Date post: | 12-Aug-2015 |
Category: |
Documents |
Upload: | ionel-apostol |
View: | 65 times |
Download: | 4 times |
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 1
CUPRINS
I. INTRODUCERE ÎN CONSTRUCŢIA AUTOMOBILELOR………………………..……......7
I.1.Părţile componente ale automobilelor……………………………………………......……7
I.2. Clasificarea autovehiculelor ………………………………………………...…………....8
I.3. Parametrii constructivi ai automobilelor …………………………………………...……12
I.3.1 Dimensiunile principale ale autovehiculelor …………………………………….....12
I.3.2 Capacitatea de încarcăre şi greutatea automobilelor……………………………....15
II. REZISTENŢE LA DEPLASAREA AUTOMOBILELOR……………………….…………16
II.1. Rezistenţa la rulare……………………………………………………………………...16
II.2. Rezistenţa la urcarea pantelor…………………………………………...........................18
II.3. Rezistenţa la accelerare…………………………………………………………………19
II.4. Rezistenţa aerodinamică………………………………………………...........................20
III. CONSTRUCŢIA ŞI FUNCŢIONAREA AMBREIAJELOR……………………….....…20
III.1. Destinaţia ambreiajelor…………………………………………………………...……20
III.2. Clasificarea ambreiajelor automobilelor……………………………………………….20
III.3. Funcţionarea ambreiajelor mecanice……………………………………………...…....21
III.3.1.Părţile componente și principiul de funcţionare al ambreiajelor mecanice……...21
III.3.2. Influenţa ambreiajului asupra solicitărilor dinamice din transmisia
automobilului…………………………………………..………………………....38
III.3.3. Influenţa ambreiajului asupra schimbarii treptelor din cutia de viteze……...…..40
III.4. Noutăţi in construcţia ambreiajelor.................................................................................42
IV. CALCULUL AMBREIAJELOR MECANICE……………………………………….…….50
IV.1. Determinarea momentului de calcul…………………………………………………...52
IV.2. Determinarea dimensiunilor garniturilor de frecare…………………………...………52
IV.3. Determinarea forţei de apăsare asupra discurilor ambreiajului…………….......……...54
IV.4. Verificarea garniturilor de frecare………………………………………...........……..55
IV.4.1. Determinarea presiunii specifice dintre suprafețele de frecare …….....................55
IV.4.2. Verificarea la uzură a garniturilor de frecare………………………....................56
IV.4.3. Verificarea ambreiajului la incalzire……………………………..................……57
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 2
IV.5. Calculul arcurilor de presiune……………………………………………………….....59
IV.5.1. Determinare diametrului sȃrmei și a diametrului de ȋnfășurare al spirei…..........60
IV.5.2. Determinare numărului de spire al arcului de presiune………….................……61
IV.5.3. Determinarea lungimii arcului ȋn stare libera……………….................………...62
IV.5.4. Determinare coeficientului de sigurantă după uzarea garniturilor de frecare…..63
IV.5.5. Determinarea lucrului mecanic necesar debreierii……………................…........65
IV.5.6. Calculul arcului central tip diafragmă……………….................………………..65
IV.6. Calculul arborelui ambreiajului………………………………...........………………...70
IV.7. Calculul discurilor ambreiajului………………………………………...........………..72
IV.7.1. Calculul elementelor de fixare și ghidare a discurilor de presiune…....................72
IV.8. Calculul discului condus………………………………............……………………….73
IV.8.1. Calculul niturilor de fixare a discului propriu zis pe butucul ambreiajului……...73
IV.8.2. Calculul arcului elementului suplimentar…………………..................………….74
IV.9. Calculul mecanismului de acţionare a ambreiajului……………………............……...75
IV.9.1. Calculul mecanismului de acţionare mecanică a ambreiajului………......………75
IV.9.2. Calculul mecanismului de acţionare hidraulică………….................……………78
V. DEFECTELE ŞI REPARAREA AMBREIAJELOR MECANICE ……………......……......81
VI. BIBLIOGRAFIE…………………………………………………………………….....……85
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 3
CAPITOLUL I
INTRODUCERE ÎN CONSTRUCŢIA AUTOMOBILELOR
I.1. Părţile componente ale automobilelor
Principalele parţi componente ale unui automobil sunt: motorul șasiul și caroseria. Motorul
este alcătuit din mecanismul motor și instalaṭiile auxiliare. Mecanismul motor este alcătuit din
organe (piese) fixe şi organe mobile.Organele fixe principale ale motoarelor cu ardere internă
sunt compuse din colectorul de admisie şi colectorul de evacuare, chiulasa, blocul cilindrilor,
carterul si braţele motorului. Din grupa organelor mobile fac parte arborele cotit şi volantul,
bielele şi pistoanele cu bolţi şi segmenţi.
Instalaţiile auxiliare ale motorului sunt:
instalaţia de alimentare;
mecanismul de distribuţie;
instalaţia de aprindere;
instalatia de racire;
sistemul de pornire;
aparatura pentru controlul funcţionarii.
Şasiul este compus din:
grupul organelor de transmitere a momentului motor la roţile motoare;
sistemele de conducere;
organele de susţinere;
instalaţiile auxiliare.
Rolul transmisieieste de a transmite, de a modifica și de a distribui momentul motor la roţile
autovehiculului.
Abreiajul are rolul de a realiza cuplarea progresivă si decuplarea motorului de restul
transmisiei ȋn momentul pornirii, precum și ȋn timpul mersului, la schimbarea treptelor cutiei de
viteze.
Rolul cutiei de viteze este de a modifica forṭa de tracţiune ȋn funcţie de valoarea rezistenţei la
ȋnaintare.
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 4
Transmisia longitudinală (cardanică) serveşte latransmiterea momentului motor de la cutia
de viteze la transmisia principală. Transmisia longitudinală (cardanică) are axele geometrice ale
arborilor aşezaţi sub un unghi variabil datorită variaţiilor suspensiei.
Transmisia principal are rolul de a transmite momentul motor de la transmisia cardanică,
sistemul ȋn plan longitudinal al autovehiculului, la diferenţial și arborii planetari situaţi intr-un
plan transversal; transmisia principală marește, ȋn acelasi timp, momentul motor.
Mecanismul de direcţie servește la schimbarea direcţiei de mers a automobilului, prin
schimbarea planului de direcţie ȋn raport cu planul longitudinal al automobilului; mecanismul de
direcţie este și un organ de siguranţă rutieră.
Reducerea vitezei (sau chiar oprirea) automobilului se realizează cu ajutorul sistemului de
frȃnare, dupa dorinţa conducătorului. De asemenea, cu ajutorul sistemului de frȃnare se
realizează şi imobilizarea automobilului ȋn timpul staţionării sau parcării pe un plan orizontal,
pantă sau rampă.
Instalaţiile aixiliare ale automobilului servesc la asigurarea confortului siguranţei circulaţiei
şi a controlului exploatării.
I.2.Clasificarea autovehiculelor
Clasificarea automobilelor se face ȋn raport cu anumite criterii. Trebuie subliniat, ȋnsa, faptul
ca, ȋn diverse tari sau dupa diverși autori, chiar in raport cu acelaşi criteriu, clasificările
automobilelor nu sunt identice.
După destinaţie,automobilele pot fi:
1. Automobile pentru tansportul persoanelor;
2. Automobile pentru transportul mărfurilor;
3. Automobile speciale.
Aceste scopuri determină, ȋn primul rȃnd, forme diferite ale caroseriei.
După particularitaţile constructive, automobilele se clasifică după tipul motorului și după
felul transmisiei.
Dupa tipul motorului, automobilul poate fi: cu motor termic sau cu motor electric (acţionat cu
baterii de acumulatoare sau pile de combustie).
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 5
Motoarele termice folosite de automobile sunt: cu aprindere prin scȃnteie (cu carburator sau cu
injecţie de benzină), cu aprindere prin compresie (Diesel), turbina cu gaze, cu reacţie (la unele
automobile de curse) si cu abur.
Dupa felul transmisiei, automobilele pot avea: transmisie mecanică, transmisie hidraulică,
transmisie hidromecanică și transmisie electrică.
După capacitatea de trecere,care caracterizează posibiltăţile de ȋnaintare, automobilele pot fi:
cu capacitatea de trecere normală si cu capacitatea de trecere mare (automobilele de teren).
O caracteristica importantăa automobilelor o constituie formula roţilor care se poate reprezenta
ȋn forma generală astfel:
2pt x 2pm, unde pt reprezintă numarul total al punţilor sau al osiilor, iar pm- numărul punţilor
motoarelor.Din acest punct de vedere se deosebesc automobile cu: două punţi (4 x 2 sau 4 x 4),
trei punţi (6 x 2, 6 x 4 sau 6 x 6) si cu patru punţi (8 x 4, 8 x 6 sau8 x 8).
1. Automobile pentru transportul persoanelor
Automobilele pentru transportul persoanelor se clasifică ȋn: autoturisme, autobuze și
automobile de performanţe.
Clasificarea autoturismelor.Autoturismul este un automobil care, prin construcţie și
amenajare este destinat transportului de persoane, avȃnd cel mult nouă locuri (inclusiv cel al
conducatorului auto). Poate tracta și remorci a căror masă să nu depășească masa automobilului
tractor.
Clasificarea autoturismelor se face dupa capacitatea cilindrică a motorului și dupa tipul
caroseriei.
Dupa capacitatea cilindrică a motorului, autoturismele pot fi:
Autoturisme foarte mici (microturisme), cu capacitatea cilindrică mai mică de 600 cm³;
Autoturisme mici, cu capacitatea cilindrică ȋntre 600 si 1300 cm³;
Autoturisme mijlocii, cu capacitatea cilindrică ȋntre 1300 si 2500 cm³;
Autoturisme mari, cu capacitatea cilindrică mai mare de 2500 cm³;
Dupa tipul caroseriei, autoturismele pot fi: cu caroserie ȋnchisă, cu caroserie deschisă și
decapotabile. Dupa forma caroseriei, autoturismul poate fi: limuzină, cupeu, cabrioletă, landolet,
autoturism-teren şi aututurism-sport.
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 6
Organizarea general a autoturismelor. Aceasta este determinată de locul de dispunere a
motorului cu punţile motoare.
După schema de organizare generală autoturismele pot fi: cu motorul ȋn faţă şi puntea motoare
ȋn spate; cu motorul ȋn faţa și puntea motoare tot ȋn faţa; cu motorul ȋn spate și puntea motoare ȋn
spate.
Soluṭia clasică. Pentru a mari suprafaṭa utilă a caroseriei, la construcţiile moderne, prevăzute cu
suspensie cu roţi independente, la care puntea rigidă propriu-zisă din faţa lipseşte, motorul este
coborȃt ȋntre roţi. Prin aceasta, ȋnalţimea centrului de masă se reduce, mărindu-se stabilitatea
automobilului. Soluţia asigură o distribuţie mai uniformă a greutaţii totale a automobilului pe
cele doua punţi și prezintă o accesibilitate mai bună la motor şi transmisie pentru lucrările de
intreţinere tehnică.
Soluţia totul ȋn fată. La această soluţie, grupul motor-transmisie este dispus, ȋn mod normal, ȋn
sens longitudinal, cu motorul ȋn spatele roţilor din faţă, ȋntre roţi sau ȋnaintea lor. Ca variantă
deosebită a formulei totul ȋn faţă sunt autoturismele la care grupul motor-transmisie este dispus
transversal, ȋn scopul de a caştiga un spaţiu cȃt mai mare la persoane la aceeaşi deschidere ȋntre
punţi.
Soluţia totul ȋn faţă, prin lipsa arborelui longitudinal, permite coborȃrea caroseriei (deci și a
centrului de masă), prezentȃnd ȋn felul acesta o stabilitate mai mare ȋn comparaţie cu soluţia
clasică.Această soluţie, spre deosebire de soluţia totul ȋn spate şi cea clasică, prezintă o
stabilitate marită ȋn viraj.
In afară de avantajele prezentate, soluţia totul ȋn faţă are şi unele dezavantaje, ca:
Micşorarea greutaţii aderente la urcarea pantelor;
Complicaţii constructive pentru puntea din faţă, care este, ȋn acelasi timp, o punte motoare şi de
direcţie;
Manevrarea mai dificilă a volanului etc.
Soluţia totul ȋn spate permite, de asemenea, coborȃrea centrului de masă prin lipsa arborelui
longitudinal. Prin dispunerea motorului in spate se reduce mult zgomotul și se elimină scăpările
de gaze ȋn interiorul caroseriei. La urcarea unei pante, greutatea aderentă crește, deoarece, ȋn
acest caz, roţile din spate, care se ȋncarcă suplimentar, sunt şi roţi motoare.
Soluţia totul ȋn spate permite o profilare aerodinamică mai bunăa autoturismului la partea
frontală.
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 7
Această soluţie se ȋntȃnleste ȋn două variante:cu agregatulmotor-transmisie longitudinal, ȋn
consolă, ȋn spatele punţii (soluţia cea mai raspȃndită) şi cu el dispus transversal.
Soluţia totul ȋn spate reprezintă, ȋnsă şi unele dezavantaje, cum sunt:
consumul unei puteri mai mari pentru instalaţia de răcire a motorului ( ventilator mai mare);
necesitatea unor comenzi lungi și complicate;
uzuri mari la motor, deoarece aspiră praful ridicat ȋn timpul mersului etc.
Clasificarea autobuzelor.Autobuzul este un automobil care, prin construcţie şi amenajare,
este destinat transportului de persoane şi bagaje, avȃnd mai mult de nouălocuri pe scaune. Poate
tracta și remorci.
Autobuzele se clasifică dupa: destinaţie, numarul de locuri şi lungimea de gabarit şi dupa
modul de organizare generală.
După destinaţie, autobuzele se clasifică astfel:
urban, pentru transportul ȋn comun ȋn interiorul oraşelor, amenajat cu locuri pe scaune, ȋn
coridor de trecere şi cu cel puţin două platforme pentru urcare și coborare ușoară și rapidă ȋn
staţii;
Interurbane, amenajat cu locuri pe scaune și un coridor ȋngust de trecere;
Autocar, pentru transportul pe distanţe lungi și numai pe scaune ale turiștilor și amenajat pentru
transportul bagajelor.
După numărul de locuri şi lungimea de gabarit se deosebesc:
Autobuze de capacitate foarte mică pana la 15 locuri, denumite microbuze;
Autobuze de mică capacitate cu 15-30 locuri;
Autobuze de capacitate medie cu 30-40 locuri și lungime totală de 7,5-9,5 m;
Autobuze de capacitate mare cu peste 40 locuri și lungime totală mai mare de 9,5 m.
După modul de organizare generală, autobuzele se realizează cu amplasarea motorului: ȋn faţă;
sub podea; la mijlocul autobuzului (ROMAN, DAF); ȋn spate.
Soluţia cu dispunerea motorului ȋn faţă prezintă avantajul comenzilor direcţie, dar și
dezavantajele: centrul de masă ridicat și posibilitatea pătrunderii gazelor de la motor ȋn interiorul
caroseriei. Autobuzele cu motor dispus la mijloc sub podea au o repartiţie mai bună a greutaţii
pe punţi.
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 8
Autobuzele cu motor dispus ȋn spate prezintă avantajul maririi suprafeţei utile a caroseriei, dar
complica sistemul de comanda al grupului motor-transmisie.
Clasificarea automobilelor de performanţă.Automobilele de performanţe sunt automobile
construite pentru realizarea unor performanţe deosebite.În aceasta categorie intră automobilul de
curse și automobilul de sport (roadster).
2. Automobile pentru transportul mărfurilor
Automobilele pentru transportul mărfurilor și, uneori, al persoanelor se clasifică, după
destinaţie și după incărcătura utilă, astfel:
Autoutilitară,automobilul cu caroserie ȋnchisă și cabina separată, avȃnd ȋncărcatura utilă pană la
10000 N;
Autocamionetă, automobil cu carseria deschisă, eventual acoperită cu un coviltir de pȃnză și o
cabină separată pentru conducător, avȃnd ȋncărcătura utilă de circa 15000-20000 N;
Autocamion, automobil avȃnd o caroserie deschisă sau numai o platformă cu obloane laterale şi
o cabină separată.
