AMBREIAJUL

1

CAPITOLUL 3

AMBREIAJUL

3.1. Rolul, cerințele impuse și clasificarea ambreiajelor

3.1.1. Rolul ambreiajului Ambreiajul este subansamblul amplasat între motor și transmisie, care reprezintă un cuplaj de legătură între arborele cotit al motorului 1 și schimbătorul de viteze (cutia de viteze) 3, fiind montat în vecinătatea volantului motorului (figura 3.1, zona 2) și cu ale cărui dimensiuni este compatibil.

Figura 3.1 Dispunerea ambreiajului în echipamentul de propulsie

Ambreiajul este inclus în transmisia autovehiculului în scopul

compensării principalelor dezavantaje ale motorului cu ardere internă, care constau în: imposibilitatea pornirii sub sarcină, existența unei zone de funcționare instabile și mersul neuniform al arborelui cotit. Necesitatea includerii ambreiajului în transmisia autovehiculului este determinată și de particularitățile funcționării acesteia, caracterizate mai ales de cuplarea și decuplarea motorului.

Decuplarea este necesară la oprirea și frânarea totală a autovehiculului sau la schimbarea treptelor de viteze, iar cuplarea este necesară la pornirea din loc și după schimbarea treptelor de viteze.

Cuplarea lină a arborelui primar al cutiei de viteze cu arborele cotit al motorului, care are o turație ridicată, asigură creșterea treptată și fără șocuri a sarcinii la dinții roților dințate și la piesele transmisiei, fapt care reduce uzura și elimină posibilitatea ruperii lor.

AMBREIAJUL

2

Prin decuplarea transmisiei de motor, roțile dințate din cutia de viteze nu se mai află sub sarcină și cuplarea lor se poate face fără eforturi mari între dinți.

În caz contrar, schimbarea treptelor de viteze este însoțită de zgomot puternic, iar uzura dinților este deosebit de mare, putând avea loc chiar distrugerea lor.

Particularitățile de funcționare ale ambreiajelor sunt caracterizate de diagrama cuplării la plecarea din loc a autovehiculului, reprezentată în figura 3.2, în care pe abscisă este reprezentat timpul t, iar pe ordonată - momentul de frecare al ambreiajului Ma, turația motorului n, turația transmisiei (părții conduse a ambreiajului) n

a și viteza de patinare între părțile conduse și

conducătoare vp.

Figura 3.2 Graficul procesului de funcționare al ambreiajului la demararea autovehiculului

Cuplarea ambreiajului la demararea autovehiculului începe din momentul atingerii suprafețelor de frecare ale părților conducătoare (suprafețele frontale ale volantului și discului de presiune) și conduse (în cazul ambreiajelor cu fricțiune-garniturile de frecare) și se termină la egalizarea vitezelor lor unghiulare de rotație. La pornirea din loc a autovehiculului, accelerarea maselor părții conduse a ambreiajului începe de la viteza unghiulară ωa=0, iar la

schimbarea treptelor de viteză masele pieselor conduse, în momentul cuplării ambreiajului, se rotesc deja cu o viteză unghiulară ωa.

Procesul cuplării ambreiajului (corespunzător timpului tc) constă în două etape (figura 3.2). Prima etapă (cu durata t1) începe din momentul atingerii suprafețelor de frecare, când momentul de frecare al ambreiajului Ma este egal cu Ma=0 (punctul A), și se termină când momentul de frecare egalează momentul de rezistență la deplasarea autovehiculului Mr, care acționează asupra

arborelui ambreiajului (arborele primar al cutiei de viteze), adică în punctul B, în care Ma =Mr. Din acest moment, se trece în a doua etapă a cuplării (corespunzătoare timpului t2), caracterizată de începerea demarajului

Ma

n na Vp

E G n C

D Vp

na

K Ma=Mr B

L

t1 t2

tc

t A

Ma

AMBREIAJUL

3

autovehiculului și de reducerea treptată a patinării (n-na), până la dispariția ei

completă (punctul K). Din diagrama procesului de cuplare a ambreiajului se observă că momentul de frecare crește după curba ABC. În punctul B, momentul de frecare este egal cu momentul de rezistență la deplasarea autovehiculului (plecarea din loc).

Variația turației motorului n în timpul cuplării este dată de curba EGD care arată că, în prima etapă, din momentul atingerii suprafețelor de frecare (punctul E) și până la plecarea din loc a autovehiculului (punctul G), turația motorului crește, iar în a doua etapă, care durează până la sfârșitul patinării (punctul D), turația motorului scade. Curba FD caracterizează variația turației transmisiei (părții conduse a ambreiajului) n

a, începând din momentul egalizării

momentelor (Ma=Mr), până în punctul D, unde devine egală cu turația motorului (n

a=n). Viteza de patinare vp, dintre părțile conduse și conducătoare

ale ambreiajului se schimbă în timpul cuplării, conform curbei LK, respectiv la începutul cuplării (punctul L) patinarea este totală, iar la sfârșitul ei (punctul K) patinarea este zero. Particularitățile procesului de funcționare descris mai sus se referă la ambreiajele mecanice, dar sunt valabile și pentru celelalte tipuri, deși modul de transmitere este diferit.

3.1.2. Cerințele impuse ambreiajelor

Ținând seama de fenomenele prezentate anterior, un ambreiaj bine conceput și corespunzător reglat trebuie să îndeplinească următoarele cerințe:

a. La decuplare: - să izoleze rapid și complet motorul de transmisie, pentru a face posibilă

schimbarea vitezelor fără șocuri; - decuplarea să necesite din partea conducătorului eforturi reduse, fără a avea însă o cursă prea mare la pedală;

b. La cuplare: - să îmbine lin motorul cu transmisia, pentru a evita pornirea bruscă din

loc a autovehiculului și șocurile în mecanismele transmisiei; - să permită eliminarea căldurii care se produce în timpul procesului de cuplare la patinarea ambreiajului. c. În stare cuplată:

- să asigure o îmbinare perfectă între motor și transmisie, fără patinare, elementele conduse ale ambreiajului să aibă momente de inerție cât mai reduse pentru micșorarea sarcinilor dinamice în transmisie; În afara acestor cerințe prezentate mai sus pentru diferite faze de funcționare, ambreiajul trebuie să mai îndeplinească următoarele cerințe: - momentul de inerție al părții conduse, solidară la rotație cu arborele primar al cutiei de viteze, să fie cât mai mic;

AMBREIAJUL

4

- să aibă o funcționare sigură, de lungă durată și întreținere ușoară; - acționarea să fie simplă și cu eforturi în limitele admise;

- să permită o bună transmitere a căldurii în mediul înconjurător; - construcția să fie simplă, tehnologică și ieftină.

3.1.3. Clasificarea ambreiajelor

Ambreiajele folosite în construcția de autovehicule se pot clasifica astfel: - după modul de transmitere a momentului; - după modul de acționare. Din punctul de vedere al modului de transmitere a momentului, ambreiajele se împart în: - ambreiaje simple; - ambreiaje combinate. La rândul lor, ambreiajele simple se împart în: - ambreiaje mecanice (de fricțiune): - ambreiaje hidraulice; - ambreiaje electromagnetice. Ambreiajele mecanice pot fi: - după numărul discurilor: monodisc; cu mai multe discuri de fricțiune; - după poziția de dispunere a arcurilor: cu arcuri dispuse periferic; cu arc central spiral sau cu diafragmă; - centrifuge sau semicentrifuge. Ambreiajele hidraulice pot fi: cu prag fix; cu prag mobil sau cu cameră de colectare. Ambreiajele electromagnetice pot fi: cu sau fără pulbere feromagnetică. Ambreiajele combinate pot fi: - mecano-centrifuge; - mecano-hidraulice; - mecano-electromagnetice. Din punctul de vedere al modului de acționare, ambreiajele de autovehicule se împart în: - ambreiaje neautomate (puse în funcțiune de forța musculară a conducătorului, prin acțiunea mecanică sau hidraulică); - ambreiaje automate; - ambreiaje acționate hidraulic; - ambreiaje acționate pneumatic; - ambreiaje acționate vacumatic; - ambreiaje acționate electric; Uneori sistemul de acționare a ambreiajelor neautomate este prevăzut cu un servomecanism de tip mecanic, hidraulic sau pneumatic, care reduce efortul depus de conducător.

AMBREIAJUL

5

3.2. Construcția ambreiajelor mecanice

În construcția de autovehicule, ambreiajele mecanice (de fricțiune) au căpătat răspândirea cea mai largă, dat fiind faptul că ele satisfac în bună măsură cerințele principale, respectiv: sunt simple, ieftine, sigure în exploatare, ușor de manevrat și au momente de inerție mici ale pieselor părții conduse. Funcționarea ambreiajelor mecanice este bazată pe folosirea forțelor de frecare ce apar între suprafețele părților conduse și conducătoare ale acestora. Ambreiajele mecanice folosite în construcția de autovehicule pot avea unul sau două discuri de fricțiune, în funcție de mărimea momentului de torsiune transmis. Dintre ambreiajele simple, utilizarea cea mai largă au căpătat-o cele cu un singur disc de fricțiune, datorită simplității construcției, greutății reduse și costului mai mic. Construcția ambreiajelor mecanice cu un singur disc, cu arcuri periferice, este dată în figura 3.5 (reprezentare schematică și secțiune longitudinală).

Figura 3.5 Ambreiajul cu arcuri periferice

1 - arborele cotit al motorului; 2 - discul condus; 3 - volantul; 4 - șuruburi fixare carcasă; 5 - carcasă; 6 - discul de presiune; 7 - articulație; 8 - pârghiile de

decuplare; 9 - suport pârghie; 10 - carter ambreiaj; 11 - rulmentul de presiune; 12 - arborele ambreiajului; 13 - manșonul de decuplare; 14 - arcurile de presiune

periferice; 15 - garnitură izolatoare; 16 - coroana dințată pornire motor; 17 - piuliță; 18 -șuruburi fixare volant; 19 - lagăr arbore ambreiaj.

AMBREIAJUL

6

Folosirea acestui ambreiaj se recomandă atunci când momentul transmis nu este mai mare de 700-800 [Nm].

Momentul maxim transmis de ambreiaj depinde de forța dezvoltată de arcuri, de dimensiunile discurilor, de coeficientul de frecare și de numărul suprafețelor de frecare. Posibilitatea măririi coeficientului de frecare pentru materialele existente este limitată, mărirea diametrelor discurilor este, de asemenea, limitată de dimensiunile volantului motorului, iar forța dezvoltată de arcuri nu poate fi oricât de mare, deoarece crește în mod nepermis încărcarea specifică, iar acționarea ambreiajului se face mai greu. Din aceste motive, la transmiterea unui moment mai mare de 800 Nm, se recomandă folosirea ambreiajului cu două discuri, de tipul celui reprezentat în figura 3.5 (reprezentare schematică și secțiune longitudinală).

Figura 3.6 Ambreiaj cu arcuri periferice bidisc

1-arborele cotit al motorului; 2-discurile conduse ale ambreiajului; 3-discul de presiune; 4-discul de presiune intermediar; 5-volantul; 6-șuruburi de fixare a

pârghilor; 7-piuliță; 8-pârghie de decuplare; 9-carcasă; 10-carter ambreiaj; 11-rulmentul de presiune; 12-arcuri de revenire manșon; 13-manșonul de decuplare;

14-arborele ambreiajului; 15-furca ambreiajului; 16-arcurile de presiune periferice; 17-garnitură izolatoare; 18-șuruburi; 19-prezon; 20-coroana dințată pornire motor; 21-piuliță; 22-șuruburi fixare volant; 23-piuliță; 24-lagăr arbore

ambreiaj. Creșterea momentului de frecare prin mărirea numărului discurilor ambreiajului nu aduce schimbări în schema de principiu a acestuia, ci impune doar mărirea de piese similare. O oarecare dificultate constructivă la aceste

AMBREIAJUL

7

ambreiaje o constituie necesitatea asigurării unei deplasări forțate a discului de presiune intermediar 4, în scopul obținerii unei decuplări rapide și totale. O influență deosebită asupra construcției ambreiajelor mecanice o are dispunerea arcurilor de presiune, care pot fi periferice sau centrale. În funcție de numărul lor, arcurile periferice cilindrice se dispun pe un cerc așa cum s-a observat la variantele prezentate anterior s-au pe două cercuri concentrice așa cum se observă din figura 3.7.

Figura 3.7 Ambreiaj cu arcuri periferice pe două cercuri concentrice

1-arborele cotit al motorului; 2-lagăr arbore ambreiaj; 3-șuruburi fixare volant; 4-arborele ambreiajului; 5-volantul; 6-discul condus; 7-discul de presiune; 8-

articulație; 9-carcasă; 10-suport pârghie; 11-arc de fixare a discului intermediar; 12-pârghiile de decuplare; 13-rulmentul de presiune; 14-cater ambreiaj; 15-manșonul de decuplare; 16-furca ambreiajului; 17-șuruburi fixare carcasă; 18-arcurile de presiune periferice; 19-coroană dințată pornire motor;20-garnitură

izolatoare; 21-discul intermediar de decuplare.

