Сцепление: надежная связь двигателя и трансмиссии

В каждом транспортном средстве с механической КПП присутствует сцепление — агрегат, обеспечивающий плавное переключение передач и управление трансмиссией. Все о сцеплении, его типах, конструкции и работе, а также о правильном выборе, ремонте и замене данных механизмов — читайте в статье.

Назначение и роль сцепления в транспортных средствах

Сцепление — агрегат трансмиссии колесных транспортных средств; механическое, гидравлическое или иное устройство для кратковременного разъединения и последующего плавного соединения силового агрегата (СА) с трансмиссией для переключения передач и в иных ситуациях, а также для защиты различных систем от высоких нагрузок.

На этот механизм возлагается несколько функций:

• Кратковременное разъединение двигателя и трансмиссии (разрыв потока крутящего момента (КМ)) при переключении передач;
• Кратковременное разъединение двигателя и трансмиссии при выполнении торможения и некоторых маневров;
• Плавное присоединение двигателя и трансмиссии при трогании (предотвращение толчков и перегрузок агрегатов трансмиссии);
• Передача КМ от двигателя на трансмиссию на всех режимах движения;
• Защита агрегатов трансмиссии от перегрузок, вибраций, толчков и т.д.

Сцепление является одним из основных агрегатов транспортного средства, от его работы во многом зависит как эффективность работы силового агрегата и трансмиссии, так и сама возможность эксплуатации автомобиля. Поэтому любые неисправности данного механизма должны незамедлительно устраняться. Но прежде, чем идти в магазин за новым сцеплением или выполнять его ремонт, необходимо разобраться в типах, конструкции и работе данных агрегатов.

Типы сцепления

Существует большое разнообразие типов и конструкций сцепления, но наиболее широкое распространение получили только некоторые типы:

• Конусное;
• Однодисковое;
• Двухдисковое;
• Многодисковое;
• Гидравлическое;
• Электромагнитное порошковое.

Все они так или иначе являются фрикционными, то есть — в основе работы лежат силы трения между подвижными элементами конструкции или средами. Рассмотрим различные типы механизмов подробнее.

Фрикционное конусное сцепление

Фрикционное конусное сцепление

Основу конструкции составляет пара "маховик-конус", сжатая спиральной пружиной. На внешней поверхности конуса зафиксирована фрикционная накладка, контактирующая с конусной поверхностью на маховом колесе и обеспечивает передачу крутящего момента. Для переключения передачи конус педалью отодвигается от маховика, а при отпуске педали конус пружиной вновь подводится к маховику.

Конусное сцепление при простой конструкции имеет недостаток — высокий момент инерции, который затрудняет переключение скоростей. Поэтому данный механизм сегодня на транспорте практически не применяется.

Фрикционное однодисковое сцепление (ФОС)

Фрикционное однодисковое сцепление




Фрикционное двухдисковое сцепление

Основу конструкции составляет пара "ведущий (нажимной) диск — ведомый диск", трение в которой обеспечивает передачу крутящего момента. Конструктивно оно состоит из "корзины" (кожуха), в которой располагается нажимной диск с пружинами (обычными или одной диафрагменной пружиной, в первом случае усилие на пружины от муфты передается посредством рычажного механизма, во втором случае рычагами выступают сами лепестки пружины), ведомого диска и муфты сцепления с подшипником. Корзина жестко смонтирована на маховике, а пространство между маховиком и нажимным диском занимает ведомый диск, жестко соединенный с первичным валом коробки передач. Перед корзиной, на первичном валу КПП, располагается подвижная муфта с выжимным подшипником. Вся эта конструкция закрыта картером (который может быть самостоятельной деталью или являться составной частью картера коробки передач).

Работает ФОС довольно просто. При включенной передаче пружины обеспечивают прижим нажимного диска к ведомому, который, в свою очередь, прижат к маховику — за счет сил трения в данном "бутерброде" поток крутящего момента от двигателя передается на коробку передач. При переключении передачи муфта с выжимным подшипником подводится к пружинам или рычагам корзины (это выполняется педалью сцепления через непосредственный привод или привод с гидравлическим/гидропневматическим усилителем), пружины отжимаются и отводят нажимной диск от ведомого, что приводит к прерыванию потока крутящего момента. После отпуска педали сцепления нажимной диск вновь прижимает ведомый диск к маховику, передача момента от маховика на коробку передач возобновляется.

Ведомый диск в ФОС имеет составную конструкцию. Его ступица связана с самим диском посредством гасителя крутильных колебаний, построенного на основе нескольких спиральных пружин, поглощающих удары. На рабочие поверхности диска нанесены фрикционные накладки, изготовленные из специальных композитов.