Autocamioanele se clasifică ȋn:
Autocamioane uşoare, cu sarcina utilă de 15000-30000 N;
Autocamioane mijlocii, cu sarcina utilă de 30000-80000 N;
Autocamioane grele, cu sarcina utilă de 80000-120000 N;
Autocamioane foarte grele cu sarcina utilă peste 120000 N;
Autobasculanta, automobil destinat transportului de bunuri, avȃnd o benă metalică basculantă.
Autocamioane cu organizarea generală ȋn funcţie de dispunerea motorului faţă de cabină și
platformă, astfel:
Cu motorul dispus ȋn faţa cabinei (SR-131);
Cu motor dispus ȋn cabină (ROMAN);
Cu motorul dispus ȋntre cabină și platformă.
3. Automobile cu destinaţie specială
Aceste automobile sunt destinate anumitor servicii si specializate pentru anumite transporturi,
și anume:
Autocisterna, echipate cu unul sau mai multe recipiente pentru transportul lichidelor;
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 9
Autoizoterma, cu caroserie ȋnchisă, termoizolantă;
Autotractorul, amenajat numai pentru tractarea uneia sau mai multor remorci sau a altor
vehicule.
Tot ȋn categoria automobilelor cu destinaţie specială intră şi autostropitoarele, autoscările,
autoplugurile, autosanitarele etc.
I.3. Parametrii constructivi ai automobilelor
I.3.1. Dimensiunile principale ale autovehiculelor
În figura 1.1. sunt prezentate principalele dimensiuni geometrice ale automobilului, conform
STAS 6689/2-80.
Lungimea A, reprezintă distanţa dintre două plane verticale, perpendiculare pe planul
longitudinal de simetrie al automobilului şi tangente la punctele extreme din faţă şi din spate.
Toate elementele din faţa sau din spatele automobilului (cârlige de tracţiunee, bare de protecţie)
sunt incluse în aceste două plane.
Lăţimea l, reprezintă distanţa dintre două plane verticale şi paralele cu planul longitudinal de
simetrie, tangente la automobil, de o parte şi de alta a sa. Toate organele laterale ale
automobilului fixate rigid, cu excepţia oglinzilor retrovizoare, sunt cuprinse între aceste două
plane.
Înălţimea autovehiculului, H, reprezintă distanţa dintre planul său de sprijin şi planul
orizontal tangent la partea superioară a automobilului, fără încărcătură cu pneurile umflate la
presiunea indicată de producător.
Ampatamentul, L, reprezintă distanţa dintre axele geometrice ale punţilor automobilului. În
cazul automobilelor cu trei punţi ampatamentul se defineşte ca distanţa dintre axa punţii faţă şi
jumătatea distanţei celor două punţi din spate. Ampatamentul autovehiculelor cu mai mult de
trei punţi se defineşte ca suma distanţelor consecutive dintre axele punţilor, începând cu puntea
din faţă. La automobilele care tractează semiremorci ampatamentul se calculează cu suma dintre
distanţa de la axa punţii faţă la axa pivotului de tracţiune şi distanţa dintre aceasta şi planul
vertical ce trece prin axa primei osii a semiremorcii.
Ecartamentul B, reprezintă distanţa dintre planele mediane ale roţilor aceleiaşi punţi. În cazul
roţilor spate echipate cu roţi duble, ecartamentul se defineşte ca fiind distanţa dintre planele
perpendiculare pe calea de rulare paralele cu planul de simetrie al automobilului, care trec la
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 10
jumătatea distanţei dintre roţile de pe aceeaşi parte a punţii respective.
Consola faţă, l1, reprezintă distanţa dintre două plane verticale transversale, care trec, respectiv,
prin punctul extrem din faţă al automobilului şi prin axa punţii faţă (fig. 1.2.)
Consola spate, l2, reprezintă distanţa dintre două plane verticale transversale, care trec,
respectiv, prin punctul extrem din spate al automobilului şi axa punţii spate (fig. 1.2.).
Figura 1.1. Dimensiunile geometrice ale automobilului
Caracteristicile geometrice ale capacităţii de trecere a automobilului
Capacitatea de trecere a unui automobil reprezintă capacitatea acestuia de a se putea deplasa pe
drumuri neamenajate, în teren natural fără drum şi de a putea trece peste obstacole de anumite
mărimi. Capacitatea de trecere este diferită în funcţie de tipul, construcţia şi destinaţia
automobilului. Această caracteristică nu este foarte importantă la automobilele destinate
circulaţiei pe drumuri bune, cum sunt autoturismele de oraş, autobuzele urbane şi interurbane
dar ea se impune la autoturismele utilitare şi variantele lor, la autocamioane şi chiar la
autobuzele uşoare, care trebuie să circule şi pe drumuri neamenajate.
Figura 1.2. Capacitatea de trecere
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 11
Cea mai mare capacitate de trecere o au automobilele de construcţie specială numite “tot-
teren”, care pot circula atât pe drumuri neamenajate cât şi în teren natural, fără drum, în condiţii
de ploaie, zăpadă, polei, etc., ca şi automobilele speciale (militare sau care lucrează în exploatări
miniere, petroliere, în condiţii de şantier, etc.). Aceste automobile au o capacitate de trecere
îmbunătăţită şi datorită tracţiunii integrale, care distribuie momentul motor la toate roţile
automobilului. Capacitatea de trecere se îmbunătăţeşte prin folosirea transmisiilor la care, la
schimbarea treptelor de viteze, nu se întrerupe fluxul de putere dintre motor şi roţile motoare. Un
automobil cu capacitatea de trecere mărită trebuie să permită depăşirea obstacolelor fără riscul
“suspendării” roţilor motoare şi să asigure corelarea dintre forţa de tracţiune maximă la roţi şi
aderenţa acestora cu calea de rulare. Caracteristicile geometrice ale automobilului, care
caracterizează capacitate de trecere sunt următoarele: lumina sau garda la sol-c, raza
longitudinala de trecere- l, raza transversală de trecere- t, unghiurile de trecere din faţă- 1 şi din
spate- 2.
Garda la sol c , reprezintă distanţa, măsurată pe verticală, dintre partea cea mai de jos a
şasiului automobilului complet încărcat şi calea de rulare. Acest parametru reprezintă înălţimea
maximă a obstacolelor care pot fi trecute de automobilul încărcat la sarcina nominală, fără să le
atingă. Partea cea mai coborâtă a şasiului se găseşte, de obicei, sub puntea din faţă sau sub
carterul punţii din spate, în dreptul transmisiei principale. La unele automobile, partea cea mai
joasă poate fi baia de ulei a motorului ( la unele autobuze la care motorul este amplasat la
mijlocul autobuzului, sub podea ). În literatura de specialitate sunt date valorile acestui
parametru pentru diferite categorii de automobile.
Raza longitudinala de trecere ( p l) reprezintă raza suprafeţei cilindrice convenţionale,
tangentă la roţile din faţă , roţile din spate şi la punctul cel mai coborât al automobilului, situat
intre punţi. Raza longitudinala determină conturul proeminenţei peste care poate să treacă
automobilul, fără să o atingă cu punctele cele mai joase. Cu cât aceasta rază este mai mică cu
atât capacitatea de trecere a automobilului este mai mare.
Raza transversală de trecere (p t ),reprezintă raza suprafeţei cilindrice convenţionale,
tangentă la punctul cel mai coborât, din faţă sau din spate şi la pneuri. Această rază arată
mărimea obstacolelor, în plan transversal, peste care poate trece automobilul. Valori mici ale
razei transversale determină o capacitate mărită de trecere a automobilului.
Unghiurile de trecere 1 în faţă şi 2 în spate sunt determinate de tangentele la pneul din
faţă, respectiv din spate şi partea cea mai din faţă, respectiv din spate a şasiului sau caroseriei (
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 12
fig.1.2) La circulaţia pe un drum accidentat şi mai ales in situaţia în care automobilul urcă sau
coboară unele denivelări întâlnite pe calea de rulare, este posibil să atingă drumul cu capătul din
faţă sau cu cel din spate. Probabilitatea este cu atât mai mare cu cât unghiurile de trecere sunt
mai mici şi cu cât consolele sunt mai mari.
I.3.2. Capacitatea de încarcăre şi greutatea automobilelor
Masele autovehiculului sunt :
a) masa proprie a autovehiculului ’’M0’’căreia îi corespunde greutatea proprie ’’G0’’. Aceasta
reprezintă masa vehiculului carosat fară încărcătură , gata de drum cu 90% din carburant și
conducătorului auto (75 kg).
b) masa totală maximă admisibilă ’’Ma’’ , căreia îi corespunde greutatea totală maximă
admisibilă ’’Ga’’ . Aceasta reprezintă masa proprie a autovehiculului la care se adaugă masa
maximă a încărcăturii stabilită de constructor.
c) masa totală maximă autorizată , căreia îi corespunde greutatea totală maximă autorizată .
Aceasta reprezintă masa totală maximă a fiecarui tip de autovehicul autorizat pentru circulaţia pe
drumurile publice conform legislaţiei în vigoare. Nu poate depăşi masa totală tehnic admisibilă
prevăzută de constructor .
d) Sarcina utilă maximă constructivă a autovehiculului ‚’’Mu’’ , căreia îi corespunde greutatea
utilă ’’Gu’’ a autovehicului. Aceasta reprezintă masa maximă a încărcaturii prescrisă de
constructor .
e) Sarcinile pe puntea din faţă şi pe puntea din spate reprezintă masele ce revin fiecărei punţi
prin repartizarea masei totale maxime admisibile . Acestora le corespund greutăţile pe puntea
din faţă şi pe puntea din spate notate cu ’’G1’’ , respectiv ’’G2’’ (Fig. 1.3) .
Figura 1.3. Poziţia centrului de masă
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 13
CAPITOLUL II
REZISTENŢE LA DEPLASAREA AUTOMOBILELOR
II.1. Rezistenţa la rulare
Rezistenaţa la rulare ( Rr ) este oforţă cu acţiune permanentă la rularea roţilor pe cale, de
sens opus sensului deplasării autovehiculului.
Cauzele fizice ale acestei rezistenţe la înaintare sunt: deformarea cu histerezis a pneului,
frecări superficiale între pneu şi cale, frecările din lagărele roţii, deformarea căii, percuţia dintre
elementele pneului şi microneregularităţile căii, efectul de ventuză produs de profilele cu contur
închis pe banda de rulare etc.
Figura2.1 Pierderile de enrgie prin fenomenul de histerezis la deformarea flancurilor şi
benzii de rulare
Figura 2.2. Deformarea caii de rulare
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 14
Figura2.3. Dezechilibrul dintre valorile din zona posterioară şi cea anterioare ale petei de
contact ȋn cazul roţii conduse
Faţă de cauzele determinate, rezistenţa la rulare depinde de un număr mare de factori de
influenţă, printre caresemnificativi sunt: construcţia pneului, viteza de deplasare, presiunea
aerului din pneu, forţele şi momentele ce acţionează asupra roţii.
În calculele de proiectare dinamică a autovehiculelor, rezistenţa la rulare este luată în
considerare prin coeficientul rezistenţei la rulare f, care reprezintă o forţă
specifică la rulare definită prin relaţia:
cos
a
r
G
Rf , (2.1)
unde:Rr – este rezistenţa la rulare ;
Ga cos - componenta greutăţii normală pe cale ;
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 15
Figura 2.4. Procesele de histerezis din cauciuc produse la depasire microneregularitatilor
drumului
II.2. Rezistenţa la urcarea pantelor
Rezistenţa la urcarea pantei este, de fapt, componenta paralelă cu panta, a greutaţii
autovehiculului, indreptată catre baza pantei. Ea este aplicată, ca si forţă de greutate, in centrul
de greutate al autovehiculului. Pentru pante cu înclinări mari ( 35o ) expresia rezistenţei la
pantă este dată de relaţia, ( Utaru M.):
Rp = Ga * p [ N ] (2.2)
Figura 2.5. Rezistenţa la urcarea pantei
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 16
Inclinarea caii de rulare se apreciaza prin:
- unghiul cu orizontală, 𝛼𝑝 ;
- panta 𝑝 = 𝑡𝑔𝛼𝑝=h/l ; (2.3)
unde: h este diferenţa de nivel urcata de autovehicul atunci cand parcurge pe cale o distanţă a
carei proiecţie pe orizontală este l.
Panta poate fi exprimată procentual: 𝑝[%]=𝑝 ∗ 100 = 100 ∗ tan𝛼𝑝 . (2.4)
Puterea necesara pentru ȋnvingerea rezistenţei totale a drumului este dată de diagramele din
figura de mai jos:
Figura 2.6. Puterea necesara pentru invingerea rezistenţei totale a drumului
II.3. Rezistenţa la demarare
Regimurile tranzitorii ale mişcării automobilului sunt caracterizate de sporiri ale vitezei
(demaraje) şi reduceri ale vitezei (frânare). Rezistenţa la demarare ( Rd ) este o forţă de
rezistenţă ce se manifestă în regimul de mişcare accelerată a autovehiculului.
Ca urmare a legăturilor cinematice determinate în lanţul cinematic al transmisiei dintre
motor şi roţile motoare, sporirea vitezei de translaţie a autovehiculului se obţine prin sporirea
vitezelor unghiulare de rotaţie ale elementelor transmisiei şi roţilor. Masa autovehiculului în
mişcare de translaţie capătă o acceleraţie liniară, iar piesele aflate în mişcare de rotaţie,
acceleraţii unghiulare.
Influenţa asupra inerţiei în translaţie a pieselor aflate în rotaţie se face printr-un coeficient
, numit coeficientul de influenţă a maselor aflate în mişcare de rotaţie.
Rezistenţa la demarare este astfel dată de relaţia, ( Utaru M.) :
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 17
(2.5)
unde : ma – masa automobilului [ kg ] ;
- coeficientul de influenţă al maselor aflate în mişcare de rotaţie ;
dv/dt = a – acceleraţia mişcării de translaţie a autovehiculului [ m/s2 ].
Pentru calculul rezistenţei la demarare este necesară cunoaşterea mărimii coeficientului de
influenţă a maselor aflate în mişcare de rotaţie.
Deoarece rezistenţa la rulare cât şi rezistenţa la pantă sunt determinate de starea şi
caracteristicile căii de rulare, se foloseşte gruparea celor două forţe într-o forţă de rezistenţă
totală a căii ( R ), dată de relaţia :
R = Rr + Rp = Ga ( f cos + sin ) = Ga * [ N ] (2.6)
unde : - coef. rezistenţei totale a căii pentru înclinarea drumului de 350
II.4. Rezistenţa aerodinamică
Curgerea aerului peste caroseria autovehiculului este guvernată de relaţia dintre viteză şi
presiune descrisă de legea lui Bernoulli pentru un fluid ideal (lipsit de vascozitate, incompresibil
), neglijand forţele masice:
𝑝𝑠𝑡𝑎𝑡𝑖𝑐 +𝑝𝑑𝑖𝑛𝑎𝑚𝑖𝑐 =𝑝𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙(2.7)
Ecuatia lui Bernolli arata că ȋn vecinatatea caroseriei suma presiunii statice şi dinamice este
constantă.
Figura 2.7. Vizualizarea liniilor de curent in tunelul aerodinamic
dt
dvmR ad **
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 18
a) La distanţă faţă de caroserie:
- presiunea statică este presiunea atosferică𝑝𝑠=𝑝𝑎𝑡𝑚 . ,
- presiunea dinamică este produsă de viteze relative, care este constantă pentru toate liniile de
curent.
Rezultă ca presiunea totala este aceeasi pentru toate liniile de curent.
b) In apropierea caroseriei:
- liniile de curent se despart, unele trecȃnd pe deasupra, altele trecand pe sub autovehicul, iar un
aerloveste frontal;
- faptul ca liniile de curent se ridică ȋn punctual A, trecȃnd peste autovehicul arata că presiunea
static este mai mare decat cea atmosferică din liniile de curent nedeformate de la dreapta. Daca
presiunea staticăeste mai mare decȃt cea atmosferică, viteza s-a redus, conform legii lui
Bernoulli.
- dupa depaşirea parţii frontale a capotei, ȋn punctul B, liniile de curent ȋși schimbă din nou
direcţia, curbȃndu-se ȋn jos pentru a urmări profilul capotei; deci presiunea static scade si, prin
consecinţă, viteza creste.
