что такое главный фрикцион
Неизвестный танк часть 2
Содержание материала
Главным фрикционом называется муфта трения, соединяющая двигатель с коробкой передач.
Главный фрикцион выключают для разъединения двигателя с коробкой передач на время переключения передач коробки; притрогании танка с места и после переключения передачи фрикцион плавно включают. Кроме того, главный фрикцион может быть выключен для кратковременной остановки танка при работающем двигателе и включенной передаче. Главный фрикцион предохраняет детали трансмиссии от поломок при резком изменении числа оборотов двигателя.
На танках применяются только дисковые фрикционы, в которых трение развивается между дисками, прижимаемыми друг к другу силой сжатых пружин.
На рис, 91 схематически изображено устройство главного фрикциона. В маховике двигателя просверлены отверстия, через которые свободно (с зазором) проходят пальцы.
Рис. 91. Устройство однодискового главного фрикциона
На одном конце каждого пальца закреплен отжимной, а на другом нажимной диск. На те же пальцы надеты пружины фрикциона. Упираясь в маховик, они прижимают нажимной диск к ведомому диску. Поэтому ведомый диск, связанный через ведомый вал с коробкой передач, зажимается силой пружин между нажимным диском и маховиком.
Маховик приводит во вращение отжимной и нажимной диски. Вместе с маховиком вращается и ведомый диск, зажатый между маховиком и нажимным диском.
Чтобы выключить фрикцион, надо освободить ведомый диск от воздействия пружин. Для этого служит механизм выключения, который устроен следующим образом.
На картере двигателя закреплена неподвижная чашка, а с отжимным диском через шарикоподшипник связана подвижная чашка механизма выключения так, что она, не вращаясь вместе с отжимным диском, может перемещаться с ним впродольном направлении. На обращенных друг к другу поверхностях обеих чашек сделаны фигурные канавки переменной глубины, иногда называемые «слезками». В канавках между чашками помещены шарики.
Фрикцион включен, когда шарики не зажаты между чашками, т. е. когда между шариками и фигурными канавками имеются зазоры, так показано вверху на рис. 91; если зазоров между шариками и канавками не будет, то нажимной диск не сможет прижать ведомый диск к маховику и фрикцион не будет включен.
Для выключения фрикциона нажимают напедаль (см. рис. 82), которая посредством системы взаимно связанных деталей (рычагов, тяг и т. д,), называемой приводом, поворачивает подвижную чашку. Шарики, катясь по фигурным канавкам, заставляют подвижную чашку отодвигаться от неподвижной. Подвижная чашка перемещает (по схеме вправо) отжимной диск, а вместе с ним и нажимной диск. Ведомый диск получает при этом возможность вращаться независимо от маховика или остановиться. Таким образом коробка передач разобщается с двигателем. Когда нажатие на педаль прекращается, пружины возвращают в первоначальное положение все переместившиеся при выключении детали и фрикцион снова включается.
В рассмотренном нами фрикционе имеется один ведомый диск. Такой фрикцион называется однодисковым.
На рис. 92 и 93 изображен многодисковый фрикцион, в котором имеется по нескольку ведомых и ведущих дискет. Это позволяет получить гораздо большую силу трения, чем в однодисковом фрикционе при том же нажатии пружин.
Рис. 92. Устройство многодискового главного фрикциона
Фрикцион собирают так, что каждый из ведомых дисков находится между двумя ведущими. Как те, так и другие диски представляют собой кольца с нарезанными по ихокружности зубьями. На ведущих дисках зубья расположены снаружи, на ведомых — изнутри. Ведущие диски входят зубьями в продольные пазы ведущего барабана, укрепленного на носке коленчатого вала двигателя. Ведомые диски таким же образом связаны с ведомым барабаном, передающим вращение коробке передач (через соединительную муфту).
Зубчатое соединение дисков с барабаном позволяет им перемещаться в осевом направлении; вращаются же диски всегда вместе со своим барабаном: ведущие —с ведущим, ведомые —с ведомым.
Пружины, сила которых передается нажимному диску, сжимают пакет ведущих и ведомых дисков, вследствие чего те и другие диски вращаются заодно. Таким образом, вращение от двигателя передается через пакет дисков ведомому барабану фрикциона.
Рис. 93. Общий вид многодискового главного фрикциона
Выключается фрикцион при помощи такого же механизма выключения, как показан на рис. 91.