În figura 3.8 și figura 3.9 sunt prezentate variante de ambreiaje cu arc central. Ambreiajele cu arc central (axa arcului se confundă cu cea a ambreiajului) pot fi cu arc spiral (cilindric, conic, parabolic) sau cu arc central sub formă de difragmă. În figura 3.8 avem prezentată construcția unui ambreiaj cu arc central conic. În figura 3.9 avem prezentată construcția unui ambreiaj cu arc central tip diafragmă cu tăieturi după generatoare (schemă cinematică și secțiune longitudinală).

AMBREIAJUL

8

La această variantă, forța de apăsare este realizată de arcul central tip diafragmă cu tăieturi după generatoare 14, care îndeplinește un dublu rol: arc de presiune și pârghii de decuplare.

Decuplarea ambreiajului se realizează prin acționarea mecanismului de comandă care crează forța de decuplare, sub acțiunea căreia manșonul de decuplare 13 cu rulmentul de presiune 11, se deplasează axial spre stânga, acționând asupra sectoarelor din arcul central 14 care au rol de pârghii de decuplare. Arcul se rotește în raport cu capetele niturilor 28 și eliberează discul de presiune care se deplasează înspre dreapta sub acțiunea arcurilor lamelare 29, lăsând discul condus 2, liber.

Figura 3.8 Figura 3.9

1-arborele cotit al motorului; 2-discul condus; 3-volantul; 4-șuruburi fixare carcasă; 5-carcasă ambreiaj; 6-discul de presiune; 10-carterul ambreiajului; 11-rulmentul de presiune; 12-arborele ambreiajului; 13-manșonul de decuplare; 14-

arcul de presiune central (elicoidal conic și tip diafragmă cu tăieturi după generatoare); 16-coroana dințată de pornire a motorului; 17-șurub de fixare a

volantului; 19-lagărul arborelui ambreiajului; 28-nit reazem arc central; 29-arc lamelar ; 38-nit 1; 39-nit 2.

Prin analiza comparativă a celor două tipuri de ambreiaje, la ambreiajele

cu arcuri periferice se constată următoarele: - apăsarea discului de presiune pe suprafața de frecare se face neuniform;

- montarea arcurilor impune o serie de prevederi constructive legate de menținerea lor contra acțiunii forței centrifuge la funcționarea motorului și de evitarea acțiunii directe a fluxului de căldură rezultat în fazele de patinare ale ambreiajului;

- pârghiile de decuplare impun operații laborioase de reglare pentru dispunerea capetelor inferioare într-un plan paralel cu planul de decuplare;

AMBREIAJUL

9

- gabarit axial mărit, determinat de caracteristicile constructive ale arcurilor;

- fiabilitate redusă datorită existenței unui număr mare de piese și cuple mobile și cu frecare ce intră în compunerea mecanismului ambreiaj.

Pentru analiza comparativă a caracteristicilor de funcționare ale celor două tipuri de ambreiaje, în figura 3.10 este prezentată caracteristica arcurilor prin dependența dintre forța elastică (F) și deformația (f).

Figura 10 Caracteristicile de funcționare ale ambreiajelor mecanice cu arcuri

Curba 1 corespunde ambreiajului cu arcuri periferice, iar curba 2

ambreiajului cu arc central tip diafragmă cu tăieturi după generatoare. Considerând că ambele tipuri de ambreiaje dezvoltă inițial același moment, bazat pe dependența liniară dintre forța arcurilor și momentul capabil al ambreiajului, starea inițială cuplată corespunde punctului C cu coordonatele (Fc,fc). Față de valoarea săgeții din stare cuplată a ambreiajului (fc), sporirea deformației corespunde cursei de debreiere, iar reducerea deformației corespunde compensării uzurilor de frecare ale discului condus. Dacă ∆h este cursa necesară debreierii, punctele C1 și C2 corespund poziției decuplate, iar punctele U1 și U2, corespunzătoare detensionării arcurilor cu mărimea ∆u, stării de uzură maximă a garniturilor. Din analiza celor două caracteristici rezultă următoarele:

- acționarea ambreiajului cu arc central diafragmă este mai ușoară deoarece forța necesară pentru menținerera ambreiajului în poziție decuplată este mai redusă (FD2<<FD1);

- ambreiajul cu arc central diafragmă prezintă o progresivitate ridicată la cuplare datorită elasticității mari a arcului;

- ambreiajul cu arc central diafragmă nu are tendința de patinare la uzarea garniturilor, deoarece momentul capabil al ambreiajului se menține în jurul valorii nominale de nou pe toată durata de funcționare a ambreiajului (corespunzătoare uzării garniturilor cu mărimea ∆h);

- toate elementele constructive sunt piese, corpuri de rotație, astfel că echilibrarea lor se poate realiza cu ușurință.

AMBREIAJUL

10

Aceste particularități constructive și funcționale prezentate mai sus

motivează utilizarea generalizată a ambreiajelor cu arc central diafragmă la toate tipurile de autoturisme concepute după ani 1980-1985, de când obținerea arcului diafragmă nu a mai prezentat o dificultate tehnologică.

Figura 3.11 Figura 3.12 Ambreiaj cu arcuri periferice semicentrifugal Ambreiaj centrifugal

1-contragreutate 1-volantul motorului; 2-arcuri care mențin ambreiajul decuplat; 3-disc de presiune; 4-disc reactiv; 5-disc de fricțiune; 6-carcasa; 7-contragreutăți articulate de carcasă; 8-arcuri de presiune.

Tendințele de obținere a unei plecări din loc cât mai line și de ușurare a acționării ambreiajului au dus la construirea și utilizarea ambreiajelor semicentrifuge, la care presiunea dintre discuri se asigură atât cu ajutorul unor arcuri mai slabe, cât și cu ajutorul forțelor centrifuge ale greutăților 1 de la capetele pârghiilor de decuplare. Construcția unui ambreiaj semicentrifug este reprezentată în figura 3.11. La ambreiajele semicentrifuge, forța de presiune dată de arcuri este cu aproximativ 30% mai mică decât la ambreiajele obișnuite similare. Aceasta permite reducerea efortului de decuplare la turații mici, însă la turații mari efortul de decuplare crește foarte mult. Din această cauză, ambreiajele semicentrifuge se construiesc cu un singur disc de presiune și se utilizează numai la autoturisme, autocamioane de tonaj redus și microbuze. Din categoria ambreiajelor mecanice fac parte și ambreiajele centrifuge figura 3.12, care au o acțiune automată, în sensul că atât procesul cuplării, cât și al decuplării sunt legate de regimul de funcționare al motorului.

AMBREIAJUL

11

Atunci când motorul nu funcționează, ambreiajul este decuplat, iar în intervalul unor turații stabilite, se cuplează sub acțiunea forțelor centrifuge ale unor pârghii prevăzute cu greutăți la capete. Avantajele principale ale ambreiajelor centrifuge sunt: cuplarea lină la plecarea din loc a autovehiculului și decuplarea automată la reducerea turației motorului până la mersul în gol, ceea ce împiedică oprirea lui. Dezavantajele ambreiajelor centrifuge sunt: posibilitatea patinării la turații relativ reduse și sarcini mari ale motorului; imposibilitatea pornirii motorului prin împingerea autovehiculului; funcționarea cu regim termic mai ridicat, ca urmare a patinării îndelungate; imposibilitatea utilizării frânei de motor. Unele dintre aceste dezavantaje pot fi eliminate prin utilizarea unor dispozitive, care însă măresc complexitatea construcției. Toate acestea fac ca ambreiajele centrifuge să fie utilizate în transmisiile automate combinate cu alte tipuri de ambreiaje.

3.3. Elementele constructive ale ambreiajelor.

3.3.1. Volantul.

Rolul principal al volantului (determinat de motorul autovehiculului), este de acumulator de energie cinetică pentru reducerea gradului de neuniformitate a vitezei unghiulare a arborelui cotit, astfel că forma și dimensiunile lui sunt determinate în mod esențial de tipul motorului (cu aprindere prin scânteie, cu aprindere prin comprimare) și regimul acestuia de funcționare (lent sau rapid).

Volantul este fixat pe arborele cotit al motorului într-o poziție bine definită cu ajutorul unor elemente de asamblare demontabile (șuruburi cu asamblare directă în găurile filetate din flanșa arborelui cotit sau șuruburi, piulițe și elemente de siguranță, caz în care flanșele arborelui cotit și volantului au găuri de trecere). În zona exterioară a acestuia se găsesc coroana dispozitivului de pornire a motorului (demarorul, fixat de regulă pe carterul ambreiajului), precum și coroana traductorului de turație al sistemului de alimentare, aprindere sau diagnosticare (dacă este cazul). Construcția volantului este determinată de rolul funcțional pe care îl îndeplinește pentru motor, iar configurația acestuia este influențată de tipul mecanismului de ambreiaj cu care acesta este asamblat.

Volantul clasic se întâlnește în două variante constructive: - volantul monobloc plat sau cu obadă, constituit ca o piesă masivă din

fontă; - volantul modular. Volantul monobloc plat este cel mai utilizat la construcțiile actuale de

autovehicule, iar ca materiale din care se execută, fonta cenușie (Fc250) este întâlnită la motoarele clasice, iar fonta nodulară (Fgn) în cazul motoarelor ce funcționează la turație ridicate.

AMBREIAJUL

12

Volantul modular prezentat în figura 3.13 (care constituie o soluție de viitor datorită reducerilor costurilor de fabricație), este construit dintr-un disc de oțel (care este asamblat cu arborele cotit al motorului) de care se fixează volantul propriu-zis, confecționat din fontă și având forma unei coroane. În figura 3.13.a, este prezentată varianta propusă de VALEO la care discul de oțel 1, solidarizat cu arborele cotit al motorului, se fixează prin șuruburile 3 de volantul 2. Pe partea exterioară a discului de oțel este prelucrată prin ștanțare coroana traductorului de turație și aproximativ la același nivel pe o porțiune cilindrică a acestuia, este fixată prin ajustaj cu strângere, coroana dințată de pornire a motorului 5.

a) b) Figura 3.13

Volantul modular 1-discul de oțel; 2-volantul; 3-șurub fixare volant; 4-coroana de pornire a

motorului; 5-coroana traductorului de turație

În figura 3.13,b este prezentată varianta produsă de firma LUK, pentru VW Golf, la care este simplificată mult construcția ambreiajului, deoarece discul de oțel 1 al volantului modular, îndeplinește și funcția de carcasă a ambreiajului. La volantul din figura 3.14, dezvoltat de constructorii consacrați de ambreiaje (VALEO, LUK sau SACHS), s-a asociat funcționarea volantului de inerție, cu cel de element elastic suplimentar și element izolator pentru vibrațiile de torsiune din grupul motopropulsor.

Dublul volant este compus dintr-un volant primar 1, fixat pe arborele cotit al motorului și un volant secundar 3, pe care se montează mecanismul ambreiaj.

2

1

4

3

2

1

5 5

AMBREIAJUL

13

Între cei doi volanți, centrați prin rulmentul 4, este amplasat izolatorul de vibrații torsionale, compus din arcurile elicoidale 2 și amortizorul 5, format dintr-un pachet de inele de frecare. Datorită spațiului disponibil în gabaritul volantului motor, dimensiunile izolatorului de vibrații pot fi majorate față de cazul dispunerii lui în discul condus al ambreiajului și prin urmare, rezultă un filtraj al vibrațiilor torsionale foarte bun chiar și în regimuri de funcționare la turații reduse.

Figura 3.14 Volantul cu element elastic suplimentar și element izolator pentru vibrațiile de

torsiune 1.volantul primar; 2-arcurile elicoidale; 3-volantul secundar; 4-rulment; 5-amortizorul.

Prin înserierea arcurilor 2 între cei doi volanți acesta îndeplinește și rolul

dispozitivului elastic suplimentar pentru limitarea momentului la cuplarea bruscă a ambreiajului.

3.3.2. Mecanismul ambreiaj Mecanismul ambreiaj este subansamblul ce asigură apăsarea și eliberarea

discului de fricțiune, poziționat între acesta și volant. Fixarea acestuia pe volant este realizată cu elemente demontabile (șuruburi și elemente de siguranță) și elemente de centrare, dispuse în zona periferică. Principalele cerințe funcționale ale acestui subansamblu sunt: - să exercite o presiune uniform repartizată asupra discului de fricțiune; - să fie bine echilibrat dinamic; - să aibă gabarit axial minim.

