Из какого материала изготавливают нажимной диск сцепления

Фрикционные накладки сцепления: из каких материалов лучше

Эффективность передачи крутящего момента, плавность включения, износостойкость и долговечность сцепления в большей степени зависит от материала, который используется для фрикционных накладок ведомого диска. В данной статье описаны все наиболее популярные на сегодняшний день материалы, которые используют автопроизводители.

Оглавление: 1. Органические накладки 2. Кевлар 3. Керамика 4. Металлокерамика 

Органические накладки

Основой органических фрикционных накладок является фенольная смола (синтетический материал, полученный поликонденсацией фенолов с различными альдегидами, в числе которых, например, формальдегид), модификаторы трения (порошок металлов или оксидов металлов), и различные составы резиновых смесей. Такие фрикционные накладки бывают двух типов:

• Формованные накладки, часто называют отлитые (molded facing). Недорогие в производстве, но имеют небольшую прочность: при стендовых испытаниях они начинаются разрушаться при достижении 5000 оборотов в минуту и температуре 250 С. В настоящий момент эта технология является устаревшей и остались лишь немногие предприятия в азиатских странах, которые её используют.
• Плетеные накладки (woven facing). В материал таких фрикционов вплетены нити из стекловолокна, что значительно повышает прочность изделия: при стандартных стендовых испытаниях разрушение начинается при достижении 10000 оборотов в минуту, а рабочая температура достигает 300 — 320С. Плетеные органические фрикционные материалы обычно используются для комплектации сцеплениями современных серийных автомобилей, поскольку они обеспечивают хорошую комбинацию плавности включения, прочности, износостойкости и стоимости. При эксплуатации на малых и средних нагрузках ресурс заводского сцепления составляет 100 – 150 тыс. километров. В настоящий момент это самый распространённый материал для массовых автомобилей, доля которого составляет 90%.
• Усиленные органические накладки (Heavy-duty organic facings). Сделаны на основе предыдущего типа органических накладок: они имеют такое же конструктивное исполнение и они также обеспечивают плавное трогание автомобиля с места, но температурный режим, при котором они сохраняют свои рабочие свойства, достигает 370С, что значительно повышает их стойкость и долговечность. Такие улучшенные характеристики органических накладок типа HD Organic обеспечиваются наличием в основе фрикционов дополнительного количества металлических компонентов, которые собственно и усиливают фрикционный материал в плане термостойкости и износостойкости. Максимальная рабочая температура накладок этого типа всего на 50 градусов выше обычных органических, однако, эта разница позволяет получить довольно износостойкий материал, пригодный к использованию в накладках ведомых дисков для лёгких коммерческих автомобилей и легковых автомобилей, которые часто эксплуатируются с прицепом.

Кевлар

Кевлар (Kevlar) – торговая марка синтетического материала, созданного химическим концерном DuPont, который пришел к автопроизводителям из космической отрасли. Этот прочный и легкий материал имеет два ключевых преимущества для фрикционных материалов: долговечность и плавность включения. С точки зрения долговечности и износостойкости, накладки из кевларового волокна служат в 2-3 раза больше органических собратьев, при этом, не изнашивая значительно рабочие поверхности маховика и нажимного диска.

Жаропрочность и коэффициент трения = 0.35-0.37 делает кевлар отличным выбором для внедорожников и других автомобилей, эксплуатируемых в жестких условиях при значительных нагрузках на трансмиссию.

Обратите внимание

Ведомые диски с такими накладками отличаются сложным монтажом, который лучше доверить специалистам, а также необходимостью бережной обкатки в течение первых нескольких тысяч километров пробега.

Керамика

Керамический материал представляет собой смесь меди, железа, оловянистой бронзы, диоксида кремния и (или) графита. Смесь перечисленных «ингредиентов» в строго определенных составах спекается в единую пластину, которая затем приклепывается к ведомому диску сцепления. Благодаря своей структуре, керамические диски имеют высокую долговечность, выдерживают большие перепады температур и экстремальные нагрузки. Температурная стойкость керамики доходит до 540 градусов.

Важно отметить, что рабочие поверхности деталей – маховик и нажимной диск, сопряженные с такими накладками, должны иметь специально обработанные поверхности. Также для данного материала также важно отметить, что статический коэффициент трения находится в пределах 0.4-0.6, а это означает, что включение сцепления будет резким и неприятным для пассажиров. Для плавного трогания автомобиля с места водителю, незнакомому с таким сцеплением, предстоит потренироваться управлению педалями газа и сцепления. Керамические диски сцепления используются в легких дизельных грузовиках, гоночных автомобилях и сельскохозяйственной технике.

