Calculul arborelui ambreiajului

Schema de calcul a mecanismului de acţionare hidraulic este dată în figura

Manechinul bidimensional si postul de conducere

Manechinul bidimensional consta din tors si segmentele picioarelor asamblate cu articulatii prevăzute cu scări pentru măsurarea unghiurilor.

Sunt folosite trei manechine diferentiate prin lungimile segmentelor piciorului, ls pentru gamba si lt pentru coapsa, deoarece s-a constatat ca dimensiunile torsului variază nesemnificativ. Cele trei manechine sunt simbolizate prin procentajele 10,50,90 %. Semnificatia acestui procentaj este următoarea: pentru manechinul cu procentaj 90 înseamnă ca dintr-un număr de adulti, 90% dintre ei au lungimile segmentelor ls si lt mai mici sau cel mult egale cu lungimile corespunzătoare acestei tipodimensiuni de manechin,pentru manechinul cu procentaj 50 înseamnă ca dintr-un număr de adulti, 50% dintre ei au lungimile segmentelor ls si lt mai mici sau cel mult egale cu lungimile corespunzătoare acestei tipodimensiuni de manechin, iar pentru manechinul cu procentaj 10 înseamnă ca dintr-un număr de adulti, 10% dintre ei au lungimile segmentelor ls si lt mai mici sau cel mult egale cu lungimile corespunzătoare acestei tipodimensiuni de manechin. Având in vedere aceste tipodimensiuni de manechin se alege ca referinta manechinul de tip 90. Acesta are dimensiunile ls = 444 mm si lt = 456 mm. Manechinul de tip 90 este prezentat împreuna cu cotele alese in figura. MANECHIN TIP 90

Pozitia manechinului pe scaunul soferului este definita de dimensiunile a si b (pozitia articulatiei H a soldului fata de partea verticala a panoului despărtitor de compartimentul motorului, respectiv fata de podea), de unghiul α dintre axa torsului rezemat pe scaun si verticala, de unghiurile β,γ,δ care reprezintă unghiurile principalelor articulatii: sold, genunchi, respectiv glezna ale manechinului bidimensional. Manechinul bidimensional amplasat la postul de conducere împreuna cu aceste unghiuri sunt reprezentate in figura 15. Se aleg ca si valori pentru unghiurile α,β,γ,δ următoarele valori: α= 250, β=800, γ=1300 δ=1000

Manechinul bidimensional amplasat la postul de conducere

Verificarea capacitatii de trecere si a stabilitătii longitudinale.

Inca din faza de predeterminare a parametrilor dimensionali si automobilului s-au avut in vedere si parametri geometrici ai capacitatii de trecere. Definitivarea lor este încheiata odată cu întocmirea schitei de organizare generala si a desenului de ansamblu.

- Unghiul de atac rezultat din schița de organizare generala este de 200;- Unghiul de degajare rezultat este de 170

- Garda la sol [mm] este de 175

Capacitătile de trecere ale automobilului (unghiul de atac si unghiul de degajare)

Ambreiajul- Justificarea alegerii- Rolul ambreiajului pe autovehicul

Ambreiajul este un cuplaj (leagă capetele a doi arbori dispusi unul in prelungirea celuilalt, fără sau cu abateri de la coaxialitate) intermitent (asigură cuplarea şi decuplarea arborilor fără 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 autovehicule se întâlneste si sub formă de cuplaj intermitent automat , adică cuplarea sau decuplarea au loc automat in functie, cel mai adesea, de turatia motorului cu ardere internă.

Pe automobil ambreiajul se întâlnește in trei variante funcționale:

in transmisie, intercalat între motor si schimbătorul de viteze, pentru transmiterea momentului motor;

ca organ de cuplare si decuplare a treptelor de viteză in transmisiile automate;

cuplaj de siguranța pentru limitarea valorii maxime a momentului de torsiune.

Operația de decuplare a ambreiajului se numește debreiere.

- Cuplarea progresivă a motorului cu restul transmisiei la pornirea de pe loc sau după schimbarea treptelor de viteză;

Operația de cuplare a ambreiajului se numește ambreiere.