1

2

3

4

5

AMBREIAJUL

14

În componența acestui ansamblu se găsesc următoarele elemente principale: discul de presiune, dispozitivul elastic de apăsare (presiune), carcasa ambreiajului. Discul de presiune, este solidar la rotație cu volantul și trebuie să aibă posibilitatea, ca în momentul decuplării sau cuplării, să se deplaseze axial față de volant.

a) b) c) d) Figura 3.15

2-discul condus; 3-volantul motrului; 5-carcasa ambreiajului; 6-discul de presiune; 8-pîrghie de decuplare; 30-discul de presiune intermediar; 35-prezon;

36-piuliță; 40-știft frontal; 41-știft radial

Solidarizarea în mișcare de rotație și ghidarea axială a discului de presiune cu volantul se realizează în mai multe variante constructive după cum urmează: - cu umeri ai discului și ferestre în carcasă (figura 3.15.a); - cu știft frontal în carcasă și caneluri radiale în discul de presiune (figura 3.15.b); - cu prezon și găuri de trecere radiale, practicate atât în discul de presiune cât și în cel intermediar (figura 3.15.c);

a) b) b) Figura 3.16

5-carcasa ambreiajului; 6-discul de presiune; 29-arc lamelar. - cu știft radial fixat în volant 41 și caneluri radiale la discul intermediar

30, iar pentru discul de presiune umăr și locaș frontal în carcasă (figura 3.15.d);

8

5

6

Fereastra carcasei

Umerii discului 2

41

3

6

36

35

30

3

5

5

2

3

2

40

6

30 6

5

Umerii discului

Locas in carcasa

Stift frontal Sitft radial Prezon

Arc

6 5 29 6 5 6 5 29 29

Arc lamelar Arc lamelar

AMBREIAJUL

15

- cu lamele dispuse: tangențial (figura 3.16.a); în triunghi (figura 3.16.b); radial (figura 3.16.c); Discul de presiune este o piesă sub formă de coroană circulară confecționată din fontă sau oțel, care pentru asigurarea unei apăsări uniforme asupra suprafețelor de frecare ale discului condus, trebuie să fie rigidă, iar pentru a asigura transferul unei cantități cât mai mare de căldură rezultată din procesul patinării ambreiajului, pe partea opusă a suprafeței de frecare, va fi prevăzut cu aripioare de răcire. Dispozitivul elastic de apăsare (presiune) este alcătuit din arcurile care realizează forța necesară de apăsare asupra discului condus și care pot fi grupate în două categorii: periferice și centrale. Arcurile periferice sunt în general cilindrice, din sârmă de oțel cu secțiune circulară. Numărul lor depinde de mărimea momentului ce trebuie transmis și de diametrul exterior al discului condus. Arcurile periferice 14, (figura 3.17.a,b) sunt elicoidale cilindrice, se montează pe unul sau mai multe rânduri, se centrează pe discul de presiune 6 cu ajutorul unor bosaje ale acestuia, iar pentru a evita transmiterea căldurii de la discul de presiune la arcuri, între ele se montează șaibele termoizolante 15. Caracteristica acestor arcuri este liniară.

Figura 3.17 Arcurile centrale pot fi cilindrice (figura 3.18.a), conice (figura 3.18.b) sau de tip diafragmă cu tăieturi după generatoare (figura 3.18.c). Arcurile conice și arcurile diafragmă au caracteristică neliniară.

Figura 3.18

b) 14 15 6

a)

a)

b) c)

AMBREIAJUL

16

Materialele recomandate pentru confecționarea arcurilor sunt oțelurile pentru arcuri STAS 795-80.

Figura 3.19 Carcasa și carterul ambreiajului. Carcasa (figura 3.19) este fixată rigid de volantul motorului prin șuruburi constituind suport pentru arcurile de presiune și elementele de solidarizare în rotație și ghidare axială a discului de presiune.

În partea centrală, carcasa are o deschizătură circulară, prin care trece arborele ambreiajului și manșonul de decuplare. Este realizată fie din tablă de oțel cu conținut redus de carbon prin ambutisare, fie din fontă prin turnare. Carterul ambreiajului poate fi executat comun cu carterul cutiei de viteze, iar la altele separat.

Forma și dimensiunile carterului depind de construcția ambreiajului. Carterul poate fi realizat dintr-o singură bucată și atunci se toarnă din fontă sau aluminiu, sau din două bucăți, soluție la care ambele piese pot fi turnate din fontă, sau soluția la care partea superioară se obține prin turnare iar partea inferioară prin ștanțare din tablă de oțel. 3.3.3. Discul condus

Discul condus (discul de fricțiune) reprezintă un subansamblu constructiv al părții conduse a ambreiajului, care, sub acțiunea forțelor axiale dezvoltate în mecanismul ambreiaj, permite transmiterea fluxului de putere al motorului la arborele condus al ambreiajului.

Principalele cerințe funcționale ale acestui subansamblu sunt: să transmită integral momentul motor; să utilizeze cu eficacitate forța furnizată de mecanismul ambreiaj; să asigure progresivitate la cuplarea ambreiajului la pornirea din loc sau după schimbarea treptei de viteză; să permită o bună ventilare; să asigure izolarea vibrațiilor de torsiune provenite de la motor pentru a proteja transmisia.

În construcția de automobile se utilizează două tipuri de discuri conduse: discuri cu amortizoare pentru oscilațiile de torsiune și discuri fără amortizoare pentru oscilațiile de torsiune.

AMBREIAJUL

17

Figura 3.20 Discul condus al ambreiajelor

1 și 10-garnituri de fricțiune; 2-discul suport; 3 și 9-discuri laterale; 4 și 7-garnituri; 5-nituri de distanțare; 6-butucul cu flanșă; 8-arcuri elicoidale;

În construcția de automobile se utilizează două tipuri de discuri conduse:

discuri cu amortizoare pentru oscilațiile de torsiune și discuri fără amortizoare pentru oscilațiile de torsiune. Discul cu amortizoare pentru oscilațiile de torsiune este prezentat în figura 3.20 (vedere și secțiune longitudinală după traseul A-A), figura 3.21 (vedere spațială-în explozie).

Discul suport 2 din componența discului condus al ambreiajului este confecționat din oțel și are dublu rol: fixarea garniturilor de fricțiune și transmiterea momentului de torsiune între garniturile de fricțiune și butucul discului

Figura 3.21 1 și 10-garnituri de frecare; 2-discul suport; 3 și 9- discuri suplimentare de închidere; 4 și 7-

inele de frecare intermediar; 6-butucul cu flanșă; 8-arcuri elicoidale. La cuplare, creșterea momentului capabil al ambreiajului depinde de

proprietățile elastice ale ambreiajului și de ritmul cuplării.

A

6

7 9 5

1

1

21

34

8

8

A - A

A

3 şi 9 5 7 8 6 4 10 2 1

AMBREIAJUL

18

Proprietățile elastice în direcție axială ale discului au importanță deosebită asupra cuplării line a ambreiajului. Progresivitatea cuplării este asigurată și de elasticitatea axială a discului condus, care diferă din punct de vedere constructiv de la un tip de ambreiaj la altul. La unele ambreiaje, progresivitatea axială la cuplare se obține prin realizarea unei mici conicități a discului de oțel, astfel încât la cuplare nu începe să lucreze cu toată suprafața, ci treptat. La soluția din figura 3.22,a, discul de oțel are tăieturi radiale, fiind împărțit în sectoare îndoite alternativ înăuntru și în afară, rezultând un disc ondulat.

a) b) Figura 3.22

1,3-garnituri de fricțiune; 2-discul suport; 11-arc lamelar ondulat; 12-nit.

Pe fiecare parte a discului 1 se montează prin nituire garniturile de frecare 1 și 3, pe sectoarele a căror curbură este îndreptată spre garnitură. Apare jocul j=1...2 mm, care asigură o elasticitate mărită și o cuplare lină. În cazul din figura 3.22,b, discul 2 se execută plat, însă între el și garniturile de frecare 3 se introduc arcuri ondulate 11, fixate de acest disc cu niturile 12. De ambele părți, se fixează cele două garnituri de fricțiune, una direct pe discul plat de oțel 2, iar cealaltă pe arcurile ondulate 11.

Există și soluția din figura 3.23 la care în zona periferică a discului suport 2 care este plat, sunt fixate cu ajutorul niturilor o serie de lamele elastice 13 de care se prind garniturile de frecare 1 și 3.

Garniturile de frecare sunt confecționate din țesătură de azbest cu incluziuni din fire metalice (cupru, zinc, alamă, etc.) impregnată cu rășini sintetice, bachelită, cauciuc, sau sunt confecționate din materiale metalo-plastice sau metalo-ceramice.

12

2

11

3

1

d=1-

1

23

j 2

AMBREIAJUL

19

Figura 3.23 Cerințele principale impuse garniturilor de frecare sunt: să asigure coeficientul de frecare dorit și asupra lor variațiile de temperatură, ale vitezei de alunecare și ale încărcării specifice să aibă influență mică; să aibă o rezistență ridicată la uzare, mai ales la temperaturi înalte; să-și refacă rapid proprietățile de fricțiune inițiale, după încălzire urmată de răcirea corespunzătoare; să aibă stabilitate mare la temperaturi ridicate; să aibă propretăți mecanice ridicate; să se prelucreze ușor și să asigure o cuplare lină. Materialele metalo-plastice sau metalo-ceramice se obțin din pulberi metalice prin sinterizare având în compoziție cupru, plumb, siliciu, grafit. Fixarea garniturilor de frecare pe discul de oțel se face prin nituire sau lipire. Pentru a proteja garniturile de frecare împotriva încălzirii exagerate, pe suprafața lor se prevăd o serie de canale radiale, prin care, la rotirea ambreiajului, circulă aerul ce răcește suprafețele de frecare și ajută la evacuarea particulelor rezultate din uzare.

Niturile de fixare a garniturilor sunt de tipul cu cap înecat, cu tijă plină sau tubulară, confecționate din material metalic moale (aluminiu, cupru, oțel moale), astfel ca la uzura garniturilor, acestea să nu provoace uzuri ale suprafeței volantului sau a discurilor de presiune.

Amortizorul pentru oscilații de torsiune este un cuplaj elastic care are rolul de a atenua oscilațiile de torsiune ce apar datorită rotației neuniforme a arborelui cotit și a variațiilor bruște ale vitezelor unghiulare la deplasarea automobilului și la asigurarea unei cuplări line a ambreiajului. În figura 3.24 este prezentată varianta de disc condus cu arcuri elicoidale și inele de frecare, care este alcătuit din: discul suport 2, butucul cu flanșă 6 și discul suplimentar de închidere 9 ale discului condus, între care sunt dispuse arcurile elicoidale 8 și inelele intermediare de fricțiune 4,7.

1 3

1

2

3

13

13

AMBREIAJUL

20

Când ambreiajul este decuplat, ferestrele din discul 2 și flanșa butucului 6 coincid (figura 3.24.a). În momentul în care începe cuplarea, momentul motor se transmite de la disc la flanșa butucului prin arcurile 8. Sub acțiunea acestui moment, arcurile se comprimă, iar discul 2 se deplasează față de flanșa 6 a butucului (figura 3.24.b).

a) b) Figura 3.24

2-discul suport; 4 și 7-inele intermediar de frecare; 6-butuc cu flanșă; 9-discul suplimentar de închidere

Discul suport 2 este fixat de discul suplimentar de închidere 9 cu ajutorul unor nituri de distanțare 5. Flanșa butucului canelat 6 se află între discurile 3 și 9 și se poate roti în raport cu acestea, deoarece orificiile flanșei prin care trec niturile 5 sunt mai mari decât acestea.

Momentul de la discurile 3,9 se transmite la butucul 6 prin arcurile 8 așezate în ferestrele tăiate în flanșa butucului 6 și în discurile 3 și 9. Pentru amortizarea oscilațiilor unghiulare, între discurile 3,9 și flanșa butucului 6, se introduc inelele intermediare de frecare 4 și 7. În alte situații, în locul garniturilor 4 și 7 se introduc inelele de oțel arc, curbate, care la strângerea prin nituire creează o forță necesară obținerii unui moment de frecare.

a) b) c) d) Figura 3.25

2-discul suport; 4-cauciuc vulcanizat; 6-arcuri elicoidale; 7-arcuri lamelare; 8-nit; 9-disc de închidere.

2

46

5

7

9

5 9

8

2

4 8

2

4

5

2

4

5

8

3,9

8

4,7 6 2

AMBREIAJUL

21

În figurile 3.25 b,c,d, sunt prezentate trei variante constructive de amortizoare pentru oscilațiile de torsiune la care elementul elastic este din cauciuc. Între butucul canelat cu flanșă 5 și discul suport 2 se introduce cauciucul vulcanizat 4. Prezintă dezavantajele că pentru a obține o amortizare eficientă, dimensiunile elementelor din cauciuc trebuie să fie mari, ceea ce face ca momentul de inerție al discului de fricțiune să crească, iar regimul termic ridicat din zona centrală a discului influențează negativ asupra proprietăților fizice și asupra duratei de funcționare a cauciucului. În figura 3.26 este prezentat un ambreiaj cu amortizoare hidraulice.

