автомобилей для грузовых с карб. ДВС грузов. с диз. и автобусы тягачи с дизелем колесные тракторы гусеничные тракторы	1989
[71]	0,232…0,974		колеблется в этих пределах при различных условиях эксплуатации	1973

Расчет на нагрев нажимного диска

Расчет на нагрев заключается в определении повышения средней температуры нажимного диска при трогании автомобиля с места. Принимают, что теплопередача в окружающую среду отсутствует и вся работа буксования идет на нагрев деталей.

Тогда уравнение теплового баланса примет вид

, (17)

где – масса нагреваемой детали сцепления, кг; – доля теплоты, приходящаяся на рассчитываемую деталь ( для однодискового сцепления, для нажимного и для промежуточного дисков двухдискового сцепления); с – удельная массовая теплоемкость (для чугуна Дж/( С)).

Следовательно, повышение средней температуры нажимного диска

, С. (18)

Полученная расчетная температура является условной (определение ее проведено при одном трогании автомобиля) и используется при сравнении конструкций сцеплений различных типов. Действительный процесс нагрева дисков значительно сложнее.

Допустимый перепад температур за одно включение для одиночного автомобиля не должен превышать 10С, а для автомобиля с прицепом 20С.

Снижение перепада температур возможно при увеличении массы ведущих дисков и создании необходимой циркуляции воздуха во внутренней полости сцепления.