На рис. 94 изображен однодисковый фрикцион танка, несколько отличающийся по устройству от рассмотренного нами ранее (см. рис 91). Он отличается, прежде всего, тем, что к его ведомому диску с обеих сторон приклепаны накладки из специального (фрикционого) материала для увеличения силы трения. Выключается этот фрикцион путем передвижения выключающей муфты, которая воздействует на внутрен ние концы рычагов; наружные концы рычагов, соединенные с пальцами, при этом отводят нажимной диск, освобождая ведомый диск.
Рис. 94. Однодисковый главный фрикцион
В этом фрикционе нет подвижного отжимного диска, и пружины расположены между опорным диском, привернутым к маховику, и нажимным диском. Сравнивая фрикционы, изображенные на рис. 91, 92 и 94, нетрудно убедиться что, несмотря на различие в устройстве, они имеют много общего. В частности, в каждом изфрикционов имеются: ведущие детали вращающиеся всегда вместе с коленчатым валом двигателя (например опорный и нажимной диски, ведущие диски); ведомые детали которые при выключении фрикциона могут вращаться независимо от коленчатого вала (например, ведомый барабан, ведомые диски); детали выключающего устройства шарикового (рис. 91, 92), рычажного (рис. 94) или какого-либо иного типа. Эти три группы деталей имеются во всяком фрикционе.
Трансмиссия танка. Часть пятая: главный фрикцион
Скажу прямо, в прошлый раз я облажался. С самого начала цикла нужно было стремиться к тому, чтобы как можно раньше приступить к рассмотрению какого-нибудь реального танка. Для этого нужно понять принцип работы КПП (первые два поста), принцип синхронизации (третий пост), суть главного фрикциона и механизмов поворота (четвёртый пост). После этого пятым постом должно быть подробное описание трансмиссии какого-либо танка, ну а трёхвальные КПП можно было бы и на потом оставить.
Но вместо этого Т-34-76 мы пощупаем только в седьмой части, хотя могли бы сделать это уже вчера или сегодня. Жаждущий сладких хлебов и зрелищ зритель негодует.
Расцепление и сцепление двигателя с коробкой передач.
Представим, что будет, если двигатель жёстко соединить с коробкой передач, а коробку передач через бортовые редукторы к ведущим колёсам танка. Мы едем на 40-тонном гробу на второй передаче и решили перейти на третью. В момент переключения передачи окружные скорости шестерней должны выровняться, а это означает изменение скоростей вращения ведущего и ведомого валов КПП. Но как изменить скорости вращения валов, когда ведущий вал связан с двигателем, а ведомый будет продолжать вращаться из-за того, что 40-тонный танк движется по инерции? Каким-то жалким конусным синхронизатором 40-тонный танк не притормозить, равно как и двигатель.
Решение напрашивается само собой: если отключить коробку передач от двигателя, то относительно лёгкий ведущий вал будет вращаться по инерции. Его скорость можно без труда изменить конусным синхронизатором, что позволит произвести уравнивание окружных скоростей зубьев и безударно включить нужную передачу.
Фрикционная муфта или просто фрикцион.
Разрешить эти проблемы можно с помощью муфты, передающей вращение посредством трения, то есть фрикционной муфты или просто фрикциона. Простейший фрикцион устроен следующим образом:
На ведущем валу неподвижно закреплён металлический диск. На ведомом валу также находится диск, который может скользить на шлицах. В разомкнутом состоянии между дисками есть зазор, поэтому ведущий вал вращается, а ведомый неподвижен. Если прижать один диск к другому с большой силой, то ведущий и ведомый валы начнут вращаться как одно целое. То есть во фрикционе вращение передаётся не при помощи зубьев или кулачков, а при помощи силы трения.
Предохранительная функция главного фрикциона.
Соединим двигатель с коробкой передач при помощи фрикциона, который называется главным. Повторим опыт с употреблением алкоголя и неаккуратным вождением танка. Что случится, если мы теперь впилимся в ДОТ? Ведущие колёса и связанные с ними валы и шестерни резко остановятся, остановится и ведомый диск фрикциона. Ведущий диск фрикциона сцеплен с маховиком двигателя, который имеет большой запас энергии. Двигатель стремится вращать ведущий диск фрикциона, ведомый же диск останется неподвижным, поэтому фрикцион начнёт пробуксовывать, а поломки не произойдёт. Конечно, диски будут интенсивно изнашиваться, но лучше износить и заменить один-единственный главный фрикцион, чем выбрасывать всю трансмиссию и двигатель в придачу.
Есть главный фрикцион и на автомобилях, автохолопы называют его сцеплением.
Модель фрикциона из Лего.
