doru baldean, calculul si constructia autovehiculelor 1, curs (2)

UT Press

Cluj-Napoca, 2014

ISBN 973-606-737-020-1

Doru BLDEAN

Construcia i calculul automobilelor 1

Suport de curs

Calculul i Construcia Automobilelor 1 2

CUPRINS

LISTA LUCRRI DE LABORATOR ......................................................................................................................................... 4 BIBLIOGRAFIE ............................................................................................................................................................... 4 EXEMPLU DE SUBIECTE PENTRU EXAMENUL LA DISCIPLINA ................................................................................... 5 PREZENTAREA LABORATORULUI DE CONSTRUCIA I CALCULUL AUTOVEHICULELOR RUTIERE ........................................................ 6

CALCULUL I CONSTRUCIA AUTOVEHICULELOR 1. SUPORT DE CURS ......................................... 8 1. NOIUNI GENERALE PRIVIND VEHICULELE RUTIERE. TIPURI I TERMINOLOGIE.......................................................................... 8 2. CONDIIILE DE FUNCIONARE I STABILIREA REGIMURILOR DE CALCUL PENTRU PIESELE I MECANISMELE AUTOVEHICULELOR .......... 12 3. CARACTERUL SOLICITRILOR LA CARE SUNT SUPUSE PIESELE AUTOVEHICULELOR .................................................................... 12 4. CALCULUL DE REZISTEN LA SOLICITRI STATICE I LA SOLICITRI DINAMICE TRANZITORII ....................................................... 14 5. CALCULUL DE REZISTEN LA SOLICITRI VARIABILE PERIODICE .......................................................................................... 15 6. CALCULUL DE REZISTEN LA SOLICITRI VARIABILE ALEATOARE ......................................................................................... 15 7. STABILIREA COLECTIVELOR DE SOLICITRI ALE PIESELOR DE AUTOVEHICULE .......................................................................... 16 8. DETERMINAREA EXPERIMENTAL A REZISTENEI N EXPLOATARE ........................................................................................ 18 9. DETERMINAREA PRIN CALCUL A REZISTENEI N EXPLOATARE ............................................................................................. 19 10. TRANSMITEREA MICRII ......................................................................................................................................... 20 11. SISTEMELE MECANICE DE TRANSMITERE A MICRII ...................................................................................................... 22 12. SISTEMELE HIDRAULICE DE TRANSMITERE A MICRII ..................................................................................................... 22 13. SISTEMELE HIDROMECANICE DE TRANSMITERE A MICRII .............................................................................................. 23 14. TRANSMISIA AUTOVEHICULELOR. ROL. CERINE IMPUSE. CLASIFICARE ............................................................................. 23

14.1. Ambreiajul ................................................................................................................................................ 23 14.2. Construcia ambreiajului mecanic cu friciune ......................................................................................... 25 14.3. Garniturile de friciune.............................................................................................................................. 28 14.4. Mecanismul de ambreiaj .......................................................................................................................... 30 14.5. Mecanismul de presiune ........................................................................................................................... 31 14.6. Arcurile periferice elicoidale cilindrice ...................................................................................................... 31 14.7. Arcurile diafragm .................................................................................................................................... 32 14.8. Caracteristica arcului elicoidal i a arcului diafragm .............................................................................. 33 14.9. Prghiile de debreiere ............................................................................................................................... 34 14.10. Manonul de decuplare .......................................................................................................................... 34 14.11. Arborele ambreiajului ............................................................................................................................. 34

15. PARAMETRII PRINCIPALI AI AMBREIAJELOR .................................................................................................................. 34 15.1. Coeficientul de siguran .......................................................................................................................... 35 15.2. Presiunea specific ................................................................................................................................... 35 15.3. Lucrul mecanic de patinare ....................................................................................................................... 36 15.4. Gradientul (sau creterea) de temperatur .............................................................................................. 36

16. CALCULUL CUPLRII AMBREIAJULUI ........................................................................................................................... 36 17. MECANISME DE ACIONARE A AMBREIAJULUI .............................................................................................................. 38 18. CALCULUL ELEMENTELOR AMBREIAJULUI .................................................................................................................... 39 19. TRANSMISIA HIDRODINAMIC A MICRII ................................................................................................................... 40 20. AMBREIAJUL HIDRODINAMIC .................................................................................................................................... 40 21. CUPLAREA AMBREIAJELOR HIDRODINAMICE CU MOTOARE CU ARDERE INTERN .................................................................. 43 22. MODIFICAREA CARACTERISTICII EXTERNE A AMBREIAJULUI HIDRODINAMIC ........................................................................ 46 23. SOLUII CONSTRUCTIVE DE A.H.D. CLASIFICRI. .......................................................................................................... 47 24. CUTIILE DE VITEZE. ROL. CERINE IMPUSE. CLASIFICRI. ................................................................................................ 51

Soluii constructive de deplasare (realizare) a treptelor de viteze. .................................................................... 54 24.1. Cuplarea cu roi dinate cu deplasare axial ............................................................................................ 55 24.2. Roi cu angrenare permanent i mufe de cuplare simple ....................................................................... 56 24.3. Schimbarea treptelor din treapta inferioar n treapta superioar ......................................................... 57 24.4. Schimbarea treptelor din treapta superioar n treapta inferioar ......................................................... 59 24.5. Alegerea raportului de demultiplicare ...................................................................................................... 60 24.6. Cutia de viteze. Mecanismul reductor ...................................................................................................... 61 24.7. Mecanismul reductor ................................................................................................................................ 61 24.8. Cutii de viteze cu trei arbori ...................................................................................................................... 61 24.9. Cutia de viteze cu trei arbori i trei trepte ................................................................................................ 61 24.10. Cutia de viteze cu trei arbori i patru trepte ........................................................................................... 62


24.11. Cutia de viteze cu trei arbori i cinci trepte ............................................................................................. 62 24.12. Cutii de viteze cu doi arbori .................................................................................................................... 63 24.13. Cutii de viteze cu arbori transversali ....................................................................................................... 63 24.14. Cutii de viteze compuse .......................................................................................................................... 64 24.15. Soluii contructive pentru treapta de mers napoi .................................................................................. 65 24.16. Cutii de viteze planetare ......................................................................................................................... 67 24.17. Reductorul distribuitor. Generaliti ....................................................................................................... 69 24.18. Reductorul-distribuitor. .......................................................................................................................... 70


UNIVERSITATEA TEHNIC DIN CLUJ-NAPOCA FACULTATEA DE MECANIC DEPARTAMENTUL DE AUTOVEHICULE RUTIERE

SPECIALIZAREA: AUTOVEHICULE RUTIERE

Disciplina: Construcia i Calculul Automobilelor An de studii: IV Licen AR

Lista Lucrri de laborator

1. N.T.S.M. i P.S.I. Prezentarea lucrrilor.

2. Construcia general a automobilelor.

3. Parametrii principali ai automobilelor.

4. Analiza constructiv-funcional a ambreiajelor.

5. Analiza constructiv-funcional a cutiilor de viteze.

6. Analiza constructiv-funcional a sistemului de acionare a cutiilor de viteze.

7. Analiza constructiv-funcional a transmisiei longitudinale.

8. Analiza constructiv-funcional a punilor motoare (transmisie principal, diferenial i

transmisie final).

9. Soluii de stabilizare a roilor de direcie.

10. Analiza constructiv-funcional a sistemului de direcie.

11. Analiza constructiv-funcional a sistemului de frnare.

12. Analiza constructiv-funcional a frnelor propriu-zise.

13. Analiza constructiv-funcional a elementelor sistemelor de suspensie.

14. Test. Verificarea lucrrilor.

Bibliografie

1. Cordo, N., Rus, I., Burnete, N., Automobile. Construcie. Uzare. Evaluare. Cluj-Napoca,

Editura Todesco, 2000.

2. Fril, Ghe., Calculul i construcia automobilelor. Bucureti, Editura Didactic i

Pedagogic, 1977.

3. andor, L., Tractoare i automobile. Cluj-Napoca, Lito IPC-N, 1973.

4. Untaru, M., Cmpian, V., Soare, I., Automobile. Bucureti, Editura Didactic i

Pedagogic, 1975.

5. ***, The Suspension Bible. http://www.carbibles.com/suspension_bible.html#.


EXEMPLU DE SUBIECTE PENTRU EXAMENUL LA DISCIPLINA

CONSTRUCIA I CALCULUL AUTOVEHICULELOR I IV AR Sesiunea ianuarie 2006

1. Cond. de func. i stab. regim de calcul pentru piesele i mecanismul autovehiculelor noiuni generale.

2. Caracterul solicitrilor la care sunt supuse mecanismele autovehiculelor. 3. Calculul de rezisten la solicitrile statice i la solicitrile dinamice tranzitorii ale

pieselor autovehiculelor.

4. Calculul de rezisten la solicitri variabile periodice ale pieselor autovehiculelor. 5. Calculul de rezisten la solicitri periodice aleatoare ale pieselor autovehiculelor. 6. Stabilirea colectivelor de solicitri ale pieselor de autovehicule. 7. Determinarea experimental a rezistenei n exploatare. 8. Determinarea prin calcul a rezistenei n exploatare. 9. Vehicule rutiere. Tipuri i terminologie. 10. Parametrii principali ai autovehiculelor. 11. Transmiterea micrii. 12. Sisteme mecanice i sisteme hidraulice de transmitere a micrii. 13. Transmisia rol, cerine, cerine impuse.

Responsabil disciplin


Prezentarea Laboratorului de Construcia i Calculul Autovehiculelor Rutiere Departamentul Autovehicule Rutiere i Transporturi

B-dul Muncii 103-105, Sala D08

www.utcluj.ro

Coordonator: Prof.dr.ing. IOAN RUS Tel. 0040 264 401 607; Fax. 0040 264 415 490

e-mail: [email protected]

ioan.rus@inter_auto.ro _______________________________________________________

Fig.1. Linia de testare si reglaj directie.

Domenii de expertiz Principalele zone de expertiza in care Laboratorul de autovehicule rutiere

concentreaz competente, se refera la:

testarea si diagnosticarea autovehiculelor si a sistemelor acestora (sistemul de directie, sistemul de franare, sistemul de iluminare si

semnalizare etc);

analiza gazelor de evacuare produse de autovehicule coroborat cu testarea si diagnosticarea elementelor de comanda si control;

consultanta si analiza constructiva;

activitate didactica.

Infrastructura de cercetare-dezvoltare

Elevator (Space) cu 4 coloane, cu sistem de actionare electro-hidraulic prevazut cu:

- sistemul de calare ce permite planarea elevatorului in pozitie perfect

plana pentru efectuarea geometriei rotilor;

- platforme cu decupare pentru platane rotative si placi de compensare

spate;

- sistemul de siguranta combinat (mecanic, hidraulic si electric) ce

permite lucrul in conditii de siguranta.

