UNIVERSITATEA POLITEHNICA DIN BUCURESTI FACULTATEA DE TRANSPORTURI SPECIALIZAREA: AUTOVEHICULE RUTIERE

CALCULUL SI CONSTRUCTIA AUTOVEHICULELOR PROIECTCALCULUL AMBREIAJULUI tipul: autoturism numr locuri: 5 locuri momentul maxim: Me=180 [ N m ] turatia:5200 rot/min turaia corespunztoare momentului maxim: nM=2800 rot/min viteza maxim: vmax=180 km/h.

STUDENT: DOAG CRISTIAN ALEXANDRU GRUPA:8102

BUCURESTI 2012

Tema de proiect: S se proiecteze ambreiajul pentru autovehiculul ce are urmtoarele caracteristici: tipul: autoturism numr locuri: 5 locuri momentul maxim: Me=180 [Nm] turatia:5200 rot/min turaia corespunztoare momentului maxim: nM=2800 rot/min viteza maxim: vmax=180 km/h.

2

CUPRINS:CAP.1. MEMORIU DE PREZENTARE...........................................................................4 1.1. Studiul nivelului tehnicii actuale n construcia de autovehicule................................4 1.3 Studiul comparativ al diferitelor tipuri de ambreiaje din dotarea autovehiculelor similare cu cel din tema de proiect. .................................................................................11 CAP.2. MEMORIU DE CALCUL...................................................................................12 2.1. Determinarea momentului de calcul al ambreiajului................................................13 2.2. Determinarea dimensiunilor garniturilor de frecare..................................................14 2.3. Determinarea forei de apsare al arcurilor asupra discului de presiune al ambreiajului:.....................................................................................................................16 2.4. Verificarea garnituri de frecare.................................................................................16 2.4.1. Verificarea presiuni specifice dintre garniturile de frecare:...............................16 2.4.2. Verificarea la uzur a garniturii de frecare:........................................................16 2.4.3. Verificarea ambreiajului la nclzire:.................................................................18 2.5. Calculul arcului de presiune: ....................................................................................20 2.5.1. Determinarea diametrului srmei i a diametrului de nfurare a spirei. .........20 2.5.2. Determinarea numrului de spire ale arcului de presiune:.................................21 2.5.3. Determinarea lungimii arcului n stare liber:....................................................22 2.5.4. Determinarea coeficientului de siguran a ambreiajului dup uzarea garniturii de frecare: ....................................................................................................................23 2.5.5. Determinarea lucrului mecanic necesar debreierii:............................................24 2.6. Calculul arborelui ambreiajului:................................................................................25 2.7. Calculul discurilor:....................................................................................................26 2.7.1. Calculul elementelor de fixare i ghidare ale discului de presiune....................26 2.7.2. Calculul discului condus:...................................................................................27 2.7.2.1. Calcul niturilor de fixare a discului propriu-zis pe butucul ambreiajului:. .27 2.7.2.2. Calculul arcului elementului suplimentar: ................................................28 2.8. Calculul mecanismului de acionare: .....................................................................29 2.8.1. Calculul forei de acionare al pedalei ambreiajului cu acionare mecanic......29 2.8.2. Calculul cursei pedalei:......................................................................................30 CAP.3. EXPLOATAREA I NTREINEREA AMBREIAJULUI: ...........................33 Bibliografie:.......................................................................................................................34

3

CAP.1. MEMORIU DE PREZENTARE.1.1. Studiul nivelului tehnicii actuale n construcia de autovehicule.Explicatie Ce e NOS...ce e NOS...NOS este un acronim pentru Nitrous Oxide Systems, firma care a devenit cea mai celebra in productia de sisteme de injectie cu oxid de azot. Numele s-a extins la toate sistemele (cam ca la xerox cu copiatoarele). Teorie Puterea unui motor depinde in mod direct de puterea exploziilor care au loc in camera de ardere in fiecare ciclu. Cu cat se arde mai multa benzina, cu atat este mai puternica explozia. Pentru arderea unei cantitati mai mari de benzina, este nevoie de mai mult oxigen pentru a intretine arderea. Orice tuning pentru marirea puterii asta face, in ultima instanta, mareste cantitatea de benzina si oxigen care intra in cilindru. Daca mai multa benzina benzina se baga usor (toata lumea a vazut carburatoare dereglate), marea problema devine marirea cantitatii de oxigen. Functionare Oxidul de azot (N2O) este un gaz neinflamabil si nu creste cifra octanica a benzinei dupa cum am auzit pe alocuri. Acela este nitrometanul, si cu totul alta poveste. Pentru a fi utilizat in motoare, se stocheaza sub forma lichida intr-o butelie la 1000 PSI. Cand este eliberat, trece in stare gazoasa, temperatura ii scade brusc si densitatea ii creste. La temperatura de 300 C (in camera de ardere), oxidul se desface in azot si oxigen, crescand astfel puterea exploziei. Azotul care este eliberat are si el un rol in amortizarea presiunii crescute asupra pistoanelor, ducand la o intarziere care da timp amestecului mai bogat sa arda in intregime. Sistemele de injectie (exista cateva subtipuri,eu explic la modul general) sunt compuse din butelie, tevaraie, cateva electrovalve (zise si solenoizi) si marele buton. Apasarea pe buton duce la punerea in functiune a solenoizilor de gaz si de benzina - unul da drumul gazului, celalalt creste fluxul de benzina si way to go ... pot fi si mai multi solenoizi, in functie de motor si sistem.