Rezistenţa aerului există şi este produsă de :
- frecarea aerului pe suprafaţa caroseriei;
- modul ȋn care frecarea aerului de suprafaţa caroseriei modifică curgerea aerului ȋn partea din
spate a caroseriei.
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 19
CAPITOLUL III
CONSTRUCŢIA ŞI FUNCŢIONAREA AMBREIAJELOR
III.1. Destinaţia ambreiajelor
Ambreiajul este inclus în transmisia automobilului în scopul compensării principalelor
dezavantaje ale motorului cu ardere internă, care constau în: imposibilitatea pornirii sub sarcină,
existenţa unei zone de funcţionare instabile şi mersul neuniform al arborelui cotit. Necesitatea
includerii ambreiajului în transmisia automobilului este determinată de particularităţile
funcţionării acesteia, caracterizată mai ales de cuplarea şi decuplarea transmisiei automobilului
de motor. Decuplarea este necesară la oprirea şi frânarea totală a automobilului sau la
schimbarea treptelor de viteze, iar cuplarea este necesară la pornirea din loc şi după schimbarea
vitezelor. Prin decuplarea transmisiei de motor, roţile dinţate din cutia de viteze nu se mai află
sub sarcină şi cuplarea lor se poate face fără eforturi mari între dinţi. În caz contrar, schimbarea
treptelor de viteză este aproape imposibilă, funcţionarea cutiei de viteze fiind însoţită de zgomot
puternic, uzura dinţilor este deosebit de mare şi poate avea loc chiar distrugerea lor. Cuplarea
lină a arborelui primar al cutiei de viteze cu arborele cotit al motorului, care la o turaţie ridicată,
asigură creşterea treptată şi fără şocuri a sarcinii la dinţii roţilor dinţate şi la piesele transmisiei,
fapt care micşorează uzura şi elimină posibilitatea ruperii lor.
Cerinţele principale impuse ambreiajelor automobilelor sunt următoarele:
la decuplare, să izoleze rapid şi complet motorul de transmisie, pentru a face posibilă
schimbarea vitezelor fără şocuri;
la cuplare, să îmbine lin motorul cu transmisia, pentru a evita pornirea bruscă din loc a
automobilului şi şocurile în mecanismele transmisiei;
în stare cuplată să asigure o îmbinare perfectă între motor şi transmisie, fără patinare;
elementele conduse ale ambreiajului să aibă momente de inerţie cât mai reduse pentru
micşorarea sarcinilor dinamice în transmisie;
să aibă o funcţionare sigură şi de lungă durată;
acţionarea să fie simplă şi uşoară;
regimul termic să aibă valori reduse şi să permită o bună transmitere a căldurii în mediul
înconjurător;
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 20
să asigure la cuplare eforturi reduse fără a se obtine ȋnsa o cursa a pedalei mai mare de
120-200 mm (limita superioară la autocamioane). Forţa la pedală, necesară decuplării, nu trebuie
să depăşească 150 N la autoturisme şi 250 N la autocamioane şi autobuze.
III.2. Clasificarea ambreiajelor automobilelor
Ambreiajele folosite ȋn construcţia de automobile se clasifică după modul de transmitere a
momentului şi după modul de acţionare.
Figura 3.1. Clasificarea ambreiajelor
- ambreiajele mecanice pot avea unul sau mai multe discuri de fricţiune , pot fi cu arcuri
dispuse periferic, cu arc central spiral sau diafragmă si centrifugal sau semi- centrifuge;
- ambreiajele hidraulice pot fi cu prag fix , cu prag mobil sau cu cameră de colectare;
- ambreiajele electromagnetice pot fi cu sau fară pulbere feromagnetică;
- ambreiajele neautomate sunt puse ȋn funcţiune de forţa musculară a conducatorului prin
actionarea mecanică sau hidraulică; uneori sistemul de acţionare al ambreiajului neautomat este
prevăzut cu un servomecanism de tip mecanic , hidraulic sau pneumatic care reduce efortul
depus de conducător;
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 21
- ambreiajele automate pot fi acţionate hidraulic, pneumatic, electric sau vacumatic, ȋn funcţie
de poziţia pedalei acceleratorului, turaţia şi sarcina momentului sau de poziţia pȃrghiei de
schimbare a treptelor de viteze
III.3. Funcţionarea ambreiajelor mecanice
III.3.1. Parţile componente şi principiul de funcţionare al ambreiajelor mecanice
Ambreiajele utilizate la majoritatea automobilelor sunt ambreiajele mecanice, la care
transmiterea momentului motor la celelalte organe ale transmisiei se realizează prin forţe de
frecare ce se dezvoltă ȋntre două sau mai multe perechi de suprafeţe ȋn contact.
La ambreiajele de automobile se disting trei parţi principale, (fig.3.2):
- partea conducătoare, formată din piese care sunt permanent ȋn legatură cu motorul (se
rotesc totdeauna cȃnd motorul funcţionează );
- partea condusă care cuprinde piesele ce sunt ȋn legatură cu transmisia motorului;
- mecanismul de funcţionare, compus din piese ce transmit comanda de acţionare a
ambreiajului.
A. Ambreiajul mecanic cu arcuri periferice
Partea conducătoare cuprinde: volantul 1, placa de presiune 3 şi carcasa ei 11, arcurile
ambreiajului 9, parghiile de debreiere 6.
Placa de presiune 3 ȋmpreună cu carcasa 11 sunt fixate de volant prin intermediul unor
şuruburi. Suprafaţa lustruită a placii de presiune este una din suprafeţele active de frecare ale
ambreiajului.
Arcurile ambreiajului 9 apasă placa de presiune 3 cu o anumită forţă , care să asigure
transmiterea de către ambreiaj a cuplului maxim al motorului. Arcurile sunt aşezate ȋntre placa
de presiune şi carcasă , avȃnd fiecare bucşa de ghidare .Ambreiajele pot avea arcuri periferice
sau un singur arc central.
Pȃrghiile de debreiere 6 sunt articulate de urechile 4 şi 5 ale placii de presiune şi ale carcasei.
Capetele parghiilor, asupra cărora apasă rulmentul de presiune 8, trebuie să se afle toate ȋn
acelaşi plan, perpendicular pe axa ambreiajului .Acest lucru se realizează prin suruburile de
reglaj. În ultimul timp parghiile de debreiere cȃt şi arcurile sunt ȋnlocuite printr-o diafragmă
(Dacia 1300, Fiat 850 Renault 10), formată dintr-un disc de oṭel, avȃnd taieturi radiale.
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 22
Diafragma care echivalează cu o serie de parghii elastice aşezate circular , se reazemă pe un inel
de oţel care constituie linia ei de articulatie.
Figura 3.2. Ambreiajul mecanic cu arcuri periferice
1-volan; 2- discul condus (al ambreiajului); 3- placa de presiune; 4- urechile placii de presiune;
6- parghiile de debreiere; 7- mansonul rulmentului de presiune ; 8- rulmentul de presiune ; 9-
arcurile ambreiajului; 10- garnitura termoizolanta ; 11- carcasa placii de presiune ; 12- orificii de
evacuare a uleiului.
Partea condusă a ambreiajului este formată din discul ambreiajului 2, montat ȋntre volantul 1
şi placa de presiune 3; discul este solidarizat la rotaṭie , cu arborele primar al schimbatorului de
viteze.
Discul ambreiajului se compune dintr-un disc de oṭel, prevazut cu taieturi radiale pentru a-i
da elasticitatea necesară . Pe discul metalic se montează, prin nituire cu cap ȋnecat, garniturile de
frecare din ferodo (material care are un coeficient de frecare mare) În scopul unei cuplari line a
ambreiajului , ȋntre discul metalic și garnitura de frecare, ȋn partea dinspre schimbator de viteze
sunt montate arcuri lamelare. Un capăt al arcului este nituit la discul metalic, iar celălalt capăt la
garnitura de frecare. Arcurile sunt ȋndoite ȋn așa fel, ȋncȃt, ȋn stare liberă ȋntre disc şi garnitură
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 23
existăun joc. La cuplarea ambreiajului, pe masură ce se eliberează pedala, discul de presiune se
deplasează spre volant, comprimȃnd arcurile lamelare ale discului de frecare, şi astfel momentul
transmis creşte treptat, ceea ce conduce la o cuplare lină a ambreiajului. Montarea discului
ambreiajului pe arborele primar al schimbătorului de viteze se face cu ajutorul unui butuc cu
caneluri, de flanşa caruia se fixează prin nituire (de mentionat că nu la toate tipurile de
automobilele discul de ambreiaj se montează pe arborele primar al cutiei de viteze).
În scopul protejării transmisiei contra oscilaţiilor la răsucire, discul ambreiajului este
prevăzut cu un sistem de amortizare, cu fricţiune sau hidraulic.
Sistemul de amortizare cu fricţiune este cel mai raspȃndit. La discul ambreiajului prevăzut cu
amortizare prin fricţiune, fixarea discului metalic de flanşa butucului se face prin arcuri
elicoidale (fig.3.3). Arcurile sunt montate ȋn stare comprimată, ȋn ferestre practicate ȋn flanşa
butucului şi ȋn discul metalic. În acest fel, momentul motor de la discul metalic la flanşa
butucului se transmite prin arcurile precomprimate . În cazul ȋn care prin ambreiaj nu se
transmite nici un moment, ferestrele din discul metalic şi flanşa butucului coincide. La
transmiterea momentului, deci la cuplare, forţa se transmite prin arcuri, care se comprimă iar
discul se deplasează faţă de flanşa, primind o deplasare unghiulara. În acest mod se realizează
legatura elastică ȋntre butuc și disc, care conduce la amortizarea oscilaţiilor şi rasucire.Totodată
se realizează și o cuplare mai lină a motorului cu transmisia.
Figura 3.3. Disc de fricţiune cu arcuri de amortizare
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 24
În timpul cuplării ambreiajului, arcurile ambreiajului 9 dezvoltă o forţă de presare asupra
discului de presiune 3 şi acesta, la rȃndul său asupra discului de frecare 2, suficient pentru ca
frecarea care i-a naştere ȋntre aceste două discuri şi volant să poată transmite momentul motor la
cutia de viteze.
La debreiere cȃnd conducatorul automobilului apasă asupra pedalei, furca de debreiere
impinge rulmentul de presiune 8 ȋnainte. Acesta acţionează capetele parghiilor de debreiere 6,
care deplasează discul de presiune 3 ȋnvingȃnd forţa arcurilor 9 ȋn felul acesta, discul de frecare
2, ne mai fiind presat asupra volantului 1 şi dispărȃnd forţa de frecare, se va opri, odată cu
arborele primar al schimbatorului de viteze.
B. Ambreiajul mecanic monodisc cu arc central de tip diafragmă.
Acest tip de ambreiaj este foarte răspândit astăzi în rândul automobilelor, datorită
următoarelelor particularităţi:
- acţionarea ambreiajului este mai uşoară deoarece forţa necesară decuplării este mai mică la acest
tip de arc, arcul prezintă o caracteristică neliniară;
- forţa cu care arcul diafragmă acţionează asupra plăcii de presiune este aproximativ constantă;
Ambreiajul cu arc central de tip diafragmă este prezentat în fig.3.4.
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 25
Figura 3.4. Secţiune transversală prin ambreiajul monodisc cu arc central, tip diafragmă
1-flanşă arbore cotit; 2-bucşă de bronz; 3-arbore ambreiaj; 4-volant; 5-carcasă
ambreiaj; 6-coroană dinţată volant; 7-garnituri disc ambreiaj; 8 - placă disc ambreiaj;
9-arcuri elicoidale; 10-diafragmă; 11-rulment presiune; 12-şurub fixare;
13 – şuruburi; 14- etanşare; 15 -furcă; 16-nit diafragmă.
C. Discul de fricţiune
Pentru a obţine o cuplare cȃt mai bună a transmisiei cu motorul, ambreiajul automobilului
trebuie să fie cȃt mai elastic. Din acest punct de vedere cele mai corespunzătoare sunt
ambreiajele cu mai multe discuri deoarece momentul motor este transmis treptat de la un disc la
altul, ceea ce asigură o frecare progresivă și deci o cuplare lină. La ambreiajul cu un singur disc,
cuplarea se face mult mai rigid și din această cauză discurile de fricţiune ale acestora au o
construcţie specială. În scopul asigurării unei cuplări cȃt mai line, soluţiile constructive mai des
utilizate şi totodată recomandabile sunt cele ale discurilor ondulate sau prevazute cu arcuri plate
in interior, după cum se arată ȋn fig.3.4.
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 26
Partea periferică a discului reprezentată ȋn fig.3.5.,a, este ȋmparţită ȋn mai multe sectoare
2, ȋndoite ȋn afară sau ȋnauntru prin, alternare. Numărul sectoarelor se recomandă săfie ȋntre 4 și
12, ȋn funcţie de diametrul discului. Tăieturile radiale care dau naştere la sectoarele ondulate
micşorează totodată şi tendinţa spre deformare a discului metalic. În stare liberă, ȋntre garniturile
de fricţiune 1 și 3 există un joc δ = 12 mm iar cȃnd discul este presat, ondulaţiile ȋncep sa se
ȋndrepte treptat ceea ce asigură o frecare progresivă şi deci o cuplare lină. Un dezavantaj al
discurilor cu sectoare constă ȋn dificultatea de a obţine aceeaşi rigiditate la toate sectoarele.
Figura 3.5.Construcţia discurilor de fricţiune
D. Garniturile de fricţiune
In construcţia ambreiajelor se folosesc cupluri de frecare compuse din materiale diferite,
respective volantul şi discurile de presiune din metal, iar garniturile discului de fricţiune din
material metalic. Materialul de baza pentru confecţionarea garniturilor de fricţiune este azbestul,
care are o stabilitate chimică şi termică foarte bună. Acesta poate fi utilizată sub forma unor fire
scurte sau sub forma unor texturi, care ȋmpreună cu inserţii metalice, se presează ȋn lianţi de
tipul raşinilor sintetice, ale căror proprietăţi influentează ȋn mod hotărȃtor funcţionarea
ambreiajului.
Cele mai raspandite incluziuni metalice sunt plumbul, zincul, cuprul și alama, sub formă
de sȃrmă, şpan sau pulbere.
Cerinţele principale impuse garniturilor de fricţiune ale ambreiajelor sunt:
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 27
- să asigure coeficientul de frecare dorit şi asupra lui să influenteze puţin variaţiile de
temperatură, ale vitezei de alunecare şi ale ȋncarcării specifice;
- să aibă o rezistenţă ridicată la uzură, mai ales la temperaturi ȋnalte;
- să-şi refacă rapid proprietăţile de fricţiune iniţiale. După ȋncalzire urmată de racirea
corespunzătoare;
- sa aibă stabilitate mare la temperaturi ridicate;
- sa aibă proprietăţi mecanice (rezistenţă, elasticitate, plasticitate )ridicate;
- să se prelucreze ușor și sa asigure o cuplare lină fără șocuri, la plecarea din loc a
automobilului.
Figura 3.6.Garnituri de fricţiune ambreiaj
Uzura garniturilor de fricţiune depinde de ȋncarcarea specifică, de viteza de alunecare, și de
temperatura, cunoscȃnd că la temperaturi mai mari de 250˚C intensitatea uzurii crește brusc.
Fixarea garniturilor de fricţiune pe disc se face cu nituri sau prin lipire cu cleiuri termorezistente.
Raspȃndirea cea mai mare o are nituirea, deoarece asigură rezistenţa și siguranţa ȋn funcţionare
și permite ȋnlocuirea garniturilor făra prea mare greutate. Niturile utilizate sunt executate din
materiale cu duritate redusă (cupru, alamă, aluminiu), care nu provoacă zgȃrieturi pe suprafeţele
de frecare.
Tipuri de garnituri utilizate:
- garnituri FERODO pe bază de fibre de azbest;
- garnituri din rașini sintetice armate cu fibre de kevlar sau cu fibre de sticlă, care sunt nepoluante;
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 28
- garnituri din pulberi metalice, rezistente, dar funcţioneaza cu zgomot;
- garnituri din fibre impregnate cu liant și ȋnfașurate ȋntr-o răşina sintetică.
