Схватить

Сцепление — это механическое устройство, позволяющее выходной вал от вращающегося входного вала. отсоединить ^{[ 1 ]} Входной вал сцепления обычно прикрепляется к двигателю , а выходной вал сцепления соединяется с механизмом, выполняющим работу .

В автомобиле сцепление действует как механическое соединение между двигателем и трансмиссией . При отключении сцепления частота вращения двигателя (об/мин) больше не определяется скоростью ведущих колес.

Другой пример использования сцепления – электрические дрели . ^{[ 2 ]} Входной вал сцепления приводится в движение двигателем, а выходной вал соединен со сверлом ( через несколько промежуточных компонентов). Муфта позволяет сверлу либо вращаться с той же скоростью, что и двигатель (сцепление включено), либо вращаться с более низкой скоростью, чем двигатель (сцепление проскальзывает), либо оставаться неподвижным, пока двигатель вращается (сцепление отключено).

Типы

Сухое сцепление

Сухое сцепление использует сухое трение для передачи мощности от входного вала к выходному валу, например, фрикционный диск двигателя автомобиля прижимается к маховику с помощью пружинного механизма. Колеса автомобиля вращаются только тогда, когда маховик соприкасается с фрикционным диском. Для прекращения передачи мощности фрикционный диск отводится от маховика с помощью рычажного механизма. Большинство автомобильных сцеплений на механических коробках передач являются сухими. ^{[ нужна ссылка ]} Иногда требуется проскальзывание фрикционной муфты (когда сцепление частично включено, но валы вращаются с разной скоростью), например, когда автомобиль ускоряется с места; однако проскальзывание должно быть сведено к минимуму, чтобы избежать увеличения скорости износа.

В сцеплениях тягового типа нажатие педали приводит к выжимному подшипнику и выключает сцепление. В сцеплении нажимного типа нажатие на педаль толкает выжимной подшипник и выключает сцепление.

Многодисковое сцепление состоит из нескольких фрикционных дисков, расположенных концентрично. В некоторых случаях его используют вместо муфты большего диаметра. В автомобилях для дрэг-рейсинга используются многодисковые сцепления для контроля скорости передачи мощности на колеса при ускорении автомобиля с места.

Некоторые диски сцепления содержат пружины, предназначенные для изменения собственной частоты диска сцепления, чтобы уменьшить шум и шум внутри автомобиля. Кроме того, в некоторых сцеплениях для автомобилей с механической коробкой передач используется клапан задержки сцепления, чтобы избежать резкого включения сцепления.

Мокрое сцепление

В мокром сцеплении фрикционный материал находится в масляной ванне (или имеет проточное масло), которая охлаждает и смазывает сцепление. Это может обеспечить более плавное включение и более длительный срок службы сцепления, однако мокрые сцепления могут иметь более низкую эффективность из-за передачи некоторой энергии маслу. Поскольку поверхности мокрого сцепления могут быть скользкими (как в случае сцепления мотоцикла, залитого моторным маслом), установка нескольких дисков сцепления может компенсировать более низкий коэффициент трения и, таким образом, устранить проскальзывание под нагрузкой при полном включении.

В мокрых сцеплениях часто используется композитный бумажный материал. ^{[ нужна ссылка ]}

Центробежное сцепление

Центробежная муфта автоматически включается при увеличении скорости входного вала и отключается при уменьшении скорости входного вала. Приложения включают небольшие мотоциклы , мотороллеры , бензопилы и некоторые старые автомобили .

Конусная муфта

Конусное сцепление похоже на пластинчатое сцепление сухого трения, за исключением того, что фрикционный материал наносится на внешнюю поверхность объекта конической формы. Распространенным применением конусных сцеплений является кольцо синхронизатора в механической коробке передач.

Клатч для собак

Кулачковое сцепление — это нескользящая конструкция сцепления, используемая в асинхронных трансмиссиях .