I s-a dus vestea de mare pericol pentru motor din cauzainconstientei celor care au tinut neaparat sa puna un sistem NOS ieftin. Daca sistemul este bine pus la punct si prevazut cu toate sigurantele, nu este nici o problema. Probleme pot aparea la intreruperea fluxului de benzina, caz in care amestecul devine prea bogat in oxigen si are loc o explozie, doua, trei FOARTE puternice, ce duce de obicei la unu-douatrei pistoane/biele/bloc motor etc inutilizabil... Solutia este instalarea unui senzor care decupleaza solenoidul de gaz cand se opreste fluxul de benzina. O alta problema este ca nu se poate injecta oxid in motor sub 3000 de ture, din acelasi motiv (nu e suficienta benzina). Solutia: "window switch", un senzor ce nu permite pornirea sistemului sub 3000 de ture. De fapt, multi nu au buton la mana, ci un WOT switch (wide open throttle), adica un contact ce porneste sistemul cand acceleratia a fost tinuta la podea un nr de secunde. Uzura motorului nu ar trebui sa fie o problema daca se foloseste gaz in reprize de maxim 15 secunde. Majoritatea motoarelor sunt concepute sa functioneze la o putere mult mai mica decat suporta si oricum, in 99% din timp merg sub puterea maxima.

TEHNOLOGIENoua generaie Nissan va aduce noi sisteme de siguran

4

Compania Nissan dezvolt noi tehnologii n materie de siguran, cea mai recent dintre acestea fiind prezentat n echiparea unui nou model - Jetson. Sistemul combin un radar i o camer video care sunt puse n legtur cu volanul i fnele. n acest fel, sistemul de securitate detecteaz obstacole aflate la 100 de m distan i l ajut pe ofer s evite coliziunile, fiind gata s frneze maina dac este nevoie. Nissan a prezentat un nou sistem de pilot automat, oarecum similar celui disponibil pe ultimul model Cadillac al companiei General Motors, care permite automobilului s se posteze automat la distana de siguran fa de maina din fa, fr a necesita intervenia oferului. Nissan i rivalele sale, Toyota Motor Corp. i Honda Motor Co. sunt gata s pfere cteva modele pregtite cu noi sisteme de siguran, care mresc fora de frnare sau ntresc centurile de siguran n anticiparea unui accident. Cu toate acestea cel mai revoluionar sistem experimentat de Nissan rmne sistemul de frnare anticoliziune, capabil s detecteze obstacole aflate la 100 de metri distan. Sistemul mai poate controla fora de frnare pe roata din dreapta sau din stnga, n funcie de obstacol i de felul n care este acionat volanul de ctre ofer dac acesta pierde controlul n timpul frnrii, astfel nct maina s i pstreze inuta de drum. ntr-un test drive, maina echipat cu acest nou sistem a ncetinit repede i foarte exact pentru a evita ciocnirea, alunecnd i derapnd n exteriorul obiectului detectat. Echipamentul laser al acestui echipament detecteaz doar reflecia luminii de la mainile aflate n fa, neputnd ns detecta pietonii sau alte obiecte aflate pe osea. De acest lucru se ocup ns camera video, fixat lng laser.