In funcţie de materialul utilizat, coeficientul de frecare al garniturilor variază ȋntre
0,250,35mm pentru materialele pe bază de azbest, respectiv 0,400,45 mm pentru materialele
metaloceramice.Pentru a proteja garniturile de fricţiune ȋmpotriva incălzirii exagerate, pe
suprafaţa acestora sunt prevăzute o serie de canale radiale, prin care, la rotirea ambreiajului,
circulă aer care contribuie la răcirea suprafeţelor de frecare şi la evacuarea prin centrifugare a
particulelor rezultate din uzura garniturilor.
E. Amortizarea de oscilaţii de torsiune
Pentru a feri transmisia de oscilaţii şi răsuciri cauzate de rotaţia neuniformă a arborelui cotit
și de variaţia vitezelor unghiulare la deplasarea automobilului, discul de fricţiune al ambreiajului
este prevăzut cu un sistem de amortizare a acestor oscilaţii, care servește și la asigurarea unei
cuplari mai line a ambreiajului.
Amortizarea de oscilaţii de răsucire ale ambreiajului, indiferent de caracteristica
elementului de amortizare, functionează pe baza aceleasi scheme de principiu, respectiv,
legatura dintre discul de fricţiune și butucul acestuia se face cu ajutorul unui element elastic.Din
punct de vedere constructiv aceste sisteme de amortizare diferă prin elementul elastic utilizat:
cauciuc, capsulă hidrauluică sau arcuri.
Construcţia discurilor de fricţiune cu amortizare de oscilaţii din cauciuc 1 este
reprezentată ȋn figura.3.7.
La unele ambreiaje se foloseşte amortizarea de oscilaţii de răsucire hidraulice, care au
ȋnsa o construcţie complicată, etanşeitatea se asigură cu greutate şi momentul de inerţie este
mare ceea ce face ca aceste amortizoare să aibe o aplicabilitate redusă şi aceea numai la
autoturisme.
Cea mai largă raspȃndire o au amortizoarele de oscilaţii cu inele de fricţiune şi elemente
elastice cu arcuri elicoidale, după cum se arată ȋn figura.3.7b.
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 29
a) b)
Figura 3.7.Construcţia discului de fricţiune cu amortizare de oscilaţii de torsiune cu cauciuc
La aceste construcţii elementul elastic ȋl constituie arcurile elicoidale cilindrice 1, dispuse
tangenţial ȋn ferestrele discului de fricţiune, care pot fi in numar de 6…12, ȋn funcţie de
diametrul discului. Elementul de fricţiune ȋl constituie garniturile sau inelele arcurilor 2, prinse
ȋntre flanşă şi disc.
F. Discurile de presiune
Pentru a asigura o presare uniformă a garniturilor de fricţiune, discurile de presiune
trebuie sa fie rigide, iar pentru a reduce temperatura suprafeţelor de frecare trebuie sa aibe o
masă suficient de mare, condiţie necesară pentru preluarea unei cantităţi de caldură cȃt mai
mari. La ambreiajele monodisc, ȋn scopul ȋmbunatăţirii transmisiei de caldură, discurile de
presiune sunt prevazute la exterior cu aripioare de răcire, de forma paletelor de ventilator. Unele
discuri sunt prevazute cu canale radiale de ventilaţie. În scopul transmiterii momentului,
discurile de presiune trebuie să se rotească ȋmpreună cu volantul motorului și să aibă
posibilitatea, ȋn momentul decuplarii și cuplari ambreiajului sa se deplaseze de-a lungul
arborelui acestuia. Discurile de presiune trebuie să aibă o rezistenţă mare la uzură şi de aceea ele
se execută din fontă perlitică. Discurile cu diametre mari, care sunt supuse unor solicitari
dinamice mari, se recomandă să se execute din fontă cu adaosuri de nichel mangan şi silicon.
Duritatea discurilor de presiune se recomandăsă fie HB= 170…230.
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 30
Figura 3.8. Disc de presiune ambreiaj
G. Arcul central diafragmă
Ambreiajelele cu arc tip diafragmă s-au impus ȋn totalitate pe piata de ambreiaje datorită
gabaritului sau axial redus, făcȃnd posibilă montarea ȋn spaţiile tot mai mici din jurul motorului.
Arcul tip diafragmă ȋndeplinește totodată și funcţia de cuplare/decuplare prin
presiune/depresiune a ambreiajului.
Arcul central diafragmă este un disc subţire din oţel, de formă tronconică, avȃnd o serie
de braţe elastice formate din taieturi radiale.
La ambreiajele mecanice cu arc central diafragmă, ȋn funcţie de sensul de acţionare al
forţei de decuplare, se disting două tipuri:
- ambreiaj mecanic cu arc central diafragmă decuplabil prin comprimare;
- ambreiaj mecanic cu arc central diafragmă decuplabil prin tracţiune.
La majoritatea autoturismelor şi a autoutilitarelor uşoare, se utilizează ambreiaj mecanic
cu arc central diafragmă decuplabil prin comprimare.
Arcul central sub formă de diafragmă este un disc de oţel subţire, prevazut cu taieturi
radiale (figura 3.9a).
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 31
Figura 3.9. Construcţia şi funcţionarea arcului tip diafragmă
În stare liberă, arcul are o formă tronconică, iar la montare ȋn ambreiaj el este deformat
ȋn raport cu inelul exterior 3 şi apasă cu partea exterioară pe discul de presiune 1. La decuplare,
arcul 4, fiind acţionat de rumentul de presiune 5 (figura 3.9c), se deformează ȋn raport cu inelul
interior 2, iar partea lui exterioară se deplsaează spre dreapta ȋmpreună cu discul 1 (prin
intermediul elementului de legatura 6).
Avantajele utilizării acestui tip de arc sunt:
- asigură o presiune uniformă și constantă asupra discului de presiune (nu are tendinţa sa patineze
cand garniturile sunt uzate);
- are dimensiuni de gabarit și greutate mai mică, comparativ cu alte tipuri de ambreiaje;
- forţa necesară decuplarii este mai mica decȃt ȋn cazul ambreiajului cu discuri elicoidale;
- asigură o cuplare mai lina datorită elasticitaţii mari a lamelelor arcului diafragmă.
H. Carcasa şi carterul ambreiajului
Carcasa ambreiajului se fixează pe volantul motorului şi serveste drept cadru de montare pentru
parghiile de decuplare, arcurilor de presiune şi a elementelor de solidaritate a discurilor de
presiune cu volantul. În partea centrală are o deschizătură prin care trece arborele primar al
cutiei de viteze şi al mansonului de decuplare, iar ȋn scopul asigurării unei raciri bune, carcasa
este prevazută cu ferestre de aerisire (fig. 3.10).
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 32
Figuura 3.10. Construcţia carcasei ambreiajului
Fixarea carcasei pe volant se face cu suruburi, iar centrarea cu stifturi sau cu ajutorul unui
umăr executat pe volant. Carcasa ambreiajului se ştanţează din tablă de otel cu conţinut redus de
carbon.
La unele construcţii, carterul ambreiajului se execută, ȋmpreună cu carterul cutiei de
viteze, iar la altele separate. Forma și dimensiunile carterului depind de construcţia
ambreiajului.Carterul pate fi dintr-o singură bucată, și atunci se toarnă din fontă sau din două
bucăţi, soluţie la care ambele piese pot fi turnate din fontă sau numai jumatatea superioară
turnată din fontă, iar cea inferioară stanţată din tabla de oţel. Carterul ambreiajului se centrează
pe flanșa capacului rulmentului de la arborele primar.
I. Volantul
Fiind compatibil ȋn dimensiuni cu partea conducatoare a ambreiajului, zona frontală a
volantului constituie una din suprafeţele de frecare.
Constructia volantului este determinată de rolul funcţional pe care ȋl ȋndeplineşte pentru
motor, iar configuraţia acestuia este influenţată şi de tipul mecanismului de ambreiaj cu care
acesta este asamblat.
Volantul clasic se ȋntalneste ȋn două variante: volantul monobloc plat sau cu obadă,
constituit ca o piesa masivă din fontă şi volantul modular, compus din elemente asamblate. La
autoturisme ȋn prezent se utilizează, de regulă, volant monobloc plat.
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 33
Volantul modular (figura 3.11), datorităreducerii costurilor de fabricaţie, constituie o
soluţie de viitor.
Figura 3.11. Construcţia volantului modular
a-solidar cu arborele cotit al motorului; b-solidar cu carcasa ambreiajului
Volantul modular este construit dintr-un disc de oţel (care este asamblat cu arborele cotit
al motorului) pe care se fixează volantul propriu-zis, din fonă avȃnd forma unei coroane.
In varianta firmei VALEO (figura 3.11a) de discul de oţel 1, solidarizat cu arborele cotit
al motorului, se fixează prin suruburile 2 volantul 3. La extremitatea discului de oţel 1este
stanţată coroana 4 a traductorului de turatie.
Constructia modulara a volantului produs de firma LUK (figura 3.11b) simplifică foarte
mult constructia ambreiajului, deoarece discul de oţel1 al volantului modular 2 indeplineşte şi
funcţia de carcasăa ambreiajului.
La ambreiajul din figura 3.12, construit pentru autoturisme din clasa superioară, s-a
asociat funcţionarea volantului de inerţie cu cele de element elastic suplimentar şi element
izolator pentru vibraţiile de torsiune din grupul motopropulsor.
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 34
Figura 3.12. Volantul de inertie asociat cu izolatorul de vibratii de torsiune
Dublul volant este compus dintr-un volant primar 1, fixat pe arborele cotit al motorului şi
un volant secundar 2, pe care se monteaza mecanismul ambreiaj. Între cei doi volanţi, centrati
printr-un rulment3, este amplasat izolatorul de vibraţii torsionale, compus din arcurile elicoidale
4 şi amortizorul5, format dintr-un pachet de inele de frecare. Datorită spaţiului disponibil ȋn
gabaritul volantului motor, dimensiunile izolatorului de vibraţii poate fi majorat faţa de cazul
dispunerii lui ȋn discul condus al ambreiajului, și ca urmare, rezultă un filtraj al vibraţiilor
torsionale foarte bun chiar ȋn regimuri de turatie reduse. Prin ȋnserierea arcurilor 4 ȋntre cei doi
volanţi, aceştia indeplinesc şi rolul dispozitivului elastic suplimentar pentru limitarea
momentului la cuplarea bruscăa ambreiajului.
Datorita densităţii şi comportamentului favorabil ȋn functionare (coeficient de frecare şi
rezistenţă la uzare), ȋn construcţia volantului este utilizată fonta cenuşie Fc 20 (ȋn cazul
motoarelor clasice) şi nodulară ȋn cazul motoarelor rapide. In vederea ȋmbunatăţirii
progresivităţii cuplarii şi rezistenţei la uzură, suprafaţa frontală aflată ȋn contact cu garniturile de
fricţiune este prelucrată cu rugozitate mica (0,8 mm). Lăţimea acesteia este superioară cu 23 mm
faţă de celei a garniturii.
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 35
J. Mansonul de decuplare
Manşonul de decuplare este elementul ce permite transmiterea efortului de decuplare
(prin apăsare sau tracţiune) primit de la furca de decuplare fixată pe carterul ambreiajului,
mecanismului ambreiaj aflat ȋn mişcare de rotaţie. Ansamblul este concentric cu arborele
ambreiajului.
La ambreiajele cu arcuri tip diafragmă, manşonul acţioneaza direct asupra parţii centrale
a arcului.
Manşonul se compune din două inele cilindrice coaxiale, unul ȋn rotaţie cu mecanismul
ambreiaj şi celălalt fără rotaţie, legat de furca de comandă. Pentru evitarea incălzirii produsă de
frecarea de contact, ȋntre aceste inele se intercaleazăun rulment, numit rulment de presiune.
Aceasta construcţie poate să funcţioneze şi fără cursa liberă (garda) ȋmpreuna cu un
sistem de acţionare adaptat.
Figura 3.13.Manşoanele de decuplare
Manşoanele de decuplare sunt prevazute cu rulmenti de presiune (figura 3.13.a), rulmenti radiali
de presiune (figura 3.13.b) sau cu inel de grafit (figura 3.13.c), de tipul celor produse de firmele
BSA şi SACHS.
K. Mecanismul hidraulic de comandă al ambreiajului
Ambreiajul mecanic cu discuri poate avea ȋn funcţionare două stări: cuplat şi decuplat. Trcerea
ambreiajului din starea cuplată (normală), ȋn starea decuplată se obţine ȋn urma acţiunii de
debreiere şi se realizează prin intermediul sistemului de acţionare, care desface legatura de
cuplare.
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 36
Pentru a corespunde constructiv şi functional, sistemele de acţionare a ambreiajului
trebuie să indeplinească o serie de cerinţe:
- să asigure o cuplare rapidă şi o decuplare rapidă şi totală;
- forţa aplicată pedalei să fie cȃt mai mică: 80120 N la curse ale pedalei de 80120 mm;
- să asigure compensarea automată a jocurilor datorate uzurilor normale ale ambreiajului, să aibă o
construcţie simplă și sigură ȋn utilizare.
Din punct de vedere constructiv sistemele de acţionare pot fi de mai multe feluri (figura 7.14):
- cu actionare mecanică;
- cu actinare hidraulică;
- cu actionare electromagnetică.
Comanda hidraulică a ambreiajului, ca principiu de funcţionare şi realizare constructivă, este
similară comenzii hidraulice a frȃnelor.
Mecanismul cu comandă hidraulică( fig.3.14) se compune, ȋn principal din:
- pedala ambreiajului 1, cu arcul de rapel 13
- pompa centrală a ambreiajului 3, cu rezervor de lichid ce se montează pe torpedou ȋn
partea exterioară;
Figura 3.14.Comanda hidraulică a ambreiajului
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 37
1- pedala ambreiajului; 2- tija pompei centrale; 3- cilindrul pompei;4- pistonul pompei; 5- arcul
pistonului; 6- conducta; 7- cilindrul receptor;8- pistonul cilindrului receptor; 9- tija cilindrului
receptor; 10- furca de debreiere; 11- surub de reglaj; 12- arc; 13- arcul pedalei; 14- arc; 15-
discul condus; 16- placa de presiune; 17- arcul ambreiajului; 18- parghie de debreiere; 19-
surub; 20- mansonul si rulmentul de presiune; 21- carcasa ambreiajului; 22- carcasa discului de
presiune
- cilindrul receptor 7, fixat de carterul ambreiajului prin intermediul unor șuruburi;
- conducta de legatură 6 dintre pompa și cilindru;
- furca de debreiere 10;
- rulment de presiune 20
La apăsarea pedalei ambreiajului 1, pistonul 4 din pompa centrală se deplasează și trimite
lichidul prin conducta de legatură 6, la cilindrul receptor 7, prin intermediul tijei 9, pistonul
cilindrului receptor va acţiona furca 10, producȃnd debreierea.
La eliberarea pedalei ambreiajului 1, arcurile 12 și 13 readuc mecanismul ȋn poziţia
iniţială.
Principalul avantaj al sistemului este efectul multiplicator obtinut prin adoptarea unui
diametrupentru cilindrul receptor superior celui al cilindrului pompei de comanda.
Datorită vibraţiilor grupului motopropulsor, cilindrul receptor are o fiabilitate redusă.
Pentru a atenua acest efect, precum şi pentru a spori durabilitatea rulmentului din manșonul de
decuplare a fost promovată, ȋn ultimii ani, soluţia ȋn care cilindrul receptor este integrat
mansonului de decuplare. Este suprimată astfel și furca al cărei principal inconvenient este cel
de transformare a mișcarii de rotaţie (ȋn jurul articulatiei din carter) ȋn mișcare de translaţie a
manşonului de decuplare.
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 38
In figura 3.15 sunt prezentate două soluţii:
Figura 3.15. Cilindru receptor integrat manşonului de decuplare
a-cu etanşare frontală; b-cu etanşare radială
Poziţia C dispusă deasupra axei, corespunde stării cuplate a ambreiajului, iar pozitia D,
dispusă sub axa, corespunde stării de debreiere a ambreiajului. La soluţia din figura 3.15a,
deplasarea axiala a rulmentuuli de presiune 1 se face de catre pistonul 2 al cilindrului receptor 3
din 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 asupra arcului
diafragmă se face de către arcul de creşterea diametrului activ al cilindrului receptor, dar prin
deplasarea relativă a pistonului 1 faţă de cele două suprafeţe cilindrice concentrice ale bucşei 2,
apar dificultaţi de etanşare.