Acest elevator are urmatoarele caractersistici:

- capacitate 4.000 kg;

- inaltime de ridicare maxima 1.910 mm;

- inaltime minima 160 mm;

- lungime platforme 5.590 mm;

- latime elevator 3.570 mm;

- latime platforme 3.000 mm;

- lungime platforme 4.860 mm;

- motor 2.6 kW.

Echipamentul pentru linia ITP dotat cu: - cabinet cu monitor SVGA 17", PC, tastatura, imprimanta color A4;

- software 4WD;

- baza date pentru vehicule inspectate;

- telecomanda ;

- PFB 040 X000 - Role in configuratia dorita;

- APF 110 0000 - Tester suspensii cu cantar (Eusama);

- APF 100 0000 - Dispozitiv pentru masurat efort pedala;

- APF 150 0000 - Placa de convergenta max. 1.500 kg/roata;

- V- GAS - Analizor gaze esapament (BOSCH);

- V Smoke - Opacimetru ; - RPM 8500 - Turometru universal;

- Technocolor 5000 - Exhaustor mobil gaze esapament;

- PD 2502 Bi - Detector jocuri in articulatii;

Fig.2. Linia de testare a sistemului de franare.

Fig.3. Determinarea parametrilor rotilor.

Fig.4. Masurarea parametrilor directiei.

.


Fig.5. Sala unde se realizeaza simularea

functionarii autovehiculelor.

Fig.6. Sistem de evidentiere a unghiurilor de

directie.

Fig.7. Sistem de directie asistat electronic.

Fig. 8. Sectiune prin modulul ABS.

- W 2066/D - Aparat reglat faruri cu luxmetru.

Carcteristicile acestui echipament sunt urmatoarele:

-

- Dimensiune role 205 x 700 mm;

- Motoare 2 x 4 kW;

- Alimentare 380/50 V/Hz;

- Cantar max. 2000 kg;

- Sarcina de trecere 3000 kg;

- Acuratete 0,5 %;

- PFB 040 1000 role cu franare, fara cantar.

Diverse ansambluri si subansambluri ale autovehiculului, pentru analiza constructiva si functionala a ambreiajelor, cutiilor de viteze,

transmisiiilor cardanice, transmisiilor centrale, diferentialului,

sistemului de rulare, sistemului de franare, sistemului de directie,

suspensiei etc.

Cantare pentru determinarea incarcarii pe puntiile autovehiculelor.

Facilitai oferite Laboratorul poate realiza o serie de complexa de operatiuni de diagnoza

destinate autovehiculelor rutiere, cu capacitati de pana la 3.5 tone.

Modul de utilizare

Laboratorul poate fi utilizat de terti pentru testarea si diagnosticarea

autovehiculelor si in egala masura de catre toti studentii si doctoranzii

Facultatii de Mecanica in cadrul laboratoarelor de specialitate. Totodata

Laboratorul este utilizat pentru studii in cadrul contractelor de cercetare.

Certificate emise de laborator

Laboratorul poate emite fise de diagnoza si fise de masuratori pentru

sistemul de directie, pentru sistemul de franare si pentru valorile emisiilor

poluante ale motoarelor autovehiculelor.

Fig.9. Imagine de ansamblu a Laboratorului de Autovehicule Rutiere.


Calculul i construcia autovehiculelor 1. Suport de curs

1. Noiuni generale privind vehiculele rutiere. Tipuri i terminologie

Vehiculul este un sistem mecanic care se deplaseaz prin rulare cu ajutorul roilor sau prin alunecare, tip sanie, pe o cale rutier, servind ca mijloc de transport de bunuri sau persoane, ori pentru efectuarea de servicii.

Autovehiculul este vehiculul care se deplaseaz prin autopropulsare fiind suspendat elastic pe roi sau pe enile, cu excepia mopedelor i a vehiculelor care circul pe ine, circulnd n mod obinuit pe drumurile publice i servind la transportul de bunuri sau persoane sau la efectuarea de lucrri (tramvaiul i troleibuzul sunt considerate autovehicule). Autovehiculul care s-a defectat pe parcurs i care este transportat prin tractare pn la o unitate service este considerat temporar vehicul.

Primul vehicul modern a fost construit de Leonardo da Vinci.

Automobilul este vehiculul cu motor de propulsie care circul pe o cale rutier prin mijloace proprii avnd cel puin patru roi, care nu circul pe ine i care servete pentru transportul persoanelor i/sau al bunurilor, pentru tractarea vehiculelor destinate transportului de persoane i/sau bunuri, i pentru transporturi speciale.

Termenul de automobil include i vehiculele alimentate de la o linie electric: troleibuzul, precum i vehiculele cu trei roi a cror mas depete 400 kg. Vehiculele cu tri roi simetrice fa de planul median la care masa vehiculului carosat este egal sau mai mic cu 400 kg sunt considerate motociclete respectiv motorete. Troleibuzul este considerat automobil, n schimb

tractoarele i mainile agricole autopropulsate nu intr n aceast categorie. Mopedul este un vehicul cu dou roi dotat cu motor avnd capacitatea cilindric de cel

mult 50 cmc i viteza maxim prin construcie mai mic de 25 km/h fiind asimilat bicicletei. Motocicleta este autovehiculul cu dou roi cu sau fr ata. Motoreta este motocicleta care are capacitatea cilindric de cel mult 50 cmc i care prin

construcie nu poate depi o vitez de 50 km/h. Autoturismul este un automobil avnd cel mult nou locuri pe scaune, inclusiv cel al

conductorului i care prin construcie i utilizare este destinat transportului rapid de persoane i a bagajelor acestora i/sau transportului de bunuri, putnd tracta i o remorc.

Dup forma caroseriei autoturismele pot fi: 1. cu caroserie nchis:

a. berlin; b. coach; c. limuzin; d. cupeu; e. break;

2. cu caroserie deschis: a. roadster; b. spider;

3. cu caroserie special: Autoturismul berlin se caracterizeaz prin caroserie nchis cu sau fr montant central

(stlp) ntre ferestrele laterale, acoperi fix, rigid, ce poate fi prevzut cu o trap pentru aerisire. Numrul de locuri este de trei sau mai multe, dispuse pe cel puin dou rnduri. Numrul de ui laterale: dou sau patru, putnd avea i o deschidere n spate pentru acces n habitaclu sau n portbagaj. Numrul de ferestre: 4 laterale.

Cnd ferestrele nu sunt separate printr-un montant central avem COACH.

Berlina decapotabil (are caroserie decapotabil) se caracterizeaz printr-un cadru fix i acoperi escamotabil. Numrul de locuri: patru sau mai multe. Numrul de ui: dou sau mai multe ui laterale. Ferestre laterale: 4 sau mai multe.


Limuzina este berlina de mare capacitate, caracterizat prin caroserie nchis, putnd fi prevzut cu geam care s separe locurile din spate de cele din fa, acoperi fix, care n unele situaii se poate deschide pe o anumit poriune. Numrul de locuri: 4 sau mai multe pe cel puin dou rnduri, astfel nct n faa locurilor din spate s poat fi dispuse i strapontinele. Nr de ui laterale: 4, 6 sau mai multe. Nr de ferestre laterale: 6 sau mai multe.

;30000

nivpP see

Autoturismul break se caracterizeaz prin caroserie nchis, partea din spate fiind astfel dispus nct s ofere un volum interior mare, astfel nct acoperiul s fie prevzut cu trap de aerisire n unele cazuri. Nr de locuri: 4 sau mai multe, dispuse pe cel puin dou rnduri astfel nct scaunele din spate pot avea sptarul rabatabil spre nainte sau demontabil pentru a asigura o capacitate de ncrcare ct mai mare. Nr de ui: dou sau mai multe n lateral, i una n spate pentru acces n habitaclu. Nr de ferestre: patru sau mai multe.

Cupeul se caracterizeaz prin caroserie nchis, n general cu volum limitat n partea din spate avnd acoperi rigid ce poate fi prevzut cu trap pentru aerisire. Nr de locuri: dou sau mai multe dispuse pe cel puin un rnd. Nr de ui: dou laterale, i o deschidere n spate. Nr de geamuri: dou sau mai multe laterale.

Cabrioletul se caracterizeaz prin caroserie decapotabil, acoperi rigid sau nerigid, avnd cel puin dou poziii (escamotat sau neescamotat), dou sau mai multe locuri dispuse pe cel puin un rnd, dou sau patru ui laterale, dou sau mai multe ferestre.

Roadsterul este un autoturism destinat folosirii personale i la unele tipuri de curse automobilistice, fiind caracterizat prin caroserie sport deschis, neexistnd un acoperi. Pentru protecie contra intemperiilor autoturismul este prevzut cu un acoperi uor pliabil. Nr de locuri: dou. Nr de ui laterale: dou. Nr de ferestre: dou sau mai multe.

Autoturismul cu folosire multipl este conceput pentru a facilita transportul ocazional de bunuri i se caracterizeaz prin caroserie nchis, deschis sau decapotabil cu unul sau mai multe locuri, dou ui laterale, i una n spate de acces n habitaclu, i dou sau mai multe ferestre laterale.

Autoturismul cu post de conducere avansat. Postul de conducere se afl n primul sfert al lungimii totale a automobilului.

Autoturism special este cel ale cror caracteristici nu se ncadreaz n nici o categorie dintre cele prezentate anterior.

Autorulota este un autoturism ale crui caracteristici l recomand ca fiind destinat transportului de persoane, cu cel mult nou locuri pe scaune cu cel al conductorului, sau locuri pe banchete care ndeplinesc condiiile prevzute pentru transportul de persoane.

Autoturismul de teren este un autoturism special cu caroserie nchis sau deschis, care se poate deplasa pe o cale de comunicaie terestr sau pe terenuri, avnd cel puin dou puni motoare, diferenial blocabil sau autoblocabil care i confer capacitate mare de trecere.

Autobuzul este un automobil prevzut cu mai mult de nou locuri pe scaune i care prin construcie i amenajarea sa este destinat transortului de persoane i bagajului acestora, putnd avea unul sau mai multe nivele i putnd tracta o remorc.

Microbusul sau minibusul care este un autobuz cu un nivel, avnd cel mult 17

locuri pe scaune, inclusiv cel al conductorului i care poate transporta cel mult 22 de persoane sau aezate pe scaune.

