Constructia si calculul mecanismelor de actionare a ambreiajelor

Constructia si calculul mecanismelor de actionare a ambreiajelor

Mecanismele de actionare a ambreiajelor trebuie sa asigure o cuplare perfecta si o decuplare rapida; forta aplicata la pedala necesara decuplarii ambreiajului nu trebuie sa fie prea mare (100 150 N pentru autovehicule usoare si 150 200 N pentru autovehicule medii si grele); cursa totala a pedalei sa nu depaseasca 120 150 mm; cursa libera a pedalei nu trebuie sa fie mai mare de 25 mm. Pe masura uzarii garniturilor de frictiune mecanismul trebuie sa permita reglarea cursei libere a pedalei.

Dupa principiul de functionare, mecanismele de actionare a ambreiajelor pot fi neautomate (mecanice, hidraulice) sau automate. In unele cazuri, pentru usurarea comenzii ambreiajului, se utilizeaza mecanismele de actionare neautomate prevazute cu un servomecanism.

1. Mecanismul de actionare mecanica

Constructia mecanismului de actionare mecanica a ambreiajului este reprezentata in fig. 9. Apasand asupra pedalei 2, prin intermediul tijelor 6 si 9 si a furcii 4 se actioneaza asupra mansonului de cuplare 1 pe care se monteaza rulmentul de presiune. Rulmentul de presiune la randul lui actioneaza asupra parghiilor de decuplare 5, eliberand in felul acesta discul condus si, deci, ambreiajul se decupleaza. Arcurile 3, 7 si 8 readuc rulmentul de presiune in pozitia initiala, dupa ce pedala ambreiajului a fost eliberata.

Fig. 9. Constructia mecanismului de actionare mecanica a ambreiajului

Pentru calculul mecanismului de actionare mecanic se da schema din figura 10. Deplasarea totala a mansonului de decuplare S_m se calculeaza cu relatia:

in care

= 2 4 mm este deplasarea libera a mansonului de decuplare

este raportul de transmitere al parghiilor de decuplare;

= distanta dintre suprafetele de frecare atunci cand ambreiajul este decuplat.

Fig. 10. Schema de calcul a mecanismului de actionare mecanica a ambreiajului

Deplasarea totala a pedalei S_p este data de relatia:

, unde: este raportul de transmitere a pedalei si parghiei de actionare a mansonului de decuplare.

In scopul micsorarii cursei totale a pedalei ambreiajului este necesar sa se asigure o rigiditate corespunzatoare tuturor elementelor mecanismului de actionare (pedala, parghii, tije, bare), cunoscand ca deformatiile elastice ale acestora duc la marirea cursei totale.

Forta de apasare pe pedala F_p necesara decuplarii complete a ambreiajului se determina cu relatia:

, in care:

F este forta arcului sau arcurilor de presiune corespunzatoare ambreiajului decuplat;

= 0,6 0,8 este randamentul mecanismului de actionare mecanica.

Calculul de rezistenta al mecanismului de actionare se face considerand forta maxima de apasare pe pedala F_p=400 N. Daca se considera ca forta F_p este aplicata in centrul suprafetei de apasare (fig. 11.), verificarea pedalei se face la incovoiere in sectiunile A,A si B,B, folosind relatiile:

; , unde si = modulele de rezistenta la incovoiere in sectiunile A,A respectiv B,B

Fig. 11. Constructia pedalei ambreiajului

Tensiunea admisibila la incovoiere se ia in limitele = 40 50 N/mm².

Axul pe care este fixata pedala este solicitat la incovoiere de catre forta F_p si se verifica la strivire sub aceeasi forta. Lungimea tijelor solicitate la compresiune este permisa pana la 25 d unde d este diametrul tijei. Tijele solicitate la tractiune au lungimea mult mai mare si se verifica in sectiunea cea mai mica, de regula situata in partea filetata. Tijele se verifica la flambaj, cu ajutorul relatiei:

, in care:

este forta critica la care apare flambajul;

momentul de inertie minim al sectiunii tijei;

E este modulul de elasticitate;

l este lungimea tijei intre reazeme.

