1 CUPRINS 1.Determinarea momentului de calcul.....pag.2 2 Calculul garniturilor de friciune..........................................pag.3 a) Determinarea dimensiunilor garniturilor de friciune......pag.3 b) Determinarea presiunii specifice dintre suprafeele de friciune... ....pag. 5 c) Verificarea la uzur a garniturilor de friciune.......pag.5 d) Verificarea la incalzire.pag.6 3.Calculul arcurilor de presiune.....pag.8 3.1 Calculul arcurilor periferice..............pag.8 a) Determinarea diametrului srmei i a diametrului de nfurare...pag.8 b) Determinarea numarului de spire al arcului.........pag.11 c) Determinarea lungimii arcului n stare liber.....pag.12 3.2 Determinarea coeficientului de siguran al ambreiajului dup uzarea garniturilor..pag.12 3.3 Determinarea lucrului mecanic necesar debraierii..pag.13 4. Calculul arborelui ambreiajului...pag.14 5. Calculul discurilor ambreiajului...pag.15 5.1 Calculul elementelor de fixare i ghidare ale discurilor de presiune.....pag.15 5.2 Calculul discului condus....pag.16 a) Canelurile butucului...pag. 16 b) Verificarea niturilor de fixare a discului propriu-zis de butuc....pag.16 c) Niturile de fixare ale garniturilor de friciune.......pag.17 d) Calculul arcurilor elementului elastic suplimentar..pag.17 6. Calculul mecanismului de acionare............pag.19 6.1 Condiii impuse mecanismului de acionare.pag.19 6.2 Calculul mecanismului de acionare mecanic....pag.21 7. Durata de funcionare a ambreiajelor...pag.212 3 CALCULUL AMBREIAJELOR MECANICE Calculul unui ambreiaj cuprinde in principal: -dimensiunile garniturilor de frictiune -calculul arcurilor de presiune -calculul arborelui -calculul mecanismului de actionare 1.Determinarea momentului de calcul Pentru transmiterea de catre ambreiaj a momentului motor maxim fara patinare ,pe toata durata de functionare este necesar ca momentul de frictiune Ma al ambreiajului sa fie mai mare decat momentul maxim al motorului .In acest scop se introduce in calcul un coefficient de siguranta ,care ia in consideratie acest lucru. Ca urmare momentul de calcul al ambreiajului este dat de relatia: Mc= *Mmax [daNm] La alegerea coeficientului de siguranta se tine seama de tipul si destinatie automobilului, precum si de particularitatile constructive ale ambreiajului. Daca valoarea coeficientului de siguranta este mai mare atunci ambreiajul prezinta urmatoarele avantaje: -nu apare pericolul patinarii in cazul uzurii garniturilor de frictiune 4 -se micsoreaza lucrul mechanic de patinare ,iar prin acesta se mareste durata de functionare a ambreiajului -prin micsorarea lucrului mecanic de patinare ,se reduce si timpul de patinare ,ceea ce contribuie la imbunatatirea accelerarii automobilului Pe langa avantajele prezentate ,odata cu marirea coeficientului de siguranta ambreiajul prezinta sidezavantaje: -se mareste forta la pedala mecanismului de actionare , necesara decuplarii ambreiajului iar manevrarea lui devine mai greoaie -cresc suprasarrcinile in transmisia automobilului intrucat ambreiajul nu patineaza la aparitia unor solicitari mari Tinandu-se seama de aceste conditii contradictorii,in cazul ambreiajelor simple,pentru coeficientul de siguranta se recomanda valorile: - =1,3.1,75 pentru autoturisme -=1,6..2,0 pentru autocamioane-=2,03,0 pentru autocamioane cu remorca In cazul nostrum aleg = 1,8 Astfel momentul de calcul devine: Mc=1,8*31,5=56,7N 2.Calculul garniturilor de frictiune Calculul garniturilor de frictiune cuprinde: -determinarea dimensiunilor -calculul presiunii specifice si verificarea la uzura a). Determinarea dimensiunilor garniturilor de frictiune5 Se determina cu relatia: Re=

