Sprzęgło

Sprzęgło jest urządzenie sprzęgające między że silnik wał a drugi że odbiornik . Dzięki przenoszeniu przez przyczepność umożliwia stopniowe obciążanie sprzęgła, co pozwala uniknąć wstrząsów, które mogłyby spowodować pęknięcie elementów przekładni lub zatrzymanie silnika w przypadku przekładni z silnikiem spalinowym .

Sprzęgło jest wymagane w pojazdach silnikowych z silnikami spalinowymi, które muszą nadal pracować, nawet jeśli pojazd jest nieruchomy. Odłączenie ułatwia również zmianę biegów. Dlatego sprzęgło znajduje swoje miejsce na łańcuchu przekładni, między silnikiem a skrzynią biegów , gdzie ponadto przenoszony moment obrotowy jest najmniejszy. Często jest mocowany do koła zamachowego w samochodach osobowych lub ciężarowych, gdzie duża dostępna średnica pozwala na zastosowanie systemu jednotarczowego lub podwójnego. Jest raczej na końcu wału korbowego w motocyklach lub cyklo, w wersji wielotarczowej w kąpieli olejowej (manualna skrzynia biegów) lub odśrodkowej z bębnem (automatyczna skrzynia biegów).

„Sprzęgło” oznacza również fazę działania, w której sprzęgło jest uruchomione; jest to odwrotna operacja „wysprzęglania”, podczas której wały są odłączane.

W rzeczywistości „sprzęgło” jest skurczem „urządzenia sprzęgła” .

Sprzęgła będą przeciwstawne do układów sprzęgających, które zapewniają sprzęganie przez przeszkodę, a zatem nie pozwalają na progresywne obciążenie.

Fazy pracy sprzęgła

Urządzenie sprzęgłowe składa się z trzech faz roboczych.

W pozycji załączonej: sprzęgło w pełni przekazuje dostarczoną moc (samochód jedzie, silnik jest połączony ze skrzynią biegów ). Najczęściej jest to stabilna pozycja urządzenia (brak działania kontrolnego).
W położeniu odłączonym: Transmisja jest przerwana. Wolnobieg lub samochód zatrzymany, silnik może nadal pracować bez napędzania kół. Sytuacja jest równoznaczna z zastojem.
przejściowa faza poślizgu: szczególnie podczas załączania przenoszenie mocy jest stopniowo przywracane. Ten moment nazywa się punktem na łyżwach . W tej fazie wał wejściowy i wyjściowy nie obracają się z taką samą prędkością; następuje wówczas przesuwanie się między dyskami, a tym samym rozpraszanie energii w postaci ciepła. Faza ta powinna być ograniczona w czasie, nawet jeśli jest nieunikniona i pozwala na stopniowe łączenie silnika i skrzyni biegów. Tarcze zużywają się w tej fazie, co jest często używane podczas ruszania pod górę.

To sytuacja poślizgu określa warunki doboru sprzęgła. Określa maksymalny przenoszony moment obrotowy . Poza tym zmiana jest systematyczna. Ta sama konfiguracja technologiczna jest również stosowana w układach ograniczających moment obrotowy, które w związku z tym będą się ślizgać, gdy wymagany moment obrotowy stanie się zbyt wysoki.

Chociaż zaleca się jak najszybsze rozłączanie, z drugiej strony konieczne jest stopniowe załączanie, aby uniknąć wstrząsów, które mogłyby uszkodzić wszystkie elementy przekładni: części samego sprzęgła, ale także koła zębate skrzyni. i mechanizm różnicowy , łożyska tego ostatniego, przeguby krzyżakowe i wreszcie opony .

Klasyfikacja

Rozwiązania technologiczne przyjęte dla tego urządzenia różnią się kilkoma kryteriami:

geometria powierzchni ciernej:
- krążki, przy czym kontakt jest skuteczny w jednej koronie na powierzchnię tarczy;
- bęben (w przypadku niektórych sprzęgieł odśrodkowych);
- stożkowy (obecnie wycofany z wyjątkiem kilku zastosowań o małej mocy). Jego zaleta polega na tym, że jest samoblokujący: stożkowy zespół pozostaje zablokowany przy braku siły docisku. Musimy działać, aby się wycofać.

Według liczby dysków (jeśli chodzi o dyski)
- pojedynczy dysk;
- pojedyncza kontrola lub oddzielna kontrola (podwójna) sucha bidisk;
- mokre lub suche wielotarczowe.

Termin „tarcza” lub „tarcie” jest używany w odniesieniu do elementu ogólnie związanego z wałem wyjściowym i zaciśniętego przez dwa elementy połączone z wałem silnika. Nosi okładziny cierne i dlatego stanowi część zużywającą się. Liczba powierzchni kontaktowych jest zawsze równa; w ten sposób siły nacisku nie wywołują naprężeń w połączeniu między ramą a układem sprzęgła i są w rzeczywistości przejmowane przez obudowę sprzęgła.