Металлокерамика

Металлокерамические накладки (Feramic) представляют собой комбинацию стали, диоксида кремния, оловянистой бронзы и графита. Иногда вместо стали используется чугун или алюминий. Состав компонентов данной смеси напоминает состав описанной выше керамики – разница состоит в значительно большем процентном содержании металлов. Проще говоря, этот материал – керамика, усиленная металлами: Feramic = Fe (ferrum -железо) + ceramic. Металлокерамические диски могут быть как цельными, так и сегментными.

Наибольшее распространение такие диски получили там, где мгновенное включение сцепления играет важную роль: в среде гоночных автомобилей. Это обеспечивается высоким коэффициентом статического и динамического трения (= 0.5-0.55) и высокой температурной стойкостью – до 600 градусов.

Для повседневного автомобиля такое сцепление будет мучением для водителя и пассажиров: плавное трогание с места просто не является возможным.

Фрикционные накладки сцепления — основные характеристики

Фрикционные накладки сцепления обеспечивают зацепление и плавную передачу момента вращения в муфтах сцепления автотранспортных средств. Исходя из конструкции автомобиля и устройства его коробки передач, накладки могут быть формованные из композиционных материалов, или эллипсонавитые.

Принцип работы накладки сцепления

Одним из ключевых составляющих муфты сцепления автомобилей, в том числе и грузового автотранспорта, являются накладки дисков сцепления, которые укрепляются по обеим сторонам диска ведомого. Основной задачей данного механизма является передача вращения от силовой установки на ходовую часть. Дополнительно установленный пружинный компенсатор предотвращает вибрации при неравномерной работе мотора.
На фрикционные накладки дисков сцепления приходится ответственная работа по вхождению в соприкосновения с трущимися деталями сцепления и обеспечения плавной передачи крутящего момента.
В этот момент на накладку действуют разнонаправленные нагрузки, и возникает высокая температура на поверхности изделия, что естественно приводит со временем к выгоранию и износу.

Основные причины износа накладки фрикционной и ее замены:

— Естественный эксплуатационный износ;
— Рывки при трогании грузового транспорта (особенно груженого) и грубое вождение;
— Неправильно отрегулированная педаль сцепления;

Помните! Своевременная замена накладок сцепления увеличивает срок эксплуатации всей муфты сцепления, а также создает комфортные условия для безопасного вождения.

Применение фрикционных накладок сцепления

Ключевую роль в управлении грузовыми автомобилями, тракторами и спецтранспортом играют фрикционные накладки сцепления, принимающие на себя основные нагрузки при передаче крутящего момента. Учитывая сложные условия эксплуатации тяжелой грузовой техники, фрикционные накладки дисков сцепления из-за выгорания и износа необходимо регулярно заменять.
Определить время замены можно по характерному запаху во время переключения передач, нештатной отработке механизма сцепления и появлению посторонних шумов в коробке передач.
Фрикционные накладки сцепления рассчитаны на работу при температурах до 350 градусов и выше. Это необходимое условие, особенно в грузовиках и тракторной технике, поскольку сцепление рассчитано на силу трения, то в момент работы дисков, температура достигает критических показателей.

Из чего изготавливаются накладки дисков сцепления

Эффективность работы сцепления в момент максимальных нагрузок и его эксплуатационный ресурс в большой степени зависит от материала, служащего для вхождения дисков в зацепление. Эту функцию выполняют накладки дисков сцепления, изготовленных из различных материалов.
В большинстве случаев, материалом служит композитная смесь волокон стекла, металла и скрепляющих добавок.
Существуют следующие виды накладок сцепления:

— Тканые;
— Навитые;
— Формованные;

Полимерный композиционный материал формуют в пресс-форме с принудительным подогревом. Эллипсонавитые накладки производят из пропитанной нити с металлической проволокой и последующим процессом вулканизации в специальных прессах. Очень распространенный материал – композиция органическая фрикционная. Накладки из данного материала идеально подходят для небольших нагрузок, при жестких условиях необходимо выбирать более дорогие и надежные. Для семейного передвижения ресурс накладки может достигать 120 тыс. км и более, при жестких условиях, накладка может выйти из строя уже после 10 тыс. км пробега.

Основные признаки и свойства качественной фрикционной накладки (на что обращать внимание при выборе)

По состоянию накладки можно определить техническое состояние ведомого диска. У некачественных накладок можно рассмотреть сколы, трещины, шероховатости. Накладки из органической композиции не отличаются износостойкостью.
На поверхности накладок не должно быть масла или иных жидкостей, что приводит в пробуксовке сцепления и быстрому выходу фрикционной накладки из строя.