Figura 3.26 2-discul condus; 4-elementul plonjor; 5-butucul; 6-arcuri elicoidale; 7-cilindrul

hidraulic.

Toate elementele componente ale amortizorului sunt amplasate în camera acestuia, care este închisă ermetic și umplută cu ulei mineral. Discul condus 2 este legat de butucul 5 prin intermediul arcurilor 6. Fiecare arc se sprijină cu un capăt pe cilindrul hidraulic 7, iar cu celălalt capăt pe elementul plonjor 4. Când discul 2 se rotește în raport cu butucul 5, elementul plonjor 4 se deplasează în cilindrul 7, mărind presiunea uleiului și făcându-l să treacă din cilindru în cameră prin orificiul cilindrului. Energia oscilațiilor este absorbită de frecarea lichidului la trecerea prin orificiu.

Datorită complicațiilor constructive, a momentului de inerție relativ mare și a dificultăților în realizarea unei etanșări corespunzătoare, acest amortizor se utilizează rar și numai la autoturisme.

Discul condus fără elemente elastice suplimentare și fără amortizoare pentru oscilațiile de torsiune.

Discul condus fără elemente elastice suplimentare și fără amortizoare pentru oscilațiile de torsiune este prezentat în figura 3.27.

7

6

2

4

5

Orificiu

Camera amortizorului

AMBREIAJUL

22

Caracteristic pentru acest ambreiaj simplu este faptul că legătura dintre discul suport și butucul cu flanșă se realizează prin nituire directă.

Figura 3.27

3.3.4. Pârghiile de decuplare Pârghiile de decuplare au rolul de a realiza mișcarea axială a discului de presiune în cazul cuplării sau decuplării ambreiajului. Montarea pârghiilor de decuplare între carcasa ambreiajului și discul de presiune se realizează printr-o articulație flotantă.

Figura 3.28 În figura 3.28,a rola 44 se rotește în jurul axului 43, permițând articulației discului de presiune 7, 27 să se deplaseze după o linie dreaptă. Prin articulația 43, 44 pârghia de decuplare este fixată de carcasă. Jocul δ dintre pârghia de decuplare și rulmentul de presiune se obține prin înșurubarea sau deșurubarea dispozitivului de reglare 45. În cazul construcței din figura 3.28.b, jocul δ se asigură prin înșurubarea sau deșurubarea piuliței 47.

Fixarea pârghiilor și menținerea jocului δ la construcția din figura 3.29,a se asigură prin arcurile 50 și 52. Reglarea jocului se obține prin înșurubarea sau deșurubarea piuliței flotante 51, apropiind sau depărtând talpa pârghiei 8 de rulmentul de presiune.

49 48

46

47

8

5

9

8

44 43

7

27 5

13 11 45

6

b) a)

4 10 6 11 2 1

AMBREIAJUL

23

La construcția din figura 3.29,b capătul exterior al pârghiilor de decuplare 8 se sprijină pe placa 53 și oscilează pe reazemul 54.

Jocul δ se asigură de arcul 55 fixat în carcasa ambreiajului, reglajul făcându-se prin înșurubarea sau deșurubarea piuliței 56.

Figura 3.29 Pârghiile de decuplare rigide se execută din oțel carbon, se călesc în ulei și se cianurează la o adâncime de 0,2mm pe suprafețele de lucru. Pârghiile de decuplare elastice se execută din oțel cu conținut ridicat de carbon și se călesc în ulei. După procedeul tehnologic de obținere, pârghiile de decuplare pot fi forjate sau matrițate.

3.3.5. Manșonul de decuplare

Acționarea pârghiilor de decuplare de către sistemul de acționare al ambreiajului se face prin intermediul manșonului de decuplare. Manșoanele de decuplare pot fi constituite în așa fel încât să se deplaseze direct pe arborele ambreiajului (acestea sunt supuse unei uzuri intense în tot timpul funcționării motorului) sau să se deplaseze pe o bucșă fixată pe carcasa ambreiajului (acestea au o uzură mai mică, numai în timpul cuplării și decuplării ambreiajului).

Figura 3.30 În figurile 3.30, 3.31 sunt prezentate câteva soluții constructive de

manşoane de decuplare.

8

52

51

50

6

5

a)

8

55

54 53

5

56

b)

11 11 11

25 13 13 13

12 12 12

c) b) a)

AMBREIAJUL

24

Astfel, în figura 3.30,a avem un manșon de decuplare cu rulment axial cu bile 11, în figura 3.30,b cu rulment radial-axial cu bile 11, iar în figura 3.30,c cu

inele de grafit 11. Acest din urmă caz se utilizează în special la autoturisme.

Figura 3.31 În figura 3.31 sunt prezentate două variante de manșone de cuplare având

rulmenţi radiali-axiali cu bile la care manșonul culisează pe bucșa 13, concentrică cu arborele ambreiajului și fixată în carterul ambreiajului.

Partea rotitoare (inelul interior al rulmentului) acționează direct asupra pârghiilor de decuplare sau asupra lamelelor radiale ale arcurilor centrale tip diafragmă. Rulmenții manșoanelor se realizează de regulă în construcție capsulată (carcasă metalică sau de poliamidă, în interiorul căreia se introduce la montare lubrifiantul adecvat).

3.4. Mecanismul de acționare a ambreiajului

3.4.1. Condiții impuse și clasificarea mecanismelor de acționare

Mecansimul de acționare al ambreiajului se folosește pentru cuplarea și decuplarea ambreiajului și trebuie să îndeplinească următoarele condiții:

- să asigure o cuplare perfectă; - să asigure o decuplare completă și rapidă;

- forța necesară decuplării să aibă valori reduse (să nu depășească 100...250 N, la o cursă a pedalei de 100...180 mm) diferențiat, în funcție de tipul autovehiculului;

- să permită reglare ușoară; - să ofere siguranță în funcționare. După principiul de funcționare, mecanismele de acționare a ambreiajelor

pot fi: - mecanisme de acționare neautomate:

- mecanic; - hidraulic.

- mecanisme de acționare automate: - vacumatice;

- electrice. În anumite cazuri, pentru uşurarea comenzii ambreiajului, se utilizează

mecanisme de acţionare neautomate prevăzute cu servomecanism.

12 12 13 13

11 11

b) a)

AMBREIAJUL

25

3.4.2. Mecanismul de acţionare mecanic

În cazul mecanismului de acţionare mecanic, forţa de la pedală se transmite la rulmentul de presiune prin intermediul unor pârghii şi tije, sau cablu. În figura 3.32 se prezintă diverse variante constructive de mecanisme de acţionare mecanice.

Figura 3.32 Tipuri constructive de mecanisme de acţionare mecanice:

1-pedală; 2-tije; 3-furcă cu manşon de decuplare; 4-rulment de presiune; 5-pârghie de debreiere.

Construcţia unui mecanism cu acţionare mecanică cu tije rigide este prezentat în figura 3.33.

Figura 3.33 1-pedala; 2- manşonul cu rulmentul de presiune; 3, 7, 8 arcuri de readucere; 4- furca de

acţionare a manşonului; 5-pârghii de debreiere; 6, 9-tije de acţionare; 10-pârghie. Apăsând pe pedala 1 cu forţa F

P, prin intermediul tijei 6 a pârghiei 10, a

tijei 9 (a cărei lungime se poate modifica) şi a furcii 4, se acţionează manşonul cu rulmentul de presiune 2. Manşonul de decuplare 2 acţionează asupra

5

4

3

2

7 6

1

9 8

δ

10

AMBREIAJUL

26

pârghiilor de debreiere 5, care fiind articulate de discul de presiune îl deplasează spre dreapta şi ambreiajul se decuplează. Readucerea manşonului în poziţia iniţială se realizează de arcul 3, iar a pedalei de acţionare de arcul 7. Reglarea cursei libere corespunzătoare jocului (δ=1,5...4 mm) se face prin modificarea lungimii tijei 9. În figura 3.34, este reprezentată spaţial comanda unui ambreiaj mecanic, asemănător celui redat anterior.

Figura 3.34 1-pedala ambreiajului; 2-axul 1; 3-arcul de readucere a pedalei; 4-lonjeronul şasiului; 5-tijă; 6-levierul de comandă; 7-axul 2; 8-pârghie; 9-tija furcii; 10-furcă; 11-manşonul cu rulmentul

de presiune; 12-pârghia de debreiere.

La acesta când se apasă pedala ambreiajului 1, mişcarea este transmisă la axului cu pârghie 2, de la care prin intermediul tijei 5, a levierului 6 şi a axului 7, mişcarea ajunge la pârghia 8. Pârghia 8, deplasează la rândul ei tija 9 şi totodată furca ambreiajului 10. Rotirea furcii provoacă deplasarea manşonului culisant cu rulmentul de presiune 11, care realizează decuplarea ambreiajului prin intermediul pârghiilor de debreiere 12. În figura 3.35 este prezentat un mecanism de acţionare cu cablu întâlnit la autoturismele DACIA, la care forţa de la pedală se transmite la furca manşonului prin intermediul unui cablu flexibil de oţel. La aceste mecanisme transmiterea forţei de acţionare se face numai prin tracţiune. Cablul flexibil este realizat din cablul inextensibil din oţel 2, care preia sarcina şi o îmbrăcăminte din fire de oţel înfăşurate în spirală (alternativ în două sensuri), îmbrăcate într-o manta din PVC (teaca incompresibilă) 5. O astfel de construcţie asigură rezistenţa la eforturile transversale dezvoltate de cablu în zonele de curbură şi împiedică pătrunderea apei şi prafului.

AMBREIAJUL

27

Aceasta este rezemată între planşeul 4 al automobilului şi suportul 8, prin intermediul ansamblului elastic 3 de o parte şi 6,7 de cealaltă parte. Reglarea cursei libere a pedalei se face cu ajutorul piuliţelor 11. La încetarea forţei de apăsare sub acţiunea arcului 12 sistemul revine în poziţia iniţială.

Figura 4.3 1-pedală; 2-cablul de oţel; 3-bucşă cu umăr de fixare în planşeu; 4-planşeu; 5-tub flexibil (teacă incompresibilă); 6 şi 7-ansamblul elastic; 8-suport; 9-pârghie furcă; 10-furcă; 11-

dispozitiv de reglaj (tijă filetată-piuliţă şi contrapiuliţă); 12-arc de revenire a pedalei.

Figura 3.36 1-pedala; 2-axul de fixare a pedalei; 3-cablul de oţel; 4-manşon filetat; 5-piulţă; 6-teacă

incompresibilă; 7-furca de acţionare a manşonului; 8-manşonul cu rulmentul de presiune; 9-arcul central tip diafragmă.

AMBREIAJUL

28

În figura 3.36 este prezentat mecanismul de acţionare a ambreiajului la autoturismele OLTCIT, la care forţa de la pedala 1, se transmite la furca de acţionare a manşonului 7, tot prin cablu flexibil. Reglajul cursei libere a pedalei se face prin intermediul manşonului filetat 4, care se poate deplasa prin înşurubare şi fixa la poziţia dorită cu ajutorul piuliţei 5. În figura 3.37 este prezentat mecanismul de acţionare a ambreiajului la autoturismele DAEWOO CIELO, în varianta de acţionare mecanică. Şi în acest caz mecanismul de acţionare este cu, cablu de tracțiune flexibil.

Figura 3.37 Reprezentarea schematică a acestor mecanisme este redată în figura 3.38.

Figura 3.38

AMBREIAJUL

29

3.4.3. Mecanismul cu acţionare hidraulică.

Ca principiu de funcţionare şi realizare constructivă aceste mecanisme sunt similare comenzilor hidraulice ale frânelor. În figura 3.39 este prezentată construcţia de ansamblu a unui mecanism de acţionare hidraulică a ambreiajelor.

Figura 3.39 1-pedala; 2-arc de readucere a pedalei; 3-tija; 4-pompa centrală; 5-rezervor; 6-conductă; 7-cilindrul receptor; 8-pistonul cu tijă; 9-arc; 10-furca de acţionare a manşonului; 11-suportul

sferic; 12-arc; 13-manşonul cu rulmentul de presiune.