Autobuzul urban este un autobuz conceput i echipat astfel nct s poat asigura transportul de persoane n localiti i n imediata apropiere a acestora, n transportul urban i cel suburban. Acest autobuz are prevzute scaune i locuri destinate transportului n picioare, fiind organizat pentru deplasarea n interior a pasagerilor corespunztor unor opriri frecvente n staii. (caracteristica principal a acestuia este traficul sau circulaia n interior a persoanelor)


Autobuzul interurban este un autobuz conceput i echipat pentru transportul ntre localiti ne mai avnd prevzut un spaiu special pentru cltorii n picioare, dar care poate transporta pe distane scurte un anumit numr de cltori n picioare pe intervalul dintre scaune.

Autobuzul de curs lung (sau autocarul) este un autobuz conceput i echipat pentru transportul de persoane, aezate pe scaune la distane mari n scopuri turistice n condiii de confort, prevzut din construcie cu spaii special amenajate n afara salonului pentru depozitarea bagajelor.

Autobuzul articulat este un autobuz conceput din dou sau mai multe tronsoane de caroserie rigide care se articuleaz ntre ele astfel nct compartimentele de pasageri sunt legate ntre ele n mod permanent i nu pot fi detaate dect prin operaii speciale ce includ mijloace tehnice care nu se gsesc n mod normal dect n ateliere specializate.

Troleibuzul este un autobuz articulat sau nearticulat cu propulsie electric alimentat prin captator de la o reea aerian pe curent, fiind destinat pentru transportul de persoane sau pentru servicii speciale.

Autobuzul special este un autobuz articulat care nu se ncadreaz n nici una din categoriile de mai sus fiind destinat prin construcie diferitelor utilizri speciale: transport copii; transportul persoanelor handicapate; transportul deinuilor.

Vehiculul utilitar este un automobil care prin construcie i amenajare este destinat n principal pentru transportul de bunuri ntr-o structur nchis sau deschis, putnd tracta i remorci.

Vehiculul utilitar special este un vehicul a crui caracteristic nu se ncadreaz n nici una din categoriile urmtoare.

Autocamionul este un vehicul utilitar care pentru transportul de bunuri este

prevzut n spatele cabinei cu o platform cu sau fr obloane. Vehiculul special este un automobil care prin construcia i amenajarea sa este destinat

numai:

- transportului de persoane i sau bunuri, pentru care sunt necesare amenajri speciale (autospecializate);

- pentru un serviciu special (autospeciale): - vehicule pentru transportul de: autoturisme, animale. - Autocisterne; - Pompieri; - Autoateliere; - Ambulane; - Salubritate; - Autobetoniere;

Vehicule cu folosire multipl. Autobasculanta este un vehicul special care pentru transportul de bunuri n vrac este

prevzut n spatele cabinei cu o ben sau cuv, care poate fi basculat n jurul unei axe fixe de pe asiul automobilului.

Autofurgonul este un vehicul special care pentru transportul de bunuri este prevzut n spatele cabinei cu o caroserie nchis.

Autotractorul este un autovehicul de traciune destinat exclusiv sau n special tractrii de remorci.

Autoremorcherul este o subcategorie a autotractorului, fiind un autovehicul

destinat tractrii remorcilor grele cu proap articulat sau autovehiculelor grele, putnd fi prevzut cu platform pentru lestare (pe care se ncarc greuti n scopul mririi aderenei la sol).

Autotractorul cu a (vehicul tractor de semiremorc) este un autotractor destinat numai tractrii semiremorcilor, fiind prevzut cu un dispozitiv de cuplare tip a care preia o parte important din greutatea semiremorcilor precum i forele de tractare.


Vehiculul tractat se definete ca fiind un vehicul rutier care n-are motor de propulsie, iar prin construcia i amenajarea sa este destinat s fie tractat de ctre un automobil, fiind folosit la transportul de persoane, bunuri sau pt. servicii speciale.

Remorca este un vehicul tractat care prin construcia sa nu ncarc vehiculul tractor dect cu o foarte mic parte din greutatea sa.

Semiremorca ncarc autotractorul cu o parte considerabil din greutatea sa. Semiremorca echipat cu un avantren la a este considerat remorc.

Remorca de uz general este remorca care prin construcia i amenajarea sa este destinat transportului de bunuri.

Remorca autobuz este o remorc care prin construcia sa este destinat transportului de persoane i bunuri (bagajele acestora).

Rulota este o remorc destinat prin construcie i amenajri specifice a fi folosit pe drumuri, constituind o locuin mobil.

Remorca special este o remorc de construcie special care prin construcie i amenajare este destinat numai:

- transportului de persoane i/sau obiecte pentru care se fac amenajri speciale;

- efecturii unui serviciu specializat: semiremorca cistern (fluide); semiremorca furgon (bunuri); semiremorca pentru transportul materialelor

n vrac (vrsate); semiremorca pentru transportul autoturismelor; semiremorca pentru transportul animalelor.

Ansamblul de vehicule se refer la formaia alctuit din unul sau mai multe vehicule tractate cuplate la un automobil:

Trenul rutier este un ansamblu format dintr-un automobil la care se cupleaz una sau mai multe remorci independente cuplate prin proap. Remorcile pot fi de tip special sau de uz general.

Trenul rutier de persoane este un ansamblu format dintr-un autobuz i una sau mai multe remorci autobuz legate prin proap. Suprafaa util pentru pasageri nu este continu pentru vehicule.

OBS.: Autobuzul articulat este considerat cu semiremorc. Trenul rutier articulat este un ansamblu format dintr-un vehicul tractor cu a i o

semiremorc. Semiremorca poate fi special sau de uz general.

Tren rutier articulat

Trenul rutier dublu este un ansamblu format dintr-un vehicul tractor cu a, o semiremorc i o remorc. Semiremorca, respectiv remorca pot fi sau nu speciale.

Trenul rutier mixt este un ansamblu format dintr-un automobil de transport

persoane i o remorc pentru transportul mrfurilor (bagaje etc.). Trenul rutier special este un tren rutier la care ncrctura nsi face legtura

ntre vehiculul tractor i remorc.


2. Condiiile de funcionare i stabilirea regimurilor de calcul pentru piesele i mecanismele autovehiculelor

Calitile autovehiculelor nu se pot aprecia corect dect n condiiile n care se iau n considerare i influenele reciproce cu factorii exteriori fiindc acetia sunt cei care duc la schimbarea durabilitii i fiabilitii n procesul de exploatare a autovehiculului.

Factorii care influeneaz durabilitatea sunt condiiile de exploatare, i calitatea reparaiilor. 1. Condiiile de exploatare se refer la calitatea drumurilor, condiiile climaterice,

regimurile de deplasare, regimul de ncrcare i conductorul auto. 2. ntreinerea tehnic are drept scop meninerea durabilitii autovehiculelor prin

prevenirea defeciunilor sau reducerea intensitii lor. 3. Reparaiile de a cror calitate depinde durabilitatea autovehiculului au drept scop

nlturarea defeciunilor. Cei trei factori se influeneaz reciproc aflndu-se ntr-o strns corelaie. Stabilitatea

proceselor de funcionare care au loc n sistemele autovehiculelor, rezistena construciei la distrugeri provocate de oboseal sau coroziune, stabilitatea calitilor fizico-chimice ale materialelor utilizate, precum i performanele tehnice ale construciei reflect potenialul autovehiculului proiectat cu att mai mult cu ct aceti parametrii intervin att n faza de proiectare ct i n cea de utilizare, i constituie cauzele interne care influeneaz durabilitatea i fiabilitatea (calitatea materialelor utilizate).

nc din faza de proiectare este necesar s se acorde o atenie deosebit calculelor de rezisten. Orice calcul de rezisten trebuie s in seama de cauzele care pot duce la distrugerea pieselor: uzura intens, ruperea prin depirea limitelor de rezisten, creteri ale temperaturii.

Stabilirea solicitrilor i regimurilor de calcul pentru autovehicul este foarte dificil ntruct n exploatare se schimb condiiile legate de drum, viteza, intensitatea frnrii etc. De aceea se apreciaz c rezistena autovehiculului este caracterizat de capacitatea de funcionare fr defeciuni a pieselor i mecanismelor acestuia.

Durabilitatea este considerat ca fiind caracteristica de funcionare ndelungat pn la atingerea unor valori maxime admise ale uzurilor i pn la apariia oboselii materialelor unor piese sau a solicitrii aleatoare.

Pentru proiectarea pieselor pentru autovehicule este necesar parcurgerea urmtoarelor etape:

- determinarea forelor care acioneaz asupra pieselor (mrime, sens, nr de cicluri etc.);

- stabilirea formei i dimensiunii piesei, care s asigure o durat de funcionare corespunztoare, greutate, gabarit i pre de cost ct mai redus.

3. Caracterul solicitrilor la care sunt supuse piesele autovehiculelor

Determinarea solicitrilor reale la care sunt supuse piesele autovehiculelor este foarte dificil ntruct regimurile de funcionare ale autovehiculului se schimb n permanen i n mod aleator.

Regimurile de funcionare pot fi dup cum urmeaz: 1. dinamice-tranzitorii, caracterizate fiind de variaii cu vitez mare n timp i n

limite largi, att pentru fore ct i pentru momente. Aceste regimuri apar la pornirea de pe loc, la demaraj, sau la frnri brute fr acionarea ambreiajului.

2. dinamice-stabilizate, caracterizate de variaii n domenii nguste, n jurul valorilor medii ale forelor i momentelor, aceste solicitri aprnd la deplasri pe drumuri bune n condiii de exploatare corect.

Succesiunea acestor regimuri de exploatare este ntmpltoare i ca atare modelarea i simularea lor se poate realiza doar cu ajutorul tehnicii de calcul.

Solicitrile la care sunt supuse piesele pot fi:


a) solicitri statice (constante) caracterizate de faptul c, cresc lent de la valoarea zero la valoarea nominal, mrimea lor rmnnd constant,

b) solicitri dinamice, cu variaie brusc i n limite largi fiind caracteristice regimurilor dinamice tranzitorii,

c) solicitri variabile periodice, caracteristice regimurilor dinamice stabilizate, d) solicitri aleatoare, caracterizate de faptul c pot lua orice valori n timp. n cazul solicitrilor variabile forele, momentele i tensiunile variaz n mod continuu i

periodic.

Ciclul de solicitare variabil se definete prin urmtoarele mrimi: max, min, med (tensiunea maxim, minim, medie).

2

minmaxa

- amplitudinea efortului unitar.

Coeficientul de asimetrie a ciclului se determin cu relaia:

max

minR

.

n situaia n care pe toat durata de aplicare a solicitrii variabile efortul unitar variaz ntre aceleai valori (max i min) se spune c ciclurile sunt staionare.

Dup valorile i semnele algebrice pe care le au eforturile unitare i coeficientul de asimetrie se pot defini trei tipuri de cicluri:

1) ciclul oscilant asimetric, caracterizat de ( 0max , 0min , R=01), fiind specific

eforturilor unitare din arcurile suspensiei, pivoi sau grinzile punilor fa i spate.