Однооборотная муфта

Однооборотное сцепление с каскадной собачкой в телетайпе

Однооборотная муфта была разработана в 19 веке для привода таких машин, как ножницы или прессы , где одно нажатие рабочего рычага или (позже) нажатие кнопки приводило в действие механизм, включая сцепление между источником энергии и машиной. коленвала ровно на один оборот, прежде чем выключить сцепление. Когда сцепление выключено, ведомый элемент неподвижен. Ранние конструкции обычно представляли собой кулачковые муфты с кулачком на ведомом элементе, который использовался для отключения собачек в соответствующей точке. ^{[ 3 ]}^{[ 4 ]}

В 20 веке были разработаны значительно упрощенные однооборотные муфты, требующие гораздо меньших рабочих сил и в некоторых вариантах позволяющие совершать фиксированную долю оборота за операцию. ^{[ 5 ]} В некоторых случаях фрикционные муфты быстрого действия заменили кулачковые муфты, устраняя проблему ударной нагрузки на собачки при каждом включении сцепления. ^{[ 6 ]}^{[ 7 ]}

Помимо использования в тяжелом производственном оборудовании, однооборотные муфты применялись на многочисленных небольших машинах. Например, в счетных машинах нажатие клавиши управления приводит к срабатыванию однооборотной муфты для обработки последнего введенного числа. ^{[ 8 ]} В наборных машинах нажатие любой клавиши выбирало определенный символ, а также включало муфту одного вращения, чтобы включить механизм набора этого символа. ^{[ 9 ]} Точно так же в телетайпах при получении каждого символа срабатывала однооборотная муфта, выполняющая один цикл механизма печати. ^{[ 10 ]}

В 1928 году Фредерик Г. Крид разработал однооборотную пружинную муфту , которая особенно хорошо подходила для повторяющихся действий «старт-стоп», необходимых в телетайпах . ^{[ 11 ]} В 1942 году два сотрудника компании Pitney Bowes Postage Meter разработали улучшенную однооборотную пружинную муфту. ^{[ 12 ]} В этих сцеплениях винтовая пружина обернута вокруг ведомого вала и удерживается в развернутом состоянии рычагом отключения. При срабатывании пружина быстро сжимается вокруг приводного вала, включая сцепление. В конце одного оборота, если расцепительный рычаг был сброшен, он захватывает конец пружины (или прикрепленную к ней собачку), и угловой момент ведомого элемента снимает напряжение с пружины. Эти сцепления имеют длительный срок службы — многие из них выполнили десятки, а возможно, и сотни миллионов циклов без необходимости технического обслуживания, кроме периодической смазки.

Однооборотные муфты с каскадной собачкой заменили однооборотные муфты с намоточной пружиной в страничных принтерах, таких как телетайпы , включая Teletype Model 28 и его преемники, используя те же принципы конструкции. Пишущие машинки IBM Selectric также использовали их. Обычно это узлы дискообразной формы, установленные на ведомом валу. Внутри полого ведущего барабана в форме диска находятся две или три свободно плавающие собачки, расположенные так, что при выключении сцепления собачки выскакивают наружу, подобно колодкам барабанного тормоза . При зацеплении крутящий момент каждой собачки передается на остальные, удерживая их в зацеплении. Эти сцепления не проскальзывают после блокировки и включаются очень быстро, порядка миллисекунд. Проекция отключения выходит из сборки. Если рычаг переключения передач зацеплялся за этот выступ, сцепление выключалось. Когда рычаг расцепителя отпускает этот выступ, внутренние пружины и трение включают сцепление. Затем сцепление совершает один или несколько оборотов и останавливается, когда рычаг переключения снова входит в зацепление с выступом отключения.