La apăsarea pedalei 1, în cilindrul 4 al pompei centrale se deplasează un piston. Din cilindrul pompei centrale, prin intermediul conductei 6, fluidul este trimis în cilindrul receptor 7, în care se deplasează un piston ce acţionează prin tija 8 furca 9, producând decuplarea ambreiajului. La eliberarea pedalei, arcurile 2, 9 şi 12 readuc mecanismul în poziţia iniţială. În cazul ambreiajului cu mecanism de acţionare hidraulic, cursa liberă a pedalei se datoreşte jocului dintre tijă şi pistonul pompei centrale şi jocului dintre rulmentul de presiune şi capetele interioare ale pârghiilor de debreiere. Jocul dintre tija pistonului şi cilindrul principal este cuprins între 0,3...0,9mm şi se reglează cu ajutorul şurubului cu excentric, care fixează tija de pedală, iar jocul dintre rulmentul de presiune şi capetele interioare ale pârghiilor de debreiere se reglează prin modificarea tijei 8.

În figura 3.40 este prezentată o altă variantă constructivă de ambreiaj cu acţionare hidraulică a cărei construcţie şi funcţionare este asemănătoare celei prezentate anterior.

AMBREIAJUL

30

Figura 3.40 1-pedala; 2-corpul pompei (rezervor-cilindru); 3-garnitură; 4-pistonul pompei; 5-tijă; 6-

conductă; 7-pistonul cilindrului receptor; 8-cilindrul receptor; 9-tijă; 10-furca de acţionare a manşonului; 11-manşonul cu rulmentul de presiune; 12-pârghia de debreiere.

Reprezentarea schematică a mecanismelor de acţionare hidraulică este

prezentată în figura 3.41.

Figura 3.41 1-pedala; 2-tijă; 3-pompa centrală; 4-conductă; 5-cilindrul receptor; 6-furca de acţionare a

manşonului; 7-manşonul cu rulmentul de presiune; 8-pârghia de debreiere; 9-discul de presiune.

AMBREIAJUL

31

Construcţia pompei centrale este redată în figura 3.43.

Figura 3.43

1-inel de etanşare; 2-piston; 3-lamelă; 4-garnitură de etanşare; 5=cilindru; 6- arc; 7-armătură garnitură, 8 şi 19-orificii de comunicare; 9-inel opritor; 10-capac; 11-filtru;12-rezervor; 13-

racord; 14-pedală; 15-tijă piston; 16-manşon protector; 17-şaibă opritor; 18-inel de siguranţă.

Construcţia cilindrului receptor este dat în figura 3.44.

Figura 3.44 1-capac protector; 2-ventil pentru scos aerul; 3-tijă piston; 4-inel opritor; 5-manşon protector, 6-contrapiuliţă; 7-tijă filetată; 8-furcă ambreiaj; 9-cilindru receptor; 10-piston; 11-garnitură de

etanşare; 12-arc de readucere. Pompa centrală este fixată prin şuruburi, pe peretele din faţă al caroseriei,

iar cilindrul receptor este fixat tot prin şuruburi de carterul ambreiajului.

AMBREIAJUL

32

Mecanismul cu acţionare hidraulică prezintă faţă de cele mecanice, următoarele avantaje:

- limitează viteza de deplasare a discului de presiune la cuplarea ambreiajului şi prin aceasta încărcările transmisiei care apar la cuplarea bruscă;

- randament mai ridicat deoarece nu are în alcătuire aşa multe articulaţii; - posibilitatea amplasării în locul dorit fără complicaţii constructive

(pedala de acţionare poate fi dispusă departe de ambreiajul propriu-zis). Un alt avantaj important al acestor mecanisme este dat de efectul multiplicator obţinut prin adoptarea unui diametru, pentru cilindrul receptor, superior celui al pompei centrale.

Datorită amplasării cilindrului receptor pe carterul ambreiajului, vibraţiile grupului motopropulsor, generează fiabilitate redusă a acestuia. Pentru atenuarea acestui dezavantaj şi pentru mărirea durabilităţii rulmentului de presiune a fost promovată în ultimii ani, soluţia în care, cilindrul receptor este integrat manşonului de decuplare. Este suprimată astfel furca al cărui principal inconvenient este de transformare a mişcării de rotaţie (în jurul articulaţiei faţă de carter) în mişcare de translaţie a manşonului de decuplare. În figura 3.45 sunt prezentate două soluţii de astfel de cilindri, promovate de firma Sachs.

Figura 3.45 Cilindru receptor integrat manşonului de decuplare:

Poziţia "C", dispusă deasupra axei, corespunde stării cuplate a ambreiajului, iar poziţia "D", dispusă sub axă, corespunde stării debreiate a ambreiajului. Distanţa Sm corespunde cursei manşonului pentru decuplarea ambreiajului.

La soluţia din figura 3.45,a, deplasarea axială a rulmentului de presiune 1 este realizatã de pistonul 2 al cilindrului receptor 3 montat în bucşa 4. Accesul lichidului sub presiune se face prin racordul 5, etanşarea fiind asigurată de garnitura frontală cu autoetanşare 6. Menţinerea apăsării constante a rulmentului de presiune asupra pârghiilor se face de arcul de compresiune 7.

b a

AMBREIAJUL

33

La varianta din figura 3.45,b similară constructiv, rezultă o creştere a diametrului activ al cilindrului receptor, dar, prin deplasarea relativă a pistonului 1 faţă de cele două suprafeţe cilindrice concentrice ale bucşei 2, apar dificultăţi de etanşare.

3.4.4. Mecanismul de acţionare automată a ambreiajului

Pentru automatizarea comenzii ambreiajului trebuie să se respecte

următoarele condiţii: - la demararea automobilului trebuie să realizeze o cuplare mai lină decât

la schimbarea treptelor de viteze. Deschiderea clapetei de acceleraţie, în timpul cuplării ambreiajului trebuie să se facă astfel încât momentul dezvoltat de motor să depăşească momentul rezistent, care se opune deplasării automobilului, redus la arborele primar al schimbătorului de viteze. Deci, procesul deschiderii clapetei de acceleraţie trebuie să varieze odată cu schimbarea condiţiilor de demarare.

- la trecerea de la o treaptă de viteză inferioară la o treaptă superioară, ambreiajul trebuie să se cupleze mult mai rapid decât la demararea automobilului.

- în cazul schimbării de la o treaptă de viteze superioară la una inferioară, în cazul schimbătorului de viteze fără sincronizatoare, înainte de cuplarea ambreiajului este necesară deschiderea bruscă a clapetei de acceleraţie pentru a mări turaţia motorului până la aproximativ 1000 rot/min. După aceea cuplarea ambreiajului trebuie să se realizeze la fel ca în cazul trecerii de la o treaptă inferioară la una superioară.

- automatizarea comenzii ambreiajului nu trebuie să împiedice posibilitatea de frânare a automobilului cu motorul.

De cele mai multe ori se prevede posibilitatea menţinerii acţionãrii directe folosite în anumite condiţii de expoatare, precum şi la defectarea acţionãrii automate.

După tipul energiei utilizate, sistemul de automatizare al comenzii ambreiajului poate fi: cu depresiune; hidraulic; electromagnetic.

În figura 3.46 se prezintă sistemul de automatizare al comenzii ambreiajului folosind depresiunea din colectorul de admisie al motorului.

La acţionarea manetei pentru schimbarea treptelor de viteze, se închide contactul 8 al releului 9 care deschide supapa 6 şi se realizează legătura rezervorului vacumatic 7 cu servomecanismul 1.

Membrana servomecanismului deplasându-se sub acţiunea diferenţei de presiune, acţionează asupra furcii ambreiajului producând decuplarea lui.

După schimbarea treptei contactul 8 se întrerupe, iar releul 9 nu mai acţionează şi supapa 6 închide camera I şi pune servomecanismul 1, în legătură cu camerele II şi III. În felul acesta, la partea inferioară a membranei presiunea creşte datorită faptului că aerul atmosferic, trecând prin filtrul 3, pătrunde în camera III prin orificiul 4 sau supapa 5 iar mai departe în camera II, ajungând la servomecanismul 1.

În această situaţie membrana servomecanismului revine în poziţia iniţială realizând cuplarea ambreiajului.

AMBREIAJUL

34

Figura 3.40 1-servomecanism; 2-membrană; 3-filtru; 4-orificiu; 5, 6 şi 10-supape; 7-rezervorul vacumatic;

8,11 şi 14-contacte; 9, 12 şi 13-relee.

Dacă după schimbarea treptei de viteză motorul se accelerează, cuplarea ambreiajului trebuie să se realizeze mai rapid.

Acest lucru este posibil datorită faptului că la accelerare, depresiunea din partea stângă a membranei 2 se reduce mult, iar arcul ei o deplasează spre dreapta şi cu ajutorul unei tije deschide supapa 5. În felul acesta aerul atmosferic intră în camera III atât prin orificiul 4 cât şi prin supapa 5, iar presiunea din servomecanismul 1 scade brusc şi cuplarea ambreiajului se face mult mai rapid. În cazul în care nu se accelerează imediat după schimbarea treptei de viteză, aerul atmosferic pătrunde iniţial atât în orificiul 4 cât şi prin supapa 5, care se deschide datorită diferenţei mari de presiune pe feţele ei. După scăderea diferenţei de presiune supapa 5 se închide, sub acţiunea arcului ei, iar aerul pătrunde în continuare numai prin orificiul 4. În felul acesta rezultând o cuplare lină a ambreiajului. Dacă ambreiajul este decuplat, iar roţile motoare devin elementul conducător în transmisie, atunci momentul reactiv al punţii din spate închide contactul 11 al releului 13, iar acesta, la rândul său închide circuitul releului 12. Sub acţiunea releului 12 membrana 2 este deplasată spre stânga, indiferent de depresiunea din colectorul de admisie şi cuplarea ambreiajului se realizează progresiv. Contactul 14 permite să se închidă circuitul releului 13 numai când ambreiajul se află în poziţia decuplat. Supapa 10 asigură depresiunea în rezervorul 7, deschizându-se atunci când depresiunea în rezervor este mai mică decât cea din colectorul de admisie.

AMBREIAJUL

35

3.5. Calculul ambreiajelor mecanice

Calculul ambreiajelor se face cu scopul stabilirii elementelor principale ale acestuia, în raport cu valoarea maximă a momentului motor, în funcţie de tipul şi destinaţia automobilului şi de verificarea la rezistenţă a principalelor piese componente. Calculul unui ambreiaj cuprinde în principal:

- determinarea parametrilor principali ai ambreiajului; - calculul momentului de frecare al ambreiajului Ma; - calculul forţei de apăsare asupra discurilor Fa; - calculul dimensiunilor garniturilor de frecare; - calculul arcurilor de presiune; - calculul părţilor conducătoare şi conduse ale ambreiajului; - calculul mecanismului de acţionare.

3.5.1. Determinarea parametrilor principali ai ambreiajului

Parametrii principali, care caracterizează construcţia ambreiajului sunt: coeficientul de siguranţă β , momentul de calcul Mc; presiunea specifică ps; lucrul mecanic specific de patinare ls şi creşterea temperaturii pieselor în timpul de funcţionării ∆t.

Coeficientul de siguranţă al ambreiajului (ß) Pentru transmiterea de către ambreiaje a momentului maxim al motorului

fără patinare, pe toată durata de funcţionare (chiar şi după uzarea garniturilor de frecare) este necesar ca momentul de frecare Ma al ambreiajului să fie mai mare dec`ât momentul maxim al motorului Mmax . În acest scop se introduce în calcul un coeficient de siguranţă β , care ia în considerare acest lucru şi care poate fi definit ca valoare, de raportul dintre momentul de calcul al ambreiajului Ma şi

momentul maxim al motorului Mmax: maxM

M a=β >1, de unde se obţine valoarea

momentului necesar al ambreiajului (momentul de calcul) dat de relaţia: maxMMM ac ⋅== β (3.32)

La stabilirea valorii coeficientului de siguranţă se utilizează date statistice care iau în considerare tipul şi condiţiile constructive ale ambreiajului .

Dacă valoarea coeficientului de siguranţă este mare rezultă următoarele avantaje :

- nu apare pericolul patinării în cazul uzurii garniturilor de frecare; - se micşorează lucrul mecanic de patinare; - se măreşte durata de funcţionare a ambreiajului; - se reduce timpul de patinare, ceea ce duce la îmbunătăţirea acceleraţiilor

şi reducerea uzurilor.

AMBREIAJUL

36

Pe lângă aceste avantaje prezintă şi dezavantaje: - se măreşte forţa la pedala ambreiajului; - cresc suprasarcinile în transmisia automobilului şi ambreiajul nu mai

constituie un element de siguranţă la suprasolicitări. Un ambreiaj cu coeficient de siguranţă mic prezintă avantajul obţinerii

unui ambreiaj compact cu acţionare uşoară şi preţ de cost mai scăzut, dar prezintă şi următoarele dezavantaje:

- se măreşte tendinţa de patinare; - creşte lucru mecanic de frecare la patinare şi implicit uzura garniturilor

de frecare. Luânâd în consideraţie aceste constatări contradictorii, se recomandă ca

valoarea coeficientului β să fie adoptată în următoarele limite : Pentru ambreiajele simple : - 75,1....2,1=β pentru autoturisme de capacitate normală; - 0,2....6,1=β pentru autoturisme de capacitate mare, autocamioane şi

autobuze normale; - 5,2....0,2=β , pentru autovehicule care lucrează în condiţii grele; - 0,4....0,3=β pentru autoturisme de competiţii sportive.