T

t

max a

m

min

0

2) Ciclul pulsant, caracterizat de ( 0max , 0min ,R=0);

2

maxma

T

t

max

a

m

min=0

0

3) Ciclul alternant simetric n care ( minmax , 0m , maxa ,R=-1)


T

t

max

a

min

m = 0 0

Pentru piesele supuse la solicitri variabile, care se desfoar dup un ciclu cu

R=oarecare, rezistena la oboseal se exprim prin (R, R), iar n cazul ciclului alternant simetric sunt (-1, -1). Aceste eforturi (-1, -1) se calculeaz n funcie de rezistena la rupere sau limita de curgere pe baza unor relaii empirice.

4. Calculul de rezisten la solicitri statice i la solicitri dinamice tranzitorii

Calculul de rezisten al pieselor autovehiculelor rutiere cuprinde: a) calculul de dimensionare, b) calculul de verificare. n cadrul calculului de dimensionare, pornind de la forele i momentele cunoscute ce

acioneaz asupra pieselor, se alege sau se determin rezistena admisibil dup care se calculeaz dimensiunile piesei.

n cadrul calculului de verificare, pornind de la forele i momentele date, cunoscnd dimensiunile pieselor se determin efortul unitar real i se compar cu cel admisibil.

n funcie de caracterul solicitrilor la care sunt supuse piesele autovehiculului pot fi calculate i verificate prin mai multe metode. ntre acestea metoda de calcul la solicitri statice i dinamice tranzitorii asigur o predimensionare uoar i o verificare rapid avnd ns dezavantajul c nu permite obinerea de informaii referitoare la durata de via a pieselor. Cu toate acestea, aceast metod poate fi utilizat la orice pies.

Spre exemplu n cazul transmisiei autovehiculului calculul pieselor prin aceast metod se poate realiza pe dou ci:

1. n funcie de momentul motor maxim, fr s se ia n considerare sarcinile dinamice din timpul funcionrii, eforturile unitare obinute prin calcul se compar cu cele admise:

adadefefMM , n care: MM este momentul maxim.

n aceast situaie influena condiiilor de exploatare, sarcinile dinamice tranzitorii se iau n considerare prin stabilirea unor valori mai mici ale eforturilor unitare admise, stabilindu-se

coeficientul de siguran:

C

rradad

,

C=2...3.


n

MePe

Me Pe

2. n funcie de valoarea maxim a momentului de torsiune din transmisie, momentul

maxim care ia n considerare i solicitrile dinamice tranzitorii se determin cu relaia:

Mdmax MkM ,

n care: kd este coeficientul de ncrcare dinamic, care depinde de tipul autovehiculului, de modul de exploatare, de condiiile de exploatare:

kd = 1,52, pentru autoturisme,

kd = 2,53, pentru autobuze i camioane, kd = 1, pentru ambreiaj hidrodinamic.

5. Calculul de rezisten la solicitri variabile periodice

Aceast metod permite luarea n considerare a mai multor factori de exploatare, ea constnd n:

a) predimensionarea pieselor, realizat prin calculul aproximativ sau n comparaie cu piese similare,

b) stabilirea coeficientului de siguran admis ca limit n funcie de rolul piesei respective n componena autovehiculului:

real

rupere

adC

,

c) stabilirea coeficientului de siguran real pentru piesa respectiv i compararea lui cu cel admis. Pentru aceasta calculul coeficientului de siguran real se realizeaz cu o metod din rezistena materialelor. Astfel, rezistena la solicitrile variabile ale pieselor de autovehicul este determinat de materialul utilizat, de tehnologia de obinere a semifabricatului, de dimensiunile piesei, de calitatea suprafeei, de tratamentul termic aplicat, de agenii corozivi i de eventualele solicitri termice.

Obs. Vorbind de tehnologia de obinere a semifabricatului, se poate face observaia pertinent c ntotdeauna un piston obinut prin matriare rezist mult mai mult dect unul turnat. Ambele procedee sunt tehnici de obinere a semifabricatului.

Calculul de rezisten la solicitri variabile este necesar pentru transmisie, arcuri, arbori planetari, pivoi, etc.

6. Calculul de rezisten la solicitri variabile aleatoare

Metodele de calcul de rezisten exemplificate anterior nu permit stabilirea corect a duratei de funcionare a pieselor n cazul n care solicitrile se situeaz n apropierea limitei de rezisten la oboseal (puin mai sus sau mai jos). Din aceast cauz apare posibilitatea supradimensionrii pieselor, ceea ce duce la o risip de material, sau posibilitatea subdimensionri, ceea ce nseamn o rezisten mecanic insuficient.

Pentru evitarea unei astfel de situaii se pot stabili regimuri de calcul a pieselor de autovehicul, regimuri bazate pe rezistena n exploatare.


Definirea rezistenei n exploatare i a duratei de via se poate realiza pe baza curbei lui WHLER.

0

C

N

max A

L1

LF

L2

B

M

F F

NFNoNLN

N

L

-1

L1 rezistena de durat, L2 rezistena de via.

Curba ABC, n coordonate semilogaritmice se numete curba lui WHLER. n situaia n care ntr-o pies are loc o solicitare variabil cu efortul unitar F, care se produce dup un numr foarte mare de cicluri (NF >>No, No=10

610

7 cicluri de solicitare n cazul oelului).

Starea limit se obine ridicnd o vertical din punctul F. Indiferent unde este situat punctul LF pe dreapta BC mrimea care determin starea limit este totdeauna -1 (rezistena la oboseal).

Dac solicitarea se aplic corespunztor punctului M pentru o durat N


Graficul unei solicitri la care max< a2 Dac se ia n considerare strict relaia max>aL, nseamn c piesa ar trebui s se rup.

Acest lucru ns nu se ntmpl. Rezistena n exploatare a piesei depinde de aspectul funciei (t). Astfel, cu ct valorile tensiunii care depesc aL sunt mai multe apare pericolul ca piesa s se deterioreze. Pentru a putea stabili caracterul solicitrii aleatoare acestea se claseaz prin mai multe metode. Una dintre aceste metode este metoda numrrii interseciilor. Const n mprirea domeniului de variaie a solicitrii aleatoare () ntr-o serie de nivele, notate cu (-2, -1, 0, 1, 2, 3), i numrarea trecerilor ramurii cresctoare peste nivelele corespunztoare diferitelor clase.

t0

-3

-2

-1

1

2

3

a)

t

0

1

2

3

-1

-2

-3

b) Solicitare aleatoare solicitare sinusoidal

Se consider o solicitare aleatoare, cu eforturi maxime variabile ca i mrime (fig. a) i o solicitare sinusoidal de amplitudine max=cst. (fig. a). Celor dou solicitri li se aplic metoda numrrii interseciilor. Notnd cu i clasa corespunztoare amplitudinilor i, se constat c la solicitarea sinusoidal trecerea prin nivelul i are loc la fiecare ciclu, obinndu-se un numr de treceri de Ni. n schimb, la solicitarea aleatoare se obine un numr de treceri hi (hi


Prin determinarea timpului relativ de utilizare a treptelor de viteze se poate stabili numrul de cicluri de solicitri aleatoare, iar prin stabilirea numrului de cuplri ale transmisiei la 100 km se poate stabili numrul de cicluri la solicitri de amplitudini mari.

8. Determinarea experimental a rezistenei n exploatare

La determinarea rezistenei n exploatare a pieselor autovehiculelor prin ncercri de tip WHLER, epruvetelor li se aplic cicluri de solicitare de amplitudini constante pn la ruperea piesei. De la o epruvet la alta se modific valoarea amplitudinii, a meninndu-se constant pentru aceiai epruvet.

N

0.8.a 0.6.a

103 410 106 108 1010

0.4. a

0.8.a

0.6.a

0.4.a

ncercrile de tip Whler

Solicitarea n trepte se caracterizeaz prin faptul c amplitudinea solicitrii unei epruvete este variabil, maximul solicitrii atingndu-se o singur dat ntr-un ciclu.

0.8.a

0.6.a

0.4.a


Rezult deci c solicitarea n trepte obosete mai puin materialul piesei dect solicitarea de tip WHLER. La solicitarea de tip WHLER amplitudinea solicitrii se aplic la fiecare ciclu, pn la ruperea piesei, n timp ce la solicitarea n trepte amplitudinea maxim se aplic o singur dat pe ciclu. Astfel curba obinut dup solicitarea n trepte este deplasat spre dreapta i ca atare pentru un nivel oarecare y sau i durabilitatea crete. ntruct piesele autovehiculelor sunt supuse n marea majoritate la solicitri aleatoare dimensionarea pe baza rezistenei n exploatare permite o utilizare raional a materialului piesei io reducere a masei acesteia. Colectivul de solicitare a piesei are o mare influen asupra duratei de via a acesteia.

9. Determinarea prin calcul a rezistenei n exploatare

n decursul timpului s-au elaborat mai multe metode de calcul a duratei de exploatare i a rezistenei pieselor pe baza curbelor WHLER, pe baza colectivului de solicitare a piesei i pe baza experienei acumulate.

Pentru determinarea prin calcul a rezistenei n exploatare a unei piese supuse la solicitri variabile n trepte se ia n considerare teoria cumulrii deteriorrilor, pe ipoteze i criterii fenomenologice de degradare care pot fi liniare sau nu .

N

i

ni

S

Ni

Curba lui Wohler pentru o solicitare aleatoare

i tensiunea admisibil a materialului sau tensiunea de rupere, Ni numrul de cicluri dup care piesa se rupe. Ne intereseaz ce se ntmpl n cazul unui numr ni


ncercrile experimentale au demonstrat c durabilitatea (D) nu este egal cu 1: 1D .

Ea este:

1D ,

ceea ce nu confirm ipoteza de degradare liniar a pieselor. Ca atare metoda cumulrii deteriorrilor, prin ipoteza lui MINNER, se apropie cel mai mult de realitate, pentru c la o epruvet la care s-au aplicat solicitri mai mici dect rupere i au aprut fisuri, fisurarea continu i pentru treptele inferioare ale solicitrii pn la ruperea efectiv. Pentru piesele cu concentratori durata de via se stabilete dup teoria lui LEHMAN, iar n cazul solicitrilor echivalente pe o singur treapt se utilizeaz metoda SERENSEN.

10. Transmiterea micrii

Micarea este caracterizat de dou feluri de parametrii: 1) cinematici,

- spaiu, - viteza, - acceleraia.

2) dinamici, - fora, - momentul.

Mainile de lucru sunt sistemele care primesc energie de la o main de for i efectueaz lucru mecanic sub forma unei micri caracterizat de parametrii cinematici (spaiu, vitez, acceleraie) i parametri dinamici (fora sau moment). Aceti parametri variaz de la caz la caz sau n cadrul aceluiai caz dup nite legi cunoscute. Toate aceste legi depind de timp.