III.3.2 Influenţa ambreiajului asupra schimbarii treptelor din cutia de viteze
Pentru a studia influenta ambreiajului asupra angrenarii roţilor dinţate la schimbarea treptelor
din cutia de viteze se consideră că ambreiajul A asigură cuplarea şi decuplarea arborelui cotit
(m) al motorului de arborele primar (p) al cutiei de viteze, prevazută cu o singură treaptă. Se
admite la început că roata 3 intră în angrenare cu roata 4, în cazul în care ambreiajul este inlocuit
cu un cuplaj ce realizează o legatură rigidă între cele două părţi. Dacă vitezele tangenţiale în
punctele de contact ale roţilor 3 şi 4 sunt diferite, atunci angrenarea este echivalentă cu o
ciocnire ce are loc între două corpuri rigide. În felul acesta, asupra danturilor roţilor vor acţiona
forţe percutante de valorimari într-un interval de timp foarte scurt.Drept urmare se pot neglija
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 39
forţele careapar sub influenţa momentului efectiv al motorului şi momentul rezistent la arborea
secundar, s.
Fie ωm1 şi ωs1, vitezele unghiulare ale arborilor m şi s după angrenarea roţilor 3 şi 4.
Cinematic se obţine :
cv
s
m irr
rr
41
32
1
1
(3.1.)
unde: r1, r2, r3, r4 sunt razele cercurilor de rostogolire ale roţilor 1, 2, 3, 4 .Conform
teoriei lui Carnot referitoare la ciocnirile sistemelor rigide prin introducerea bruscă
a legaturii se poate scrie :E=E1+E2;
unde : E este energia totală a sistemului înainte de ciocnire;
E1 este energia totală a sistemului după ciocnire;
E2 este energia cinetică pierdută prin ciocnire.
Figura 3.16. Schema cinematică a transmisiei
Momentul de inerţie Ip aplicat arborelui primar p, atunci când este cuplată otreaptă de viteză
oarecare va fi dat de relaţia:
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 40
2
cv
aAp
i
III
(3.2.)
unde IA este momentul de inerţie al părţii conduse a ambreiajului, (A), arboreluiprimar (p) al
cutiei de viteze şi al roţii dinţate de pe el, al arborelui intermediar (i) şi alroţilor dinţate de pe el,
redus la arborele primar al cutiei de viteze, la momentul de inerţie al masei întregului automobil
redus la arborele secundar (S) al cutiei de viteze; cvi raportui de transmitere al cutiei de
viteze.
La cercetarea procesului de ambreiere se consideră că:
- momentui transmis de ambreiaj, Ma , variază proportional cu timpul de ambreiere, adică:
tkM a (3.3.)
Unde: - k este un coeficient de proportionalitate (k=30...50 Nm/sec.);
-t este timpul de ambreiere;
- viteza unghiulară a arborelui motor m şi deci a părţii conducătoare rămaneconstantă pe toată
durata ambreierii.
- Protejarea transmisiei de suprasarcini
Regimul cel mai caracteristic de apariţie a suprasarcinilor în transmisia automobilului este cel al
frânării bruşte pâna la oprire cu ambreiajul cuplat.
În acest caz motorul trebuie să-şi reducă turaţia într-un timp scurt,momentul forţelor de inerţie al
motorului exprimându-se cu relaţia:
dt
dIM m
jm
(3.4.)
Unde Im este momentul de inerţie al motorului redus la arborele cotit.
Deceleraţia ce caracterizează frânarea automobilului este :
dt
d
i
rr
idt
d
dt
dva m
t
r
t
m
(3.5.)
unde it este raportul total de transmitere.
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 41
Când frânarea se face prin blocarea roţilor, fară decuplarea ambreiajului,deplasarea
automobilului având loc cu viteza ridicată, momentul forţelor de inerţie care solicită transmisia
este de 15...20 ori mai mare decât momentul maxim al motorului.
Protejarea transmisiei de sarcini dinamice ridicate, create într-o situaţie ca ceadescrisă anterior,
are loc patinarea ambreiajului la transmiterea unui moment maimare decât momentul maxim al
motorului, ambreiajul comportându-se ca un cuplaj de siguranta.
III.4. Noutăţi ȋn construcţia ambreiajelor
A) Volantul cu doua mase DMF- (DUAL MASS FLYWEEL)
Motoarele moderne pot funcţiona şi la turaţii reduse, caroseriile optimizate întunele
aerodinamice produc zgomote reduse. Noi metode de calcul ajută la scădereagreutătii
automobilelor şi conceptele de staţionare măresc gradul de eficientă amotoarelor. Treapta a
cincea de viteză sau chiar a şasea scad consumul decombustibil. Uleiuri foarte fine uşurează
schimbarea cu precizie a vitezelor.
Pe scurt: sursele de zgomot cresc, atenuarea naturală scade. Datorităprincipiului de funcţionare
al motorului cu pistoane, în ciclul sau de arderi se producvibratii de torsiune în transmisie şi în
caroserie. Conducătorii auto obişnuiţi cuconfortul nu mai acceptăîn ziua de azi asemenea
atmosferă de zgomote. Astfel estemai importantă ca oricând sarcina ambreiajului care pe lângă
rolul de a desparţi şi apune în legătură, să izoleze eficient vibraţiile motorului. Din punct de
vedere fizic,soluţia problemei este uşoară. Trebuie sa crească momentul de inerţie al
transmisiefără să crească masele care vor fi cuplate. Acesta rezultă din reducerea turaţiei
careproduce această rezonanţă nedorită, sub turaţia de mers în gol. Fireşte rezonanţădevine mai
puternică.
Ca primul producător de ambreiaje în Europa, LUK a reuşit să dezvolte şi să furnizeze un volant
cu două greutăţi pentru producţia de serie mare cu care se realizează acest principiu fizic, la care
amplitudinea de rezonanţă este pastrată mică.Numele de volant cu doua mase o spune deja.
Greutatea unui volant tradiţional, a fost împarţită în două părţi, o parte continuă să aparţină
momentului de inerţie al motorului, cealaltă parte măreşte totuşi momentul de inerţie al
transmisiei.
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 42
Figura 3.17. Volantul cu două mase
1.volant primar de putere al motorului, cu locaf pentru amortizor de torsiune; 2. volant
secundar fi parted de frictiune; 3. capacul volantului primar; 4. flanşa-butuc; 5. arc de
amortizare; 6. ghidajul arcului; 7. flanşa canelata; 8. camera de unsoare; 9. membrana de
ghidaj; 10. disc de frictiune suport; 11. rulment cu role; 12. arc rotund; 13. capac de garnitura
pentru izolare; 14. arc-disc de baza pentru frictiune; 15. saiba de antrenare; 16. arc disc
ajutator; 17. tabia pentru acoperire; 18. nit; 19. saiba; 20. stift de centrare; 21. coroana
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 43
dintata; 22. canale de ventilatie; 23. locas de fixare; 24. locas de pozitionare; 25. sudura cu
laser; A - arc diafragma; B - disc condus.
Cele doua greutăţi 1 şi 2 sunt legate printr-un sistem de arcuri de amortizare 5.
Un disc de ambreiaj B fără amortizor de torsiune plasat între greutatea secundară şidiscul de
presiune realizează cuplarea şi decuplarea.Ca efect secundar pozitiv menţionăm: cutia de viteze
se lasă mai uşor comutatădatorită greutăţii de sincronizat reduse şi sincronizatoarele se uzează
mai puţin.
În figura 3.18. se prezintă marimea oscilaţiilor de torsiune în cazul unuiambreiaj clasic (a) şi în
cazul volantului cu două mase (b) la deplasarea automobiluluicu o turaţie a motorului de 800
rot/min. Se observă ca amplitudinea oscilaţiilor detorsiune din transmisie este mult mai mică în
cazul volantului cu două mase ceea cesporeşte confortul pasagerilor.
a) b)
Figura 3.18.Marimea oscilaţiilor de torsiune în cazul unui ambreiaj clasic (a) şi în cazul
volantului cu două mase (b)
Oscilaţtile de torsiune m timpul deplasării cu turaţia motorului de 800 rot/min
a - cu ambreiaj clasic; b - cu volant cu două mase: 1 - motor; 2 - volant clasic; 3 - disc condus cu
amortizor de oscilaţii: 4 - transmisie; 5 - volant primar; 6 - volant secundar; 7-amortizor de
torsiune; 8 - disc condus rigid(fără amortizor).
DMF este o soluţie ideală cu o singură rezervă aceea că amplificarearezonanţei şi maximul
momentelor sunt mai mari cu cât sunt mai mari momentele deinerţie datorate greutăţii
volantului.La volantul cu două mase ar fi mai evident acest lucru la fiecare pomire şi
oprire a motorului, mult mai evident decât la sistemele cu ambreiaj convenţionale.
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 44
Figura 3.19. Evolutia neregularitatii oscilatiilor de torsiune la diferite amortizoare
În plus scăderea masei volantului motorului, nu poate compensa fluctuaţiile(variaţiile) turaţiei
motorului satisfacător.Mulţumită experienţei de zeci de ani m construcţia e ambreiaje
specialiştiiLUK au reuşit să rezolve în mod convingător aceastâ problemă. Un amortizor
suplimentar poate evita eficient o suprasarcină m caz de rezonanţă. în regim normalde lucru
acest amortizor suplimentar nu e în funcţiune şi vibraţiile de torsiune alemotorului sunt atenuate
de amortizorul cu arcuri.Pentru o izolare optimă a vibraţiilor şi o trecere uşoarâ peste rezonanţă
lapomirea şi oprirea motorului mărimea frecării şi a fortei arcurilor, trebuie alese înmod optim.
De o însemnătate hotărâtoare este lungimea arcurilor: cu cât e mai elastic un arc, cu atât mai
bine vor fi izolate vibraţiile. Arcurile extrem de lungi ale noiigeneraţii DMF scad simţitor
constanta arcurilor faţă de DMF din prima generaţie.Astfel trecerea prin rezonanţă în regimul
cotidian de circulaţie este practic completizolată de cutia de viteze.
Avantaje: - confort de mers de înaltă clasă; absoarbe vibraţiile; izoleazăzgomotele; economie de
carburant datoritâ turaţiilor mici ale motorului; confortsporit la schimbarea vitezelor; uzură
redusă a sincronizârii; protecţie a transmisiei lasuprasarcină.
B) Ambreiaj cu volant amortiwr - DFC -(Damped flywheel clutch)
Cu volantul cu două mase e pus la dispoziţie un sistem de amortizare avibraţiilor de torsiune
deosebit de putemic, care s-a impus în domeniul claseisuperioare.Importanţa clasei mijlocii şi a
aşa-ziselor automobile compacte cu motortransversal creşte semnificativ. Cerinţele pentru
motoare cu consum redus şi poluarescăzută devin tot mai putemice. Aceasta duce însă
concomitent la fluctuaţii mari deturaţie în special la motoarele Diesel cu injecţie directă. Pentru
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 45
a atinge şi la acestevehicule acelaşi confort în mers ca la cele din clasa superioară, LUK a
dezvoltatDFC.
Două probleme esenţiale trebuie să fie rezolvate în acest sens:
1. spaţiul de montare la vehicule cu tracţiune faţâ este foarte restrâns.
2. structura preţurilor la această clasă de automobile face necesare soluţii deoptimizare a
costurilor pentru a recupera costurile datorate îmbunătăţiriiamortizorului de torsiune.
DFC izolează deja la turaţia de mers în gol foarte eficient vibraţiile motorului,asta înseamnâ că
zgomotele transmisiei şi vibraţiile neplăcute ale caroseriei laanumite turaţii dispar.
Şi în legătură cu protecţia mediului apar urmări favorabile:
- prin comportarea excelentâ cu zgomote amortizate la mersul la turaţii joase,se schimbâ mai rar
vitezele, turaţiile medii scad.
- gradul de eficienţă al întregului sistem creşte prin asta şi consumul decombustibil scade deci
scade şi emisia de gaze poluante.
DFC este o integrare a volantului cu douâ mase şi un ambreiaj cu disc condusrigid (fară
amortizor de torsiune).
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 46
Figura 3.20. Volant cu două mase şi ambreiajul său
1 – Volant primar de putere al motorului; 2 -volant secundar şiparte defrictiune; 3 - capacul
volantului primar; 4 - arc deforţă; 5,10-membranâ de centrare; 6 - ghidaj arcuri; 7 –flanşâ
canelată; 8,13,26- canal de ventilaţie, 9 - coroană dinţată; 11 - tablă deprotecţie; 12 -
contragreutate; 14 - rnlment; 15 - şurub defixare peflanşa volantului; 16,19,35 - arc -
disc; 17 - şaibă de antrenare; 18 - tablă de susţinere; 20 - ştift; 21 - ştift expandor; 22 - cameră de
unsoare; 23 – sudare prin laser; 24 - deschiderea tehnologică pentru şuruburi; 25 - disc de
presiune; 27 - arc diafragmă; 28 - inel; 29 - bolţuri nituite; 30 - arc lamelar
pentru distanţare; 31,40,43 - nituri; 32 - deschidere pentru scule de înşurubare; 33,41 - butuc;34
- şurub defixare a carcasei ambreiajuîuî pe voîant; 36 - segment nituit; 37 - segment de disc; 38 -
nit inele defricţiune; 39 - inele defricţiune; 42 - iel inerţial.
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 47
Volantul primar 1, care conţine carcasa amortizorului cu arcuri curbate 4,capacul
corespunzător 3, inelul inertial 42 şi flanşa canelară 7 sunt laminate din tablă.
Volantul secundar 2 şi discul de presiune 25 sunt confecţionate din materialtumat, foarte bun
conducâtor de căldură. Ventilarea şi răcirea aerului astfel conceputedezvoltă o răcire excelentă a
volantului şi a plăcii de presiune.Arcurile curbate: amortizorul cu arcuri curbate folosit la
volantul cu douâ maseeste integrat în unitatea DFC. Sistemul de amortizare cu arcuri trebuie
săîndeplinească două cerinţe contradictorii:
(1) în regim normal de neuniformitate a funcţionării motorului atrage numaiunghiuri de lucru
reduse în amortizor. In acest regim de funcţionare pentru amortizareoptimă sunt necesare rate
reduse ale comprimării arcurilor pentru o amortizareredusă.
(2) la schimbări tipice ale sarcinh(de exemplu accelerare la maxim) crescvibraţiile datorate
schimbării de sarcină care sunt o cauză importantâ a apariţieizgomotelor. Acest efect poate fi
contracarat numai cu un amortizor de torsiune careare o rată extrem de joasă a arcuirii şi
totodată o amortizare mare.
Amortizorul cu arcuri curbate rezolvă această contradicţie: asta înseamnâ că launghiuri mari de
lucru oferă o amortizare mare la rate foarte scăzute ale arcuirii,concomitent izolează perfect
vibraţiile printr-o atenuare redusă în regim normal de mers.
Rulmentul: o construcţie specială a rulmentului permite poziţionarea acestuiaîntre şumburile
vilbrochenului. Rulmentul 14 este permanent în afara oscilaţiilor deturaţie ale motorului fară să
aibă loc o mişcare relativă între inelul interior şi cel exterior. In acelaşi timp apar vârfuri mari de
temperatură. Aceste condiţii defuncţionare supun rulmentul la o solicitare deosebit de mare.
Soluţia este un conceptintegrat pentru rulmentul cu gamituri speciale care garantează o ungere
pe toatădurata de viaţă. 0 mască de izolare termică rezistă şi la cele mai mari temperaturi
defuncţionare.
DFC este o dezvoltare a DMF şi oferă multe avantaje:
- dimensiuni mai mici decât sistemele convenţionale
- reducerea greutăţii
- efort de montare redus datorită sistemului modular
- montare rapidă şi sigură
- reducerea costurilor
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 48
C) Ambreiaj autoreglabil- SAC - (SELF ADJUSTING CLUTCH)
La ambreiajul cu reglare după uzură, creşterea fortei de debreiere datoratăuzurii este folosită
pentru compensarea scâderii în grosime a inelelor de fricţiune.Figura 4.8. este o reprezentare
schematicâ a ambreiajului autoreglabil.