Valorile spre limita superioară se recomandă pentru cazul ambreiajelor cu arcuri elicoidale dispuse periferic, la care reducerea forţei elastice este direct proporţională cu uzura garniturilor iar valorile spre limita inferioară se recomandă pentru ambreiajele cu arcuri centrale tip diafragmă, la care forţa arcurilor este puţin influenţată de modificarea săgeţii de precomprimare a arcurilor în cazul uzurii garniturilor de fricţiune.

Pentru ambreiaje semicentrifugale se ia în consideraţie faptul că momentul de frecare creşte odată cu mărirea turaţiei motorului şi coeficientul de siguranţă β se adoptă la valori mai mici 3,1....1,1=β . La ambreiajele cu mai multe discuri se recomandă ca valorile coeficientului de siguranţă să se majoreze 15 ... 20 % faţă de valorile recomandate pentru ambreiajele monodisc. Determinarea presiunii specifice dintre suprafeţe Presiunea specifică dintre suprafeţele de frecare ale ambreiajului se defineşte ca fiind raportul dintre forţa dezvoltată de arcurile (arcul) de presiune (F) şi aria unei suprafeţe de frecare (A) cu relaţia:

A

Fp =0 [MPa] (3.33)

Valoarea maximă a presiunii specifice este limitată prin tensiunea admisibilă de strivire a materialului din care se execută garniturile. Faţă de această limită fizică, în adoptarea valorii de predimensionare a ambreiajului sunt de considerat următoarele aspecte:

AMBREIAJUL

37

- valorile spre limita tensiunii admisibile de strivire favorizează reducerea dimensiunilor constructive, în sensul că discurile conduse au creşteri radiale mici, cu momente reduse de inerţie; - valorile mici ale presiunii specifice implică supafeţe mari de frecare, care presupun creşteri radiale însemnate ale discurilor conduse şi deci, mărirea garniturilor, a maselor şi momentelor de inerţie ale părţii conduse a ambreiajului. În plus, prin creşterea razelor, cresc vitezele tangenţiale de alunecare dintre suprafeţele de contact la cuplarea ambreiajului, şi deci a uzurii garniturilor. În cazul garniturilor care au ca element de bază azbestul presiunea specifică poate varia între (0,17...0,35) [MPa] iar pentru garnituri din răşini sintetice impregnate cu fibre de kevlar sau cu fibre de sticlă (0,2...0,5) [MPa]. Valorile mai reduse se recomandă pentru ambreiaje al căror diametru exterior De depăşeşte 300 mm (viteza de patinare la periferie este foarte mare). La ambreiajele la care coeficientul de siguranţă β are valori mari, presiunea specifică se ia la valori mari. În cazul garniturilor din materiale metaloceramice presiunea specifică se admite până la 1,5..2,0 [MPa]

Determinarea lucrului mecanic specific de patinare Pentru aprecierea uzurii garniturilor de frecare se foloseşte ca parametru lucrul mecanic specific de patinare (de frecare ) dat de relaţia :

Ai

LLS ⋅

= [daNm/cm2] (3.34)

unde: A - suprafaţa unei garnituri de frecare, [cm2]; i - numărul de perechi de suprafeţe de frecare; L - este lucrul mecanic de frecare la patinare în cazul pornirii din loc

(cazul cel mai defavorabil de solicitare al ambreiajului), [daNm]. Se calculează cu relaţia

⋅⋅+

⋅+⋅⋅

⋅⋅⋅⋅

=30

2

3

2

360030

2

20

2

2 n

g

G

KG

K

Gn

g

G

ii

rnL a

aao

s

r πψψππ , (3.35)

în care: n - turaţia motorului la pornire (se consideră 500 .. 600 rot/min); rr - raza de rulare a roţii; i0 - raportul de transmitere al transmisiei principale; is - raportul de transmitere al schimbătorului de viteze; ψ - coeficientul rezistenţei specifice a drumului: α+α=ψ sincosf ; Ga - greutatea totală a automobilului [daN]; K - coeficientul care arată gradul de creştere a momentului de frecare în

timpul cuplării: K=30...50 [daNm/s] pentru autoturisme; K=50...150 [daNm/s] pentru autocamioane şi autobuze;

g - acceleraţia gravitaţională g = 9,8 [m/s2]; care introdus în relaţia (3.34) rezultă :

AMBREIAJUL

38

⋅⋅+

⋅+⋅⋅

⋅⋅⋅⋅⋅⋅

=30

2

3

2

360030

2

20

2

2 n

g

G

KG

K

Gn

g

G

iiAi

rnL a

aaa

s

rs

πψψππ (3.36)

Un ambreiaj este considerat satisfăcător din punct de vedere al rezistenţei la uzare dacă : LS = (100…120) Nm/cm2, pentru autoturisme; LS = (15…25) Nm/cm2, pentru autocamioane până la 5kN; LS = (40…60) Nm/cm2, pentru autobuze şi autocamioane de peste 5kN. Pentru calculul aproximativ se foloseşte relaţia:

22

1

2

3,357os

ra

ii

rGL

⋅⋅⋅= (3.37)

În cazul utilizării pentru calculul lucrului mecanic specific a relaţiei (3.37), acesta nu trebuie să depăşească 0,75 daNm/cm2. Creşterea temperaturii pieselor ambreiajului Aprecierea şi comportarea ambreiajelor din punctul de vedere al încălzirii, se face prin cunoaşterea creşterii temperaturii pieselor ambreiajului în timpul patinării ambreiajului. Se determină cu relaţia:

pmc

Lt

⋅⋅⋅=∆

427

α , (3.38)

sau cu relaţia: pmc

Lt

⋅⋅=∆ α (3.39)

în care: α - coeficientul ce exprimă partea din lucrul mecanic de frecare L consumată pentru încălzirea piesei care se verifică: 5,0=α - pentru discul de presiune şi volantul ambreiajelor monodisc; 25,0=α - pentru discul de presiune volanta ambreiajelor bidisc; 5,0=α - pentru discul intern al ambreiajelor bidisc.

L - este lucrul mecanic de frecare la patinare în cazul pornirii din loc (cazul cel mai defavorabil de solicitare al ambreiajului), determinat cu una din relaţiile (3.38) sau (3.39).

c - căldura specifică a piesei ce se verifică, pentru oţel şi fontă c=0,115 Kcal/kg OC, când se foloseşte relaţia (3.38);

c - căldura specifică a piesei ce se verifică, pentru oţel şi fontă c=500 J/kg oC, când se foloseşte relaţia (3.39);

mp- greutatea piesei ce se verifică [daN]. În cazul ambreiajelor monodisc se verifică discul de presiune, iar în cazul ambreiajului bidisc se verifică discul de presiune şi discul intermediar conducător. Ambreiajul se consideră bun din punct de vedere al încălzirii dacă creşterea de temperatură la pornirea din loc este cuprinsă între limitele

15...8=∆t 0C.

AMBREIAJUL

39

3.5.2. Calculul momentului de frecare al ambreiajului

În figura 3.47 este prezentată schema unui ambreiaj la care cele două suprafeţe de frecare se află sub acţiunea forţei de apăsare axiale F.

Considerând pe suprafaţa de frecare un element de arie dA, de dimensiuni ρd şi ϕd , aflat la distanţa ρ de centru, forţa normală elementară este dată de

relaţia: ϕ⋅ρ⋅ρ⋅=⋅= ddpdApdF (3.40) în care:

p - este presiunea specifică .

Figura 3.47 1- volantul; 2- garniturile de fricţiune; 3- discul suport al garniturilor; 4- discul de

presiune; 5- arborele ambreiajului. Momentul de frecare elementar este dat de relaţia :

ϕ⋅ρ⋅⋅ρ⋅µ=⋅ρ⋅µ= ddpdFdMa 2 (3.41) Pentru calculul ambreiajului, coeficientul de frecare este: 30,0...25,0=µ Momentul de frecare total se obţine prin integrarea relaţiei (3.41) în care

µ şi p se consideră constante.

( )3322

0 3

2ie

R

RRRpddpMa

e

i

−⋅⋅=⋅= ∫∫ µπρρϕµπ

(3.42)

unde: Re - raza exterioară a garniturilor Ri - raza interioară a garniturilor .

Dacă forţa de apăsare este uniform distribuită pe suprafeţele de frecare presiunea p va fi dată de relaţia :

( )22ie RR

Fp

−π= (3.43)

Înlocuind în relaţia (3.42) rezultă :

( )( )22

33

3

2

ie

iea RR

RRFM

−−⋅⋅= µ (3.44)

La un ambreiaj prevăzut cu mai multe perechi de suprafeţe de frecare momentul de frecare este dat de relaţia :

( )( )22

33

3

2

ie

iea RR

RRFiM

−−⋅⋅⋅= µ (3.45)

în care:

ρ

∆ρ

∆A

∆Φ

Re

Ri

5

4 3

2

1

F

F

Rm

AMBREIAJUL

40

i = numărul de perechi de suprafeţe de frecare, care se determină cu relaţia: i = 2nd, (3.46) unde: nd - numărul discurilor conduse ale ambreiajului. Știind că raza medie a garniturilor este dată de relaţia:

( )( )22

33

3

2

ie

iem

RR

RRR

−−

= (3.47)

rezultă: RmFiM a ⋅⋅⋅= µ (3.48) Observaţie: în practică raza medie se poate determina şi cu relaţia:

2

iem

RRR

+= rezultând o eroare de calcul, de 1..4 %

3.5.3. Calculul forţei de apăsare asupra discurilor Forţa de apăsare asupra discurilor ambreiajului se determină din condiţia ca momentul de frecare al ambreiajului Ma să fie egal cu momentul de calcul Mc Ma = Mc (3.49) rezultă: maxMRFi m ⋅=⋅⋅⋅ βµ (3.50)

mRi

MF

⋅⋅µ⋅β

= max (3.51)

Luând în consideraţie pierderile prin frecare în elementele de ghidare ale discului de presiune şi în canelurile discului condus forţa se poate exprima astfel: af FcF ⋅= (3.52)

în care : Fa - forţa de apăsare a arcurilor de presiune; cf - coeficientul ce ţine seamă de pierderile prin frecare;

95,0...90,0=fc pentru ambreiajele monodisc;

85,0...80,0=fc pentru ambreiajele bidisc.

Dacă ambreiajul este prevăzut cu mai multe arcuri de presiune dispuse periferic forţa de apăsare a arcurilor este dată de relaţia: /

aaa FnF ⋅= (3.53) în care:

na - numărul de arcuri periferice; Fa

/- forţa dezvoltată de un arc. În cazul ambreiajelor cu arc central forţa de apăsare a arcului se determină cu relaţia : ca FiF ⋅= (3.54) în care:

i - raportul de multiplicare al pârghiilor lamelare; Fc - forţa dezvoltată de arcul central.

AMBREIAJUL

41

În cazul ambreiajului semicentrifugal forţa de apăsare asupra discurilor este dată de forţa de apăsare a arcurilor şi de forţa centrifugă a contragreutăţilor. ( ) fca cFFnF ⋅′+⋅= /

0 (3.55)

Fc/ - forţa centrifugă dezvoltată de toate contra greutăţile pârghiilor de

debreiere . Dacă ambreiajul este prevăzut cu arcuri pentru realizarea debreierii complete (îndepărtează discul de presiune de discul condus) forţa de apăsare asupra discurilor va fi :

raf FFcF −= (3.56)

în care : Fr - forţa dezvoltată de arcurile de debreiere .

Cunoscând forţa de apăsare totală forţa de debreiere Fr şi coeficientul cf se determină forţa de apăsare a arcurilor, cu relaţia:

f

rm

f

ra c

FRi

M

c

FFF

+⋅⋅

⋅

=+= µβ max

(3.57)

3.5.4. Calculul dimensiunilor garniturilor de frecare

Din figura 3.48 se observă că garniturile de frecare 2, care intră în alcătuirea discului condus realizează cuplarea părţii conducătoare cu cea condusă a ambreiajului (prin forţa de frecare, creată de forţa de apăsare F). Deci, suprafeţele de frecare ale ambreiajului reprezintă căile de legătură dintre părţile conducătoare ale acestuia şi este necesară dimensionarea lor.