Именно ФОС получили самое широкое распространение практически на всех типах транспортных средств.

Фрикционное двухдисковое сцепление (ФДС)

Агрегат данного вида напоминает предыдущий, однако в нем присутствует сразу два ведомых диска, разделенных одним промежуточным ведущим (нажимным) диском. Также в составе агрегата могут присутствовать вспомогательные механизмы для синхронного нажима и отжима дисков, и другие. Работает двухдисковое сцепление аналогично однодисковому. ФДС применяются с двигателями высокой мощности, они устанавливаются на многих грузовых ТС, колесных тракторах и иной технике.

Фрикционное многодисковое сцепление (ФМС)

Многодисковое сцепление (мотоциклетное)

Основу данного механизма составляет барабан, состоящий из пакета ведущих и ведомых дисков, который, обычно, работает в масляной ванне (это "мокрое" сцепление). Пакет дисков располагается внутри ведущего барабана, который связан с ведущими дисками. В свою очередь, ведомые диски соединены с ведомым барабаном, расположенным внутри пакета дисков. Пакет дисков сжимается нажимным диском (он прижат пружиной), имеющим привод от педали или рукоятки сцепления.

Функционирование фрикционного многодискового сцепления аналогично работе одно- и двухдисковых агрегатов. Данные сцепления наиболее часто используются на мотоциклах, они работают в масляной ванне в картере двигателя (так как на многих мотоциклетных моторах картер двигателя и сцепления единый). Также эти механизмы являются основой сцепления во многих автоматических КП и коробках с двойным сцеплением.

Гидравлические сцепление (ГС, гидромуфта)

Гидравличечское сцепление (гидромуфта)

Основу ГС составляет пара лопастных колес — насосное (ведущее) и турбинное (ведомое), которые в поперечной плоскости имеют форму тора (бублика). Колеса обращены лопастями друг к другу, образующаяся между ними полость заполнена вязкой жидкостью (специальным маслом). Работа гидравлического сцепления сводится к следующему. При включенной передаче насосное колесо вращается и увлекает за собой жидкость, поток жидкости за счет сил трения увлекает за собой и турбинное колесо — так возникает поток крутящего момента от двигателя на трансмиссию. При переключении передач насосное колесо останавливается, что приводит к остановке и турбинного колеса — поток крутящего момента разрывается. После переключения передачи насосное колесо вновь начинает вращаться, что приводит к возобновлению передачи крутящего момента.

Гидравлические сцепления находят применение в качестве сцепления в автоматических коробках передач (обычно в паре с ФМС), они управляются электроникой.

Электромагнитное порошковое сцепление (ЭПС)

Электромагнитное порошковое сцепление

Основу конструкции составляет пара "маховик — ведомое колесо", между которыми выполнена кольцевая полость, заполненная фрикционным порошком с магнитными свойствами. Над полостью располагается обмотка электромагнита, на которую при включении сцепления подается ток. Работает данный механизм просто: при включенной передаче по обмотке течет ток, вследствие чего частицы фрикционного порошка выстраиваются вдоль силовых линий магнитного поля и заполняют полость — это приводит к возникновению трения между ведущим и ведомым колесами. При переключении передачи обмотка обесточивается, порошок осыпается и поток крутящего момоента разрывается. При последующей подаче тока на обмотку порошок вновь заполняет полость и обеспечивает передачу крутящего момента.

ЭПС находит ограниченное применение на автомобилях с маломощными двигателями, а также на авто для людей с ограниченными возможностями (управление таким сцеплением можно перевести на кнопку).

Вопросы ремонта, замены и ТО сцепления

Сцепление транспортного средства подвергается значительным нагрузкам, что приводит к износу трущихся деталей, а также к их деформациям и поломкам. Для сцепления наиболее характерны такие неисправности, как неправильная регулировка привода (а значит — хода нажимного диска), износ ведомого диска, разрушение накладок и разного рода деформации. Неисправности сцепления проявляются его неполным включением и выключением, рывками при выключении, а также характерным шумом. Отдельные виды неисправностей (главным образом — проскальзывание при неполном выключении и включении) проявляются характерным запахом и даже дымом. Запах и ухудшение работы агрегата возникают и при его неправильной эксплуатации. При обнаружении признаков неисправности сцепление необходимо подвергнуть диагностике, отремонтировать или полностью заменить.

На замену следует брать сцепление или его отдельные детали, рекомендованные производителем транспортного средства — подходящие по размерам и техническим характеристикам. Ремонт или замену агрегата необходимо выполнять в соответствии с инструкцией, либо доверять эти работы специалистам. При верном подборе сцепления и его ремонте трансмиссия автомобиля будет уверенно работать в любых условиях эксплуатации.