Coeficientul de siguranta la flambaj , unde F_max este forta maxima cu care se actioneaza asupra tijei.

Parghiile de decuplare se verifica la incovoiere functie de schema de incarcare si configuratia fiecareia.

Furca de decuplare a ambreiajului se calculeaza la incovoiere sub actiunea fortei arcurilor de presiune in stare decuplata, conform schemei din figura 12.

Fig. 12. Constructia furcii de decuplare a ambreiajului

Fortele Q₁ si Q₂ care actioneaza asupra celor doua brate ale furcii de decuplare se calculeaza cu relatiile:

,

Cunoscand modulele de rezistenta la incovoiere ale sectiunilor A,A () si A₂A₂ (), precum si Q₂ si Q₁ , se pot determina tensiunile de incovoiere:

;

Tensiunea de incovoiere admisibila = 1020 N/mm².

2. Mecanismul de actionare hidraulica

Mecanismul de actionare hidraulica a ambraiajului a capatat in ultimul timp o raspandire din ce in ce mai mare, datorita avantajelor pe care Ie prezinta, si anume: randament mai ridicat decat cel mecanic; simplitate constructiva si posibilitate de actionare la distanta, intretinere si reglare usoara. Constructia unui asemenea mecanism de actionare este reprezentata in figura 1

Apasand pe pedala 1, tija 5 deplaseaza pistonul 4 in cilindrul 3 al pompei centrale marind presiunea lichidului din sistem. Presiunea astfel creata se transmite cilindrului de lucru 10 prin conducta 2 si actioneaza asupra pistonasului 11. Pistonasul 11, la randul sau, actioneaza prin tija 9 asupra furcii de debreiere 7, care deplaseaza mansonul de decuplare 6 impreuna cu rulmentul de presiune spre stanga. Mansonul de decuplare, prin rulmentul de presiune, actioneaza asupra parghiilor de decuplare 8, realizand decuplarea ambreiajului.

Fig. 13 Constructia mecanismului de actionare hidraulica a ambreiajului

Schema de calcul a mecanismului de actionare hidraulica a ambreiajului este reprezentata in figura 14.

Fig. 14 Schema de calcul a mecanismului de actionare hidraulica a ambreiajului

Acest sistem de actionare are o parte mecanica de amplificare a fortei si o parte hidraulica. Raportul de amplificare mecanic este dat de relatiile:

; ;

Forta necesara la tija pistonului cilindrului de lucru F₂, este data de relatia:

Forta la tija pompei centrale se calculeaza cu relatia

Pentru a determina forta F₁ va trebui adoptata forta la pedala F_p ,     care in acest caz este mai mica decat in cazul mecanismului de actionare mecanica, randamentul acestui sistem fiind de 0,8 0,95.

Avand fortele F₁ si F₂, se poate determina raportul de transmitere hidraulic K_n cu relatia:

Conform principiului lui Pascal, se poate scrie egalitatea presiunilor la cele doua capete:

, adica sau .

Rezulta ca

De unde:

Din relatia de mai sus se poate determina diametrul cilindrului de lucru d₂ in functie de cel al pompei centrale d₁:

Avand deplasarea totala a mansonului de decuplare S_m si raportul de transmitere al furcii de decuplare K₂ , se poate calcula cursa pistonului de lucru S₂ :

Cunoscand cursa pistonului cilindrului de lucru, se poate calcula volumul de lichid activ in acest cilindru, folosind relatia:

Deoarece conductele sistemului au o lungime relativ mica, iar presiunea de lucru nu este prea mare si, deci, deformatiile conductei sunt de asa natura incat nu influenteaza asupra volumului, se poate considera ca volumul lichidului iesit din pompa centrala este egal cu pompa cilindrului de lucru. Deci, cursa necesara a pompei centrale S₁ se poate calcula cu relatia:

Cursa totala a pedalei de actionare a ambreiajului S_p se poate calcula cu relatia:

In constructia mecanismelor de actionare neautomate, trebuie sa se acorde atentie deosebita reducerii fortei la pedala si cursei totale a acesteia.