Figura 3.21. Ambreiaj autoreglabil
1 - volant; 2 - carcasă, 3 - disc de presiune; 4 - disc condus; 5 - arc diafragmă; 6 – arc diafragmă
senzor; 7 - lagârul arcului diafragmâ; 8 –până pentru autoreglare.
Principiul de functionare al ambreiajului autoreglabil
Ca principală deosebire faţâ de ambreiajele tradiţionale este faptul că lagărul 7 al arcului
diafragmă 5 nu este nituit pe carcasa 2 ci se sprijină pe un aşa-zis arcdiafragmă senzor 6. Acest
arc diafragmă senzor prezintă o plajă deosebit de largă cu forta aproape constantă, în contrast cu
arcul diafragmă a cărei forţă de apăsare estedescrescătoare cu uzura discului condus. Forţa de
apăsare a arcului diafragmâ sensor 6 se reglează chiar puţin peste forta dorită de debreiere.Atât
timp cât forta de debreiere e mai micâ decât forta de rezistenţă a arculuisenzor 6, lagărul arcului
diafragmă rămâne în aceeaşi poziţie la debreiere. Dacă din
cauza uzurii inelelor de fricţiune, forta de debreiere creşte, forta opusă de arcul sensor este
depăşită şi lagărul se deplasează pe nituri până când forţa de debreiere scade subforta arcului
senzor. între lagăr şi carcasă există pene de autoreglare 8. Senzorul de putere cu pene de
compensare a grosimii se realizează elegant şisimplu. O astfel de construcţie este prezentată în
figura 3.23.
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 49
Figura 3.22.Ambreiaj autoreglabil
1 - volant; 2 - carcasa ambreiajului; 3 - disc de presiune; 4 - disc condus; 5 - arc diafragmă; 6 arc
senzor; 7 - lagâr; 8 -pene de autoreglare: 9 - arc de presiune
În comparaţie cu un ambreiaj convenţional se adaugă doar un arc senzor (roşu)şi un inel de
compensare (galben). Arcul senzor este prins în afară pe capac şi creeazălagărul pentru arcul
diafragmă.Penele care fac de fapt reglarea ulterioară, nu sunt aşezate radial ca în schemade
principiu fig.3.22. şi sunt montate circular din cauza fortei centrifuge. Pe lângâ astamai existâ şi
un inel de material plastic cu 12 rampe suprapuse peste rampelecapacului. Inelul din plastic
denumit şi inel în rampe, este precomprimat, cu treiarcuri de presiune în sens circular, astfel
încât la deplasarea arcului senzor să umplegolul dintre lagărul arcului diafragmă şi carcasă.
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 50
Figura 3.23. Variaţia fortei de debreiere pentru un ambreiaj convenţional nou şi în stare uzată a
inelelor de fricţiune
Figura 3.23. prezintă variaţia fortei de debreiere pentru un ambreiajconvenţional nou şi în stare
uzatâ a inelelor de fricţiune. Prin comparaţie se observăforta de debreiere mult mai scâzută a
ambreiajului autoreglabil (SAC) a căruicaracteristică practic nu se schimbă pe durata de viaţă.
Ca avantaj suplimentar apare omai mare rezervă la uzură care nu mai depinde de lungimea
caracteristicii arculuidiafragmă ca la ambreiajul convenţional, ci de înălţimea rampei, care poate
ficrescută de la 4 mm la ambreiaje mici, până la circa 20 mm la ambreiaje mari.Aceasta
reprezintâ un pas hotărâtor în direcţia creşterii duratei de viaţă a
ambreiajelor.
Ambreiajul autoreglabil oferă două avantaje principale:
• Forţă de debreiere micşorată, care rămâne constantă pe durata de viaţă
• Rezervă de uzură mărită şi deci durată de viaţă mărită prin reglare după gradul de uzură.
De aici rezultă o seamă de posibile avantaje secundare ca de exemplu:
• Eliminarea servosistemelor (la utilitare);
• Sisteme de debreiere simplificate;
• Pe lângă forţe la pedală mai mici şi curse ale pedalei mai mici;
• Noi posibilităţi de reducere a diametrului ambreiajelor;
• Forţă la pedală constantă pentru toată gama de motoare;
• Cursă mai mică a rulmentului de debreiere pe durata de viaţă.
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 51
CAPITOLUL IV
CALCULUL AMBREIAJELOR MECANICE
Studiul comparativ al diferitelor tipuri de ambreiaje din dotarea autovehiculelor similare cu
cel din tema de proiect.
MEMORIU DE CALCUL
La calculul ambreiajului se urmăreşte stabilirea dimensiunilor elementelor principale ale
acestuia, în raport cu valoarea momentului motor şi pe baza parametrilor constructivi ai
automobilului.
Calculul unui ambreiaj cuprinde în principal: determinarea dimensiunilor garniturilor de
frecare; calculul arcurilor de presiune; calculul arborelui; calculul mecanismului de acţionare.
Pe baza analizelor modelelor similare de autovehicule se alege pentru autovehiculul din
tema de proiect următoarele:
un motor cu ardere internă având:
min]/[3300
][13
min]/[6000
][77
max
max
rotn
mdaNM
rotn
kwP
M
p
schimbătorul de viteză în trepte cu următoarele rapoarte de transmisie:
670,0
971,0
423,1
210,2
670,3
V
IV
III
II
I
i
i
i
i
i
raportul de transmisie al transmisiei principale :
53,40 i
soluţia constructivă de ambreiaj:
ambreiaj mecanic monodisc cu arcuri periferice elicoidale şi mecanism de acţionare mecanic.
masa totală a autovehiculului:
kgM a 1100
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 52
tipul anvelopei:
195/60 R15
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 53
Nr. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
Marca
Caract
Skoda
fabia
sedan
Opel astra
classic II
Ford focus
1.8 TD
Seat
cordoba
1.4 sedan
Fiat siera
ELX
Dacia
solenza
1.4 MPI
Daewo
cielo 1.5
SOHC
MDI
Skoda
Octavia
1.4
Peugeot
206 sedan
1.6
Scoda
Fabia 1.6
16V
M.P.I.
Pe(Kw) 57 66 60 63 60 55 59 57 56 77
np(rot/min) 5400 6000 4000 5000 5500 5250 5600 5000 6000 6000
Me(N*m) 112 125 110 130 122 114 122 126 115 130
npn(rot/min) 3000 4000 2600 3800 2900 2800 3200 3300 3000 3300
Vmax(km/h) 180 185 190 181 180 170 183 175 170 190
nr. cilindri 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4
Masa tot(kg) 1085 1145 1200 1075 1070 1035 1078 1073 1160 1120
Sarcina utila 1440 1590 1560 1594 1450 1460 1500 1490 1510 1565
I 0 4,70 4,65 4,60 4,98 4,81 4,61 4,34 4,19 4,65 4,53
I 1 3,72 3,72 3,72 4,02 3,69 3,65 3,55 3,40 3,71 3,67
I 2 2,18 2,60 2,11 2,98 2,11 2,13 1,98 1,90 2,20 2,21
I 3 1,29 1,36 1,34 1,44 1,29 1,35 1,20 1,25 1,40 1,42
I 4 0,95 0,94 0,95 0,96 0,80 0,87 0,98 0,92 0,96 0,97
I 5 0,50 0,60 0,64 0,67 0,57 0,60 0,70 060 0,60 0,70
form. roţilor 4x2 4x2 4x2 4x2 4x2 4x2 4x2 4x2 4x2 4x2
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 54
tip ambreiaj Monodisc
uscat
Monodisc
uscat
Monodisc
uscat
Monodisc
uscat
Monodisc
uscat
Monodisc
uscat
Monodisc
uscat
Monodisc
uscat
Monodisc
uscat
Monodisc
uscat
Tip arcuri de
presiune
Diafragma Diafragma Diafragma Diafragma Diafragma Diafragma Diafragma Diafragma Diafragma Diafragma
Tip
mecanism
actionare
Hidraulic Hidraulic Hidraulic Hidraulic Hidraulic Mecanic Hidraulic Hidraulic Hidraulic Hidraulic
Tip si
dimensiuni
anvelope
160/70
R15
165/60
R15
195/60
R15
195/55
R15
175/70
R14
175/60
R13
175/60
R14
195/60
R15
185/65
R15
195/60
R15
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 55
IV.1. Determinarea momentului de calcul
Pentru ca ambreiajul să transmită momentul maxim dezvoltat de motor fără să patineze, pe toată
durata de funcţionare chiar şi după uzarea garniturii de frecare când valoarea forţei de apăsare a
arcurilor de presiune scade este necesar ca momentul de frecare a ambreiajului să fie mai mare
decât momentul maxim al motorului. Momentul de calcul al ambreiajului reprezintă momentul
faţă de care se dimensionează elementele ambreiajului. Acesta se determină cu relaţia, ( Fratila
Gh.):
]/[max mdaNMM c (4.1)
unde : cM - momentul de calcul al ambreiajului;
- coeficient de siguranţă al ambreiajului;
maxM - momentul motor maxim.
Valoarea coeficientului maxim de siguranţă se alege conform recomandărilor literaturii de
specialitate [1] în funcţie de tipul ambreiajului şi condiţiile de exploatare ale autovehiculului.
Astfel pentru autoturisme avem: = 1,3…1,75.
Alegem = 1,5
Criteriile care au stat la baza alegerii lui au fost:
ambreiajul să nu patineze după uzura garniturilor
forţa la pedală să aibe valori optime astfel încât să nu suprasolicite conducătorul auto.
mdaNM
M
c
c
/ 19
135,1
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 56
IV.2. Determinarea dimensiunilor garniturilor de frecare
Calculul garniturilor de frecare cuprinde: determinarea dimensiunilor, calculul presiunii
specifice şi verificarea la uzură.
Figura 4.24. Garnitura de frecare a ambreiajului
Raza exterioară a garnituri de frecare se determină cu relaţia, (Fratila Gh.):
mm
ci
MRe 2
max
110
(4.2)
unde:
- coeficientul ce depinde de tipul ambreiajului şi al autovehiculului.
= 25…30mdaN
cm
2
pentru ambreiaj monodisc de autoturisme
Se alege = 27mdaN
cm
2
i=2 – numărul de perechi de suprafeţe aflate în contact
e
i
R
Rc
pentru autovehicule c=0,55-0,75
se alege c=0,75.
Valorile superioare ale lui c corespund motoarelor ce funcţionează la turaţii ridicate deoarece
alunecările dintre suprafeţele de frecare sunt mai intense la periferie.
Se alege c=0,75 deoarece motorul autovehiculului este rapid.
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 57
mm 333.136
75,012
192710
2
e
e
R
R
Deoarece dimensiunile garniturilor de frecare sunt standardizate se adoptă conform
STAS 7793-83 valorile superioare cele mai apropiate de cea calculată.
De
150
160
180
200
225
250
280
300
305
310
325
350
380
400
420
Di
100
110
120
130
150
150
155
165
165
165
175
185
195
200
220
220
g
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
Dimensiunile garniturii de frecare alese din standard sunt:
- diametrul exterior al garniturii: eD 280 mm
- diametrul interior al garnituri: iD 165 mm
- grosimea g =3,5 mm
Raza exterioară a garniturii de frecare:
mmR
R
mmD
R
e
e
ee
140
2
280
][2
(4.3)
Raza interioară a garniturii de frecare:
mmR
R
mmD
R
i
i
ii
5.82
2
165
][2
(4.4)
Raza medie a suprafeţei de frecare se determină cu relaţia:
mmR
R
mmRR
RRR
m
m
ie
iem
727.113
5.82140
5.82140
3
2
3
2
22
33
22
33
(4.5)
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 58
IV.3. Determinarea forţei de apăsare al arcurilor asupra discului de presiune
al ambreiajului
Din condiţia ca momentul de calcul cM să fie egal cu momentul de frecare a
ambreiajului aM rezultă următoarea relaţie,( Fratilă Gh.):
daNRci
MF
mf
a
3max 10
(4.6)
cF - forţa de apăsare asupra discului de presiune;
- coeficientul de frecare dintre discurile ambreiajului; pentru frecare ferodou fontă =
0,25…0,35
Se adoptă = 0,3
fc - coeficient ce ţine seama de frecare dintre butucul discului condus şi arborele ambreiajului.
Pentru ambreiaje monodisc fc = 0,90…0,95
Se adoptă fc =0,95
Din relaţia (26) obţinem:
daN 312.445
10727.11395,023,0
195,1
][10
3
3max
a
a
mf
a
F
F
daNRci
MF
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 59
IV.4. Verificarea garnituri de frecare
IV.4.1. Verificarea presiuni specifice dintre garniturile de frecare
Presiunea specifică între supape se determină cu relaţia, (Fratila Gh.):
2
5
22
2
5
22
max
046,1
10727.11316528023,0
195,14
104
cm
daNp
p
cm
daN
RDDi
Mp
mie
(4.7)
Pentru garniturile de frecare de ferodou valoarea admisă a presiuni specifice este:
25,3...5,1
cm
daNpa
Deoarece app garniturile rezistă la presiune.
IV.4.2. Verificarea la uzură a garniturii de frecare
Aprecierea solicitărilor la uzură a garniturii de frecare se face utilizând lucrul mecanic
specific de frecare la patinare SL în regimul pornirii de pe loc.
Acesta se determină cu relaţia, (Fratilă Gh.)
2' cm
mdaN
Ai
LLS (4.8)
unde L reprezintă lucrul mecanic de frecare la patinare al ambreiajului
mdaNii
rGL
I
ra /3,357
2
0
2
2
(4.9)
unde:
aG =1100 - greutatea totală a autovehiculului daN;
rr - raza de rulare a roţilor motoare în metri
m 319,0
336,095.0
95.0 0
r
r
r
r
r
mrr
(4.10)
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 60
0r - raza liberă a roţi care se determină pe baza caracteristici anvelopei
iI – raportul de transmitere al treptei întâi de viteză
i0 – raportul de transmitere al transmisiei principale
A’ – aria suprafeţei de frecare;
Având în vedere că autoturismul din tema de proiect are anvelopă tip 215/75R16 calculul
razei libere a roţii r0 se calculează cu formula, (Utaru M.):
mmr 5,1902
4,25150
(4.11)
25,1465,1900 Hr r j
mm 75.3360 r
75,0195pneuH (4.12)
mm 25.146pneuH
mm195Bpneu
mmmrr319,031995,074,364 (4.13)
unde:
Hpneu – înălţimea profilului pneului
Bpneu – lăţimea pneului
r – raza jantei
2222 104
' cmDDA ie
(4.14)
2
222
cm 928.401'
101652804
'
A
A
Din relaţia (4.29) rezultă:
mdaN 476.170
530,4670,3
346,011003,357
22
2
L
L
Din relaţia (4.8) rezultă:
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 61
2 21,0
928.4012
476.170
cm
mdaNL
L
S
S
Valoarea admisibilă a lucrului mecanic specific la patinare: 2
75.0cm
mdaNLSa
.
Deoarece SaS LL ambreiajul rezistă la uzură.
IV.4.3. Verificarea ambreiajului la încălzire
Încălzirea ambreiajului se produce numai în timpul patinării datorită transformării
lucrului mecanic de frecare în căldură. Verificarea la încălzire se face pentru discul cel mai
solicitat termic şi se apreciază prin creşterea de temperatură .În cazul ambreiajului monodisc
verificarea la încălzire se face pentru discurile de presiune deoarece discul condus este izolat
termic prin garniturile de frecare.
Creşterea de temperatură se calculează cu relaţia, ( Pădure Gelu):
Cgc
L
p
0
427
(4.15)
unde:
- coeficientul care exprimă fracţiunea din lucru mecanic de frânare consumat pentru încălzirea
piesei care se verifică.
5,0 pentru discul de presiune al ambreiajului monodisc
c – căldura specifică a materialului piesei care se verifică.
c =0,115 Ckg
Kcal0
pentru oţel şi fontă
pg - greutatea piesei care se verifică.
Calcul greutăţii pg se face în ipoteza că discul de presiune este o placă de fontă iar
marginile acestuia trebuie să le depăşească pe cele ale garniturii de frecare cu 2-3mm.