1.2 Ambreiajul- Justificarea alegerii - Rolul ambreiajului pe autovehicul

Ambreiajul este un cuplaj (leag capetele a doi arbori dispusi unul in prelungirea celuilalt, fr sau cu abateri de la coaxialitate) intermitent (asigur cuplarea i decuplarea arborilor fr demontarea sau remontarea cuplajului) comandat (decuplarea sau cuplarea se fac ca urmare a unei comenzi) normal cuplat (in stare normala este in situatia cuplat). Pe

5

autovehicule se ntlneste si sub form de cuplaj intermitent automat , adic cuplarea sau decuplarea au loc automat in functie, cel mai adesea, de turatia motorului cu ardere intern. Pe automobil ambreiajul se ntlnete in trei variante funcionale: in transmisie, intercalat ntre motor si schimbtorul de viteze, pentru transmiterea momentului motor; ca organ de cuplare si decuplare a treptelor de vitez in transmisiile automate; cuplaj de sigurana pentru limitarea valorii maxime a momentului de torsiune. decuplare a ambreiajului se numete

Operaia de debreiere. -

Cuplarea progresiv a motorului cu restul transmisiei la pornirea de pe loc sau dup schimbarea treptelor de vitez;

Operaia de cuplare a ambreiajului se numete ambreiere.

-

Limitarea valorii maxime a momentului de torsiune din restul transmisiei (cuplaj de sigurana); Izolarea intre motor si transmisie, in ambele sensuri, a vibraiilor torsionale provenite din funcionarea motorului sau din deplasarea automobilului pe cale.

Folosirea ambreiajului in transmisia automobilului este impus motoarelor cu ardere interna care nu pot porni sub sarcina. Pentru pornire ntreruperea legturii dintre motor si restul transmisiei prin decuplarea cuplarea schimbtorului de vitez in prima treapta si apoi cuplarea ambreiajului simultan cu actionarea usoar a acceleratiei.

de folosirea este necesara ambreiajului, progresiva a

- Conditiile impuse ambreiajului Decuplarea ambreiajului trebuie sa fie complet, rapid si sa necesite din partea conductorului auto eforturi reduse, pentru o cursa la pedal limitat.

6

Dac decuplarea ambreiajului nu este complet, au loc urmtoarele fenomene: schimbarea treptelor de vitez se face cu ocuri si zgomote, deoarece rotile dinate sunt sub sarcin parial, efectul fiind uzura dinilor i a roilor dinate sau a cuplajelor din schimbtorul de viteze; Dac schimbtorul este cuplat si motorul funcioneaz, ambreiajul patineaz, componentele sale se nclzesc, garniturile de frecare se uzeaz sau chiar se ard. Eforturi reduse pentru actionarea pedalei ambreiajului in conditiile unei curse limitate a acesteia se realizeaz prin proiectarea corespunztoare a sistemului de actionare. Cuplarea ambreiajului trebuie sa fie progresiva si perfecta (fara patinare in timpul rulrii).

Dac cuplarea ambreiajului se face brusc, apar smucituri ndeosebi la pornirea de pe loc a automobilului, dar si dup schimbarea treptelor de vitez, care conduc la accentuarea uzurii automobilului si la reducerea confortului. Patinarea ambreiajului conduce la efectele prezentate mai sus. Ambreiajul trebuie sa transmit momentul motor maxim chiar si in cazul cnd garniturile de frecare sunt uzate la limita admisibila. De asemenea trebuie sa aib siguranta ridicat in functionare, rezisten la uzur si o durat de serviciu ct mai mare. Se poate afirma c ambreiajul este cel mai solicitat organ al transmisiei automobilului (parcurgerea in trafic urban aglomerat a unei distante de 10km implic actionarea pedalei ambreiajului de zeci de ori). Pentru automobilele moderne obisnuite fiabilitatea ambreiajului trebuie sa fie aceeasi cu a schimbtorului de viteze de exemplu, adic sa functioneze fr reparatii (numai executarea operatiilor de ntretinere prescrise) pe toata durata de viat normal a automobilului. - Alte conditii generale impuse ambreiajului sunt: moment de inerie si mas proprie cat mai reduse; dimensiuni de gabarit limitate (diametrul exterior maxim al garniturilor de frecare este limitat); parametrii de baza sa varieze cat mai puin n timpul exploatrii si sa fie prevzut cu dispozitive pentru reglare; s fie echilibrat dinamic; s fie uor de ntreinut sau dac e posibil sa nu necesite operaii de ntreinere; s aib o construcie simpl si un pre de cost ct mai sczut.