Другие конструкции

Муфта-тормоз отдачи : встречается в некоторых типах электрических часов с синхронным двигателем, выпущенных до 1940-х годов, чтобы предотвратить ход часов назад. Сцепление представляло собой пружинную муфту-тормоз, соединенную с ротором одной или двумя ступенями понижающей передачи. Муфта-тормоз блокировалась при вращении назад, но также имела некоторое пружинящее действие. Инерция ротора, идущего назад, задействовала сцепление и заводила пружину. Когда он раскрутился, он перезапустил двигатель в правильном направлении.
Ременная муфта : используется на сельскохозяйственной технике, газонокосилках, мотокультиваторах и снегоочистителях. Мощность двигателя передается через набор ремней , которые провисают на холостом ходу, но натяжной шкив может натягивать ремни, чтобы увеличить трение между ремнями и шкивами.
Сцепление BMA : изобретено Уолдо Дж. Келли в 1949 году. ^{[ 13 ]} используется для передачи крутящего момента между двумя валами, состоящими из неподвижного ведущего элемента, прикрепленного к одному из указанных валов, и подвижного ведущего элемента, имеющего контактирующую поверхность с множеством углублений.
Электромагнитная муфта : обычно включается электромагнитом, который является неотъемлемой частью узла сцепления. Другой тип, магнитно-порошковая муфта , содержит частицы под магнитным воздействием в камере между ведущим и ведомым элементами — применение постоянного тока заставляет частицы слипаться и прилипать к рабочим поверхностям. Зацепление и проскальзывание происходят особенно плавно.
Муфта с пружинной обмоткой : имеет винтовую пружину, обычно намотанную проволокой квадратного сечения. Они были разработаны в конце 19 - начале 20 века. ^{[ 14 ]}^{[ 15 ]} В простой форме пружина прикреплена одним концом к ведомому элементу; другой его конец не прикреплен. Пружина плотно прилегает к цилиндрическому приводному элементу. Если приводной элемент вращается в направлении, в котором можно раскрутиться, пружина мгновенно расширяется и проскальзывает, хотя и с некоторым сопротивлением. По этой причине пружинные муфты обычно необходимо смазывать легким маслом. Вращение ведущего элемента в другую сторону приводит к тому, что пружина плотно обхватывает ведущую поверхность, и сцепление очень быстро блокируется. Крутящий момент, необходимый для проскальзывания пружинной муфты, растет экспоненциально с количеством витков пружины, подчиняясь уравнению шпиля .

Использование в автомобилях

Механические коробки передач

В большинстве легковых и грузовых автомобилей с механической коробкой передач используется сухое сцепление, которым водитель управляет с помощью крайней левой педали. Движение педали передается на сцепление с помощью гидравлики (главного и рабочего цилиндров) или троса. Сцепление выключается только тогда, когда водитель нажимает на педаль сцепления, поэтому по умолчанию трансмиссия подключается к двигателю. Предусмотрено «нейтральное» положение передачи, благодаря чему педаль сцепления можно отпустить, оставаясь неподвижным автомобилем.

Сцепление требуется для трогания с места и обычно (но не всегда) используется для помощи в синхронизации скоростей двигателя и трансмиссии во время переключения передач, т. е. при уменьшении частоты вращения двигателя (об/мин) при переключении на повышенную передачу и увеличении частоты вращения двигателя при переключении на пониженную передачу.

двигателя Сцепление обычно устанавливается непосредственно на лицевой стороне маховика , так как при этом уже имеется удобный стальной диск большого диаметра, который может выступать в качестве одного из ведущих дисков сцепления. В некоторых гоночных сцеплениях используются небольшие многодисковые пакеты, не являющиеся частью маховика. И сцепление, и маховик заключены в конический колокол коробки передач. Фрикционный материал, используемый для диска сцепления, различается, обычно это органическая смола с покрытием из медной проволоки или керамический материал. ^{[ 16 ]}

Автоматические коробки передач

В автоматической коробке передач роль сцепления выполняет гидротрансформатор . Однако сама трансмиссия часто включает в себя внутренние муфты, такие как муфта блокировки , чтобы предотвратить проскальзывание гидротрансформатора, чтобы уменьшить потери энергии через трансмиссию и, следовательно, улучшить экономию топлива. ^{[ 17 ]}

Вентиляторы и компрессоры

В старых вентиляторах охлаждения двигателя с ременным приводом часто используется термоактивируемая муфта в виде биметаллической полосы . При низкой температуре пружина скручивается и закрывает клапан, что позволяет вентилятору вращаться со скоростью примерно 20–30 % от скорости коленчатого вала . Когда температура пружины повышается, она раскручивается и открывает клапан, пропуская жидкость через клапан, заставляя вентилятор вращаться со скоростью примерно от 60% до 90% скорости коленчатого вала.

кондиционера автомобиля Компрессор часто использует магнитные муфты для включения компрессора по мере необходимости.