- Limitarea valorii maxime a momentului de torsiune din restul transmisiei (cuplaj de siguranța);

- Izolarea intre motor si transmisie, in ambele sensuri, a vibrațiilor torsionale provenite din funcționarea motorului sau din deplasarea automobilului pe cale.

Folosirea ambreiajului in transmisia automobilului este impusă de folosirea motoarelor cu ardere interna care nu pot porni sub sarcina. Pentru pornire este necesara întreruperea legăturii dintre motor si restul transmisiei prin decuplarea ambreiajului, cuplarea schimbătorului de viteză in prima treapta si apoi cuplarea progresiva a ambreiajului simultan cu actionarea usoară a acceleratiei.

- Conditiile impuse ambreiajului

Decuplarea ambreiajului trebuie sa fie completă, rapidă si sa necesite din partea conducătorului auto eforturi reduse, pentru o cursa la pedală limitată.

Dacă decuplarea ambreiajului nu este completă, au loc următoarele fenomene: schimbarea treptelor de viteză se face cu șocuri si zgomote, deoarece rotile

dințate sunt sub sarcină parțială, efectul fiind uzura dinților și a roților dințate sau a cuplajelor din schimbătorul de viteze;

Dacă schimbătorul este cuplat si motorul funcționează, ambreiajul patinează, componentele sale se încălzesc, garniturile de frecare se uzează sau chiar se ard.Eforturi reduse pentru actionarea pedalei ambreiajului in conditiile unei curse

limitate a acesteia se realizează prin proiectarea corespunzătoare a sistemului de actionare.

Cuplarea ambreiajului trebuie sa fie progresiva si perfecta (fara patinare in timpul rulării).

Dacă cuplarea ambreiajului se face brusc, apar smucituri îndeosebi la pornirea de pe loc a automobilului, dar si după schimbarea treptelor de viteză, care conduc la accentuarea uzurii automobilului si la reducerea confortului. Patinarea ambreiajului conduce la efectele prezentate mai sus. Ambreiajul trebuie sa transmită momentul motor maxim chiar si in cazulcând garniturile de frecare sunt uzate la limita admisibila. De asemenea trebuie sa aibă siguranta ridicată in functionare, rezistenţă la uzură si o durată de serviciu cât mai mare.

Se poate afirma că ambreiajul este cel mai solicitat organ al transmisiei automobilului (parcurgerea in trafic urban aglomerat a unei distante de 10km implică actionarea pedalei ambreiajului de zeci de ori). Pentru automobilele moderne obisnuite fiabilitatea ambreiajului trebuie sa fie aceeasi cu a schimbătorului de viteze de exemplu, adică sa functioneze fără reparatii (numai executarea operatiilor de întretinere prescrise) petoata durata de viată normală a automobilului.

- Alte conditii generale impuse ambreiajului sunt: moment de inerție si masă proprie cat mai reduse; dimensiuni de gabarit limitate (diametrul exterior maxim al garniturilor de

frecare este limitat la 430 mm); parametrii de baza sa varieze cat mai puțin în timpul exploatării si sa fie prevăzut

cu dispozitive pentru reglare; să fie echilibrat dinamic; să fie ușor de întreținut sau dacă e posibil sa nu necesite operații de întreținere; să aibă o construcție simplă si un preț de cost cât mai scăzut.

- Prezentarea conditiilor constructive adoptateSe alege ambreaj monodisc simplu cu arc centratFig 1: Prezentarea ambreajului ales

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

- Compunerea ambreiajului

Ambreiajul este compus din următoarele părti principale:

1. Partea conducătoare – este acea parte a ambreiajului care este montată pe volantul motorului. Ea poate fi identificată ca fiind acea parte a ambreiajului care se roteste când motorul este in functiune, ambreiajul este decuplat, iar automobilul stă pe loc. Aceasta cuprinde următoarele componente principale:

- carcasa interioară a ambreiajului;- placa sau discul de presiune;- arcul (arcurile de presiune).