(

)in care: - este un coeficient ce depinde de tipul automobilului si de tipul ambreiajului -Mmax este momentul motor maxim -i reprezinta numarul suprafetelelor de frecare-C reprezinta raportul dintre diametrul interior si cel exterior al garniturilor de frictiune Valorile coeficientului ()Tabelul1 Tipul automobiluluiTipul ambreiajuluiCoeficientul AutoturismeMonodisc25-30 Autocamioane si autobuze Monodisc35-40 Bidisc40-50 Pentru proiectul nostru alegem: =35 , i=2 , C=0,6 Astfel relatiaRe=

(

)=16,3 cm De= 16,3*2 =32,6cm = 326mm Dimensiunile garniturilor de frictiune pentru ambreiaje in [mm] Tabelul2De 150160180200225250280300305310325350380400420 6 Di100110125130150150 155 165165165175185195200220220 g2,5 3,5 2,5 3,5 3,53,53,53,53,53,53,5 4,64,64,64,65,65,6 Din tabelul 2 se aleg valorile stas cele mai apropiate de calculul nostru: De=350mm Di=195mm g=4,6g b). Determinarea presiunii specifice dintre suprafetele de frecare Se determina cu relatia : P=

in care-F este forta de apasare asupra discurilor ambreiajului-A este suprafata unei garnituri de frictiune

(

) A=663,12875 cm2

undeRm=

Rm=13,625cmAstfel

(

)

p=0,010459175 daN/cm2 c). Verificarea la uzura a garniturilor de frictiune Pentru aprecierea uzurii garniturilor de frictiune se foloseste ca parametrulucrul mecanic specific de frictiune dat de relatia

[daNm/cm2]in care: 7 -L lucrul mecanic de frictiune la patinarea ambreiajului -i numarul de perechi de suprafete de frictiune -A suprafata unei garniture de frictiune Pentru calcule aproximative se utilizeaza diferite relatii la calculul lucrului mecanic de frictiune una dintre acestea fiind urmatoarea:

In care: -Ga greutatea totala a automobilului, in [daN] -rr raza de rulare a rotilor in [m] -is1 raportul de transmitere al schimbatorului de viteze -i0 raportul de transmitere al transmisiei principale Astfel lucrul mecanic de frictiune devine:

Astfel lucrul mecanic specific de frictiune este:

] d). Verificarea la incalzire pLtc mo A = *C+ unde : = 0,5 monodisc = 0,25 discul de presiune (bidisc) 8 = 0,5 disc intermediar (bidisc) mp = masa piesei 500N mckg=p pm V = font font = 7800 kg/ m3 ( )2 24p p ep ipV h D Dt= unde : Dep = diametrul exterior al piesei Dip = diametrul interior al piesei Vp = volumul piesei Dep= De + (46) mm => Dep=350 + 5 =355 mm = 0,355 m Dip= Di + (46) mm=> Dip= 195 + 5 =200 mm = 0,2 m hp=10 mm = 0,01m Atunci: ( )2 2 33,140, 01 0, 355 0, 200 0, 00785 0, 086025 0, 00067524pV m = = =Rezult: 7800 0, 000675296 5, 267pm kg = =nlocuind n formulaobinem: Pt. =0,25 9 0, 25 8183, 30, 77500 5, 267t CA = = Pt. =0,5 0, 5 8183.31, 55500 5, 267t CA = = 3.Calculul arcurilor de presiune Arcurile de presiune ale ambreiajelor sunt solicitate dupa un ciclu asimetric , cu coeficientul de asimetrie R= 0,8-0,9, iar numarul ciclurilor de solicitare, in conditii normale de exploatare nu este mai mare de 5x1015 fapt pentru care distrugerea arcurilor nu se datoreste oboselii materialului. 3.1 Calculul arcurilor periferice Arcurile periferice,in general, sunt arcuri cilindrice de sarma trasa si au o caracteristica liniara Calculul arcurilor periferce consta in detreminarea: -diametrului sarmei -diametrul de infasurare -numarul de spire -lungimea arcurilor in stare libera a). Determinare diametrului sarmei si a diametrului de infasurare Cunoscand ca Fa este forta totala pe care trebuie sa o dezvolte arcurile perifericesi alegand numarul de arcuri na se poate determina forta Fa pe care trebuie sa o dezvolte un arc cu relatia: 10