.taa

,tvv

,tss

k

k

k

n timpul transmiterii micrii de la maina de for la maina de lucru energia sufer att un transfer ct i o transformare.

Masina de

lucruDestinatie

Ies

ire

Intrare

Ei El(d)

Ce(t)

De(t)

Ci(t)

Di(t)

Sursa (s)

Motor Transmisie

Transfer

Transformare

s d

Ci(t)

Di(t)

Ce(t)

De(t)

Pierderi

E

i

i

D

Cparametri cinematici, respectiv dinamici de intrare n transmisie.

e

e

D

Cparametri cinematici, respectiv dinamici de ieire din transmisie.

Ei energia la intrare n transmisie. El energia la ieire din transmisie. Transferul energiei n acest fel se face cu pierderi:


li EEE , (1)

i

l

E

E . (2)

Relaiile (1) i (2) sunt legile transferului de energie. Legile transformrii energiei:

2,1,0j,dt

tqdtC

dt

tqd,

dt

tdq,tqtC

dt

tqd,

dt

tdq,tqtC

j

e,i

j

e,i

2

e

2

eee

2

i

2

iii

n care: q este coordonata generalizat a micrii, respectiv spaiul s n cazul micrii de translaie sau poziia unghiular n cazul micrii de rotaie.

n cazul parametrilor dinamici, coordonata generalizat Q reprezint fora n cazul micrii de translaie i momentul n cazul micrii de rotaie:

t,qQD ii n funcie de suportul material al transferului energiei n spaiu, i a transformrii ei n

timp, pot exista mai multe tipuri de transmisii:

- transmisii mecanice, care n funcie de felul micrii se submpart n: i. translaie (micarea pistonului n cilindru),

ii. rotaie (arbori n micare), iii. roto-translaie.

- transmisii hidraulice, care n funcie de parametrii micrii lichidului de lucru se pot mprii n dou mari categori:

i. hidrostatice, caracterizate de faptul c fluidul de lucru circul la presiuni mari ns la debite reduse (frnele);

ii. hidrodinamice, fluidul circul la presiuni mici dar debite mari (ambreiajul hidrodinamic);

- transmisii pneumatice, care sunt caracterizate de faptul c fluidul de lucru este aerul, i pot fi gsite n:

i. sistemul de frnare, ii. ambreiaje acionate pneumatic,

iii. schimbarea treptelor. - transmisii electrice, - transmisii magnetice, - transmisii hibride, care ncearc s combine avantajele a dou sisteme de

transmisie, eliminndu-le dezavantajele (mecanismul de servofrn). Transmisiile n general pot fi tratate ca nite sisteme caracterizate de proprietile lor:

- netrivialitatea, reprezint faptul c transmisiile prezint cel puin o intrare i cel puin o ieire care nu sunt identice (ex. Cutia de viteze),

- observabilitatea, reprezint faptul c pornind de la legile de intrare i ieire se poate afla starea sistemului n orice moment (spaiu, vitez, acceleraie),

- sensibilitatea, arat c la o variaie infinitezimal a mrimilor de intrare are loc o variaie infinitezimal a mrimilor de ieire,

- stabilitatea, reprezint capacitatea sistemului de a reveni la o stare de echilibru ntr-un timp finit,


- accesibilitatea, apare ntruct sistemele admit un numr finit de intrri i de ieiri,

- adiionalitatea i finalitatea, apare deoarece sistemele admit dou puncte de extrem (intrare i ieire) i un numr de stri.

11. Sistemele mecanice de transmitere a micrii

Aceste sisteme nu realizeaz o modificare a formei de energie dect n cadrul aceleai forme, din energie de translaie n energie de rotaie sau invers, dar realizeaz transferul energiei n spaiu de la surs la destinaie, precum i transformarea parametrilor de intrare n parametri de ieire prin funcii de transfer.

12. Sistemele hidraulice de transmitere a micrii

Acestea constituie o interfa ntre o main de for (MF) i o main de lucru (ML), care preia energia mecanic i o transform n energie hidraulic cu ajutorul unui generator hidraulic, i o transmite prin intermediul unui lichid de lucru aflat ntr-un circuit nchis unei maini hidraulice care realizeaz transformarea energiei n energie mecanic transferat mainii de lucru.

GHMF

Transformare Transfer Transformare

MH ML

Me

e, e, e,i, i, i,

Mi

Schema unui sistem hidraulic de transmitere a micrii

Parametrii de intrare:

i,

dt

di

,

2

i

2

idt

d .

Parametrii de ieire: e,

dt

de

,

2

e

2

edt

d .

Legtura ntre parametrii de intrare i cei de ieire se face prin intermediul funciilor de transfer sub urmtoarea form:

i

eZ

,

i

eZ

,

i

eZ

.

Funcia de transfer care face legtura ntre viteza unghiular de ieire i viteza unghiular de intrare reprezint raportul de transmitere al transmisiei hidraulice.


Generatorul hidraulic n cazul sistemelor hidrostatice este o pomp volumic. Iar n cazul sistemelor hidrodinamice generatorul hidraulic este de tipul pompelor cu palete.

Motorul hidraulic n cazul sistemelor hidrostatice este un motor rotativ sau liniar, iar n

cazul sistemelor hidrodinamice este o turbin.

13. Sistemele hidromecanice de transmitere a micrii

Sistemele hidraulice cu variantele lor, i sistemele mecanice, prezint avantaje i dezavantaje funcionale, constructive, economice sau de mentenan. Necesitatea eliminrii a ct mai multor dezavantaje a impus construirea sistemelor hibride care reprezint o mbinare a sistemelor mecanice i hidraulice. Privind funcionarea acestora nu se ntlnesc elemente calitativ noi, ci doar cantitativ.

Funcionarea acestor sisteme are loc dup aceleai legi care guverneaz transmiterea micrii pe cale mecanic i hidraulic, mai multe doar ca numr pentru a putea modela procesele care se desfoar. Datorit numrului ridicat de posibiliti de combinare a subsistemelor mecanice i a celor hidraulice gama realizrilor constructive este foarte larg urmrind n mod specific cerinele diferite ale utilizatorilor.

Avantajele transmisiei mecanice:

n general aceste transmisii au un randament ridicat, depinznd de soluia constructiv aleas pentru lagr (alunecare sau rostogolire). Precizia de execuie este mult mai mic comparativ cu transmisiile hidrodinamice.

Materialele folosite sunt materiale obinuite. Dezavantaje:

- Variaia raportului de transmitere se face n trepte, - Durabilitatea este mai sczut datorit solicitrilor mecanice care apar n

transmisie,

- Zgomotul n funcionare este mai mare. Avantajele transmisiei hidraulice:

- asigur continuitatea transmiterii micrii prin variaia continu a raportului de transmitere,

- au durat de utilizare mai mare datorit solicitrilor mai reduse dect n cazul transmisiilor mecanice,

- zgomotul n timpul funcionrii este mult mai redus dect n cazul transmisiilor mecanice.

Dezavantaje: - precizia de prelucrare a elementelor componente este mai ridicat dect n

cazul transmisiilor mecanice;

- au de obicei un randament mai sczut; - transmiterea micrii nu poate fi ntrerupt dect prin eliminarea lichidului

de lucru;

- materialele folosite sunt mai pretenioase ducnd n final la creterea costului de producie;

- masa specific a unei transmisii hidrodinamice este mai mare dect masa specific a unei transmisii mecanice, ducnd la creterea greutii autovehiculului.

14. Transmisia autovehiculelor. Rol. Cerine impuse. Clasificare

(v. Lucrarea de laborator)

14.1. Ambreiajul

Este subansamblul plasat ntre motor i transmisie cu rolul de a separa cinematic cele dou elemente dar i de a compensa principalele dezavantaje ale motorului cu ardere intern:


- nu poate fi pornit sub sarcin, - nu se poate inversa sensul de rotaie, - micarea neuniform a arborelui cotit, - existena unei zone de instabilitate a funcionrii motorului.

Rolul ambreiajului

- asigur decuplarea rapid i complet a transmisiei de motor la oprirea autovehiculului sau la schimbarea treptelor de vitez,

- asigur demararea n condiii optime asigurnd o cretere progresiv a solicitrilor n transmisie,

- limitarea vibraiilor torsionale ale motorului sau ale transmisiei, - i rol de cuplaj de siguran.

Cerine impuse ambreiajului - s decupleze complet i rapid motorul de transmisie pentru a permite

schimbarea treptelor de vitez i pentru a evita uzura prematur a garniturilor de friciune,

- cuplarea lin i progresiv pentru a asigura creterea treptat a momentului motor pe care-l transmite mai departe,

- transmiterea momentului motor n totalitate n orice condiii (normale) de exploatare,

- s fie capabil s preia n totalitate cldura produs n urma cuplrilor i decuplrilor succesive i s o evacueze fr probleme,

- s protejeze motorul i transmisia prin patinarea organelor sale, n toate regimurile n care apar suprasarcini,

- partea condus a ambreiajului s aib moment de inerie ct mai mic, - forele axiale normale pe suprafaa de frecare s se echilibreze reciproc, - rezistena mare la uzur, - s-i pstreze parametri funcionali n orice regim de funcionare.

Clasificarea ambreiajelor

1. Dup modul de acionare: - neautomate, care sunt puse n funciune prin aciunea conductorului, prin

acionare mecanic sau hidraulic, - automate, pot fi acionate hidraulic, electric, magnetic, pneumatic sau

vacumatic, acionarea lor fcndu-se n funcie de turaie, sarcin sau mai nou n funcie de poziia levierului pentru schimbarea vitezelor.

2. Dup modul de transmitere a momentului motor - mecanice cu friciune, care sunt caracterizate de faptul c transmit

momentul motor prin forele de frecare care apar ntre partea conductoare i partea condus,

- hidraulice, care transmit momentul motor prin intermediul unui lichid de lucru (vsco-cuplu, ntlnit la ventilator, i la transmisii 4x4), aflat ntr-un circuit nchis,

- magnetice, care transmit momentul prin intermediul cmpurilor magnetice (la instalaia de clim, air conditioning),

- ambreiajele combinate. Ambreiajele mecanice cu friciune se clasific:

- dup forma suprafeelor de frecare i direcia de apsare a forei de presiune: 1. ambreiaje cu discuri (cele mai utilizate), la

care fora de presiune acioneaz axial, 2. ambreiaje cu tamburi, la care fora de

apsare acioneaz radial,


3. ambreiaje cu conuri la care fora de presiune acioneaz radial axial.

- dup modul de realizare a forei de presiune: 1. ambreiaje cu arcuri, 2. cu prghii, 3. electromagnetice, 4. cu apsare hidraulic.