Figura 3.48

Suprafaţa garniturilor de frecare se poate determina cu relaţia: maxMA ⋅= λ (3.58) în care :

Re

Ri

Di

De

5

4 3

2

1

F

F Rm

g

AMBREIAJUL

42

λ - este un coeficient ce depinde de tipul automobilului şi a ambreiajului şi este dat în tabelul 3.1. Tabelul 3.1

Tipul automobilului

Tipul ambreiajului Coeficientul λ

[cm2/daNm] Autoturisme Monodisc 25-30

Autocamioane Monodisc 35-40 Autobuze Bidisc 40-45

De asemenea, suprafaţa garniturilor se poate determina şi cu relaţia: ( ) ( )2222 1 cRiRRA eie −π=⋅−π= [cm2] (3.59)

în care:

c - raportul dintre raza interioară şi raza exterioară: e

i

R

Rc = , care pentru

automobile este c = 0,53..0,75; i = 2nd - numărul perechilor suprafeţelor de frecare. Ținând seama că uzura garniturilor este mai accentuată la periferie decât

spre centru, din cauza vitezei de alunecare diferite, se recomandă ca limita superioară a coeficientului c să se adopte în cazul automobilelor echipate cu motoare de turaţie ridicată.

Egalând relaţiile (3.58) şi (3.59) obţinem:

( ) ( ) ic

MRicRM ee ⋅−⋅

⋅=⇒−=⋅ 2max22

max 11

πλπλ (3.60)

Cunoscând Re şi c, se determină raza interioară, cu relaţia:

ei RcR ⋅= (3.61) şi raza medie cu relaţia:

22

33

3

2

ie

iem

RR

RRR

−−

= (3.62)

Determinarea razei exterioare a garniturilor de frecare se mai poate face şi pornind de la relaţia:

mRFMc ⋅⋅⋅= iµ (3.63) în care:

F- este forţa normală care acţionează asupra garniturilor de frecare şi care se determină cu relaţia: ApF o ⋅=

A-aria unei suprafeţe a garniturii de fricţiune, care se determină cu relaţia: ( )22

ie RRA −⋅= π

Rm- raza medie a garniturilor, care se determină cu relaţia:2

iem

RRR

+=

Înlocuind în relaţia (3.63) rezultă:

( )

−⋅⋅

+⋅⋅⋅=−⋅⋅

+⋅⋅⋅=⋅=

2

2322 1

2

1

2 e

ie

i

eoieie

omc R

RR

R

RpiRRRR

piMM πµπµβ ,

în care am notat:

AMBREIAJUL

43

cR

R

e

i = - raportul razelor.

Rezultă: ( )23 12

1c

cRpiM eom −⋅⋅+⋅⋅⋅=⋅ πµβ

De unde putem determina dimensiunea razei exterioare Re:

( ) ( )32 11

2

ccpi

MR

o

me +⋅−⋅⋅⋅⋅

⋅⋅=

πµβ

(3.64)

în care: p0-este presiunea admisibilă la strivire.

La ambreiajele moderne, diametrul exterior maxim al garniturilor de frecare nu depăşeşte, în general: mm 380max ≤eD

Dimensiunile garniturilor sunt standardizate prin STAS 7793-83 şi sunt redate în tabelul 3.2. Tabelul 3.2

De 150 160 180 200 225 250 280 300 305 310 325 350 380 400 420

Di 100 110 125 130 150 150 155

165 165 165 175 185 195 200 220 220

gGrosimea

2,5 3,5

2,5 3,5

3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 3,5 4,6 4,6 4,6 4,6 5,6 5,6

Calculul de verificare a garniturilor

Calculul de verificare a garniturilor de frecare se face pentru următoarele solicitări:

- la presiune de contact; - la uzură;

a) Calculul de verificare la presiunea de contact. Se face cu relaţia:

( ) 022max4

pRDDi

M

A

Fp

mie

≤⋅−⋅µ⋅π

⋅β⋅== (3.65)

care: - pentru garniturile de azbest poate lua valorii între p0=(15...0,35) [MPa]; - pentru garnituri din răşini sintetice impregnate cu fibre de kevlar sau cu fibre de sticlă poate lua valorii între p0=(0,2...0,5) [MPa]. - pentru garniturile metaloceramice pres. specifică poate lua valori p0=(1,5...2,0) [MPa].

b) Calculul de verificare la uzare Verificarea la uzare a garniturilor se face prin compararea parametrului

lucru mecanic specific cu valoarea maxim admisă. Lucrul specific de frecare este dat de relaţia:

Ai

LlS ⋅

= [daNm/cm2] (3.66)

În care lucrul mecanic de patinare la pornirea de pe loc L, se determină cu una din relaţiile (3.35) sau (3.37).

Valoarea maximă admisă a lucrului specific de patinare ls, dată în literatură de specialitate este:

AMBREIAJUL

44

2m/cmN 120100 ⋅÷=Sl pentru autoturisme; 2m/cmN 2515 ⋅÷=Sl pentru autocamioane până la 5 kN; 2m/cmN 6040 ⋅÷=Sl pentru autocamioane şi autobuze peste 5 kN. 3.5.5. Calculul arcurilor de presiune Menţinerea stării cuplate a ambreiajului la limita momentului necesar al ambreiajului proiectat este posibilă când pe suprafaţa de frecare se dezvoltă forţa normală F dată de relaţia:

mRi

MF

⋅⋅⋅=

µβ max (3.67)

Pentru realizarea acestei forţe în construcţia ambreiajelor se utilizează arcurile de presiune dispuse periferic aproximativ pe raza medie a garniturilor şi arcurile centrale tip diafragmă cu tăieturi după generatoare.

a. Calculul arcurilor periferice Aceste arcuri sunt în general arcuri cilindrice executate din sârmă trasă şi

au caracteristică liniară . Calculul acestor arcuri constă în determinarea următoarelor elemente :

- diametrul sârmei; - diametrul de înfăşurare al sârmei; - numărul de spire; - lungimea arcului în stare liberă.

Determinarea diametrului sârmei Cunoscând forţa totală F pe care trebuie să o dezvolte arcurile periferice şi

alegând numărul de arcuri na se poate determina forţa Fa pe care trebuie să o dezvolte un arc, cu relaţia :

aa n

FF =′ (3.68)

Tabelul 3.3 Diametrul exterior al

garniturilor de frecare De [mm]

Până la 200 280 - 380 280 - 380 380…450

Numărul arcurilor de presiune 3..6 9...12 12...18 18...30

Numărul arcurilor se alege astfel încât forţa Fa- dată de un arc să se încadreze între 8040÷ daN la automobilele obişnuite iar în cazul autocamioanelor grele poate până la 100 daN. În general, numărul arcurilor de presiune periferice se adoptă în funcţie de diametrul exterior al garniturilor de frecare conform tabelului 3.3. Calculul arcurilor de presiune se face pentru ambreiajul decuplat când fiecare arc dezvoltă forţa Fa

//.

AMBREIAJUL

45

Pentru a rezulta un ambreiaj care poate fi manevrat fără dificultate se recomandă ca la decuplare creşterea forţei să nu depăşească cu 15...25 % valoarea iniţială. În felul acesta între Fa

/ şi Fa// există următoarea relaţie de

legătură: ( ) aa FF ′=′′ 25,1...15,1 (3.69) Arcurile periferice sunt solicitate la torsiune şi rezultă că efortul unitar de torsiune se calculează cu relaţia:

3

8

d

DFk at ⋅

⋅′′⋅⋅=

πτ (3.70)

în care: D - diametrul mediu de înfăşurare al arcului; d - diametrul sârmei arcului; k - coeficientul de corecţie al arcului.

Din (3.70) rezultă:

ta

a cFkd

τπ ⋅⋅′′⋅⋅

=8

(3.71)

în care: [ ]MPata 700=τ (efortul admis la torsiune )

c - raportul dintre diametre se recomandă c = 5...8; Coeficientul de corecţie ce depinde de raportul dintre diametre se

calculează cu relaţia :

( ) cc

ck

615,0

14

14 +−−= (3.72)

Definitivarea diametrului d se face ţinând seama de faptul că sârma trasă din oţel pentru arcuri este standardizată şi dimesiunile acesteia sunt date în tabelul 3.4. Tabelul 3.4

Sârmă trasă din oţel carbon de calitate

pentru arcuri 2,5 2,8 3,0 4,0 4,5 5 5,5 6,0 7,0 - - - -

Sârmă trasă din oţel pentru arcuri

3 3,2 3,5 4,6 4,5 5,5 5,6 6,0 6,3 6,5 7,0 7,5 8.0

Cunoscând diametrul d şi raportul c=d

D , se determină diametrul mediu de

înfăşurare al arcului cu relaţia: dcD ⋅= . Determinarea numărului de spire ale arcului. Pentru determinarea numărului de spire active ns, se porneşte de la formula săgeţii arcului elicoidal cilindric.

4

38

dG

nDFf sa

⋅⋅⋅′⋅

= [mm] (3.73)

în care: G - modulul de elasticitate transversal care pentru oţel este: G = 8x105 daN/cm2.

AMBREIAJUL

46

Din (3.73) rezultă:

3

4

8 DF

fdGn

as ⋅′⋅

⋅⋅= (3.74)

în care : 1kf

Fa =′

(rigiditatea arcului)

Rezultă:

13

4

8 kD

dGns ⋅⋅

⋅= (3.75)

Pentru a putea determina numărul de spire active, va trebui determinată rigiditatea k1. În acest scop se va analiza funcţionarea arcului pentru diferite situaţii ale ambreiajului.

Figura 3.49 În figura 3.49 este reprezentată caracteristica arcului de presiune în care s-

au notat: f - săgeata arcului când ambreiajul este cuplat;

f1 - săgeata arcului corespunzător ambreiajului decuplat; f2 - săgeata arcului corespunzător ambreiajului cuplat având uzura maximă a garniturilor de frecare; aF ′ - forţa dezvoltată de arc când ambreiajul este cuplat; aF ′′ - forţa dezvoltată de arc când ambreiajul este decuplat; aF ′′′ - forţa dezvoltată de arc pentru ambreiajul cuplat cu garniturile de frecare uzate;

L, L1, L2 - lungimile corespunzătoare forţelor aF ′ , aF ′′ , aF ′′′ ; L0 - lungimea arcului în stare liberă.

AMBREIAJUL

47

Creşterea forţei arcului de la 'aF la ''aF se datorează deformaţiei

1f∆ (cursa activă a arcului). Cunoscând forţele 'aF , ''aF precum şi deformaţia 1f∆ se poate calcula k1 cu relaţia:

1

1'''

f

FFk aa

∆−

≅ (3.76)

Săgeata suplimentară 1f∆ corespunzătoare deformării arcului la decuplarea ambreiajului, se poate determina în funcţie de jocul neceasar între suprafeţele de frecare în poziţia decuplat cu relaţia: dd jnf ⋅⋅=∆ 21 (3.77) în care:

nd - numărul discurilor conduse; jd - jocul dintre o pereche ale suprafeţelor de frecare pentru decuplarea completă a ambreiajului; jd = 0,75...1,5mm pentru ambreiaje monodisc; jd = 0,50...0,70mm pentru ambreiaje bidisc; jd = 0,25...0,30mm pentru ambreiaje cu mai multe discuri. Dacă ambreiajul este prevăzut cu discuri conduse elastice în direcţie axială săgeata suplimentară a arcului corespunzătoare decuplării ambreiajului se calculează cu relaţia : jnjnf ddd ⋅+⋅⋅=∆ 21 (3.78)

în care: j - este creşterea grosimii discului elastic în direcţia axială, în poziţia decuplată a ambreiajului j = (0,5...1,5)mm. Discurile elastice (în direcţie axială) se utilizează în special la ambreiajul monodisc, la care săgeata suplimentară se recomandă mmf 5,21 ≤∆ . Pentru arcurile de presiune dispuse periferic se recomandă ca rigiditatea k1 = 6,5...10daN/mm. Cunoscând rigiditatea k1 se determină cu relaţia (3.75) numărul de spire active ns, care este recomandabil să fie ns≥6. Numărul total de spire se determină cu relaţia:

2+= st nn (3.79) În general numărul total de spire se adoptă astfel încât să fie multiplu de 0,5.

În tabelul 3.5 sunt date principalele caracteristici ale arcurilor periferice folosite la ambreiaje.

AMBREIAJUL

48

Tabelul 3.5 Forţa dezvoltată de arc

[daN] Diametrul exterior [mm]

Lungimea de lucru a arcului

[mm]

Numărul de spire

minimă maximă 11,3 13,6 17,5 39,7 14 22,6 24,6 17,5 39,7 13,5 45 47,6 17,5 39,7 10,25

54,5 59,0 30 39,7 7,25 59 63,5 28,6 39,7 8,5 59 63,5 27 39,7 8,5 66 68 27 39,7 8,5 68 72,5 27 39,7 8,75 77 82 28,5 39,7 7,5 100 100 32,5 42,9 8

Determinarea lungimii arcului în stare liberă. Lungimea arcului în stare liberă (L0) se determină cu relaţia L0 = L1 +f1, (3.80)

în care: ( ) ( )121 ++⋅+= snsjdsnL (3.81)

în care: dsj 1,0≥ , iar pentru automobile js = 1mm.