От безделия и праздного бытия я соорудил из подручных деталей полнофункциональную модель фрикциона. Выглядит эта штука следующим образом:
Так как гладкие пластиковые поверхности постоянно пробуксовывают, в качестве дисков используются резиновые шины, обеспечивающие лучшее трение. На ведомом и ведущем валах посажены колёса, одно из которых подвижное, а другое неподвижное. Если нажать на рычаг, то колёса сцепятся и фрикцион включится:
За красной крышкой скрывается механизм включения и выключения фрикциона. Посмотрим, что там такое:
С рычагом связана пружина, которая прижимает чёрный нажимной диск к ведущему колесу, придавливая его к ведомому колесу.
Включим фрикцион. Нажимной диск сдвигается. Так как корпус снят, ось перекашивается. Так-то она через пластины прижималось к стенкам корпуса:
Теперь осталось соединить фрикцион с коробкой передач (кот решил понюхать валы, мало ли что не так):
В настоящих фрикционах используется несколько пружин, равномерно прижимающих один диск к другому. У меня была только одна пружина, поэтому неизбежный перекос пришлось компенсировать направляющими плоскостями и массивным корпусом. Другое отличие настоящих фрикционов от моего поделия заключается в том, что прижимной диск вращается вместе с прижимающимся диском, у меня же он неподвижный. Это приводит к трению между прижимаемым колесом и диском, которое съедает часть силы. И хотя конструкция моя выглядит хлипкой, она на удивление надёжна и работоспособна. Я долго туда-сюда двигал рычаг насилуя механизм, но даже после всех экзекуций фрикцион продолжал работать без сбоев. Да и прижимной силы хватает для того, чтобы в штатном режиме работы вращение передавалось вообще без пробуксовок.
Настоящий фрикцион.
А вот так выглядит настоящая конструкция.
Не трудно разобрать, что ведомый диск зажимается между маховиком и нажимным диском. Нажимной и ведомый диски отходят под воздействием чашки с шариками, к которой подведён рычаг управления, тяга от которого идёт к педали сцепления.
Многодисковые фрикционы.
Если взять только два стальных диска, то возникающей между ними силы трения не хватит для движения не то, что танка, даже трактора. Увеличивать силу сжатия дисков нерационально, так как в этом случае фрикцион очень трудно будет выключить.
Но и это не предел совершенства. Если погрузить фрикцион в масло, то оно будет эффективно отводить тепло и уменьшать износ дисков. Конечно, сила трения снизится, но это можно скомпенсировать фрикционными накладками и многодисковой схемой.
Беспружинный фрикцион.
Нажатие на педаль сцепления требует значительных усилий. Облегчить труд мехвода можно при помощи гидравлического привода:
В принципе, раз для выключения фрикциона используется давление жидкости, то можно сделать ещё один шаг и вообще отказаться от пружин. Такой фрикцион называется беспружинным, а сжатие дисков осуществляет гидравлика:
Достоинство такой схемы заключается в удобстве управления. Кроме того, привод к фрикциону не требует регулировки, поскольку нужное давление обеспечивается редукционным клапаном.
Ну а на сегодня всё. В следующий раз поговорим о механизмах поворота, тормозах и, если хватит места, о заднем ходе.
Назначение, устройство главного фрикциона
Главный фрикцион (см. рис. 62). Главный фрикцион двухдисковый, сухого трения, предназначен для кратковременного отключения двигателя от коробки передач, для плавного трогания машины с места и предохранения агрегатов силовой передачи и двигателя от перегрузок при резком изменении нагрузок на ведущих колесах.
Главный фрикцион размещается в общем картере с коробкой передач и отделен от нее внутренней перегородкой.
Главный фрикцион состоит из ведущих и ведомых частей и механизма выключения.
Ведущие части жестко связаны с коленчатым валом двигателя. К ним относятся опорный диск 19, ведущий барабан 17 с внутренними зубьями и кожух 14, крепящийся вместе с опорным диском болтами 18 к маховику
двигателя. В зацепление с зубьями ведущего барабана входят зубья ведущего диска 20 и нажимного диска 22. В кожухе 14 закреплены девять стаканов 24, в которых размещены по две концентрических спиральных нажимных пружины 16.
К ведомым частям относятся два стальных ведомых диска 21 с внутренними зубьями с прикрепленными к ним с обеих сторон дисками трения, изготовленными из специальной фрикционной массы КФ-2 ГОСТ 1786-57, и ведомый барабан 23, на зубьях которого сидят ведомые диски.