7

- Prezentarea conditiilor constructive adoptate Se alege ambreaj monodisc simplu cu arc centra Fig 1: Prezentarea ambreajului ales

8

Fig 2:Constructia discu;lui condus cu elementele elastice suplimentare

9

- Compunerea ambreiajului Ambreiajul este compus din urmtoarele prti principale:

10

1. Partea conductoare este acea parte a ambreiajului care este montat pe volantul motorului. Ea poate fi identificat ca fiind acea parte a ambreiajului care se roteste cnd motorul este in functiune, ambreiajul este decuplat, iar automobilul st pe loc. Aceasta cuprinde urmtoarele componente principale: - carcasa interioar a ambreiajului; - placa sau discul de presiune; - arcul (arcurile de presiune). 2. Partea condus este acea parte a ambreiajului care este in legtura cinematic direct cu arborele de intrare (primar) al schimbtorului de viteza. Ea poate fi identificat ca fiind acea parte a ambreiajului care nu se rotete cnd motorul e in funciune, ambreiajul e decuplat, iar automobilul sta pe loc. Aceasta cuprinde urmtoarele componente: - discul sau discurile conduse ale ambreiajului; - arborele ambreiajului. 3. Sistemul de actionare sau de comanda al ambreiajului - are in componen dou prti: a) sistemul interior de actionare care cuprinde piesele si subansamblele care realizeaz comanda ambreiajului si sunt situate in interiorul carterului. In varianta complet sistemul cuprinde urmtoarele: - prghiile de debreiere; - inelul de debreiere; - mantonul de debreiere cu rulmentul de presiune si suportul su; - furca ambreiajului. b) sistemul exterior de actionare cuprinde toate piesele si subansamblele montate ntre pedala ambreiajului si captul furcii ambreiajului. El are mai multe variante constructive si constituie un criteriu de clasificare a ambreiajelor.

1.3 Studiul comparativ al diferitelor tipuri de ambreiaje din dotarea autovehiculelor similare cu cel din tema de proiect.Nr. Marca 1 Ford 2 Lada 3 4 5 Mitsubishi Peugeot Renault 6 Opel

11

Caract Pe(Kw) 62 np(rot/min) 4900 Me(N*m) 180 npn(rot/min) 2000 Vmax(km/h) 175 nr. cilindri 4 Masa tot(kg 1900 Sarcina utila I0 4,53 4,994 I1 3,67 4,506 I2 2,11 I3 1,34 I4 0,95 I5 0,67 0,78 form. roilor 4x2 4x2 tip ambreiaj mono- monodisc disc uscat uscat Tip arcuri perife- perifede presiune rice rice Tip mememecanism canic canic actionare Tip si 215/75 205/70 dimensiuni R16 R15 anvelope

Focus 1.6 55 5200 180 2800 180 4 1400

Niva

Cariama 60 3800 200 2600 195 4 1700 4,89 4,58

306 50 4000 160 2000 186 4 1235 4.19 2.73 1.96 1.31 0.95 0.76 4x2 monodisc uscat periferice mecanic 205/55 R16H

Laguna 57 4000 196 2250 195 4 1230 4,77 3,73

Astra 59 3500 170 2000 200 4 1600 4.34 3.55 1.95 1.28 0.89 0.71 4x2 monodisc uscat periferice mecanic 195/70 R16

0,75 4x2 monodisc uscat periferice mecanic 225/70 R15

0,67 4x2 monodisc uscat periferice mecanic 195/70 R14T

CAP.2. MEMORIU DE CALCUL.La calculul ambreiajului se urmrete stabilirea dimensiunilor elementelor principale ale acestuia, n raport cu valoarea momentului motor i pe baza parametrilor constructivi ai automobilului.

12

Calculul unui ambreiaj cuprinde n principal: determinarea dimensiunilor garniturilor de frecare; calculul arcurilor de presiune; calculul arborelui; calculul mecanismului de acionare. Pe baza analizelor modelelor similare de autovehicule se alege pentru autovehiculul din tema de proiect urmtoarele: un motor cu ardere intern avnd:Pmax = 55[ kw ] n p = 5200 [rot / min] M max = 18[ daN m] n M = 2800 [ rot / min]

i I = 3,670

schimbtorul de vitez n trepte cu urmtoarele rapoarte de transmisie:

i II = 2,210 i III = 1,423 i IV = 0,971 iV = 0,670

i0 = 4,53

raportul de transmisie al transmisiei principale :

soluia constructiv de ambreiaj: ambreiaj mecanic monodisc cu arcuri periferice elicoidale i mecanism de acionare mecanic. masa total a autovehiculului:M a = 1400 kg

tipul anvelopei: 215/75 R16

2.1. Determinarea momentului de calcul al ambreiajului.Pentru ca ambreiajul s transmit momentul maxim dezvoltat de motor fr s patineze, pe toat durata de funcionare chiar i dup uzarea garniturii de frecare cnd valoarea forei de apsare a arcurilor de presiune scade este necesar ca momentul de frecare a ambreiajului s fie mai mare dect momentul maxim al motorului. Momentul de calcul al ambreiajului reprezint momentul fa de care se dimensioneaz elementele ambreiajului. Acesta se determin cu relaia: M c = M max [ daN / m] (1) unde : M c - momentul de calcul al ambreiajului; - coeficient de siguran al ambreiajului; M max - momentul motor maxim. Valoarea coeficientului maxim de siguran se alege conform recomandrilor literaturii de specialitate [1] n funcie de tipul ambreiajului i condiiile de exploatare ale autovehiculului. Astfel pentru autoturisme avem: = 1,31,75. Alegem = 1,5

13

auto.