Distanţa minimă între spire se determină cu relaţia:

4

3

1

8

dG

nDFf sa

⋅⋅⋅′′⋅

= (3.82)

Înlocuind (3.81) şi (3.82) în (3.80) rezultă lungimea arcului în stare liberă,

care trebuie să aibă 30 ≤D

L pentru evitarea flambajului.

Determinarea lucrului mecanic necesar debreierii.

Pentru calculul lucrului mecanic necesar debreieri se utilizează relaţia :

ana

aFaF

dL ⋅⋅′′+′

= η1

2 (3.83)

în care: aη - randamentul mecanismului de acţionare ( )98,0...8,0=aη ;

na - numărul arcurilor sub presiune; Lucrul mecanic necesar debreierii are valoarea Ld = 0,5...2,5daN.

AMBREIAJUL

49

b. Calculul arcurilor de presiune centrale

Pentru calculul ambreiajelor cu arc central, trebuie să se ţină seama că forţa arcului se transmite la discul de presiune prin intermediul pârghiilor lamerale de debreiere figura 3.50.

Forţa dezvoltată în arcul central se determină cu relaţia:

p

ac i

FF = (3.84)

în care :

b

ai p = - raportul de multiplicare al pârghiilor, (variază între limitele Ip =

4,5...8).

f

rm

a C

FRi

M

F

+⋅⋅

⋅

=µβ max

(3.85)

Introducând în (3.84) rezultă :

fp

rm

c Ci

FRi

M

F⋅

+⋅⋅

⋅

=µβ max

(3.86)

Arcurile centrale pot avea formă conică sau cilindrică, iar secţiunea circulară, pătrată sau dreptunghiulară, iar relaţiile de calcul pentru acestea, sunt date în tabelul 3.6.

S-au utilizat următoarele notaţii : - Fc - forţa dezvoltată de arcul central; - D - diametrul mediu al spirelor;

- r1 şi r2 - raza minimă şi maximă a arcului;

- G - modulul de elasticitate transversal;

- ns - numărul de spire active; - k - coeficientul de corecţie ce depinde de

raportul d

D , (se ia din tabelul 3.7);

- ϕ şi Ψ - coeficienţi ce depind de

raportul b

a , (se ia din tabelul 3.8)

R

Fc

F

Figura 3.50

AMBREIAJUL

50

Tabelul 3.6 Forma arcului Secţiunea sârmei Tensiunea σ Săgeata f

Cilindric

3

8

d

DFk c

⋅⋅⋅

⋅=π

τ 4

38

dG

nDFf sc

⋅⋅⋅⋅

=

3416,0 a

DFc

⋅⋅

=τ 4

3

567,0aG

nDFf sc

⋅⋅⋅

=

baba

DFc

⋅⋅⋅

⋅=ψτ

4

3

bG

nDFf sc

⋅⋅⋅

= ϕ

4

3

aG

nDFf sc

⋅⋅⋅

= ϕ

Conic

3216

d

rFk c

⋅⋅⋅

⋅=π

τ

+=

2

2

11r

rff cil

3208,0 a

DFc

⋅⋅

=τ

22

ba

rFc

⋅⋅⋅

=ψ

τ

Tabelul 3.7

d

Dm 2,5 3 4 5 6 7 8 9 10

k 1,70 1,55 1,39 1,29 1,24 1,20 1,18 1,16 1,14

Tabelul 3.8

b

a 1,0 1,5 1,75 2,0 2,5 3,0 4,0 6,0 10

ϕ 5,567 2,670 2,086 1,713 1,256 0,996 0,638 0,439 0,252 Ψ 2,404 1,442 1,195 1,016 0,775 0,625 0,442 0,278 0,160

c. Calculul arcurilor centrale de tip diafragmă

Determinarea caracteristicii arcurilor centrale de tip diafragmă Caracteristica arcurilor diafragmă F = ϕ (f) este dată în figura 3.46 şi este

determinată în primul rând de raportul dintre înălţimea H a arcului şi grosimea h a materialului.

AMBREIAJUL

51

Figura 3.51 Pentru automobile se utilizează arcuri care corespund curbei 2, la care

raportul h

H are o valoare medie.

Aceste arcuri conţin porţiuni cu rigiditatea negativă unde creşterea săgeţii se produce la micşorarea forţei (regim instabil de funcţionare a arcului). Dacă se alege punctul de lucru a rezultă variaţii mici de forţă de apăsare la variaţii mari ale săgeţii.

Figura 3.52

Arcul tip diafragmă fără tăieturi după generatoare. Schema pentru determinarea caracteristicii arcului diafragmă fără tăieturi este prezentată în figura 3.52,a, în care s-a notat:

F1- forţa de apăsare a arcului diafragmă asupra discului de presiune; F2 – forţa cu care rulmentul de presiune apasă asupra arcului diafragmă la

decuplare. Relaţiile de legătură dintre forţele F1, F2 şi f1, f2 au fost deduse

considerând arcul diafragmă ca un înveliş conic cu pereţi subţiri în zona deplasărilor mari.

Aceste relaţii sunt :

AMBREIAJUL

52

( )

+

−−⋅−

−−⋅−⋅

−⋅⋅= 21

1121 2ln

6

'h

cb

abfH

cb

abfH

a

bf

cb

hEF

π (3.87)

( )( )

+

−−⋅−

−−⋅−⋅

−−⋅⋅= 21

112 2ln

6

'h

cb

abfH

cb

abfH

a

bf

accb

hEF

π(3.88)

în care :

21

'µ−

= EE (µ - coeficientul lui Poisson 3,025,0 ÷=µ )

24 daN/mm 101,2 ⋅=E Între F1 şi F2 există relaţia de legătură:

cb

ac

F

F

−−=

2

1 (3.89)

Relaţiile (3.87) şi (3.88) pot fi examinate şi în funcţie de săgeata f2 dacă se ţine seama de legătură dintre f1 şi f2 :

cc

ab

f

f

−−=

2

1 (3.90)

Relaţiile (3.87) şi (3.88) permit să se cerceteze în întregime cuplarea şi decuplarea ambreiajului, iar prin reprezentarea grafică se obţine caracteristica arcului diafragmă figura 3.52, b.

În cadranul I este reprezentată grafic relaţia ( )111

fF ϕ= Aceeaşi curbă o reprezintă şi relaţia ( )

211fF ϕ= dar la o altă scară pentru f,

în conformitate cu relaţia (3.90). În cadranul IV este construit graficul ( )

121fF ϕ= sau ( )

222` fF ϕ=

Sectorul OA corespunde prestrângerii arcului la montarea ambreiajului. În cazul ambreiajului cuplat , forţa de apăsare a arcului diafragmă asupra

discului de presiune şi săgeata arcului sunt determinate de coordonatele punctului A(F1c,f1c).

La decuplarea ambreiajului, când forţa F1 variază între F1c şi 0 (dreapta AB) săgeata f1 (şi prin urmare f2) rămâne constantă şi egală cu f1c. Variaţia respectivă a forţei F2 este determinată de dreapta BC.

Legătura dintre forţele F1 şi F2 în procesul decuplării se obţine din condiţia că la valoarea constantă a săgeţii f 1 trebuie să fie constantă şi valoarea momentelor (forţelor F1 şi F2) din secţiunea arcului şi egală cu momentul corespunzător forţei F1c adică:

( ) ( ) ( )cbF

acF

cbF c −=−+−

πππ 222121 (3.91)

sau

cFcb

acFF 121 =

−−+ (3.92),

care relaţie este ecuaţia unei drepte în coordonate F1 şi F2 şi este reprezentată grafic în cadranul II.

AMBREIAJUL

53

Dacă dFF 22 ≥ , atunci F1 = 0. Caracteristica de decuplare a ambreiajului corespunde sectorului BC şi

CD. Deplasările rulmentului de presiune şi mărimea jocurilor dintre discul de presiune şi discul condus se determină cu ajutorul sectorului CD.

În figura 3.52,b este reprezentat prin linie groasă, partea din caracteristică corespunzătoare funcţionării ambreiajului.

Arcul tip diafragmă cu tăieturi după generatoare. Arcul diafragmă continuu prezentat anterior este foarte rigid. Pentru

mărirea elasticităţii, îndeosebi la decuplare, la ambreiajele de automobil se utilizează arcuri diafragmă prevăzute cu tăieturi după generatoare pe o anumită lungime figura 3.53.a.

În figura 3.53.b. se prezintă schema pentru determinarea caracteristicii arcului, în care:

f1 - este săgeata părţii f ără tăieturi şi se datorează în întregime unghiului de răsucireϕ ;

''' 222 fff += - săgeata părţii cu tăieturi a arcului; '2f - săgeata părţii cu tăieturi, datorită unghiului de răsucire ϕ; ''2f - săgeata datorită încovoierii lamelelor părţii cu tăieturi.

Pentru analiza procesului de decuplare trebuie să se găsească relaţia dintre săgeata f1 şi forţele F1 şi F2 la acţionarea concomitentă.

Figura 3.53 Egalând momentele forţelor exterioare cu momentul forţelor interioare din partea continuă a arcului şi ţinând seama că săgeata f1 se datorează în întregime unghiului de rotire ϕ a părţii continue a arcului se obţine relaţia:

( )

+

−−⋅−

−−−⋅

−⋅⋅=

−−+= 22

11221 2ln

6

'h

cb

abfH

cb

abfH

a

bf

cb

hE

cb

ecFFF

π

(3.93) în care: H – înălţimea părţii continue a arcului. Dacă Ht este înălţimea totală a arcului, atunci :

cb

abHH t −

−⋅= (3.94)

Săgeţile '2f şi ( )2222 ''''' ffff =+ sunt date de relaţiile:

AMBREIAJUL

54

cb

ecff

−−= 12 ' (3.95)

3

2

22

2

3

2

226

ln1212

16''

hE

eAF

e

a

e

a

e

a

E

eFf

⋅⋅⋅⋅⋅=

+

−−

−

⋅⋅⋅=

ηππηπ

(3.96)

În care A depinde de raportul e

a figura 3.53.c.

Coeficientul η este dat de relaţia :

( )ea

zl

+⋅

=π

η 1 (3.97)

în care : z – numărul lamelelor ( )12≥z ; 1l - lăţimea lamelei Pentru simplificarea calculelor formula (3.96) se prezintă sub forma :

( )

+

−−⋅−⋅

−⋅⋅= 1

2ln

6

''' 112 cb

ab

h

f

h

H

a

b

h

f

cb

hEF

π (3.98)

Dacă se notează mărimile adimensionale: ( )

4

2

'

6

hE

cbFF

⋅⋅−=

π şi

h

ff 11 =

Rezultă:

( )

+

−−−

−−−= 1

2ln 111 cb

abf

h

H

cb

abf

h

H

a

bfF (3.99)

Calculul de rezistenţă al arcului diafragmă

În cazul arcului diafragmă cu tăieturi după generatoare solicitarea maximă apare în punctul B din mijlocul bazei lamelei figura 3.54.

Figura 3.54 Pentru calcule practice se poate lua pentru acest punct starea de eforturi

unitare biaxială. Tensiunea normală de compresiune cσ este dat de relaţia :

( )( )

a

hdaEc

ααµ

σ −−⋅−

=2

212 (3.100)

AMBREIAJUL

55

în care :

b

aab

dln

−= ; cb

H

−=α este unghiul de înclinaţie.

Tensiunea la solicitarea de încovoiere iσ se calculează cu relaţia :

ηηπ

σ⋅

≈⋅

⋅=2

22

23

h

F

h

Fi (3.101)

Tensiunile ating valoarea maxime în timpul decuplării ambreiajului la trecerea ambreiajului prin poziţia plană. Tensiunea echivalentă în ipoteza tensiunii tangenţiale maxime va fi dată de relaţia :

( )( )

a

hadE

h

F dciech

ααηη

σσσ +−⋅−

+⋅

=−=2

222

12 (3.102)

în care: F2d - forţa de decuplare. Tensiunea echivalentă se compară cu rezistenţa de curgere la întindere a materialului, dacă numărul de decuplări şi cuplări ale ambreiajului este mic (nu depăşeşte 105) Dacă numărul de decuplări este mare, tensiunea echivalentă se compară cu rezistenţa la oboseală a ciclului pulsator de întindere.

Oţelurile recomandate pentru executarea arcurilor de presiune sunt cele date în tabelul 3.9 Tabelul 3.9

Tipul arcului de presiune Materialul STAS-ul Arcuri elicoidale cilindrice şi conice Arc2 795-92 Arcuri diafragmă Arc1 795-92