Liczba reklamowanych tarcz w sprzęgle to zatem liczba zaciśniętych tarcz wyposażonych w okładziny. Talerze pośrednie mogą zmieścić się między dyskami w modelach wielopłytowych.

Powierzchnie stykowe mogą:
- Biegać na sucho z chłodzeniem powietrzem;
- Nasmarować i schłodzić w kąpieli olejowej.

Poleceniem może być:
- Mechaniczne;
- Hydrauliczne ;
- Elektryczny sterowany elektronicznie;
- Odśrodkowe (w tym przypadku regulacja nie jest bezpośrednia, ale jest wywoływana działaniem na akcelerator).

Kierunek polecenia może być:
- Sterowanie sprzęgłem dla urządzeń normalnie wyłączonych (w przypadku małych maszyn, takich jak kosiarki i glebogryzarki ) lub maszyn ze sprzęgłem odśrodkowym ( motorowery , modele sterowane radiowo );
- Sterowanie sprzęgłem dla urządzeń normalnie włączonych.

Architektura

Sprzęgło jednotarczowe

Sprzęgło składa się z kilku części:

Koło zamachowe 2 , zintegrowane z wałem silnika 1, może przenosić zespół i stanowić jedną z powierzchni ciernych tarczy.
Tarcza sprzęgła 3, która jest zabezpieczona przed obrotem do wału wejściowego (głównego) skrzyni biegów 6 za pomocą wypustów .
Tarcza dociskowa mechanizmu 4 zapewnia przyczepność tarczy sprzęgła do koła zamachowego silnika w położeniu załączonym.
Sprężyny mechanizmu (w naszym przypadku membrana) 5 dociskają tarczę dociskową i mogą być ściskane przez łożysko sprzęgła 7 .

Gdy zostanie uruchomiony element sterujący zwolnieniem sprzęgła (hydrauliczny lub linkowy):

stoper wywiera siłę na sprężyny lub sprężynę membranową,
płyta dociskowa przesuwa się na bok, aby zwolnić nacisk na tarczę cierną. Ruch jest coraz mniej przenoszony, dzięki czemu skrzynia biegów jest niezależna od silnika. Umożliwia to na przykład pozostanie w bezruchu bez zgaśnięcia silnika lub zmianę biegów.

Manewr cofania polega na stopniowym zwalnianiu dźwigni sprzęgła w celu przywrócenia połączenia silnik / skrzynia biegów. Ten manewr nazywa się „obracaniem sprzęgła” .

Sprzęgło wielotarczowe

Sprzęgła wielotarczowe działają na tej samej zasadzie, z wyjątkiem tego, że używany jest stos tarcz i talerzy. Tarcze lub tarcze cierne są karbowane (rowkowane) na swoim obwodzie i obrotowo połączone ze sprzęgłem dzwonowym , zwane również gładkimi tarczami tarczowymi są wypinane do wnętrza i połączone ze sprzęgłem nakrętkowym . Ten stos jest utrzymywany pod naciskiem przez sprężyny. W teorii siła nacisku jest zatem taka sama dla każdej tarczy i poza tarciem, a płyty pośrednie umożliwiają rozłożenie momentu obrotowego na większe obszary. Wersje dwutarczowe lub wielotarczowe do samochodów ciężarowych mogą się bez nich obejść, a następnie mnożenie tarcz ma na celu rozłożenie zużycia i przedłużenie żywotności systemu.

Ta konfiguracja jest, przy tym samym przenoszonym momencie obrotowym, znacznie bardziej zwarta promieniowo niż ta z pojedynczą tarczą. Jest zachowywany na motocyklach.

Sprzęgło elektroreologiczne

Ostatnie postępy w elektroreologii umożliwiają myślenie o nowej generacji sprzęgła, opartej na zdolności zmiany między stanem stałym a stanem ciekłym płynu elektroreologicznego . Ten typ sprzęgła umożliwia bardzo łatwe i szybkie podłączenie lub odłączenie wejściowego momentu obrotowego i wyjściowego momentu obrotowego.

Zasada działania sprzęgła elektroreologicznego jest bardzo prosta. Po przyłożeniu pola elektrycznego płyn elektroreologiczny (ER) zestala się i łączy dysk wejściowy i wyjściowy. Po usunięciu tego pola płyn ER powraca do normalnego (płynnego) stanu. Dysk wyjściowy jest zatem prawie natychmiast izolowany od dysku wejściowego.

Ten typ sprzęgła został wyprodukowany i przetestowany w laboratorium. Jednak obecne ograniczenia płynów elektroreologicznych (nadal niski próg i brak gwarancji stabilności) nadal uniemożliwiają ich wprowadzenie do obrotu.