2. Partea condusă – este acea parte a ambreiajului care este in legătura cinematică directă cu arborele de intrare (primar) al schimbătorului de viteza. Ea poate fi identificată ca fiind acea parte a ambreiajului care nu se rotește când motorul e in funcțiune, ambreiajul e decuplat, iar automobilul sta pe loc. Aceasta cuprinde următoarele componente:

- discul sau discurile conduse ale ambreiajului;- arborele ambreiajului.

3. Sistemul de actionare sau de comanda al ambreiajului - are in componenţă două părti:

a) sistemul interior de actionare care cuprinde piesele si subansamblele care realizează comanda ambreiajului si sunt situate in interiorul carterului. In varianta completă sistemul cuprinde următoarele:

- pârghiile de debreiere;- inelul de debreiere;- mantonul de debreiere cu rulmentul de presiune si suportul său;- furca ambreiajului.

b) sistemul exterior de actionare cuprinde toate piesele si subansamblele montate între pedala ambreiajului si capătul furcii ambreiajului. El are mai multe variante constructive si constituie un criteriu de clasificare a ambreiajelor.

Calculul mecanismului de acţionare

Calculul constă in determinarea parametrilor acestui mecanism astfel încât cursa totală a pedalei şi forţa la pedală să se încadreze în limitele prescrise. Se alege ca mecanism de acţionare mecanismul hidraulic.

Considerând că presiunea lichidului este aceeaşi in pompa centrala si in pompa receptoare, conform principiului lui Pascal se poate scrie:

,unde d1 este diametrul cilindrului de acţionare, iar d2 este diametrul cilindrului receptor.

Forţa F2 se determină funcţie de forţa de apăsare a discurilor:

,

Forţa F1 se determină funcţie de forţa la pedală:

rezultă: ,unde

- = reprezintă raportul de transmitere mecanic;

- = reprezintă raportul de transmitere hidraulic;

- ηa=(0,950,98) randamentul de acționare al mecanismului hidraulic.

Cursa totală a manşonului rulmentului de presiune (sm) se determină cu relaţia: ,

Schema de calcul a mecanismului de acționare hidraulic

unde- este cursa liberă a manșonului. Se alege =3 mm (=24

mm);

- este jocul ce trebuie realizat între fiecare pereche de suprafețe de frecare pentru o decuplare completă a ambreiajului; Se alege

= 0,67 mm;

- i reprezintă numărul perechilor de suprafețe de frecare (i=2);

- este raportul de transmitere al pârghiilor de debreiere. Se alege ip=1.5;

0,67*1,5*2 = 5 mmCursa pistonului cilindrului receptor se determină cu relaţia:

Se considera raportul

Volumul de lichid activ în cilindrul receptor este :

= = 7 cm3;S-a considerat diametrul celui de-al doilea piston, d2 = 30 mm;

Datorită faptului că presiunea de lucru este redusă , iar conductele de legătură au o lungime relativ mică, se poate neglija deformaţia conductei , iar volumul de lichid refulat din cilindrul pompei centrale se poate considera egal cu volumul generat de pistonul pompei receptoare (V1 = V2).

Cu aceste ipoteze, cursa pistonului pompei centrale se determină cu

relaţia:

Diametrul primului piston, d2 2 d1 => d1 = 15 mm . Astfel, cursa

S1 devine:

Cursa totală a pedalei de ambreiaj este: = 39.6*3 = 119 mm

S-a considerat raportul

Forţa la pedală, Fp se poate micşora prin mărirea randamentului mecanismului de acţionare ηa. Forţa la pedală (la ambreiajele fără servomecanisme auxiliare) nu trebuie să depăşească 15-25 daN, deoarece consumul prea mare de efort fizic conduce la obosirea excesivă a conducătorului auto.

Forţa la pedală se determină astfel: =

,

,

Astfel F = = ; Se considera raportul

Rezultă:

97,35 N

Durata de funcţionare a ambreiajului depinde de numărul cuplărilor şi decuplărilor, deoarece garniturile de frecare se uzează mai ales la patinarea ambreiajului. La fiecare cuplare lucrul mecanic de frecare la patinare se transformă în căldură datorită căreia temperatura de lucru a garniturilor de frecare creşte. Experimental s-a constatat că la creşterea temperaturii de la 20C la 100C, uzura garniturilor de frecare se măreşte aproximativ de două ori.