Ведомый барабан связан шлицами с полым валом 7, изготовленным заодно с ведущей конической шестерней коробки передач.
Механизм выключения состоит из бустера 9 с поршнем 10, корпуса 13 с радиально-упорным подшипником 12, трех оттяжных пружин 5 трех двуплечих рычагов 1, закрепленных на осях в кожухе 14.
Рис. 62. Главный фрикцион:
Назначение, общее устройство планетарных механизмов поворота с остановочными тормозами, коробки передач, стояночного тормоза и бортовой передачи БМП-2
Механизмы поворота — планетарные, двухступенчатые. На машине установлены два планетарных механизма поворота с остановочными тормозами одинаковых по конструкции. Они подсоединены к коробке передач с двух сторон картера.
Остановочные тормоза — ленточные, плавающие.
Устройство планетарных механизмов поворота. Каждый механизм поворота состоит из однорядного планетарного редуктора, блокировочного фрикциона и дискового тормоза ПМП.
Планетарный редуктор состоит из эпициклической шестерни 19 (см. рис. 62), установленной на грузовом валу КП, водила 34 с тремя сателлитами 8 на осях, солнечной шестерни 35, которая жестко соединена с наружным барабаном 21 блокировочного фрикциона, а также деталей крепления планетарного редуктора.
Блокировочный фрикцион соединяет (блокирует) эпициклическую шестерню 19 с солнечной шестерней 35, обеспечивая прямую передачу крутящего момента от грузового вала КП к бортовой передаче, и разъединяет солнечную и эпициклическую шестерни для получения замедленной передачи.
Блокировочный фрикцион состоит из четырех ведущих дисков 18 с металлокерамическими поверхностями трения, трех ведомых дисков 17, наружного барабана 21, нажимного диска 7, нажимных пружин 20, опорного диска и внутреннего барабана (эпициклической шестерни 19). Блокировочный фрикцион — постоянно замкнутый.
Остановочный тормоз состоит из тормозной ленты, составленной из двух половин, к внутренней поверхности которых приклепаны армированные фрикционные накладки, оттяжных пружин, которые крепятся к кронштейнам и к тормозной ленте, двух гидроцилиндров, пружин, регулировочной гайки, рычага, упора и тормозного барабана.
Устройство привода управления планетарными механизмами поворота. Привод управления поворотом машины предназначен для осуществления поворота машины. Он состоит из руля, расположенного в рулевой колонке, валика, рычагов, тяг, золотников и левого и правого поворота.
На валике жестко закреплен подвижной упор, а к трубе рулевой колонки приварена планка, на которой имеются регулируемые ограничители. Подвижной упор и ограничители исключают возможность ударов золотников о корпус золотниковой коробки при отклонении руля до упора.
На валике запрессованы два штифта, которые входят в пазы, имеющиеся на ступицах рычагов. При отклонении руля один штифт упирается в край паза и перемещает рычаг, а второй штифт в это время передвигается по пазу другого рычага, который удерживается пружиной и не поворачивается.
Привод замедленной передачи предназначен для одновременного выключения блокировочных фрикционов и включения тормозов обоих ПМП при прямолинейном движении, что обеспечивает увеличение крутящего момента в 1,44 раза и соответственное уменьшение скорости на каждой передаче.
Привод управления планетарными механизмами может находиться в исходном положении, в положении включенной замедленной передачи и в положениях, соответствующих повороту.
Работа планетарных механизмов поворота и привода управления. В исходном положении руль находится в горизонтальном положении, рычаг замедленной передачи в верхнем положении, рычаги золотниковой коробки пружинами оттянуты в заднее крайнее положение, блокировочные фрикционы включены, а тормоза ПМП выключены. При этом солнечные шестерни ПМП сблокированы с эпициклами, они представляют собой одно целое.
При включенной передачеводила ПМП вращаются с той же скоростью, что и грузовой вал коробки передач. Машина движется со скоростью, определяемой передачей, включенной в КП.
При перемещении рычага вниз через валик, тяги и рычаги перемещаются золотники золотниковой коробки и открывают каналы подвода масла к бустерам блокировочных фрикционов и тормозов ПМП. Под давлением масла блокировочные фрикционы выключаются, а тормоза ПМП включаются.
При включенной передаче вращение от грузового вала КП передается через сателлиты, которые, обкатываясь вокруг солнечных шестерен, вращают водила. Машина движется прямолинейно со скоростью в 1,44 раза меньше скорости, определяемой передачей, включенной в КП.