Ассортимент фрикционных накладок сцепления для грузовых автомобилей смотрите в разделе КАТАЛОГ.
По вопросам приобретения накладок дисков сцепления обращайтесь в отдел продаж АО «Тамбов АТИ» по телефону в Москве (495) 789-69-88 или через форму обратной связи на нашем сайте.

Из какого материала изготавливают нажимной диск сцепления

Материалы деталей сцепления

Использование маховика в качестве одного из элементов фрикционного сцепления дает ряд преимуществ. Чугун, из которого обычно изготовляется маховик, является самым лучшим материалом для работы с фрикционными накладками, имеющими асбестовую основу, так как графитовые частицы чугуна оказывают смазывающее действие, предотвращающее задиры и чрезмерный износ. За чугуном следует высокоуглеродистая сталь; мягкая же сталь менее всего подходит для этой цели вследствие ее склонности к задирам. В тех случаях, когда применяются стальные маховики (из-за их высокого сопротивления на разрыв), к ним прикрепляют чугунные сменные диски.

Другим преимуществом использования маховика в качестве элемента сцепления является то, что он имеет большую теплопоглощающую способность, вследствие чего предотвращается чрезмерный нагрев при пробуксовке сцепления, если она продолжается не слишком долго. Нажимной диск также делают из чугуна. В ранних конструкциях его делали сравнительно легким, но впоследствии от этого отказались.

Нажимной диск так же, как все другие вращающиеся части сцепления, имеет маховой момент; поэтому есть все основания нажимной диск изготовлять более массивным, соответственно уменьшая массу маховика. Нажимной диск при этом делается жестче, что дает возможность распределить давление более равномерно по всей поверхности трения. Теплоемкость диска и его поверхность теплоотдачи также увеличиваются. Ведомый диск делается из пружинной стали, например SAE 1075. Кожух для небольших сцеплений массового производства обычно штампуется из мягкой стали. Для больших сцеплений и при малом масштабе производства кожух отливают из чугуна.

Из чего делают нажимной диск сцепления. Ведомый диск сцепления

Чаще всего нажимной диск сцепления отлит из качественного серого чугуна. Та сторона такой детали, с помощью которой он прижимается к ведомому диску сцепления, обязательно должна быть отшлифована. На второй же стороне (для того, чтобы нажимные пружины могли правильно центрироваться) присутствуют 16 бобышек. Пазы, применяемые для установки рычагов, также находятся на стороне с бобышками.

Ведомый элемент обязательно с двух сторон имеет приклеенные накладки. Также при сборке в нём делаются специальные прорези для того, чтобы повысилась его упругость. Кроме того, ведущий диск сцепления снабжен демпфером, который является гасителем крутильных колебаний.

Сделано это для того, чтобы уменьшить частоту колебания и динамические нагрузки, проявляющиеся в трансмиссии. Установлено также 8 тангенциальных пружин, которые являются ведомым элементом гасителя. При этом рассчитывается на то, что вместе 2-мя опорными пластинами пружины могут помещаться в специальных прямоугольных окнах, которые сделаны именно для этого.

У гасителя колебаний, который является обязательной деталью сцепления, есть свой фрикционный элемент, который является дисковая муфта. Из фрикционных накладок и упругих элементов, собственно говоря, и состоит фрикционная пара, которых в механизме несколько.

Такие пары устанавливаются для того, чтобы поглощать низкочастотные колебания, которые возникают в силовой передаче. Имеющиеся в устройстве ведомого диска сцепления пружины демпфера предназначены для поглощения высокочастотных крутильных колебаний.

Стоит отметить, что связь ведомой детали со ступицей не является жесткой, поскольку ступица может поворачиваться на определенный угол в обе стороны. Максимальная величина угла оборота определяется только в соответствии с теми показателями, которые получаются при сжатии пружины. Кроме того, в ступице имеется и хорошее шлицевое соединение, установленное на шлицевом конце вала коробки передач. В сборе ведомый диск сцепления может быть сбалансирован только статически, а для того, чтобы работа была максимально правильной, могут быть установлены специальные балансировочные пластины. Стоит отметить, что допустимый баланс не должен превышать 25 г-см.

Иногда может потребоваться техническое обслуживание деталей, которое заключается в очень важной регулировке привода или механизма. Чаще всего для замены ведомого диска сцепления или любых других работ, связанных с ремонтом данного механизма, нужно будет снять его с двигателя. Для того чтобы сделать это, нужно изначально ввернуть 4 стяжных болта до упора в нажимной элемент (точнее, в отверстия нажимных пружин).