- dup construcia mecanismului de acionare: 1. normal cuplate, 2. facultativ cuplate (pe tractoare, pe

enilate), caz n care este acionat printr-o manet.

- dup natura frecrii putem avea: 1. cu frecare uscat, 2. cu frecare umed, caz n care se introduce

n baie de ulei (motociclete, autocamioane,

maini sport). Sunt multidisc. - dup modul de distribuie din transmisie avem:

1. ambreiaje cu un singur sens (simple), 2. ambreiaje cu dou sensuri.

14.2. Construcia ambreiajului mecanic cu friciune

Pri componente 1) partea conductoare, este constituit din totalitatea elementelor ambreiajului aflate n

legtur permanent cu arborele cotit i n acelai regim de micare cu acesta. - volant, - mecanism de ambreiaj.

2) partea condus, este constituit din totalitatea elementelor ambreiajului legate de arborele primar al cutiei de viteze i aflat n legtur permanent cu acesta.

- discul de ambreiaj (disc de friciune), - arborele ambreiajului (de regul e arborele primar al cutiei de viteze).

3) sistemul de acionare, compus din elementele exterioare ambreiajului: - manonul de cuplare, - furca de acionare, - dispozitiv de comand.

4) carterul ambreiajului,

Elementele componente ale ambreiajului:

1. volant, 2. disc de friciune, 3. mecanism de ambreiaj, care cuprinde carcasa n care se monteaz

placa sau discul de presiune, ntre acestea interpunndu-se arcuri

elicoidale sau un arc de tip diafragm, 4. rulment de presiune (manon de cuplare), 5. furca de acionare (prghia), 6. cablu de acionare.

Construcia ambreiajului mecanic cu friciune cu prghii de debreiere i arcuri periferice:


5 6 7 9

8

10

13 12

1

2

3

4

11

Schema unui ambreiaj mecanic de friciune

1) Arbore cotit al motorului, 2) Lagr pentru axul ambreiajului, 3) Axul ambreiajului (de regul arborele primar al cutiei de viteze), 4) Volant, 5) Discul de friciune, 6) Placa de presiune, 7) Arc de presiune, 8) Manon de decuplare (rulment de presiune), 9) Sistem de debreiere, 10) Prghi de debreiere, 11) Tij de acionare, 12) Carcasa ambreiajului, 13) Carterul ambreiajului. Explicaii: Volantul (4) este legat de arborele cotit. Elementele 4, 12, 11, 10, 7 i 6 constituie partea

conductoare a ambreiajului. Toate n afar de 4 fac parte din mecanismul ambreiajului. Elementele 5 i 3 constituie partea condus. n momentul clcrii pedalei de ambreiaj, prin mecanismul de acionare rulmentul este

obligat s apese pe captul prghiei 10 (care de obicei sunt cel puin trei la numr), care face o basculare i trage spre dreapta placa de presiune, comprimnd arcurile i elibernd n felul acesta discul ambreiajului (discul de friciune). La eliberarea pedalei sistemul revine la poziia iniial, adic se cupleaz motorul de arborele ambreiajului. Asta e determinat de arcurile de presiune sau de arcul diafragm, care apas asupra plcii de presiune care va strnge discul condus pe suprafaa de frecare a volantului.

Volantul are ca rol principal reducerea gradului de neuniformitate a vitezei unghiulare a

arborelui cotit al motorului i asigur fixarea pe partea lui exterioar a unei coroane dinate necesar dispozitivului de pornire i, mai nou, a unei alte coroane dinate necesare traductorului de turaie pentru sistemul de aprindere, de alimentare, sau diagnosticare.

Volantul poate fi monobloc sau modular.

Volantul modular este specific autoturismelor si este executat de regul dintr-o plac de oel dispus pe volant i un corp inelar din font dispus pe disc.

Discul de friciune este partea ambreiajului (a prii conduse) care sub aciunea forelor axiale dezvoltate n mecanismul de ambreiaj permite transmiterea fluxului de putere al motorului

spre arborele condus al ambreiajului.

Cerine impuse discului de ambreiaj: - s transmit integral momentul motor fr patinare, - s asigure progresivitatea la cuplare,


- s asigure izolarea vibraiilor de torsiune, - s permit o bun ventilare,

Construcia: Discul de friciune este compus din:

- disc suport, pe care se plaseaz garniturile de friciune, - butuc cu flan, - amortizor de oscilaii de torsiune, - disc suplimentar, - elementele de legtur (nituri).

Arcurile au rol de amortizare a oscilaiilor de torsiune. Discul suport 2 este confecionat din tabl de oel cu coninut mediu

sau ridicat de carbon, cu grosime de 1,42 mm, avnd un dublu rol, i anume transmiterea momentului de torsiune i fixarea garniturilor de friciune.

Discul 2 are nite tieturi (decupri) radiale pe el. Progresivitatea cuplrii pomenit mai sus se poate realiza prin

tieturile radiale i curbarea sectoarelor ce rezult n acest fel sau prin introducerea unor lamele suplimentare. Astfel ocul la cuplare este diminuat.

ntre discul suport 2 i flana butucului se monteaz izolatorul pentru vibraii de torsiune. Soluii de realizare a discului:

1

2

3

4

F

F

A

A

A-A

Cu disc curbat sau deformat n scopul amortizrii

1) garnitur de friciune, 2) sectoare ale discului metalic, 3) garnitur de friciune, 4) nituri. distana de la garnitura de ficiune pn la discul metalic =0,82 mm. La discul de oel se aplic un tratament termic de clire n ulei i revenire ce i asigur o

duritate HRC 3850.

2


1

2

3

4

5

Cu arcuri lamelare suplimentare

1) garnitur de friciune, 2) discul metalic suport, 3) arcurile lamelare, 4) garnituri de friciune, 5) nituri. Arcurile lamelare se execut din band de oel cu grosimea de 0,5 mm dup care se clesc

i se supun revenirii n prese la temperatura ( C420t 0 ).

14.3. Garniturile de friciune

Cerine impuse garniturilor de friciune: - s posede coeficient de frecare ridicat care s rmn stabil chiar i la

temperaturi mari,

- s aib rezisten mare la uzur, - proprieti mecanice bune (rezisten mare, elasticitate, plasticitate), - s asigure funcionarea fr zgomot, - conductivitate termic ridicat.

Materialele folosite: metal pentru volant i placa de presiune (font); materiale nemetalice n general pentru garniturile de friciune.

Azbestul are o stabilitate termic i chimic ridicat. Nu arde. Obs. Praful ce se degaj la cuplri i decuplri este totui cancerigen. Asta face s apar o

reacie din partea ecologitilor, i s se caute alternative. Azbestul nu se utilizeaz singur, ci ca fibre sau texturi mpreun cu inserii metalice

neferoase sau feroase i liani. Din azbest se utilizeaz trei materiale:

- raibest, - ferodoul, - azbocauciucul.

Raibestul este un material din azbest frmiat mbibat cu liani i apoi presat (se mai numete i azbocarton).

Azbocauciucul este un material preparat din azbest care folosete ca liant cauciucul sintetic.

Ferodoul (cel mai utilizat) se mai numete metalazbest este un material format din azbest cu inserii metalice, liant i presat ntr-o form la grosimi de 35 mm.

Inseriile metalice:


- oxidul de zinc mbuntete rezistena la uzur, - oxidul de plumb (PbO) litarg mpreun cu alama mrete i stabilizeaz

coeficientul de frecare,

- oxidul de fier (Fe2O3) se folosete pentru mrirea coeficientului de frecare, Coeficientul de frecare pentru garniturile pe baz de azbest este cuprins ntre 0,20,35. Coeficientul de frecare pentru garniturile pe baz de material ceramic este cuprins ntre

0,40,45.

Garniturile metalo-ceramice se execut prin presarea pulberilor metalice n prefabricate la presiuni 100600 Mpa, dup care acestea se sinterizeaz (se nclzesc n vid la temperaturi de dou treimi din temperatura de topire a materialului de baz Cu, Zn, Fe, Ni i se preseaz).

Acestea au un coeficient de frecare de 0,40,5, duritate mare (care sunt avantaje),

coeficient de elasticitate sczut (dezavantaj). Garniturile din rini sintetice armate cu fire de chevlar sau fibre de sticl, garnituri care

se consider nepoluante prin particule rezultate din procesul de uzur. mbinarea garniturilor de friciune cu discul de ambreiaj se realizeaz prin nituire (a),

lipire, prin formare pe disc (b), sau, o alt soluie, ca garnituri libere (c).

x

3...5mm

a

3...5mm

b

1

4

2 3 1

c

2 1 2

Cu disc curbat sau deformat n scopul amortizrii

1) garnitur de friciune, 2) disc metalic, 3) garnitur de friciune, 4) nituri. Cel mai utilizat sistem este totui nituirea. Acesta din urm:

- asigur rezisten n funcionare, - permite refacerea discului cnd garnitura s-a uzat.

Capul nitului este montat cu o distan x spre interior x = 0,51 mm. Dezavantaje: Capul nitului poate freca pe volant sau pe placa de presiune (n cazul uzurii

exagerate a garniturilor de friciune), provocnd n acest caz o uzur considerabil i zgomot. Durata de funcionare este de cca 15002000 ore. Operaia de nituire este ct se poate de delicat i pretenioas. Asta pentru c n cazul n

care fora de strngere a nitului nu este suficient de mare, garniturile vor avea un joc nedorit i ca efect o funcionare necorespunztoare dup montajul discului. La o for de strngere a nitului mai mare dect cea indicat garnitura se poate fisura n zona gurii nitului deoarece acolo este mult subiat (cca 11,5 mm). A strnge nitul att ct e bine, cere o ndemnare i o atenie sporit din partea celui care efectueaz operaia de recondiionare a discului condus prin aplicarea altor garnituri de friciune.

mbinarea prin lipire:


Avantaje:

- asigur o durat de via mai mare cu pn la 1,52 ori in comparaie cu discul nituit.

- asigur mrirea suprafeei de frecare i a rezistenei, fiindc sunt eliminate gurile de nit,

Dezavantaje:

- la uzare se schimb ntreg discul, - procesul de lipire este costisitor i destul de delicat: cere o umiditate

controlat a spaiului n care se efectueaz operaia n sine, fora de presiune precis etc.

Formarea garniturilor de friciune pe disc Avantaje:

- are durata de via dubl, Dezavantaje:

- dup uzare trebuie aruncat cu totul. n ultimele dou soluii nu se mai poate asigura preluarea ocurilor axiale, deci nu exist

amortizare la disc.

Soluia cu garnituri libere Avantaje:

- are durata de via pn la 4000 ore de funcionare, - se face mult mai uor schimbarea garniturilor de friciune,

14.4. Mecanismul de ambreiaj

Este subansamblul montat pe volant care asigur apsarea i eliberarea discului de friciune poziionat ntre volant i acest mecanism.