Criteriile care au stat la baza alegerii lui au fost: ambreiajul s nu patineze dup uzura garniturilor fora la pedal s aibe valori optime astfel nct s nu suprasolicite conductorulM c = 1,5 18 M c = 27 daN / m

2.2. Determinarea dimensiunilor garniturilor de frecare.Calculul garniturilor de frecare cuprinde: determinarea dimensiunilor, calculul presiunii specifice i verificarea la uzur.

Fig. 2.1. Garnitura de frecare a ambreiajului

Raza exterioar a garnituri de frecare se determin cu relaia: M max Re = 10 [ mm] ( 2) i (1 c 2 ) unde: - coeficientul ce depinde de tipul ambreiajului i al autovehiculului.cm 2 pentru ambreiaj monodisc de autoturisme daN m cm 2 Se alege = 27 daN m

= 2530

i=2 numrul de perechi de suprafee aflate n contact R c= i Re pentru autovehicule c=0,55-0,75 se alege c=0,75. Valorile superioare ale lui c corespund motoarelor ce funcioneaz la turaii ridicate deoarece alunecrile dintre suprafeele de frecare sunt mai intense la periferie.

14

Se alege c=0,75 deoarece motorul autovehiculului este rapid.Re = 10 27 18 2 1 0,75 2

(

)

Re = 132 .966 mm

Deoarece dimensiunile garniturilor de frecare sunt standardizate se adopt conform STAS 7793-83 valorile superioare cele mai apropiate de cea calculat. Dimensiunile garniturii de frecare alese din standard sunt: diametrul exterior al garniturii: De =280 mm diametrul interior al garnituri: Di =165 mm grosimea g =3,5 mm Raza exterioar a garniturii de frecare:De [mm ] 2 280 Re = 2 Re = 140 mm Re = (3)

Raza interioar a garniturii de frecare:Di [mm ] 2 165 Ri = 2 Ri = 82 .5mm Ri = (4)

Raza medie a suprafeei de frecare se determin cu relaia:Rm = 2 Re3 Ri3 [ mm] 3 Re2 Ri2

( 5)

3 3 2 140 82.5 Rm = 3 140 2 82.5 2

Rm = 113.727mm

15

2.3. Determinarea forei de apsare al arcurilor asupra discului de presiune al ambreiajului:Din condiia ca momentul de calcul M c s fie egal cu momentul de frecare a ambreiajului M a rezult urmtoarea relaie: M max ( 6) Fa = 103 daN i c f RmFc - fora de apsare asupra discului de presiune; - coeficientul de frecare dintre discurile ambreiajului; pentru frecare = 0,250,35 ferodou font Se adopt = 0,3 c f - coeficient ce ine seama de frecare dintre butucul discului condus i arborele ambreiajului. Pentru ambreiaje monodisc c f = 0,900,95 Se adopt c f =0,95 Din relaia (6) obinem:

Fa = Fa =

M max 10 3 [daN ] i c f Rm

( 6)

1,5 18 10 3 0,3 2 0,95 113.727 Fa = 416.511 daN

2.4. Verificarea garnituri de frecare.2.4.1. Verificarea presiuni specifice dintre garniturile de frecare:Presiunea specific ntre supape se determin cu relaia: 4 M max daN ( 7) p= 105 2 2 2 i ( De Di ) Rm cm 4 1,5 18 p= 105 0,3 2 ( 2802 1652 ) 113.727p = 0.984 daN cm 2

Pentru garniturile de frecare de ferodou valoarea admis a presiuni specifice este: daN p a = 1,5... 3,5 2 cm Deoarece

p p a

garniturile rezist la presiune.