После этой манипуляции нужно будет вывернуть стяжные болты, служащие креплением, к маховику. Когда придет время устанавливать устройство обратно на двигатель, нужно будет снова затянуть болты крепления к маховику, а после этого уже вывернуть стяжные болты из нажимной детали.

При установке ведомых дисков сцепления очень важно проследить за тем, чтобы они были правильно сконцентрированы. Сделать это можно с помощью оправки, которой может прекрасно служить первичный вал. Важно, чтобы при присоединении к двигателю коробки передач была обеспечена сохранность ведомых элементов. Ни в коем случае нельзя допускать их нагружения при снятии/установке.

Если нужно заменить только отдельные части данного механизма, то непосредственно перед установкой обязательно нужно проверить, в каком положении находится упорное кольцо рычагов. Для того чтобы сделать это, нужно установить на подготовленную подставку натяжную деталь вместе со стяжными болтами и кожухом.

На самом деле, может быть множество причин, по которым может потребоваться не только восстановление ведомого диска сцепления, но и его полная замена.

Например, могут быть такие неисправности:

1. Неполное выключение или включение механизма. Такая ситуация может возникнуть из-за наличия между упорным кольцом и подшипником муфты небольшого (или большого) зазоры, которые обязательно нужно устранить.
2. Слишком резкое включение устройства, сопровождающееся рывками во время начала движения. Случаются такие проблемы в случае, когда муфта немного заедает на крышке подшипника, относящегося к первичному валу.

Конечно, для того, чтобы обеспечить достаточно надежную и правильную работу вашего автомобиля, нужно обязательно соблюдать все правила по его эксплуатации. Тем не менее, время от времени даже при отличной и бережной эксплуатации может потребоваться ремонт или замена некоторых деталей. Если вашему автомобилю потребовалась какая-нибудь деталь, то вы обязательно сможете найти её на нашем сайте.

Сцепление — механизм, компонент трансмиссии, работа которого основана на действии силы трения скольжения (фрикционная муфта); предназначен для передачи крутящего момента.

Основной назначение сцепления — подключение или отключение соединения двигателя внутреннего сгорания с коробкой передач. Изобретение сцепления приписывают Карлу Бенцу.

Сцепление служит для временного разобщения коленчатого вала двигателя с силовой передачей автомобиля, что необходимо при переключении шестерён в коробке передач и при торможении автомобиля вплоть до полной его остановки. Кроме того, сцепление даёт возможность плавно (без рывков) трогать автомобиль с места.

Общие сведения
Существует много различных типов сцепления, но большинство основано на одном или нескольких фрикционных дисках, плотно сжатых друг с другом или с маховиком пружинами. Фрикционный материал очень похож на используемый в тормозных колодках и раньше почти всегда содержал асбест, в последнее время используются безасбестовые материалы. Плавность включения и выключения передачи обеспечивается проскальзыванием постоянно вращающегося ведущего диска, присоединённого к коленчатому валу двигателя, относительно ведомого диска, соединённого через шлиц с коробкой передач.

Усилие от педали сцепления передается на механизм механическим (рычажным или тросовым) или гидравлическим приводом.

Нажатие на педаль сцепления (выжимание, выключение) разводит диски сцепления, в итоге оставляя между ними свободное пространство, а отпускание педали (включение) приводит к плотному сжатию ведущего и ведомого дисков.

Ведомый диск сцепления состоит из собственно диска с пружинными пластинами, к которым приклёпаны или приклеены независимо друг от друга две фрикционные накладки. Такое крепление накладок обеспечивает их расхождение при выключенном сцеплении, при включении пружинные пластины постепенно сжимаются, обеспечивая плавное включение. Центральная часть диска сцепления — ступица — имеет шлицевое соединение и перемещается по первичному валу коробки передач. Ступица соединена с диском подвижно, через демпферные пружины и фрикционные шайбы гасителя крутильных колебаний (видны на снимке), служащие для выравнивания колебаний крутящего момента, неизбежно возникающих под влиянием переменных нагрузок и инерции массы при передаче его от двигателя к ведущим колёсам и обратно. При некоторых условиях эти колебания могут привести к поломке валов.

Типы сцепления

• По способу управления — сцепления с механическим, гидравлическим, электрическим или комбинированным приводом (например, гидромеханическим).
• По виду трения — на сухие (фрикционные накладки работают в воздушной среде) и работающие в масляной ванне («мокрые»).
• По режиму включения — постоянно замкнутые и непостоянно замкнутые.
• По числу ведомых дисков — однодисковые и многодисковые;
• По типу и расположению нажимных пружин — с расположением нескольких цилиндрических пружин по периферии нажимного диска и с центральной диафрагменной пружиной.