Использование в мотоциклах

В мотоциклах обычно используется мокрое сцепление, при этом сцепление работает на том же масле, что и трансмиссия. Эти сцепления обычно состоят из набора чередующихся фрикционных и стальных пластин. Фрикционные пластины имеют выступы на внешнем диаметре, которые фиксируют их в корзине, вращаемой коленчатым валом. Стальные пластины имеют выступы на внутреннем диаметре, которые фиксируют их на входном валу трансмиссии. Набор винтовых пружин или пластина диафрагменной пружины сжимают пластины вместе при включении сцепления.

На мотоциклах сцепление приводится в действие ручным рычагом на левом руле. Отсутствие давления на рычаг означает, что диски сцепления включены (движение), а при перемещении рычага назад к водителю диски сцепления отключаются с помощью троса или гидравлического привода, что позволяет водителю переключать передачи или двигаться накатом. В гоночных мотоциклах часто используются проскальзывающие сцепления для устранения эффекта торможения двигателем , которое, воздействуя только на заднее колесо, может вызвать нестабильность.

См. также

Ссылки

^ Склейтер, Нил (2011). Справочник по механизмам и механическим устройствам (5-е изд.). Нью-Йорк: МакГроу-Хилл. п. 212. ИСБН 9780071704427 . Проверено 27 декабря 2020 г.
^ «Как работают сцепления» . Howstuffworks.com . 16 октября 2007 года . Проверено 24 декабря 2020 г.
^ Фрэнк Уилер, Механизм сцепления и остановки прессов, США 470797 , выдан 14 декабря 1891 г.
^ Сэмюэл Третеви, Clutch, США 495686 , выдан 18 апреля 1893 г.
^ Фред. Р. Аллен, Клатч, США 1025043 , выдан 30 апреля 1912 г.
^ Джон Дж. Зейтц, Фрикционное сцепление, США 906181 , выдан 8 декабря 1908 г.
^ Уильям Лаутеншлагер, Фрикционная муфта, США 1439314 , выдан 19 декабря 1922 г.
^ Фред. М. Кэрролл, Устройство для добавления ключей для счетных машин, США 1848106 , выдан 8 марта 1932 г.
^ Клифтон Чисхолм, Наборная машина, США 1889914 , выдан 6 декабря 1932 г.
^ Артур Х, Адамс, Выбор и набор средств для печати телеграфов, US 2161840 , выдан 13 июня 1928 г.
^ Фредерик Г. Крид , Механизм сцепления, США 1659724 , выдан 21 февраля 1928 г.
^ Альва Г. Рассел, Альфред Буркхардт и Сэмюэл Э. Калхун, Spring Clutch, США 2298970 , выдан 13 октября 1942 г.
^ «Патент на сцепление» .
^ Анальдо М. Инглиш, Фрикционное сцепление, США 255957 , выдан 4 апреля 1882 г.
^ Чарльз К. Тиллотсон, Муфта силовой передачи, США 850981 , выдан 23 апреля 1907 г.
^ Ю, Лян; Ма, Бяо; Чен, Ман; Ли, Хэйан; Ма, Чэннань; Лю, Дзикай (15 сентября 2019 г.). «Сравнение характеристик трения и износа фрикционных материалов на основе меди и бумаги» . Материалы . 12 (18): 2988. Бибкод : 2019Mate...12.2988Y . дои : 10.3390/ma12182988 . ISSN 1996-1944 гг . ПМК 6766303 . ПМИД 31540186 .
^ «Что такое механизм блокировки сцепления?» . Ваш онлайн-механик . Проверено 17 июля 2014 г.

[1] Склейтер, Нил (2011). Справочник по механизмам и механическим устройствам (5-е изд.). Нью-Йорк: МакГроу-Хилл. п. 212. ИСБН 9780071704427 . Проверено 27 декабря 2020 г.

[2] «Как работают сцепления» . Howstuffworks.com . 16 октября 2007 года . Проверено 24 декабря 2020 г.

[3] Фрэнк Уилер, Механизм сцепления и остановки прессов, США 470797 , выдан 14 декабря 1891 г.

[4] Сэмюэл Третеви, Clutch, США 495686 , выдан 18 апреля 1893 г.

[5] Фред. Р. Аллен, Клатч, США 1025043 , выдан 30 апреля 1912 г.