Pentru ca arcurile sa actioneze asupra discului de presiune cu o apasare uniforma , numarul arcurilor se alege, in general , un multiplu de 3 din tabelul 3 in functie de diametrul exterior al garniturii de frictiune Recomandari privind numarul arcurilor de presiuneTabelul 3 Diametrul exterior al garniturilor de frictine,De Pana la 200 200-280280-380380-450 Numarul arcurilor de presiune 3-69-1212-1818-30

In cazul nostrum alegemna=15 Astfel

Pentru a rezulta un ambreiaj care se manevreaza fara dificultate , se recomanda ca la decuplare cresterea fortei arcului sa nu depaseasca cu 1520% valoarea ei initiala .In felul acesta intre Fa si Fa exista urmatoarea relatie de legatura: Fa=(1,151,25)*Fa, In cazul nostruFa=1,20*46,23=55,47 daN Arcurile periferice sunt solicitate la torsiune ,iat efortul unitar de torsiune i se calculeaza cu formula:

In care: -D este diametrul mediu de infasurare al arcului 11 -d diametrul sarmei arcului -k coeficient de corectie Din relatia de mai sus rezulta diametrul d:

Notand raportul dintre diametre

formula devine:

Pentru arcurile de ambreiaj rezistenta admisibila la torsiune i= 7000 daN/cm Raportul dintre diametre se recomanda sa fie c= 5.8.Aleg c=6 Coeficientul de corectie k depinde de raportul dintre diametre si se calculeaza cu relatia: ( )

Rezulta k=1,2525 Avand toate datele putem calcula d:

Diametrul d se standardizeaza din tabelul 4 Diametrul d petru arcuri din sarma de otel trasa Tabelul 4Sarma trasa din otel carbon de calitate pentru 2,5 2,8 3,0 3,5 4,0 4,5, 5,0 5,5 6,0 7,0 - - - - 12 arcuri Sarma trasa din otel aliat pentru arcuri 3,03,23,53,64,04,55,55,66,06,36,57,07,58,0 Aleg d=4mm Cunoscand raportul dintre diametre rezulta ca D=d*c=4*6=24 mm b). Determinarea numarului de spire al arcului Pentru determinarea numarului de spire avem urmatoarea formula de calcul:

Unde: -G este modulul de elsticitate transversal =800 daN/cm2 -k1 reprezinta rigiditatea arcului si se calculeaza cu formula

-f1 cursa active a arcului si are formula f1=2*nd*jd -nd- numarul discurilor conduse , in cazul nostru 1 -jd jocul dintre o pereche de suprafete de frictiune pentru decuplarea completa a ambreiajului Jd are valoare cuprinsa intre 0,75..1,5 pentru ambreiajele monodisc.In cazul nostru il alegem egal cu 1,5. Aceste fiind spuse putem calcula: f1=2*1*1,5=3mm

13

6,01spire Numarul total de spire se adopta ca fiin multiplu de 0,5 si are relatia: nt=ns+2=6,01+2=8,01 Adoptam nt=8,5 spire c). Determinarea lungimii arcului in stare libera Se determina cu relatia:

undeL L1=lungimea arcului in pozitie decuplata a ambreiajului f1= sageata arcului corespunzatoare ambreiajului decuplat L1=(ns+2)*d+js*(ns+1) Distanta minima dintre spire js este js0,1d In general la ambreiajele pentru automobile js=1mm L1=(6,01+2)*4+1*(6,01+1)=39,09 mm