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 62
Figura 4.25. Discul verificat la încălzire
][6...4 mmDD eep (4.16)
mm 160
5165
][6...4
mm 285
5280
ip
ip
iip
ep
ep
D
D
mmDD
D
D
(4.17)
ph - grosimea discului de presiune în metri
Se adoptă constructiv ph =10 310 m
daNghAm pp
110 (4.18)
daN 343.3
1081,91010044,07800 13
p
p
m
m
= 7800 3/ mkg pentru fontă;
g =9,81 m/ 2s acceleraţia gravitaţională;
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 63
A – aria frontală a discului
2622 104
mDDA ipep
(4.19)
2
622
m 044,0
101602854
A
A
Din relaţia (4.15) rezultă:
C
Cgc
L
p
0
0
519,0
343.3115,0427
476.1705,0
427
Valoarea admisibilă a creşterii de temperatură pentru o cuplare la plecarea de pe loc în
cazul utilizării relaţiei (4.15) este: Ca
01 . Deoarece a rezultă că ambreiajul rezistă
la încălzire.
IV.5. Calculul arcului de presiune
Arcurile de presiune ale ambreiajului sunt solicitate după un ciclu asimetric cu un
coeficient de asimetrie R=0,8…0,9 iar numărul ciclurilor de solicitare în condiţiile normale de
exploatare nu depăşesc 5 1510 cicluri. Din această cauză distrugerea arcurilor de presiune nu se
produce datorită oboseli materialului.
Arcurile de presiune periferice elicoidale sunt arcuri cilindrice din sârmă trasă de oţel
carbon de calitate pentru arcuri sau oţel aliat pentru arcuri şi au o caracteristică liniară. Calculul
acestora constă în determinarea diametrului sârmei, a diametrului de înfăşurare a spirei, a
numărului de spire şi a lungimii arcului în stare liberă.
IV.5.1. Determinarea diametrului sârmei şi a diametrului de înfăşurare a spirei
Se adoptă numărul arcurilor de presiune ca multiplu de 3 astfel încât forţa de apăsare ce
revine unui arc să fie între 40-80 daN.
Se adoptă numărul de arcuri na=6.
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 64
Forţa este necesară să dezvolte un arc este:
daNn
FF
a
aa ' (4.20)
daN 218.74'
6
312.445'
a
a
F
F
O condiţie necesară pentru ca manevrarea ambreiajului să nu fie obositoare este ca în
momentul în care acesta este decuplat, forţa dezvoltată de un arc Fa” să fie maxim 10-25 % mai
mare de valoarea corespunzătoare poziţiei cuplate.
daN 6.796"
312.44515,0"
][)25,0...15,0("
a
a
aa
F
F
daNFF
(4.21)
Diametrul sârmei arcului se determină din condiţia de rezistenţă de torsiune a acestuia în
poziţie decuplată a ambreiajului cu relaţia:
mm 10
"82
ta
a cFkd
(4.22)
d
Dc
(4.23)
D – diametrul de înfăşurare al spirei arcului.
Pentru arcurile elicoidale ale ambreiajului c = 5…8 conform literaturii de specialitate.
Se adoptă c = 5,9.
k – coeficient de corecţie ce depinde de raportul c şi se determină cu relaţia:
cc
ck
615,0
)1(4
14
(4.24)
257.1
9.5
615,0
)19.5(4
19.54
k
k
ta - rezistenţa admisibilă a arcului
2
7000cm
daNta
Din relaţia (4.22) rezultă:
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 65
mm 246.4
107000
9.579.66257,182
d
d
Deoarece dimensiunile pentru sârma trasă din oţel pentru arcuri sunt standardizate se
adoptă conform STAS 893-67:
d =4,5 mm.
Diametrul de înfăşurare a spirei arcului conform relaţiei (4.23) este:
mm 55.26
5.49.5
D
D
mmdcD
IV.5.2. Determinarea numărului de spire ale arcului de presiune
Din expresia matematică a săgeţi unui arc elicoidal din sârmă cu secţiunea circulară rezultă
relaţia de calcul al numărului de spire active: ( Padure Gelu)
[spire] 8
10
1
3
24
kD
dGnS
(4.25)
G – modul de elasticitate transversală al sârmei arcului;
G =800000 2cm
daN pentru oţel de arc.
1k - rigiditatea arcului
mm
daNFFk
f
aa
1
1
'"
(4.26)
unde:
1f - săgeata suplimentară corespunzătoare deformării arcului la decuplarea ambreiajului;
[mm] '21 jnjn dddf (4.27)
unde:
nd - numărul de discuri conduse;
dj - jocul dintre o pereche de suprafeţe de frecare necesar pentru decuplarea completă a
ambreiajului.
dj = 0,75…1,5mm ambreiaj monodisc
Se adoptă dj = 0,75 mm.
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 66
j’– creşterea grosimii discului condus datorită elementului elastic axial
j’ =0,5…1,5mm.
Se adoptă j’ =0,8 mm.
Din relaţia (4.27) rezultă:
mm 3.2
8.0175.012
1
1
f
f
Din relaţia (46) rezultă:
mm
daNk
k
476.2
3
79.66218.74
1
1
Din relaţia (4.25) rezultă:
spire 025.6
119,355.268
105.48000003
24
S
S
n
n
Numărul de spire trebuie să fie multiplu de 0,5 şi mai mare decât 6. Deoarece spirele de
la capătul arcului nu sunt active, numărul total de spire
[spire] 2 St nn (4.28)
spire. 8
26
t
t
n
n
IV.5.3. Determinarea lungimii arcului în stare liberă
Lungimea arcului în stare liberă se determină cu relaţia:
mmfLL 110 (4.29)
1L - lungimea arcului comprimat în poziţia decuplată a ambreiajului;
1f - săgeata arcului corespunzătoare poziţiei cuplate.
1L se determină din condiţia ca distanţa dintre în starea comprimată a arcului să fie js=1
mm cu relaţia, (Padure Gelu):
])[121 mmjndnL SSS (4.30)
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 67
mm 289.18
105.4800000
655.2679.668
][10
"8
mm 43
116426
1
24
3
1
24
3
1
1
1
f
f
mmdG
nDFf
L
L
Sa
(4.31)
Din relaţia (4.29) rezultă:
mm 289.61
289.1843
0
0
L
L
Pentru a se evita flambajului arcului de presiune se recomandă ca: 30 D
L.
Deoarece 3308,255.26
289.610 D
L rezultă că arcul rezistă la flambaj.
IV.5.4. Determinarea coeficientului de siguranţă a ambreiajului după uzarea garniturii de
frecare
Datorită uzării garniturilor de frecare arcurile de presiune se destind mai mult şi forţa de
apăsare scade de la valoarea 'aF până la '''aF .
Momentul de frecare al ambreiajului după uzarea garniturilor de frecare este, (Fratila
Gh.)
mdaNRnFiM maaa 310'''' (4.32)
daNf
fFF aa ''''
1
2 (4.33)
][ 2 mmff u (4.34)
f – săgeata corespunzătoare arcului în poziţia cuplată a ambreiajului
mm 009.19
105.4800000
655.26419.698
][10
'8
24
3
24
3
f
f
mmdG
nDFf Sa
(4.35)
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 68
Δu - destinderea corespunzătoare uzurii tuturor garniturilor de frecare până la limita maximă
admisibilă.
[mm] 2 1udu n (4.36)
1u - uzura admisibilă pentru o garnitură de frecare.
1u =1,2…2mm
Se alege 1u =1,2 mm
Din relaţia (4.36) rezultă:
mm 4.2
2,112
u
u
Din relaţia (4.34) rezultă:
mm 609.16
4.2009.19
2
2
f
f
Din relaţia (4.33) rezultă:
daN 4.67'''
289.18
609.16218.74'''
a
a
F
F
Din relaţia (4.32) rezultă:
mdaN 592.27'
10727.11364.6723,0' 3
a
a
M
M
Coeficientul de siguranţă al ambreiajului u după uzarea garniturii de frecare este:
max
'
M
M au (4.37)
533.1
18
592.27
u
u
Deoarece u >1 rezultă că ambreiajul va transmite fără patinare momentul maxim
al motorului şi după uzarea garniturilor de frecare.
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 69
IV.5.5. Determinarea lucrului mecanic necesar debreierii
Lucrul mecanic necesar debreierii este lucrul mecanic produs de forţele elastice la
comprimarea arcurilor de presiune cu săgeata ΔF1 şi se determină cu relaţia:
mdaN 775,0
1098,0
163.2
2
79.66218.74
m][daN 1
2
2
1
"'
d
d
a
afaa
d
L
L
nFF
L
(4.38)
unde:
a - randamentul mecanismului de acţionare
98.0...80.0a , conform literaturi de specialitate
Alegem: 98,0a
Valorile recomandate ale lucrului mecanic necesar debreieri pentru autoturisme sunt
cuprinse între 0.5…1 daNm
IV.5.6. Calculul arcului central tip diafragma
Figura 4.26.Elementele geometrice ale unui arc diafragma
Forţele care solicită arcul diafragmă ȋn cele două situaţii de rezemare care apar ȋn timpul
funcţionarii ambreiajului sunt prezentate ȋn figura 4.26. pentru situaţia ambreiat. Se consideră că
arcul diafragmă prezintă două elemente functionale reunite ȋntr-o singură piesa partea
tronconică plină, care este de fapt un arc disc cu roluL de arc depresiune şi lamelele, care sunt de
fap tparghii ȋncastrate ȋn pȃnza arcului disc cu rolul de pȃrghii de debreiere.
daN 312.445aF -forţa de ambreiere
Deformarea arcului disc prin intermediul lamelelor se explică pe modelul constructiv din
figura 4.27., unde cele două elemente componente ale arcului diafragmă, arcul disc si
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 70
parghiile, sunt prezentate separat. Configuraţia pȃrghiilor a fost aleasa se face pe
circumferinţele cu diametrele d 1 si d2 ca ȋn cazul classic de solicitare a arcului disc iar
articulaţiile pe care oscilează pȃrghiile se găsesc pe circumferinţa cu diametrul d2 respectiv d3.
Figura 4.27.Forţele care acţioneaza asupra ambreiajului
a-starea ambreiat; b-starea debreiat
Modelul constructiv din figura 4.28. ȋndeplineşte ȋn ambreiajacelaşi rol functional ca şi
arcul diafragmă.Acest model poate fi folosit pentru calculul
arculuidiafragmăutilizȃndprincipiulsuprapuneriiefectelorproduseȋnceledouă elemente ale sale:
arcul discşi parghiile de debreiere.
Figura 4.28. Arc diafragmă
Arcul folosit la ambreiajul proiectat este un arc diafragmă.Acest arc poate avea două forme
constructive care pot fi folosite: arc diafragmă fără tăieturi după generatoare şi arc diafragmă cu
tăieturi după generatoare.
Arcul fără tăieturi după generatoare sau arcul continuu este un arc foarte rigid, de aceea
pentru mărirea elasticităţii se foloseşte arcul diafragmă cu tăieturi după generatoare.
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 71
Caracteristica arcului diafragmă, pentru raportul 2,h
H2 are porţiuni de rigiditate
negativă (la creşterea săgeţii la comprimare forţa scade). Astfel arcurile diafragmă sunt cele mai
răspândite pe automobile
Arcul diafragmă are următoarele dimensiuni:
- ȋnălţimea totală a arcului H;
- ȋnălţimea arcului h;
- grosimea arcului S;
- diametrul de aşezare d2;
- diametrul exterior al arcului d1;
- diametrul interior d3.
Solicitările maxime obţinute ȋn arc sunt următoarele, (Padure Gelu):
- ȋn arc momentul radial M1 dat de forţele F , Q şi forţa tăietoare T1 :
2112
ddF
M (4.39)
Unde F –forta de ambreiere
- ȋn pârghiii momentul ȋncovoietor M2 şi forţa tăietoare T2 :
)(2
)(2
21322 ddF
ddQ
M , (4.40)
Unde Q este forta de debreiere
Constructiv se adoptă următoarele dimensiuni:
- diametrul exterior al arcului d1=175 mm;
- diametrul interior d3=35 mm;
- numărul de pârghii z=18;
- diametrul de aşezare d2=135 mm;
- grosimea arcului s=2 mm;
Din relatiile (4.39) si (4.40) rezultă:
- momentul radial NmddF
M 89)135175(2
4453
2211 ;
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 72
- forţa de debreiere Ndd
ddFQ 1370
35135
1351754453
32
21
.
Forţa F determină ȋn secţiunile arcului eforturi unitare axiale σt . Deoarece celelalte eforturi
ce apar ȋn arc sunt neglijabile ȋn raport cu efortul σt , atunci calculul de rezistenţă se face numai
pentru acest effort 72oeffic, folosind relaţia:
MPaskf
hkdk
fEtt 20)
2(
)1(
4322
11
2
(4.41)
unde:
- E – modulul de elasticitate al materialului;
- µ - coeficientul lui Poisson;
- f – deformaţia arcului ȋn dreptul diametrului d2;
- s – grosimea discului;
- k1, k2, k3 – coeficienţi de formă ce au relaţiile ;
385.0
135
175ln
2
135175
135175
)175
1351(
1
ln
2
)1(1
2
2
121
21
2
2
2
1
d
ddd
dd
d
d
k
(4.42)
043.11
135
175ln
1135
175
135
175ln
61
ln
1
ln
6
2
1
2
1
2
1
2
d
d
d
d
d
dk
(4.43)
09.11135
175
135
175ln
31
ln
3
2
1
2
1
3
d
d
d
dk (4.44)
Pe baza relaţiilor rezultă efortul maxim:
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 73
MPa
skf
hkdk
fEt
20209.12
55043.1
175385.03.01
2210004
2)1(
4
22
322
11
2max
(4.45)
unde s-au considerat:
- h=5 mm;
- s= 2 mm;
- f=h=5 mm
Pentru calculul deformaţiilor ȋn timpul debreierii se folosesc următoarele relaţii:
q=q1+q2
unde:
- mmdd
ddfq 5.12
135175
351355
21
321
(4.46)
-
mmIEz
ddQq 27
667.6210001824
351351370315.1
24
33
322
(4.47)
unde s-au considerat:
- coeficient de formă al lamelei Ψ=1.315;
- numărul de pârghii z;
- momentul de inerţie al secţiunii lamelei 433
667.612
210
12mm
sbI
(4.48)
Atunci deformaţia ȋn timpul debreierii este: q=q1+q2=12.5+27=39.5 mm (4.49)
Deformaţia arcului ȋncărcat cu sarcină uniform distribuită pe circumferinţele de diametre d1
şi d2 se face după relaţia:
2
2
11
2 21
4s
fhfh
dk
fsEF
(4.50)
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 74
Aceasta reprezintă caracteristica elastică a arcului ȋn timpul cuplării. Pentru trasarea acestei
caracteristici deformaţia arcului se va varia de la 0 până la 1.7h. Datele se vor centraliza ȋn
tabelul II.1, şi se va trasa caracteristica elastică a arcului.
Tabel IV.1.
Figura 4.29. Caracteristica de elasticitate a arcului
Figura 4.30. Caracteristica elastica a arcului diafragmă
0,00
100,00
200,00
300,00
400,00
500,00
600,00
0 2 4 6 8 10
Fort
a [
N]
f [mm]
Caracteristica de elasticitate a arculuif [mm] F [N]
0 0.00
0.5 198.66
1 344.47
1.5 443.31
2 501.05
2.5 523.56
3 516.71
3.5 486.37
4 438.42
4.5 378.72
5 313.16
5.5 247.59
6 187.89
6.5 139.94
7 109.60
7.5 102.75
8 125.26
8.5 183.00
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 75
IV.6. Calculul arborelui ambreiajului
Figura 4.31. Arborele ambreiajului
Arborele ambreiajului este supus solicitări de torsiune cu un moment egal cu momentul
de calcul al ambreiajului şi solicitările de strivire si forfecare la nivelul canelurilor de-a lungul
cărora culisează discul condus.
Din condiţia de rezistenţă la torsiune se determină diametrul interior al arborelui
ambreiajului cu relaţia:
cm 97.2
11002.0
10135,1
][ 2.0
10
2
2
max
i
i
ta
i
d
d
cmM
d
(4.51)
unde:
ta - rezistenţa admisibilă la torsiune şi are valorile: ta =1000-1200 daN/cm2
Alegem ta =1000 daN/cm2.