2.4.2. Verificarea la uzur a garniturii de frecare:

16

Aprecierea solicitrilor la uzur a garniturii de frecare se face utiliznd lucrul mecanic specific de frecare la patinare LS n regimul pornirii de pe loc. Acesta se determin cu relaia: L daN m ( 8) LS = i A' cm 2 unde L reprezint lucrul mecanic de frecare la patinare al ambreiajului r2 ( 9) L = 357,3 Ga 2 r 2 [ daN / m] i I i0 unde: G a =1400 - greutatea total a autovehiculului daN; rr - raza de rulare a roilor motoare n metri rr = 0.95 r0 [ m]

(10 )

rr = 0.95 0,364 rr = 0,346 m r0 - raza liber a roi care se determin pe baza caracteristici anvelopei

iI raportul de transmitere al treptei nti de vitez i0 raportul de transmitere al transmisiei principale A aria suprafeei de frecare; Avnd n vedere c autoturismul din tema de proiect are anvelop tip 215/75R16 calculul razei libere a roii r0 se calculeaz cu formula: 16 25,4 (11) r0 = = 203,2 [ mm ] 2 r0 = r j + H = 203,2 + 161,25 r0 = 364.45 mm H pneu = 215 0,75 H pneu = 161.25 mm B pneu = 215mm

(12)

unde: Hpneu nlimea profilului pneului Bpneu limea pneului r raza jantei

r

r

= 364,44 0,95 = 346 mm = 0,346 m

(13)

Din relaia (9) rezult:L = 357 ,3 1400

2 ( De Di2 ) 10 2 [cm 2 ] 4 A' = ( 280 2 165 2 ) 10 2 4 A' = 401 .928 cm 2A' =

(14 )

0,346 2 3,670 2 4,530 2

L = 212 .826 daN m

17

Din relaia (8) rezult:212 .826 2 401 .928 daN m LS = 0,265 cm 2 LS =

Valoarea admisibil a lucrului mecanic specific la patinare: LSa = 0.75

Deoarece

LS LS a

daN m . cm 2

ambreiajul rezist la uzur.

2.4.3. Verificarea ambreiajului la nclzire:nclzirea ambreiajului se produce numai n timpul patinrii datorit transformrii lucrului mecanic de frecare n cldur. Verificarea la nclzire se face pentru discul cel mai solicitat termic i se apreciaz prin creterea de temperatur .n cazul ambreiajului monodisc verificarea la nclzire se face pentru discurile de presiune deoarece discul condus este izolat termic prin garniturile de frecare. Creterea de temperatur se calculeaz cu relaia: =

L

427 c g p

[ C]0

(15)

- coeficientul care exprim fraciunea din lucru mecanic de frnare consumat pentru nclzirea piesei care se verific. = 0,5 pentru discul de presiune al ambreiajului monodisc c cldura specific a materialului piesei care se verific.c =0,115 kg 0 C pentru oel i font g p - greutatea piesei care se verific. Calcul greutii g p se face n ipoteza c discul de presiune este o plac de font cu seciunea din fig. 2.2, iar marginile acestuia trebuie s le depeasc pe cele ale garniturii de frecare cu 2-3mm.Kcal

unde:

18

Fig. 2.2 Discul verificat la nclzire.

Dep = De + ( 4... 6 )[ mm ] Dep = 280 + 5 Dep = 285 mm Dip = 165 5 Dip = 160 mm Dip = Di ( 4... 6 )[mm ]

(16 ) (17 )

- grosimea discului de presiune n metri Se adopt constructiv h p =10 10 3 mm p = A h p g 10 1 [ daN m p = 7800 0,044 10 10 m p = 3.343 daN3

hp

]

(18 )

9,81 10 1

2 2 ( Dep Dip ) 10 6 [m 2 ] 4 A = ( 285 2 160 2 ) 10 6 4 A = 0,044 m 2A=

pentru font; g =9,81 m/ s 2 acceleraia gravitaional; A aria frontal a discului

= 7800

kg / m 3

(19 )

Din relaia (15) rezult:

19

= =

L 427 c g p

[ C]0

0,5 212 .826 427 0,115 3.3430

= 0,648

C

Valoarea admisibil a creterii de temperatur pentru o cuplare la plecarea de pe loc n cazul utilizrii relaiei (15) este: a = 10 C . Deoarece a < rezult c ambreiajul rezist la nclzire.

2.5. Calculul arcului de presiune:Arcurile de presiune ale ambreiajului sunt solicitate dup un ciclu asimetric cu un coeficient de asimetrie R=0,80,9 iar numrul ciclurilor de solicitare n condiiile normale de exploatare nu depesc 5 10 15 cicluri. Din aceast cauz distrugerea arcurilor de presiune nu se produce datorit oboseli materialului. Arcurile de presiune periferice elicoidale sunt arcuri cilindrice din srm tras de oel carbon de calitate pentru arcuri sau oel aliat pentru arcuri i au o caracteristic liniar. Calculul acestora const n determinarea diametrului srmei, a diametrului de nfurare a spirei, a numrului de spire i a lungimii arcului n stare liber.