=18mm AstfelL0=39,09+18=57,09 Se recomanda ca la arcurile de presiune

In cazul nostru 57,09/24=2,37. Conditia este indeplinita 3.2Determinarea coeficientului de siguranta al ambreiajului dupa uzarea garniturilor 14 Dupa uzarea garniturilor de frictiune forta cu care un arc actioneaza asupra discurilor devine Fa Coeficientul de siguranta dupa uzarea garniturilor de frictiune u se determina cu relatia:

Unde Ma este momentul de frictiune al ambreiajului dupa uzarea garniturilor de frictiune. Calculul momentului se face cu relatia: Ma=*i*Fa*na*Rm Pentru Fa avem relatia: Fa=Fa*f2/f Sageata f2 se poate calcula cu relatia: f2=f-u Unde u este uzura admisibila pentru garniturile de frictiune Cunoscand uzura admisibila u1=1,5mm pentru o garniture de frictiune si numarul discurilor conduse se poate calcula u cu relatia: u=2*nd* u1= 2 * 1 * 1,5= 3mm f2=f- u=15-3=12mm Fa=Fa* f2/f=55,47 * 0,8=44,376 daN Ma=0,3 * 2 * 44,376 * 15 * 0,13625=54,416 daNm u=54,416/31,5=1,727 3.3Determinarea lucrului mecanic necesar debraierii Se utilizeaza relatia: 15

In care: a= randamentul mecanismului de actionare=0,98

4. Calculul arborelui ambreiajului Arborele ambreiajului are o portiune canelata pe care se deplaseaza butucul discului condus. Arborele este solicitat la torsiune de catre momentul de calcul al ambreiajului Mc.Diametrul interior al arborelui se determina cu relatia:

In care: -ia= solicitarea admisibila la torsiune si are valoarea 1000 daN/cm2

Diametrul interior al arborelui canelat di se adopta din STAS 1769-86 dupa care se determina celelalte elemente ale canelurilor Dimensiunile arborilor canelai n [mm] STAS 1769-86 Tabelul 5 z6810 de 1416202225283234384248546065728292102112125 16 di 111316182123232832364246525662728292102112 b33,545566767891010121212141618 Adoptam conformSTAS 1769-86: de=38 mm di=32 mm b = 6 Z =8 5. Calculul discurilor ambreiajului 5.1 Calculul elementelor de fixare i ghidare ale discurilor de presiune Dupcums-aaratdisculdepresiuneestesolidarlarotaiecu volantul motorului avnd acelai timp posibilitatea deplasrii axiale. n cazul ambreiajului monodisc legtura dintre discul de presiune i volant se face, n general, prin intermediul carcasei ambreiajului. ngeneral,ncazuldiscurilordepresiunealeambreiajelor monodisc,sefacenumaioverificarelastrivireasuprafeelorde legtur dintre disc i carcas sau dintre disc i boluri. Presiunea specific de strivire se determin cu relaia: max10sMpR z A| = [daN/cm2] 17 n care: -z este numrul de reazeme sau boluri de ghidare. Se adopt z = 9; -A este suprafaa de strivire (A=al sau A = ah). Se adopt a = 40 mm; -Resterazadedispunereabolurilordeghidare.SeadoptR= 105 mm; -Presiuneaspecificadmislastrivireestedeps=100120 daN/cm2. Inlocuind in formula de mai sus obtinem : 510 1, 8 31, 53,125105 9 40 48sp = = 5.2 Calculul discului condus (disc de friciune) Calculul discului condus comport urmtoarele faze: -verificarea canelurilor butucului; -verificarea niturilor de fixare a discului propriu-zis de butuc; -verificarea niturilor de fixare ale garniturilor de friciune; -calculul arcurilor elementului elastic suplimentar. a) Canelurile butucului -se verific la forfecare i strivire utiliznd relaiile de la calculul arborelui ambreiajului. b) Verificarea niturilor de fixare a discului propriu-zis de butuc Dup cum s-a artat la unele tipuri de ambreiaje discul condus se fixeaz de flana butucului prin intermediul unor nituri. AcesteniturisuntconfecionatedinOL34sauOL38iauun diametru cuprins ntre 610 mm. Niturile se verific la forfecare i strivire. Verificarea niturilor se face cu relaia: 18 5max10fn n nMr Z A|t = [ daN/cm2] n care: -rneste raza cercului pe care sunt dispuse niturile.Se adopt rn = 35 mm; -Zn este numrul niturilor.Se adopt Zn= 9; -An este seciunea transversal a nitului n nA r t = [mm]; Solicitarea admisibil la forfecare este de fa 300 daN/cm2.Inlocuind in formula de mai sus obtinem : 510 1, 8 31, 5163, 78535 9 35 3,14ft = = Verificarea niturilor la strivire se face cu relaia: 5max10fn n n nMr Z d l|t = [ daN/cm2] n care: -dn este diametrul nitului n [mm] . Se adopt dn = 10 mm. -ln este lungimea prii active a nitului n [mm]. Se adopt ln = 14 mm.Solicitarea admisibil la strivire este cuprins ntre limitele: psa = 800900 daN/cm2 c) Niturile de fixare ale garniturilor de friciune Se verific de asemenea la forfecare i strivire ca i niturile de fixare ale discului de butuc. d) Calculul arcurilor elementului elastic suplimentar 19 Se face punnd condiia ca elementul Me care comprim arcurile pn la opritori s fie, n general, egal cu momentul determinat de fora de aderen a roilor motoare ale automobilului, corespunztor unui moment de aderen = 0,8, adic: 2 20 1resm G rMi i = [daNm] n care: -m2G2 este sarcina dinamic ce revine punii motoare n [daN]; -rr este raza de rulare a roii n [m]; -i0 este raportul de transmitere al transmisiei pincipale; -is1 este raportul de transmitere al treptei nti a schimbtorului de viteze. Fora Fe care solicit un arc al elementului elastic suplimentar este dat de relaia: eee eMFZ R= [daN] n care: -Ze este numrul arcurilor elementului elastic suplimentar; -Re este raza de dispunere a arcurilor. Se adopt Re = 0,06 m n general arcurile elementului elastic suplimentar au urmtoarele caracteristici: -diametrul srmei d = 34 mm; -diametrul exterior al arcului D = 1419 mm; -numrul total de spire ns = 6. Arcurile elementului elastic suplimentar se verific la fel ca i la arcurile de presiune ale ambreiajului, admindu-se pentru torsiune ia = 8000 10000 daN/cm2. 20 Capetele arcurilor se sprijin pe ferestrele executate n disc i n butuc. Lungimea ferestrei lf se face mai mic dect lungimea liber a arcului cu aproximativ 1520%, astfel nct arcurile la montare se pretensioneaz. Pentru dimensiunile ferestrelor se recomand urmtoarele valori: -lf = 2527 mm; -Re = 4060 mm; -A = 1,41,6 mm; -nclinarea capetelor 1 1,5; -tietura n butuc : B = d+r+ m, n care: -d- diametrul limitatorului; d = 1012 mm;-r i m sunt jocurile dintre limitator i butuc, care caracterizeaz deformaia maxim a arcurilor la transmiterea momentului de la roat (r) i la transmiterea momentului de la motor (m), r i m se adopt ntre limitele 2,54,0 mm. n tabelul 6 se dau parametrii constructivi pentru elementul elastic suplimentar. Parametrii constructivi pentru elementul elastic suplimentarTabelul 6 Diametrul exterior al garniturilor de friciune, n [mm] Numrul arcurilor elementului elastic suplimentar Diametrul exterior al flanei butucului,n [mm] pn la 250 250 - 310 310 - 330 6 8 8 10 10 124 133 133 158 173 21 6. Calculul mecanismului de acionare 6.1 Condiii impuse mecanismului de acionare Calculul mecanismului de acionare al ambreiajului const n determinarea parametrilor acestui mecanism astfel nct cursa total a pedalei i fora la pedal s se ncadreze n limitele prescrise. Fora Fp de acionare a pedalei la decuplarea ambreiajului se determin cu relaia: pa aFFiq= [daN](66) n care: -F este fora de apsare asupra discurilor ambreiajului n [daN]; -ia este raportul de transmitere al mecanismului de acionare, ia = 3045; -a este randamentul mecanismului de acionare, a = 0,80,85. Inlocuind in formula de mai sus obtinem : 693, 5 693, 518, 7945 0, 82 36, 9pF = = = [daN] Dac fora F se nlocuiete cu relaia (10) atunci fora Fp va fi dat de relaia: 3max10pm a aMFi R i| q = [daN] Inlocuind obtinem : 310 1, 8 31, 518, 790, 3 2 136, 25 45 0, 82pF = = daN 22 Dup cum s-a artat fora la pedal Fp ( la ambreiajele fr servomecanismeauxiliare) nu trebuie s depeasc 15 20 daN deoarece consumul prea mare de efort fizic conduce la obosirea excesiv, mai ales a oferilor profesioniti.Fora la pedal Fp se poate reduce prin:-micorarea coeficientului ; -mrirearazeimediiRmagarniturilordefriciuneadiscului condus; -mrirea coeficientului de friciune ; -mrirea numrului de perechi de suprafee de friciune i; -mrirearaportuluidetransmitereiaiarandamentuluiaal mecanismului de acionare.