Materialul din care se confecţionează arborele ambreiajului este oţel aliat pentru
cementare 21MoCr12 conform STAS 791-80.
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 76
Deoarece arborii canelaţi au dimensiuni standardizate din STAS 1770-68 se aleg
următoarele dimensiuni:
- diametrul interior al canelurii di=26 mm
- diametrul exterior al canelurii de=32 mm
- numărul de caneluri z=10
- lăţimea canelurii b=4 mm.
Verificarea la strivire a canelurilor arborelui ambreiajului se face cu relaţia:
2
2
2
2
max
596.157
)6.22.3(3,02.310
10135,14
)(
104
cm
daNP
P
cm
daN
ddhlz
MP
s
s
ie
s
(4.52)
unde:
l - lungimea butucului discului condus
Considerăm că condiţiile de lucru sunt condiţii obişnuite de lucru astfel ca luăm
lungimea discului condus ca fiind l=de=3,2 cm.
h - înălţimea canelurii arborelui
cm 3,0
2
6.22.3
][ 2
h
h
cmdd
h ie
(4.53)
Rezistenţa admisibilă la strivire pentru canelurile arborelui ambreiajului este
Psa=200…250daN/cm2. Deoarece Ps<Psa rezultă că arborele rezistă la strivire.
Verificarea la forfecare se face cu relaţia, (Pădure Gelu):
2
2
2
2
max
197.118
)6.22.3(4,02.310
10135,14
)(
104
cm
daN
cm
daN
ddblz
M
f
f
ie
f
(4.54)
Rezistenţa admisibilă la forfecare este:
2300...200
cm
daNfa .
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 77
Deoarece faf arborele rezistă la forfecare.
IV.7. Calculul discurilor ambreiajului
IV.7.1. Calculul elementelor de fixare şi ghidare ale discului de presiune
Discurile de presiune sunt solidare la rotaţie cu volantul motorului având în acelaşi timp
posibilitatea deplasării axiale. Legătura dintre acestea şi volant se face prin intermediul carcasei
ambreiajului.
Carcasa ambreiajului este prevăzută cu mai multe ferestre în care pătrund nişte reazeme
prelucrate pe discul de presiune.
Elemente de fixare si ghidare ale discului de presiune din carcasa ambreiajului
Calculul elementelor de fixare şi ghidare constă în verificarea la strivire a suprafeţelor de
contact dintre discul de presiune si carcasă.
Presiunea specifică se determină cu relaţia, (Pădure Gelu):
2
2
2
max
75.75
1066.0313
135,1
cm
daNP
P
cm
daN
AZR
MP
s
s
s
(4.55)
unde:
R - raza cercului pe care sunt dispuse reazemele discului de presiune
Z=3…5 - numărul de reazeme
A - aria unei suprafeţe de contact solicitate la strivire
cm 66.0
3,02,2
][cm
2
2
A
A
alA
l - lungimea suprafeţei de contact
a - grosimea carcasei ambreiajului
Se adoptă:
- a=0,3 cm
- l=22 cm
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 78
- R=13 cm
- Z=3 reazeme
Valoarea rezistenţei admisibile la strivire conform literaturii de specialitate este:
2/200...100 cmdaNPsa .
Deoarece Ps<Psa rezultă că elementele de fixare şi de ghidare rezistă la strivire.
IV.9. Calculul mecanismului de acţionare a ambreiajului
IV.9.1. Calculul mecanismului de acţionare mecanică
În urma analizelor tehnico economice s-a ales un mecanism de acţionare mecanic
datorită următoarelor avantaje:
- construcţie simplă şi ieftină;
- întreţinere uşoară;
- reglare uşoară a jocurilor apărute în urma funcţionării;
- randament ridicat;
Schema de acţionare este a ambreiajului este prezentată în figura 4.32.
Figura 4.32. Schema de acţionare mecanică a ambreiajului.
Raportul de transmisie al mecanismului de acţionare mecanic se determină cu relaţia:
tpa iii (4.56)
unde:
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 79
pi - raportul de transmisie a pârghiilor de debreiere;
f
ei p (4.57)
ti - raportul de transmisie al pedalei şi furci ambreiajului;
d
c
b
ait
(4.58)
unde: a, b, c, d,e,f distanţele conform fig.4.32
Se adoptă constructiv următoarele dimensiuni pentru mecanismul de acţionare:
a = 150mm; b =35mm; c =100mm; d = 25mm;
e =35mm; f =15mm.
Din relaţia (4.57) rezultă:
2
25
50
p
p
i
i
Din relaţia (4.58) rezultă:
20
25
100
35
150
t
t
i
i
Din relaţia (4.56) rezultă:
40
202
a
a
i
i
Conform literaturii de specialitate valorile uzuale ale rapoartelor de transmisie a
mecanismului de acţionare sunt 45...30ai . După cum se observă valoarea calculată se
încadrează între limitele valorilor uzuale prevăzute de literatura de specialitate.
Randamentul mecanismului de acţionare mecanismul conform literaturi de specialitate
are valori cuprinse între 85.0...8.0a . Se adoptă 8.0a .
Forţa de acţionare a pedalei ambreiajului se determină cu relaţia:
daN 209.10
8,035727.11323,0
10135,1
][10
3
3
max
p
p
aam
p
F
F
daNiRi
MF
(4.59)
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 80
Valorile recomandate de literatura de specialitate pentru forţa la pedală la ambreiajele de
autoturisme sunt pF =10…15 daN. Se observă că forţa la pedală Fp calculată se încadrează în
valorile stabilite de literatura de specialitate.
Cursa de actionare a pedalei
Cursa de acţionare a pedalei se determină cu relaţia:
mmiiSS tpflp )( 1 (4.60)
unde:
lS - cursa liberă a rulmentului de presiune
lS = 2…4 mm
Se adoptă lS =3 mm
Din relaţia (4.58) rezultă:
mm 429.143
143.17)333,23.2(3
p
p
S
S
Valorile recomandate în literatura de specialitate pentru cursa pedalei ambreiajului de
autoturisme sunt pS = 100…150 mm. Se observă că pS se încadrează în intervalul recomandat.
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 81
CAPITOLUL V
DEFECTELE ŞI REPARAREA AMBREIAJELOR MECANICE
VERIFICAREA, ASAMBLAREA ŞI REGLAREA AMBREIAJULUI
După repararea sau înlocuirea pieselor defecte ale ambreiajului, urmeazăverificarea,
asamblarea şi reglarea.
a.)-Verificarea ambreiajului.
Verificările necesare se fac ori de câte ori se demontează complet ambreiajulsau numai în
cazul în care se remediazâ sau se înlocuieşte o piesă defectă.
La ambreiaj se fac următoarele verificări şi reglări :
-se verifică dacă modul de montare a gamiturilor de frecare pe disculcondus este corect:
etanşarea gamiturilor faţă de disc se verifică cu olamelă calibratâ de 0,1 mm, iar niturile trebuie
să se afle cu 1,5 mm subsuprafaţa gamiturii de frecare;
-se verifică jocul radial r şi jocul f între flancurile canelurilorbutucului ambreiajului şi ale
arborelui primar cu ajutorul unei lamelecalibrate (r = 0,35 mm şi f =0,015 - 0,105 mm );
-se verifică bătaia frontală a discului condus la o anumită rază, prinintroducerea unui dom
canelat în canelurile butucului ambreiajului şi fixarea domului între două vârfuri de centrare.
Figura 5.33. Dispozitiv de verificare a bătăii frontale
-la raza de 115 mm , se admite o bătaie de maximum 0,5 mm , carese citeşte cu ajutorul unui
comparator cu cadran;
-se verifică arcurile de presiune care trebuie să fie din aceeaşi gampăde sortare, măsurându-se
lungimea în stare liberă şi lungimea sub sarcină,montându-se arcuri care corespund cerinţelor.
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 82
b.) Asamblarea ambreiajului.
Pentru realizarea unui montaj corect şi rapid se foloseşte un dom (WL13). Inprimul rând se
montează pârghiile de debreiere, asamblate cu furcile de articulare înlocaşurile discului de
presiune şi se asigurâ bolţurile cu cuie spintecate. După aceease monteazâ în ordine, pe
dispozitivul dom (WL13), discul condus şi placa depresiune cu pârghiile montate.
În bosajele plăcii de presiune se introduc gamiturile termoizolante şi arcurilede presiune, iar
peste acestea se aşază carcasa ambreiajului, astfel ca tijele furcilor dearticulare să vină în dreptul
orificiilor din carcasă. Cu ajutorul dispozitivului sepresează carcasa ambreiajului, până când
vine m contact cu placa dispozitivului. Se montează inelul de debreiere pe pârghii, după care se
coboară tamponullimitator 6 la distanţa de 75 mm de placă.
c.) Reglarea ambreiaiului. Reglarea pârghiilor de debreiere.
Aceasta constă în aducerea suprafeţelor şuruburilor de reglare din capetelepârghiilor de
debreiere într-un plan paralel cu suprafaţa rulmentului de presiune.Reglarea trebuie sâ asigure
intrarea tuturor pârghiilor în contact cu rulmentul înacelaşi timp, fară însă să existe vreodată
contact cu rulmentul de presiune m timpulmersului automobilului.
Reglarea pârghiilor de debreiere se poate executa, fie în dispozitivul dedemontare-montare, fie
în stare montatâ pe volantul motorului.
Dupâ reglarea pârghiilor de debreiere, se strâng complet şuruburile. Apoi seprinde capacul
ambreiajului pe volantul cu şumburile, fară a strânge piuliţele. Dupăaceasta, ambreiajul se
instalează pe un dom cu ajutorul căruia se face centrareadiscului condus, domul îndeplinind
rolul de arbore primar al cutiei de viteze (figura5.36.).
Figura 5.34. Reglarea pârghiilor de debreiere
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 83
Se strâng piuliţele şuruburilor de prindere a capacului ambreiajului pe volant. În general,
identificarea defecţiunilor care apar la ambreiaj se face pomindu-sede la cele trei simptome din
funcţionarea acestuia:
- decuplarea incompletă;
- patinarea ambreiajului;
-zgomote suspecte.
Se recomandă respectarea ordinii simptomelor de mai jos verifîcându-se înprimul rând
funcţionarea mecanismului de acţionare şi după aceea a ambreiajuluipropriu-zis. Defecţiunile
din funcţionarea mecanismului de acţionare se pun înevidenţă prin acţionarea pedalei
ambreiajului şi urmărirea cursei pistonului (tijei )cilindrului receptor.
În continuare vor fi prezentate simptomele ce apar în funcţionarea ambreiajului şi defecţiunile
prealabile aferente acestora
1 .)Ambreiajul nu decuplează sau decuplează greu:
-pierderea lichidului din rezervorul de egalizare în urma slăbiriiîmbinărilor;
-defectarea pompei ambreiajului;
-defectarea cilindrului receptor,
-jocul mare la pedală;
-aer în instalaţia hidraulică de comandă;
-uzarea inelului de debreiere;
-rulmentul cu bile din capătul arborelui cotit este gripat;
-discul de ambreiaj are bătaie ( este deformat);
-canelurile din butucul discului de ambreiaj sau ale arboreluiambreiajului sunt uzate;
-suspensia motorului este slăbită;
-pârghiile de debreiere gripate.
2.)Ambreiajul patinează:
-joc insuficient la pedală;
-uzare mare a gamiturilor de fricţiune a discului de ambreiaj;
-gamiturile de fricţiune sunt murdare şi unse;
-pârghiile de debreiere sunt reglate necorespunzător;
-arcurile de presiune au suferit deformări remanente.
3.)Ambreiajul face zgomote de debreiere:
-rulmentul de presiune este negresat sau gripat.
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 84
4.)Zgomot putemic la debreiere:
-rulmentul cu bile din capul arborelui cotit este gripat;
-arcurile amortizorului de torsiune sunt rupte sau aujoc mare;
-niturile gamiturilor de frecare sunt slâbite.
5.)Ambreierea se face cu şocuri:
-arcurile amortizomlui de torsiune sunt mpte sau prezintă deformaţiiremanente;
-canelurile discului de ambreiaj sau ale arborelui primar au uzurimari.
Întretinerea ambreiajului
Întreţinerea ambreiajului cuprinde lucrări de ungere, control-verificare şireglare.
Buna funcţionare a unui ambreiaj este asigurată atunci când bătaia discului,măsurată la marginea
exterioară a inelului de fricţiune, nu depâşeşte 0,5 mm şi cândambreiajul este bine reglat.
La un ambreiaj bine reglat, pedala are o cursă liberă de 20-30 mm. Acesteicurse libere îi
corespunde: un joc de 2-3 mm între rulmentul de presiune şi capetelepârghiilor de debreiere (
sau între rulmentul şi inelul pârghiilor de debreiere ) şi o cursă de 3,5-5 mm la capătul exterior al
furcii de debreiere, măsurată pe tije deîmpingere a cilindrului receptor al ambreiajului. Pe
măsura subţierii disculuiambreiajului, ca urmare a uzării gamiturilor de ferodou, cursa liberă a
pedalei semicşorează, concomitent micşorându-se corespunzător şi jocul la rulmentul
depresiune. Pentru evitarea contactului permanent între pârghiile de debreiere şi inelulde
presiune sau rulmentul de presiune, fapt ce conduce la degradarea ambreiajului,este necesar să
se restabileascâjocul respectiv la valoarea indicată de producător.
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 85
CAPITOLUL VI
BIBLIOGRAFIE
1. Frăţilă Gh., Calculul şi construcţia automobilelor, Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti,
1977;
2. Utaru M. , ş.a. Calculul şi construcţia automobilelor, Editura Didactică şi Pedagogică,
Bucureşti, 1982;
3. Padure Gelu, Autovehicule Rutiere, Constructie si Calcul Vol 1, Editura politehnică, Timisoara,
2006;
4. Dragomir George, Calculul şi construcţia autovehiculului. Note de curs. Universitatea Oradea,
2007;
5. Ţarca I., Organe de masini. Editura Universităţii din Oradea, 2005;
6. Utaru M., ş.a. Dinamica autovehiculelor pe roţi, Editura Didactică şi Pedagogică, Bucuresti,
1981;
7. Stoiescu A., ş.a. Mecanica automobilului, vol1. Editura Institutului Politehnic, Bucureşti, 1973;
8. Soare I., ş.a. Tehnologia repararii automobilelor. Universitatea din Braşov, 1974;
9. Rus A., Bratu I., Teoria mecanismelor şi maşinilor. Editura Universitaţii din Oradea, 2005;
10. Rădulescu R., Brătucu Gh., ş.a. Fabricarea pieselor auto şi masurari mecanice. Editura
Didactică şi Pedagogică, Bucuresti, 1983;
11. Fodor D., Dinamica automobilului. . Editura Universitatii din Oradea, 2007;
12. Buzdugan Gh., Masurarea vibraţiilor mecanice. Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti,
1964;
13. Manea C., Stratulat M., Fiabilitatea şi diagnosticarea automobilelor. Editura Militară,
Bucureşti, 1982;
14. Colecţie STAS – Organe de maşini, vol. I.a, Bucureşti, Editura tehnică, 1983;
15. Aibăntăncei D., Soare I., ş.a. Fabricarea şi repararea autovehiculelor, Universitatea din Braşov,
1987;
16. Stoiescu A, Proiectarea performanţelor de tracţiune şi consum ale automobilelor, Editura
Tehnică, Bucuresti 2007;
17. Tudor A., Marin I., Ambreiaje şi cuplaje de siguranţa cu fricţiune. Institutul Politehnic,
Bucureşti, 1985;
18. *** Colecţii de standarde;
Proiectarea ambreiajului pentru un autoturism cu 5 locuri
Student: Cordunianu Cosmin Stefan Pagina 86
19. *** Colecţii autocatalog;
20. *** Colecţii reviste Automotive Engineer;
21. *** www.autouzine.ro
22. *** http//www/skoda.ro/technik_tephp?B_ID=297
23. *** http://www.mitsubishi-motors.ro/files/brosuri/Lancer-clasic.pdf
24. *** Pagini internet.