2.5.1. Determinarea diametrului srmei i a diametrului de nfurare a spirei.Se adopt numrul arcurilor de presiune ca multiplu de 3 astfel nct fora de apsare ce revine unui arc s fie ntre 40-80 daN. Se adopt numrul de arcuri na=6. Fora este necesar s dezvolte un arc este:Fa ' = Fa ' = Fa [ daN ] na (19 )

416 .511 6 Fa ' = 69 .419 daN

O condiie necesar pentru ca manevrarea ambreiajului s nu fie obositoare este ca n momentul n care acesta este decuplat, fora dezvoltat de un arc Fa s fie maxim 10-25 % mai mare de valoarea corespunztoare poziiei cuplate.

Fa " = 5 ( 0, 1 Fa " = 0, 5 1

. . .

0, 2 5 d a N

) a [d F a N

]

4 1 6

.5 1 1

Fa " = 4 6 2 . 7 7

Diametrul srmei arcului se determin din condiia de rezisten de torsiune a acestuia n poziie decuplat a ambreiajului cu relaia:

20

d =c= D d

8 a " k F c 2 t 0 1 a

[m m

( 22)

D diametrul de nfurare al spirei arcului. Pentru arcurile elicoidale ale ambreiajului c = 58 conform literaturii de specialitate. Se adopt c = 5,9. k coeficient de corecie ce depinde de raportul c i se determin cu relaia: 4 c 1 0,615 + 4 (c 1) c 4 5 .9 1 0,615 k= + 4 (5.9 1) 5 .9 k = 1.257 k= ( 23 )

- rezistena admisibil a arcului daN ta = 7000 cm 2 Din relaia (21) rezult:8 1,257 62 .477 5.9 7000 10 2 d = 4.106 mm d=

ta

Deoarece dimensiunile pentru srma tras din oel pentru arcuri sunt standardizate se adopt conform STAS 893-67: d =4,5 mm. Diametrul de nfurare a spirei arcului conform relaiei (22) este:D = c d [m ] m D = 5 .9 4 .5 D = 26 .55 m m

2.5.2. Determinarea numrului de spire ale arcului de presiune:Din expresia matematic a sgei unui arc elicoidal din srm cu seciunea circular rezult relaia de calcul al numrului de spire active: G d 4 10 2 nS = [spire] ( 24) 8 D 3 k1 G modul de elasticitate transversal al srmei arcului; daN G =800000 pentru oel de arc. cm 2 k1 - rigiditatea arcului

21

F " ' Fa d a N k1 =a m m f 1unde: f 1 - sgeata suplimentar corespunztoare decuplarea ambreiajului; f 1 = 2 nd j d + nd j ' [mm]

deformrii arcului la

( 26 )

unde: nd - numrul de discuri conduse; j d - jocul dintre o pereche de suprafee de frecare necesar pentru decuplarea complet a ambreiajului. j d = 0,751,5mm ambreiaj monodisc Se adopt j d = 0,75 mm. j creterea grosimii discului condus datorit elementului elastic axial j =0,51,5mm. Se adopt j =0,8 mm. Din relaia (26) rezult: f 1 = 2 1 0.75 +1 0.8 f 1 = 2.3 mm

Din relaia (25) rezult:64 .559 71 .733 3 daN k1 = 3,119 mm k1 =

Din relaia (24) rezult:800000 4.5 4 10 2 8 26 .55 3 3,119 n S = 6.025 spire nS =

Numrul de spire trebuie s fie multiplu de 0,5 i mai mare dect 6. Deoarece spirele de la captul arcului nu sunt active, numrul total de spirent = n S + 2 [spire] nt = 6 + 2 nt = 8 spire.

( 27 )

2.5.3. Determinarea lungimii arcului n stare liber:Lungimea arcului n stare liber se determin cu relaia: L0 = L1 + f 1 [ mm] (28) L1 - lungimea arcului comprimat n poziia decuplat a ambreiajului; f 1 - sgeata arcului corespunztoare poziiei cuplate.