Устройство сцепления

• маховик;
• наладки из фрикционного материала (феродо);
• ведомый диск сцепления;
• пружины, прижимающие ведущий диск к маховику;
• вилка выключения сцепления;
• нажимная муфта;
• вал педали сцепления;
• педаль сцепления;
• ведущий (нажимной) диск;
• рычаг включения (или выжимной рычаг);
• выжимной (упорный) подшипник;
• ведущий (первичный) вал коробки передач.

Принцип действия сцепления

• На первом этапе работы по включению сцепления — приотпускаем педаль, то есть даем возможность пружинам нажимного диска подвести ведомый диск к маховику до их легкого соприкосновения. За счет сил трения диск, проскальзывая некоторое время относительно маховика, тоже начнет вращаться, а ваш автомобиль потихоньку ползти.
• На втором этапе — удерживаем ведомый диск от какого-либо перемещения, то есть на две — три секунды удерживаем педаль сцепления в средней позиции для того, чтобы скорость вращения маховика и диска уравнялись. Машина при этом немного увеличивает скорость движения.
• На третьем этапе — маховик вместе с нажимным и ведомым дисками уже вращаются вместе без проскальзывания и с одинаковой скоростью, стопроцентно передавая крутящий момент к коробке передач и далее на ведущие колеса автомобиля. Это соответствует состоянию механизма сцепления — включено, автомобиль едет. Теперь остается только полностью отпустить педаль сцепления и убрать с нее ногу.
• Для выключения сцепления водитель нажимает на педаль, при этом нажимной диск отходит от маховика и освобождает ведомый диск, прерывая передачу крутящего момента от двигателя к коробке передач. Нажимать на педаль сцепления следует достаточно быстрым, но не резким, спокойным движением до конца хода педали.

И трансмиссию, таким образом передавая крутящий момент на колеса или прекращая передачу. В автомобиле с механической всегда при начале движения, при и при торможении необходимо вручную включать или выключать сцепление, то есть соединять или разъединять коленчатый вал и трансмиссию.

Диск сцепления

Работа дисков заключается в трении их между собой, причем каждый из них расположен на своем валу. Это возникает вследствие того, что поверхность каждого диска неровная. Таким образом, существует нажимной диск сцепления (соединяется с двигателем) и ведомый диск сцепления (соединяется с трансмиссией).

Как работает диск сцепления?

При плавном включении под воздействием пружин нажимной диск притирается к ведомому. Автомобиль трогается с места, когда оба эти диска притерлись, то есть соприкоснулись и стали вращаться в одном направлении. В устройстве сцепления может быть как один ведомый диск, так и два; называются они, соответственно, однодисковыми и двухдисковыми. Так, первые применяются в основном на легковом транспорте, на грузовом с небольшой грузоподъемностью, а также на коммерческой технике и автобусах. Они имеют наиболее простое устройство и невысокую цену, надежные и компактные, при этом обладают высокой износостойкостью; их просто обслуживать, демонтировать и ремонтировать. На большинство автомобилей отечественного производства устанавливаются так называемые сухие фрикционные сцепления. В их устройстве выделяется группа деталей, которая осуществляет включение, отсоединение и привод сцепления. Так, включение происходит под влиянием действия пружин, тогда как выключение происходит посредством преодоления этой силы при нажатии на педаль. Фрикционные сцепления, в зависимости от типа пружин, бывают разными. Главное различие — в самих пружинах. В сцеплении они могут быть периферийными, а также диафрагменными. Более распространенный тип сцепления — у механических трансмиссий, установленных на современные легковые автомобили: с диафрагменной пружиной. Что же касается двухдисковых сцеплений, то они получили широкое распространение в грузовых автомобилях, так как из-за большой массы транспортного средства необходимо увеличивать площадь поверхности трения, оставляя при этом внешние размеры сцепления неизменными.

Порядок замены узлов сцепления:

1. Производится демонтаж сцепления в сборе.
2. Осматривается поверхности трения у маховика, дисков сцепления, обращается внимание на следы износа, царапины.
3. В случае обнаружения износа заменяются узлы: маховик, диски включения.
4. Устанавливается сцепление. Нажимной диск должен быть установлен на маховике, закреплен болтами; к нажимному ведомый диск обращается его выступающей частью.
5. При правильной установке муфта должна свободно вращаться. Все необходимые детали должны быть смазаны.

Самые популярные