[6] Джон Дж. Зейтц, Фрикционное сцепление, США 906181 , выдан 8 декабря 1908 г.

[7] Уильям Лаутеншлагер, Фрикционная муфта, США 1439314 , выдан 19 декабря 1922 г.

[8] Фред. М. Кэрролл, Устройство для добавления ключей для счетных машин, США 1848106 , выдан 8 марта 1932 г.

[9] Клифтон Чисхолм, Наборная машина, США 1889914 , выдан 6 декабря 1932 г.

[10] Артур Х, Адамс, Выбор и набор средств для печати телеграфов, US 2161840 , выдан 13 июня 1928 г.

[11] Фредерик Г. Крид , Механизм сцепления, США 1659724 , выдан 21 февраля 1928 г.

[12] Альва Г. Рассел, Альфред Буркхардт и Сэмюэл Э. Калхун, Spring Clutch, США 2298970 , выдан 13 октября 1942 г.

[13] «Патент на сцепление» .

[14] Анальдо М. Инглиш, Фрикционное сцепление, США 255957 , выдан 4 апреля 1882 г.

[15] Чарльз К. Тиллотсон, Муфта силовой передачи, США 850981 , выдан 23 апреля 1907 г.

[16] Ю, Лян; Ма, Бяо; Чен, Ман; Ли, Хэйан; Ма, Чэннань; Лю, Дзикай (15 сентября 2019 г.). «Сравнение характеристик трения и износа фрикционных материалов на основе меди и бумаги» . Материалы . 12 (18): 2988. Бибкод : 2019Mate...12.2988Y . дои : 10.3390/ma12182988 . ISSN 1996-1944 гг . ПМК 6766303 . ПМИД 31540186 .

[17] «Что такое механизм блокировки сцепления?» . Ваш онлайн-механик . Проверено 17 июля 2014 г.

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

v т и Салон автомобиля
Part of a series of articles on cars
Instruments	Automotive navigation system Automotive night vision Backup camera Blind spot monitor Boost gauge Buzzer Carputer Check engine light Electronic instrument cluster Fuel gauge Head-up display Odometer Parking sensor Radar detector Speedometer Tachometer Telematics Tell-tale Trip computer
Controls	Bowden cable Brake Clutch Cruise control Electronic throttle control Gear stick Manettino dial Parking brake Power steering Steering wheel
Anti-theft	Alarm Automatic vehicle location Immobiliser Power door locks Remote keyless system Smart key VIN etching
Safety Seating	Airbag Armrest Bench seat Bucket seat Child safety lock Rear-view mirror Rumble seat Seat belt
Other elements	Boot liner Center console Dashboard Glove compartment Molded carpet Sun visor Vehicle mat
Convenience	Audio Automobile auxiliary power outlet Cup holder Car Phone
Category Commons Portal

v т и Силовой агрегат
Входит в «Автомобиль» . серию
Автомобильный двигатель	Дизельный двигатель Электрический Топливный элемент Гибрид ( подключаемый гибрид ) Двигатель внутреннего сгорания Бензиновый двигатель Паровой двигатель
Передача инфекции	Автоматическая коробка передач Цепной привод Прямой привод Схватить Шарнир равных скоростей Бесступенчатая трансмиссия Муфта Дифференциал Коробка передач прямого переключения Приводной вал Трансмиссия с двойным сцеплением Ведущее колесо Автоматизированная механическая коробка передач Электрореологическая муфта Эпициклическая передача Гидравлическая муфта Фрикционный привод Переключение передач страдал от кашля Гочкис драйв Дифференциал повышенного трения Блокировка дифференциала Механическая коробка передач Мануматик Парковочная защелка Парковка по проводу Преселектор коробки передач Полуавтоматическая коробка передач Переключение по проводам Чтобы преобразовать крутящий момент Трансмиссия Раздаточная коробка Блок управления коробкой передач Универсальный шарнир
Колеса и шины	Ступица колеса в сборе Колесо Рим Литые диски Колпак ступицы Шина Внедорожный Гоночный слик Радиальный Дождь Ран-флэт Снег Запасной Бескамерный
Гибридный	Электродвигатель Трансмиссия гибридного автомобиля Электрический генератор Генератор
Портал Категория