Поворот машины производится поворотом руля влево или вправо. Изменение радиуса поворота машины происходит плавно, чем больше угол поворота руля от исходного положения, тем с меньшим радиусом будет производиться поворот машины.
При повороте руля на небольшой угол влево через валик поворачивается рычаг, который через тягу поворачивает рычаг золотниковой коробки.
Рис. 63. Планетарный механизм поворота:
При повороте рычага золотник перемещается и открывает канал подвода масла к бустеру блокировочного фрикциона левого ПМП.
Масло под воздействием постепенно увеличивающегося давления за счет скоса на золотнике начинает перемещать нажимной диск. Сила сжатия дисков уменьшается, диски пробуксовывают. По мере уменьшения силы сжатия величина крутящего момента, передаваемого к ведомым дискам блокировочного фрикциона левого ПМП, а, следовательно и к левому ведущему колесу, уменьшается, левая гусеница начинает отставать и машина с большим радиусом поворачивается влево.
При повороте руля на больший угол золотник, перемещаясь, открывает канал подвода масла к бустеру тормоза левого ПМП, при этом канал подвода масла к бустеру блокировочного фрикциона остается открытым. Поршень 28 вместе с нажимным диском начинает перемещаться и сжимает диски трения тормоза ПМП.
Зазор между дисками трения постепенно уменьшается, диски начинают пробуксовывать, величина крутящего момента, передаваемого к водилу планетарного ряда, увеличивается, и левая гусеница будет все больше отставать от правой гусеницы, радиус поворота машины будет постепенно уменьшаться.
При полностью включенном тормозе и блокировочном фрикционе левого ПМП вращение передается через сателлиты, которые, обкатываясь вокруг заторможенной солнечной шестерни, вращают водило левого ПМП со скоростью в 1,44 раза меньше скорости вращения водила правого ПМП, машина будет поворачиваться с фиксированным радиусом поворота.
При повороте руля до упора золотник, перемещаясь, вначале открывает канал слива масла из бустера тормоза ПМП, при этом масло сливается в картер коробки передач, а поршень тормоза возвращается в исходное положение, освобождая диски трения. Блокировочный фрикцион остается выключенным. Затем золотник открывает канал подвода масла к гидроцилиндру левого остановочного тормоза.
Масло под давлением поступает в полость, поршень перемещается и своим штоком нажимает на ролик рычага стояночного тормоза. Рычаг поворачивается вокруг оси и затягивает тормозную ленту. Левая гусеница затормаживается, машина поворачивается на месте в левую сторону.
При установке руля в исходное положение золотник перемещается в первоначальное положение и открывает канал слива из бустера блокировочного фрикциона, при этом масло сливается в картер КП, а блокировочный фрикцион под действием пружин включается. При включенной передаче машина будет двигаться со скоростью, определяемой передачей, включенной в КП.
Привод управления остановочными тормозами. Привод управления остановочными тормозами состоит из педали, расположенной на педальном мостике и удерживаемой в исходном положении пружиной, рычага на педальном мостике, рычагов и на переходном мостике, тяги, золотникаостановочных тормозов, расположенного в золотниковой коробке, гидроцилиндров. Гидроцилиндры одинаковы по устройству и состоят из корпуса, поршня, штока и штуцеров.
Работа остановочных тормозов и привода управления. Для торможения машины остановочными тормозами необходимо нажать на педаль, при этом поворачивается труба, жестко соединенная с педалью, и рычаг.
Рычаг, поворачиваясь, через тягу перемещает золотник остановочных тормозов. Золотник, перемещаясь, открывает канал подвода масла к гидроцилиндрам. Масло под давлением поступает в полость гидроцилиндров, перемещая поршни и затягивая тормозные ленты. Давление в гидроцилиндрах нарастает плавно в зависимости от степени нажатия на педаль благодаря наличию следящего устройства.
При отсутствии необходимого давления масла в системе гидроуправления ленты остановочных тормозов затягиваются с помощью сжатого воздуха, поступающего из пневмосистемы машины: при нажатии на педаль остановочных тормозов рычаг мостика воздействует на конечный выключатель и замыкает его контакт. Напряжение через сигнализатор давления, контакт которого замыкается автоматически при падении давления в системе гидроуправления ниже 0,25 МПа (2,6 кгс/см2), и конечный выключатель подается к электропневмоклапану пневмосистемы, который открывается, и сжатый воздух по трубопроводам через штуцер поступает в полость гидроцилиндра. Поршень перемещается и нажимает на ролик рычага стояночного тормоза, ленты остановочных тормозов затягиваются.