Sprzęgło odśrodkowe

W urządzeniach tych sprzęgło jest sterowane prędkością obrotową wału silnika: gdy ten ostatni osiąga określoną prędkość, pod wpływem siły odśrodkowej , elementy (kulki, żebra) mają tendencję do oddalania się od osi obrotu i ocieraj się o tarczę pomocniczą, która zapewnia sprzęgło.

Ten typ sprzęgła jest powszechnie stosowany w motorowerach lub małych przenośnych narzędziach, takich jak piły łańcuchowe, ale także w niektórych samochodach Citroën 2CV .

Spowolnienie obrotów silnika skutkuje oddzieleniem silnika od wału wtórnego, co znacznie ogranicza „ hamowanie silnika ”.

Sprzęgło elektromagnetyczne

Stosowane w sprężarkach klimatyzacji, ostrzach kosiarek, wentylatorach lub różnych urządzeniach serwo w ogólnej mechanice (obrabiarki, drukarki), sprzęgło elektromagnetyczne wykorzystuje cewkę generalnie współśrodkową z osią do kontaktu z powierzchniami tarcia. Sterowanie typu „wszystko albo nic” nie jest generalnie przeznaczone do łagodnego rozruchu, ale urządzenie uruchamiające jest zintegrowane, a kompaktowe urządzenie jest niedrogie.

Dobór

Demonstracja dotyczy jednotarczowego sprzęgła płaskiego. Nie obowiązuje już dla sprzęgieł stożkowych lub odśrodkowych. Moment obrotowy przenoszony przez sprzęgło zależy od materiału tworzącego okładziny, ilości i wymiarów powierzchni ciernych pomiędzy tarczami oraz siły wywieranej przez sprężyny .

Demonstracja

Ustalony zgodnie z zasadą ścisłej równowagi, można obliczyć maksymalny przenoszony moment obrotowy. Rzeczywiście, moment obrotowy uzyskuje się z długości ramienia dźwigni i siły stycznej do tarczy za pomocą prostej zależności: $\ VS$ $\ l$ ${\ displaystyle \ T}$

{\ Displaystyle C \ = l \ T \}

Ale ramię dźwigni odpowiada tutaj odległości między rozpatrywaną powierzchnią styku a środkiem tarczy. Odległość ta to promień, który zmienia się od wewnętrznego promienia tarczy (ze względu na środkowy otwór) do jej promienia zewnętrznego . Musimy zatem wziąć pod uwagę moment obrotowy generowany przez tarcie na poziomie małego elementu powierzchniowego tarczy: $\ r$ ${\ displaystyle \ R_ {i}}$ ${\ displaystyle \ R_ {e}}$

{\ Displaystyle \ mathrm {d} C = r \ \ mathrm {d} T}

Z drugiej strony ta siła styczna przenoszona na tarczę w celu jej napędu zależy od współczynnika tarcia i normalnej siły docisku według wzoru: ${\ displaystyle \ T}$ $f \$ ${\ Displaystyle N \}$

{\ Displaystyle T \ = f \ N \}

że napiszemy na tym elemencie powierzchni płyty:

{\ Displaystyle \ mathrm {d} T = f \ \ mathrm {d} N}

Skąd ${\ Displaystyle \ mathrm {d} C = r \ f \ \ mathrm {d} N}$

Podobnie, jeśli siła dociskająca jest równomiernie rozłożona na powierzchni styku , można napisać, że: albo w naszym przypadku: ${\ displaystyle \ N}$ $\ S$ ${\ Displaystyle \ mathrm {d} N = {\ Frac {N} {S}} \ \ mathrm {d} S}$
${\ Displaystyle \ mathrm {d} N = {\ Frac {N} {\ pi (R_ {e} ^ {2} -R_ {i} ^ {2})}} \ \ mathrm {d} S}$

Co w końcu pozwala nam napisać: ${\ Displaystyle \ mathrm {d} C = r \ f \ {\ Frac {N} {\ pi (R_ {e} ^ {2} -R_ {i} ^ {2})}} \ \ mathrm {d} S}$

które integrujemy, aby ostatecznie uzyskać przenoszony moment obrotowy, umieszczając się we współrzędnych cylindrycznych, gdzie : ${\ Displaystyle \ mathrm {d} S = \ mathrm {d} r \. \ r \ \ mathrm {d} \ theta}$

{\ displaystyle C = \ int _ {r = R_ {i}} ^ {r = R_ {e}} \ int _ {\ theta = 0} ^ {\ theta = 2 \ pi} r \ f \ {\ frac {N} {\ pi (R_ {e} ^ {2} -R_ {i} ^ {2})}} \ \ mathrm {d} r \. \ R \ \ mathrm {d} \ theta \, \, = 2 \ pi \ f \ {\ frac {N} {\ pi (R_ {e} ^ {2} -R_ {i} ^ {2})}} \ int _ {r = R_ {i}} ^ { r = R_ {e}} r ^ {2} \ \ mathrm {d} r \,}