22

L1 se determin din condiia ca distana dintre n starea comprimat a arcului s

fie js=1 mm cu relaia:L 1 L 1 L 1 f1 f1 f1 L0 = 43 +17 .109

( = nS + 2

( = 6 + 2)

= 4 3 m m

8 F " a = 4 G d 8 6 2 .4 7 7 = 8 0 0 0 0 0 = 1 7 .1 0 9

Din relaia (28) rezult:L0 = 56 .109 mm

Pentru a se evita flambajului arcului de presiune se recomand ca: Deoarece

L0 3. D

L0 56.109 = = 2,264 < 3 rezult c arcul rezist la flambaj. D 26.55

2.5.4. Determinarea coeficientului de siguran a ambreiajului dup uzarea garniturii de frecare:Datorit uzrii garniturilor de frecare arcurile de presiune se destind mai mult i fora de apsare scade de la valoarea Fa ' pn la Fa ' ' ' . Momentul de frecare al ambreiajului dup uzarea garniturilor de frecare este: M a ' = i Fa ' ' 'na Rm 10 3 [ daN m] ( 31) f Fa ' ' ' = Fa ' 2 [ daN ] (32 ) f1 f 2 = f u [mm ] (33) f sgeata corespunztoare arcului n poziia cuplat a ambreiajului8 Fa 'D 3 n S [mm] G d 4 10 2 8 69.419 26.55 3 6 f = 800000 4.5 4 10 2 f = 19.009 mm f = (34)

u - destinderea corespunztoare uzurii tuturor garniturilor de frecare pn la limita maxim admisibil. u = 2 nd u1 [mm]

( 35 )

1 - uzura admisibil pentru o garnitur de frecare. u 1 =1,22mm u Se alege u1 =1,2 mm

Din relaia (35) rezult:

23

u = 2 1 1,2 u = 2.4 mm

Din relaia (33) rezult:f 2 =19 .009 2.4 f 2 =16 .609 mm

Din relaia (32) rezult:16 .609 17 .109 Fa ' ' ' = 67 .394 daN Fa ' ' ' = 69 .419

Din relaia (31) rezult:M a ' = 0,3 2 67 .394 6 113 .727 10 3 M a ' = 27 .592 daN m

Coeficientul de siguran al ambreiajului u dup uzarea garniturii de frecare este:u = u =Ma' M max (36)

27.592 18 u = 1.533

Deoarece u >1 rezult c ambreiajul va transmite fr patinare momentul maxim al motorului i dup uzarea garniturilor de frecare.

2.5.5. Determinarea lucrului mecanic necesar debreierii:Lucrul mecanic necesar debreierii este lucrul mecanic produs de forele elastice la comprimarea arcurilor de presiune cu sgeata F1 i se determin cu relaia:' "

Ld Ld Ld

Fa + Fa = 2 6 9 .4 1 9 = = 0,9 2 9

+ 2 d a N

unde: - randamentul mecanismului de acionare a a = 0.80 ... 0.98 , conform literaturi de specialitate Alegem: a = 0,98 Valorile recomandate ale lucrului mecanic necesar debreieri pentru autoturisme sunt cuprinse ntre 0.51 daNm

24

2.6. Calculul arborelui ambreiajului:

Arborele ambreiajului este supus solicitri de torsiune cu un moment egal cu momentul de calcul al ambreiajului i solicitrile de strivire si forfecare la nivelul canelurilor de-a lungul crora culiseaz discul condus. Din condiia de rezisten la torsiune se determin diametrul interior al arborelui ambreiajului cu relaia: M max 10 2 di = [cm] (38) 0.2 ta1,5 18 10 2 0.2 1100 d i = 2.307 cm di =

unde: ta - rezistena admisibil la torsiune i are valorile: ta =1000-1200 daN/cm2 Alegem ta =1000 daN/cm2. Materialul din care se confecioneaz arborele ambreiajului este oel aliat pentru cementare 21MoCr12 conform STAS 791-80. Deoarece arborii canelai au dimensiuni standardizate din STAS 1770-68 se aleg urmtoarele dimensiuni: - diametrul interior al canelurii di=26 mm - diametrul exterior al canelurii de=32 mm - numrul de caneluri z=10 - limea canelurii b=4 mm. Verificarea la strivire a canelurilor arborelui ambreiajului se face cu relaia:

25

Ps = Ps =

4 M max 10 2 daN z l h (d e + d i ) cm 2

(39)

4 1,5 18 10 2 10 3.2 0,3 (3.2 + 2.6) daN Ps = 193.966 cm 2

unde: l - lungimea butucului discului condus Considerm c condiiile de lucru sunt condiii obinuite de lucru astfel ca lum lungimea discului condus ca fiind l=de=3,2 cm. h - nlimea canelurii arboreluide di [cm ] 2 3.2 2.6 h= 2 h = 0,3 cm h= (40 )

Rezistena admisibil la strivire pentru canelurile arborelui ambreiajului este Psa=200250daN/cm2. Deoarece Ps