6.2 Calculul mecanismului de acionare mecanic Fora Fp de acionare a pedalei va fi dat de relaia: pp t mFFi i q= [daN] n care: -F este fora de apsare a arcurilor n [daN]; -ip este raportul de transmitere al prghiilor de debraiere; -iteste raportul de transmitere al pedalei i al furcii ambreiajului. - este randamentul mecanismului de acionare,. Se recomand = 0,80,85. Se tie c ia = ip it, unde ia = 3045; Fora Fp necesar decuplrii trebuie s fie cuprins ntre limitele Fp = 1015 daN pentru autoturisme i Fp = 1525 daN pentru autocamioane i autobuze. 23 Cursa total a pedalei trebuie s se ncadreze n limitele sp = 100150 mm pentru autoturisme; sp = 150180 mm pentru autocamioane i autobuze. 7. Durata de funcionare a ambreiajelor Ambreiajul nu are nevoie de nici un fel de ntreinere, n afar de reglarea, destul de rar, a cursei libere a pedalei. Dac este raional folosit, ambreiajul poate funciona multe zeci, chiar sute de mii de kilometri fr defectri. Totui, n timpul exploatrii automobilului pot s apar unele defectri manifestate prin: a) Ambreiajul face zgomot la apsarea pedalei. Cauzele pot fi: -uzuri mari la rulmentul de presiune; -prghia de debraiere lovete n carcas; -furca apas carcasa; -joc prea mare al butucului discului pe canelurile arborelui primar. Jocul normal tangenial este 0,005 0,10 mm.Dac acest joc depete 0,20 mm sau 0,50 mm radial se nlocuiete discul cu unul nou. b) Ambreiajul face zgomot la eliberarea pedalei datorit uneia din cauze: -arc de amortizare al discului rupt; -lipsa jocului la pedal; -arcul pedalei sau furcii rupt sau desprins; -arborele primar strmb; -ambreiajul dezechilibrat. c) Ambreiajul patineaz atunci cnd: -pedala nu are curs liber; -arcurile ambreiajului sunt prea slabe; 24 -a ptruns ulei la garniturile de friciune sau garniturile sunt prea uzate. d) Ambreiajul smucete Cnd suprafeele de friciune ale volantului, plcii de presiune i garniturilor de friciune sunt murdare, cnd garnitura de friciune este desprins de pe disc (discurile forfecate sau butucul discului este ncleiat pe arborele primar, prghiile de debraiere sunt dereglate sau pedala se nepenete n anumite poziii pe ax. e) Ambreiajul nu decupleaz corect cnd: -cursa liber a pedalei este foarte mare; -discul ambreiajului este strmb; -instalaia hidraulic este defect. Pentru asigurarea unei durate ct mai mari de funcionare, ambreiajul trebuie folosit cu grij, fr s fie forat i fr s fie lsat s funcioneze mai mult dect este nevoie.