Cerine impuse mecanismului de ambreiaj: - s asigure o psare uniform pe toate suprafeele discului de ambreiaj, - s fie echilibrat dinamic, - s aib dimensiuni mici, - s aib gabarit axial redus,

Construcie. Alctuire: 1) placa de presiune, 2) dispozitiv elastic de apsare, 3) carcasa ambreiajului. Carcasa ambreiajului se fixeaz pe volant prin uruburi i se centreaz cu ajutorul unor

tifturi de centrare. n partea central are prevzut o deschidere prin care trece axul ambreiajului i manonul de decuplare.

Aceast carcas se execut din tabl de oel ambutisat cu un coninut redus de carbon (pentru autoturisme), sau prin turnare din font n cazul ambreiajelor ce transmit momente mari (autocamioane i autobuze).

Placa de presiune este confecionat din font sau oel i se afl n acelai regim de micare cu volantul, avnd n plus fa de acesta posibilitatea de deplasare axial, fa de volant, micare necesar cuplrii sau decuplrii ambreiajului, precum i pentru compensarea uzurilor care apar la discul de friciune.


3

21

Mecanismul de ambreiaj

1) carcasa ambreiajului, 2) placa de presiune, 3) elementele elastice de legtur. Placa de presiune 2, legat prin elementele elastice 3 de carcasa mecanismului de

ambreiaj, execut o micare de rotaie i una axial pentru debreiere. Revenind acum pentru o clip la discul de presiune putem amintii c metodele sau

soluiile de amortizare a oscilaiilor transversale sunt urmtoarele: - cu capsule hidraulice, o metod mai modern care se bazeaz pe rezistena

hidrodinamic a unui lichid nchis n nite mici recipiente sub form de capsule. La cuplare ocul i oscilaiile sunt preluate de lichidul comprimat n capsulele respective. Problemele importante care pot aprea sunt legate de etanare. Cnd apar scpri de ulei acesta ajunge ntre suprafeele n frecare i nu e de dorit acest lucru pentru c funcionarea ambreiajului este compromis,

- tampon de cauciuc, la care problema major este pstrarea calitilor elastice n timpul funcionrii la temperaturi ridicate. Din cauza cldurii cauciucul respectiv i pierde calitile elastice i amortizarea este pierdut,

- arcuri elicoidale, care rmn nc soluia cea mai utilizat i mai convenabil.

14.5. Mecanismul de presiune

Este constituit din arcurile de presiune, carcasa ambreiajului, i placa de presiune. Arcurile de presiune sunt dispuse ntre placa de presiune i carcasa ambreiajului n stare

precomprimat. Arcurile de presiune pot fi dispuse central sau periferic. Cele periferice sunt de tip elicoidal cilindric.

Cele centrale pot fi:

- elicoidale cilindrice, - conice, - tip diafragm.

14.6. Arcurile periferice elicoidale cilindrice

Arcurile de acest tip sunt dispuse pe un cerc astfel nct forele centrifuge s nu le poat deplasa nspre exterior i cldura degajat n procesul ambreierii-debreierii s nu se transmit spre ele. De reinut: cldura nu trebuie s ajung de la placa de presiune la arcuri, de aceea ntre plac i arcuri sunt dispuse nite aibe termoizolante (n anumite cazuri din ferodou) care mpiedic transferul de cldur n sensul prezentat mai sus.

Numrul acestor arcuri depinde de diametrul exterior al discului de friciune, astfel:

- pentru 200d mm se utilizeaz 6 arcuri,


- pentru 280d200 mm se utilizeaz 912 arcuri,

- pentru 380d280 mm se utilizeaz 1218 arcuri. Aceste arcuri pot fi dispuse pe un rnd sau dou. Cu ct crete diametrul arcului, cu att

trebuie s creasc i diametrul srmei din care este confecionat arcul respectiv.

3

1

4

Mecanismul de presiune

1) placa de presiune, 2) carcasa mecanismului de ambreiaj, care se fixeaz prin uruburi pe volant, 3) aib termoizolant, 4) arcuri de presiune.

ntruct arcurile se monteaz n stare comprimat, fora total de comprimare trebuie s fiie egal cu fora de presiune, for care se determin cu o relaie de forma:

Zr

MS

m

m , (1)

n care: Mm este momentul motor maxim transmis prin ambreiaj, coeficientul de siguran al ambreiajului (pentru autoturisme: 1,21,5), coeficientul de frecare, Z numrul perechilor suprafeelor de frecare, rm raza medie de frecare, care poate fi determinat cu relaia:

2

rRrm

,

n care: R este raza exterioar a discului de friciune, r raza interioar a aceluiai disc.

Dac Za este numrul de arcuri, atunci fora (Fo) care acioneaz asupra unui singur arc este de forma:

a

oZ85,0

SF . (2)

Deoarece n timpul decuplrii ambreiajului arcurile se deformeaz suplimentar cu aproximativ 20% va rezulta c fora maxim ce acioneaz asupra unui arc este de forma:

Fmax=1,2.Fo. (3)

Un arc cilindric elicoidal prezint o dependen liniar ntre deformaie i for. Utilizarea unui arc conic (elicoidal) nu mai asigur o dependen liniar ntre deformaie i for Prima spir intr n a doua, i n felul acesta rmn mai puine spire active.

14.7. Arcurile diafragm

Cel mai utilizat este ns arcul diafragm, care are forma unui trunchi de con cu brae elastice formate prin decupri radiale. Aceste brae au i rolul de prghii de debreiere.


Decuprile radiale fac ca elementele sau lamelele rezultante s devin braele

mecanismului de ambreiaj.

n funcie de sensul forei de decuplare exist dou tipuri de mecanisme de ambreiaj: 1) mecanism comprimat, cnd la decuplare manonul se apropie de

volant i 2) mecanismul de tip tras, cnd la decuplare manonul se deprteaz de

volant.

Cu ce se prinde arcul diafragm pe carcasa ambreiajului? Elementele cu care se asambleaz diafragma pe carcasa mecanismului de ambreiaj sunt asemntoare cu nite nituri, dar nu sunt nituri ci poart numele de ANTRETOAZ. O astfel de antretoaz are un umr de sprijin.

Problema care se pune acum este: ce utilizez? ...arcuri elicoidale ? Sau arc diafragm? Cnd se opteaz pentru o soluie sau pentru alta trebuie s se in seama de urmtoarele

aspecte:

Utilizarea arcurilor elicoidale face ca apsarea plcii de presiune pe suprafaa de frecare s fie neuniform.

Prghiile de debreiere impun operaii complexe de reglaj pentru ca capetele lor s fie n acelai plan, paralel cu planul volantului.

Arcurile elicoidale au un gabarit axial mare.

Montarea arcurilor elicoidale implic o serie de prevederi constructive mpotriva aciunii forei centrifuge i mpotriva aciunii temperaturii care se degaj n procesul de cuplare-decuplare.

14.8. Caracteristica arcului elicoidal i a arcului diafragm

0 h

FD

FD1

FD2 D2

D1

1

2

C

U h

1 caracteristica specific arcurilor cilindrice periferice este o caracteristic liniar, 2 caracteristica specific unui arc tip diafragm, U cursa moart a ambreiajului, h cursa util a pedalei,


D1, D2 reprezint punctul de decuplare total a ambreiajului (D1 arc. cilindr. perif.; D2 arc diafrag.),

C momentul nceperii decuplrii (cuplrii), FD1 fora necesar debreierii (decuplrii). OBS.: Fora de apsare (asupra pedalei) la decuplarea complet (punctul D2) a

ambreiajului cu arc de tip diafragm este mai mic dect fora necesar n timpul apsrii (n intervalul cursei moarte). Pe msura mbtrnirii diafragmei aceast for (de la decuplarea total) devine tot mai mare, spre deosebire de ce se ntmpl cu arcurile periferice.

La arcurile periferice din cte se poate vedea pe graficul de mai sus fora de apsare la decuplarea total este mai mare dect fora din timpul ntregii curse. Cu toate acestea, chiar i dup un timp de funcionare mai ndelungat lucrurile nu decurg ca la arcul diafragm.

14.9. Prghiile de debreiere

Se realizeaz din OLC forjat sau prin matriare, dup care li se aplic un tratament termo-chimic (carburare) n vederea creterii rezistenei la oboseal.

Ele sunt ntr-un numr de minim trei, iar condiia obligatorie de funcionare, este ca toate cele trei capete care vin n contact cu manonul de decuplare s fie ntr-un plan paralel cu planul volantului.

14.10. Manonul de decuplare

Este ntlnit n trei soluii constructive: - rulment axial, - rulment axial-radial, - inel de grafit.

Obs.: Dac rulmentul de presiune se sprijin direct pe arborele ambreiajului, atunci el se va roti ori de cte ori pornim

motorul, lucru care conduce la o durat de via mai scurt a rulmentului. Din aceast cauz se opteaz pentru montarea rulmentului pe o buc.

1) arborele ambreiajului, 2) rulment de presiune axial, 3) dispozitiv de acionare, 4) buc fixat n consol n carterul cutiei de

viteze.

14.11. Arborele ambreiajului

Poate fi constituit ca pies separat (autocamioane) sau poate fi parte comun cu arborele primar al cutiei de viteze (autoturisme). n acest caz este sprijinit n dou lagre:

- n arborele cotit sau n volant, printr-o buc de grafit sau bronz; - n carterul cutiei de viteze.

Lagrele pot fi de alunecare (ntlnite la autoturisme) sau de rostogolire (ntlnite la autocamioane).

Obs.: Bucele se uzeaz mult mai rapid dect rulmenii.

15. Parametrii principali ai ambreiajelor

Parametrii principali ai ambreiajelor sunt necesari pentru compararea diferitelor tipuri de

ambreiaje i stabilirea caracteristicilor funcionale ale acestora. Exist patru parametrii caracteristici ambreiajelor, i anume:

coeficientul de siguran, po presiunea specific,

3

1

2

4


lp lucrul mecanic de patinare, t creterea (gradientul) de temperatur.

15.1. Coeficientul de siguran

Momentul de torsiune de la motor se transmite transmisiei datorit forelor de frecare care apar ntre placa de presiune, discul de friciune i volant, din cauza exercitrii forei de apsare de ctre mecanismul de apsare. Astfel, momentul transmis de ambreiaj se determin cu relaia:

ma rZSM , (1)

n care: este coeficientul de frecare, ce caracterizeaz cuplurile de materiale. =0,350,45, n cazul cuplului de materiale metalo-ceramice; =0,250,35, n cazul cuplului de materiale metal-azbest.