Skąd :

{\ Displaystyle C = fa \ N \ {\ Frac {2} {3}}. {\ Frac {(R_ {e} ^ {3} -R_ {i} ^ {3})} {(R_ {e} ^ {2} -R_ {i} ^ {2})}}}

Ogólnie piszemy: z: ${\ Displaystyle C = n \ f \ N \ R_ {równ.}}$

${\ displaystyle n \}$ liczba (parzysta lub nieparzysta) powierzchni ciernych
${\ displaystyle f \}$ współczynnik tarcia pomiędzy tymi powierzchniami
${\ Displaystyle N \}$ zakłada się, że siła dokręcania jest równomiernie rozłożona
${\ Displaystyle R_ {eq} = {\ Frac {2} {3}}. {\ Frac {(R_ {e} ^ {3} -R_ {i} ^ {3})} {(R_ {e} ^ {2} -R_ {i} ^ {2})}}}$
${\ displaystyle R_ {e} \}$ oraz zewnętrzne i wewnętrzne promienie powierzchni korony ${\ displaystyle R_ {i} \}$

Osiągi, w szczególności współczynnik tarcia, pozostają powiązane z temperaturą. Zwiększa się to szybko, gdy tarcze się ślizgają. Dlatego zespół musi mieć możliwość chłodzenia.

Materiały stanowiące okładziny są produktami kompozytowymi, często na bazie metalu lub ceramiki.

Specjalny przypadek automatycznej skrzyni biegów

W przypadku automatycznych skrzyń biegów jako sprzęgło używane są następujące urządzenia:

Przekładni hydrokinetycznej Nie ma sprzęgła tarczowego z automatyczną skrzynią biegów wykorzystującą przemiennik momentu obrotowego . Rzeczywiście, zautomatyzowane działanie konwencjonalnego sprzęgła jest dość delikatne, urządzenie to jest podobne do „sprzęgła odśrodkowego”, a stan sprzęgła zależy tylko od względnej prędkości wału pierwotnego i wtórnego. Ponieważ zmiany biegów w automatycznej skrzyni biegów są same uzyskiwane poprzez działania na sprzęgła znajdujące się wewnątrz skrzyni biegów, przemiennik momentu obrotowego wywołuje zmienny poślizg, ale także znaczny wzrost momentu obrotowego dostępnego na poziomie przekładni wtórnej, gdy bieg wchodzi. ważny jest wał wejściowy i wyjściowy. Podwójne sprzęgło W przypadku dwusprzęgłowej skrzyni biegów każda grupa biegów ma swoje własne sprzęgło, jedno dla biegów parzystych, a drugie dla biegów nieparzystych. Zmiana biegu odbywa się na jednym lub drugim z tych sprzęgieł w zależności od tego, czy prędkość rośnie, czy maleje. Ponieważ zmiana biegów odbywa się prawie synchronicznie, rozmiar sprzęgieł można znacznie zmniejszyć w porównaniu z manualną skrzynią biegów. Ponadto to urządzenie pozwala uniknąć wrażenia, że silnik „ pracuje w próżni ”, jak to ma miejsce w przypadku układu przemiennika momentu obrotowego podczas silnego przyspieszania. Zrobotyzowana skrzynia biegów Ręczne skrzynie biegów coraz częściej są zrobotyzowane , co oznacza, że sprzęgło jest również sterowane elektroniką komputera samochodu, siłownikiem elektrycznym lub elektrohydraulicznym działającym na stop.

Przekładnie hydrostatyczne

Maszyny z przekładnią hydrostatyczną nie potrzebują sprzęgła. Rzeczywiście, to dzięki zmienności przemieszczenia pompy centralnej lub silników odbiorczych sterowana jest dostarczana moc, na przykład do kół maszyny budowlanej lub zbiornika.

Uwagi i odniesienia

Uwagi

Skurcz „urządzenia sprzęgającego”
Dawniej oparte na azbestie , obecnie zabronione.
drugiej strony, wzrost temperatury przemiennika momentu obrotowego rośnie proporcjonalnie do różnicy prędkości między wałem głównym a wałem pomocniczym.

Bibliografia

Definicje leksykograficzne i etymologiczne słowa „sprzęgło” ze skomputeryzowanego skarbca języka francuskiego na stronie internetowej National Center for Textual and Lexical Resources , przeglądano 4 grudnia 2014 r.
sprzęgło odśrodkowe łańcuchowa , na motoculture-jardin.com, obejrzano 20 kwietnia 2017
Sprzęgło Citroën 2CV , na autobrico.com, dostęp 13 stycznia 2017.

Zobacz też

Powiązane artykuły