Totdeauna un ambreiaj se supradimensioneaz n sensul c este capabil s transmit un moment mai mare dect momentul maxim dezvoltat de motor.

=1,21,5 autoturisme, (fora de apsare redus, frecare (uzur) mare, cuplaj de sig.; =1,52 autocamioane, =22,5 autocamioane grele n carier etc., (la ultimele dou categorii avem: moment transmis mult mai mare, (de)cuplri brute);

Un coeficient de siguran () redus ca i n cazul autoturismelor asigur o cuplare i o decuplare lin, n schimb cresc frecrile i uzura ambreiajului, dar ambreiajul i exercit rolul de cuplaj de siguran.

n cazul alegerii unui coeficient de siguran () mare, cuplarea se face brusc fr frecri, ducnd la o via mai lung a ambreiajului, dar acesta nu mai ndeplinete i funcia de cuplaj de siguran.

Pentru ambreiajele multidisc se alege un =2,53.

15.2. Presiunea specific

Presiunea specific este o valoare care-mi arat presiunea la care sunt supuse garniturile de friciune. Presiunea specific poate varia n funcie de materialul din care sunt confecionate garniturile de friciune.

- la materialele pe baz de azbest: po=0,170,35 N/mm2;

- la materialele metalo-ceramice: po=0,352 N/mm2.

Presiunea specific este cauzat de mecanismul de presiune, motiv pentru care acesta trebuie s fie reglat corespunztor pentru o distribuie ct mai uniform a acestei presiuni.

A

Spo 22o

22

o rRp4

d

4

DpS

, (3)

2

rRZ

M

rZ

MS m

)2(

m

a)1(

, (4)

2

rRZ

MrRp m22o

2

rRZrR

Mp

22

mo

. (5)

Pentru transmiterea unui moment motor mai mare este nevoie de creterea presiunii specifice (po) a ambreiajului. De asemenea, creterea coeficientului de siguran implic o cretere a acestei presiuni. Creterea numrului suprafeelor conjugate de frecare (a discurilor de frecare la ambreiajele multidisc) implic o scdere a presiunii specifice, chiar dac momentul transmis de ambreiaj rmne acelai.


15.3. Lucrul mecanic de patinare

Are valori maxime n cazul pornirilor de pe loc datorit pieselor n micare de rotaie. Lucrul mecanic de patinare depinde de:

- greutatea autovehiculului (Ga), - turaia motorului (n), - raportul de transmitere (is). Cu ct is este mai mare, cu att crete lp. - rezistenele la rulare datorate drumului ( mare duce la lp mare), - raza de rulare a roii (rr); rr mare duce la lp mare; - coeficientul de proporionalitate (k) care arat gradul de cretere a

momentului de frecare n timpul cuplrii ambreiajului: k=3050 Nm/s, la autoturism,

k=100150 Nm/s, la autocamion,

Lucrul mecanic de patinare poate fi scris atunci ca o funcie de forma: lp=f(Ga, n, is, , rr, k).

15.4. Gradientul (sau creterea) de temperatur

Creterea de temperatur (t) se datoreaz frecrilor care apar ntre partea condus i partea conductoare i are valori maxime la pornirea de pe loc. Acest gradient de temperatur se determin cu relaia:

C ,cm

Lt o

p

n care: este numrul pieselor raportat la numrul suprafeelor conjugate, dat de relaia:

s

p

n

n

mp masa pieselor care transmit cldura, c cldura specific a pieselor (c=500 J/kgK),

Gradientul de temperatur are valori cuprinse n intervalul: t=815 0C. Asta nseamn c la o pornire de pe loc se produce o nclzire a pieselor cu 8...15 0C.

Concluzie foarte important: n ciclul urban, innd cont c se realizeaz ntre 50...60 de cuplri decuplri la 100 km, lucrul mecanic de patinare (lp) i nclzirea pieselor sunt principalii factori care duc la distrugerea ambreiajului. n plus, folosirea intens a acestuia duce la uzura manonului de cuplare (care nu e altul dect rulmentul axial).

16. Calculul cuplrii ambreiajului

1

M2

1

M1

Ma

22

dTd

Rr

1) Arborele cotit, 2) Arborele ambreiajului,

1, 2 vitezele unghiulare ale celor doi arbori, Ma momentul de torsiune transmis prin ambreiaj.

Ipoteza de lucru: Discul de friciune este caracterizat de (R, r) din care separm un element de dimensiuni infinitezimale.


d2pdT

d2dA

dApdS

dsdT

o

i

o , (1)

dp2dTdM 2o ,

3

rRp2dp2M

33

o

R

r

2

o

,

Deoarece ntre discul conductor i discul condus nu exist patinare (ipotetic vorbind) rezult c momentul motor va fi egal cu momentul transmis pe arborele ambreiajului. n cazul n care n timpul cuplrii exist patinare se poate defini un randament al ambreiajului, ca fiind un raport dintre cei doi arbori:

1

2

1

2a

P

P

.

La ambreiajul total cuplat: 1a12 .

n timpul cuplrii ambreiajului, la plecarea de pe loc, pe lng modificarea lui 2 apare i modificarea vitezei unghiulare (1) a arborelui cotit 1, de aceea trebuie accelerat.

ta

2

1

C

0 t

c

o

o viteza iniial a arborelui conductor, 0 viteza iniial a arborelui ambreiajului, c viteza unghiular n momentul cuplrii complete.

MaM1 M21 2

i2

i1

i1 momentul de inerie a maselor n micare de rotaie din motor, i2 momentul de inerie redus la arborele ambreiajului al maselor n micare de rotaie din transmisia automobilului.

Ipoteza de lucru: Se presupune c vitezele unghiulare au o variaie liniar.

dt

diMM

dt

diMM

222a

111a


dtdi

MM

dt

d11

1

1a1

c2c1o

21

222

c1o1

ttt

t

21

oco21c tt

a

2

a

1

1

2

2

a

o

2

2a

1

1a

o

21

oc

M

M1

M

M1

i

i

i

Mi

MM

i

MMt

a

2

a

1

1

2

2

a

oc

M

M1

M

M1

i

i

i

Mt (1)

innd cont c pe un drum orizontal momentul rezistent M2 este mult mai mic dect

momentul motor M1, acesta este considerat M20. Vom obine expresia timpului de cuplare:

1M

M1

i

i

i

Mt

a

1

1

2

2

a

oc (2)

Din expresia (2) rezult c cu ct momentul motor este mai mare i timpul de cuplare este mai mare.

17. Mecanisme de acionare a ambreiajului

Ambreiajul poate fi acionat automat prin metode vacumatice sau electrice, innd cont de turaia motorului, poziia pedalei de acceleraiei, poziia levierului schimbtorului de viteze sau poate fi acionat de conductorul auto, mecanic, hidraulic sau combinat.

Sistemele mecanice de acionare sunt acelea la care comanda de la pedala ambreiajului la manonul de debreiere se transmite prin prghii (la sistemele cu prghi de debreiere i arcuri periferice) sau cabluri (la sistemul cu arc central tip diafragm). n cazul acestor ambreiaje trebuie s se in seama de un joc ntre manonul de cuplare i prghiile de debreiere de 23 mm i o distan ntre suprafeele de frecare =0,81,5 mm n cazul ambreiajelor monodisc i 0,20,4 n cazul ambreiajelor multidisc.

Fp=80150 N; autoturisme.

Fp=150200 N; autocamioane.

Cursa libera a ambreiajului are valori cuprinse ntre 80120 mm.

c

d

FD Fp

b

a


c

d

f

eSl

b

a

Fp

Fig. . Schema mecanismului mecanic de acionare a ambreiajului.

unde: Sl este cursa liber a manonului, Sm cursa manonului, FD fora necesar debreierii.

f

ezSS lm ,

d

c

b

a

f

ezS

d

c

b

aSS emp

.

Acionarea mecanic a ambreiajelor asigur rapoarte de transmitere 3545% i randamente ntre =0,60,8.

Acionarea hidraulic asigur rapoarte de transmitere mai mari i randamente de 0,60,9. Datorit complexitii constructive acionarea hidraulic se folosete acolo unde fora necesar debreierii este mult mai mare dect fora care poate fi dezvoltat la pedal. A1 seciunea pompei de lucru, A2 seciunea cilindrului receptor,

2

1

A

A

f

e

d

c

b

au ,

e

f

A1=

cd

Sl2

d2A2=4

bFp

4d1

2

a

Fig. . Schema mecanismului hidraulic de acionare a ambreiajului.

18. Calculul elementelor ambreiajului

Calculul elementelor ambreiajului ia n considerare o for care acioneaz la pedal de dou ori mai mare dect valorile obinuite, pentru supradimensionarea elementelor ambreiajului. Prghiile de debreiere sunt solicitate la ncovoiere n momentul n care are loc decuplarea total a ambreiajului, solicitare care depinde de caracteristica de elasticitate a arcurilor de presiune. Axul


ambreiajului este solicitat la torsiune, axul pedalei la ncovoiere i forfecare, iar pedala ambreiajului la ncovoiere i rsucire.

Valorile admisibile ale tensiunilor n elementele ambreiajului se calculeaz ca nite tensiuni echivalente cu valori cuprinse ntre 4060 N/mm

2.

tiech 4 .

19. Transmisia hidrodinamic a micrii

Const n transformarea energiei mecanice a sursei n energie cinetic a unui lichid circulat ntr-un volum nchis ntre o pomp i o turbin i (re)transformarea acesteia n energie mecanic la destinaie.

Volumul de lucru al lichidului este sub form toroidal astfel nct seciunea sa transversal este mprit n elemente mobile i elemente statice (statoare). Elementele mobile pot fi pompa la intrare i turbina la ieire. Fiind un sistem hidrodinamic avem debite mari i presiuni mici. Presiunile de lucru ale lichidului: p=0,30,5 daN/cm

2 n timp ce vitezele pot

ajunge la 2030 m/s. Elementele statice i cele mobile se reunesc ntr-o unitate compact numit celul PTS.

Stator

PompapMp

Mpp

CalduraT

S

P

Transfer,

Transformare TurbinaTMT

MTT

Fig. . Schema transmisiei hidrodinamice.

ntr-o astfel de celul energia cinetic a pompei n micare de rotaie cu viteza unghiular p se transfer lichidului de lucru care datorit forei centrifuge este antrenat de-a lungul suprafeei toroidale spre exterior unde se lovete de paletele turbinei i i transfer energia acesteia, care se va roti cu viteza T dup care intr n stator, element cu rol de a mri energia cinetic a lichidului.

20. Ambreiajul hidrodinamic

Ambreiajul hidrodinamic este cazul particular de transmisie n care lipsesc elementele

statice (statorul), motiv pentru c

doru baldean, calculul si constructia autovehiculelor 1, curs (2)

Documents