SS II SS TT EE MM II VV OO ZZ II LL AA (skripta)

1. PRENOSNICI SNAGE Mehanički prenosnici snage najzastupljeniji su tip prenosnika na vozilima svih kategorija, i u zavisnosti od vrste menjačkog prenosnika dele se na dve osnovne grupe:

- frikcione i zupčaste.

Frikcioni prenosnici snage, odnosno menjački prenosnici, koriste frikcione elemente za prenos snage i to sa kontinualnom promenom prenosnog odnosa. Ova osobina frikcionih menjačkih prenosnika omogućuje, kao što je poznato, bolje približenje vučnih karakteristika idealnoj hiperboli vuče. Međutim, ova njihova mogućnost može da dođe do izražaja, odnosno da se u potpunosti iskoristi jedino ako se frikcioni menjački prenosnik u potpunosti ili bar delimično automatizuje. Pošto su do sada poznata rešenja frikcionih prenosnika, snage koja se koriste na motornim vozilima, automatizovana, to će o ovoj vrsti prenosnika biti reči u posebnoj tački ovog poglavlja.

Zupčasti prenosnici snage, odnosno menjački prenosnici za prenos snage i promenu prenosnog odnosa koriste zupčanike i vratila, kao osnovne elemente.

Kao što je i napred napomenuto, mehanički prenosnik snage sastoji se, najčešće od sledećih osnovnih sklopova:

- spojnica,

- menjački prenosnik,

- zglobno vratilo,

- glavni prenosnik,

- diferencijalni prenosnik,

- pogonska poluvratila.

Osim ovih osnovnih sklopova, odnosno komponenata u mehanički sistem za prenos snage, a u zavisnosti od njegove i koncepcije motornog vozila, ulaze: dopunski menjački prenosnici tzv. bočni reduktori i tzv. vratila za odnos snage za pogon uređaja na vozilu i priključnoj mašini.

1.1 SPOJNICE Osnovni zadatak glavne spojnice, kao sklopa prenosnika snage na motornom vozilu, je da spoji ili prekine tok snage između motora i ostalih sklopova prenosnika, a to znači između motora i točkova i (ili) vratila za odvod snage. Osim ovog osnovnog, spojnica ima i još neke pomoćne zadatke: da zaštiti elemente motora i ostalog dela prenosnika snage od preopterećenja i negativnog uticaja promenljivog opterećenja, prigušujući vršne vrednosti amplituda promenljivog obrtnog momenta i ograničavajući njegov maksimalni nivo na određenu vrednost.

Osnovni zahtev koji se postavlja pred spojnice je da omoguće postepeno spajanje motora sa ostalim delom prenosnika snage, kako bi se obezbedio postepeni, ali kontinualan porast obrtnog momenta, odnosno snage.

U mehaničkim prenosnicima snage najčešće se koriste frikcione spojnice kod kojih se snaga prenosi zahvaljujući momentu trenja koji nastaje između dve ili više frikcionih površina. Osim frikcionih, na motornim vozilima koriste se još i elektromagnetne i hidrodinamičke spojnice. Međutim, ove dve vrste ne spadaju u mehaničke prenosnike snage, pa će o njima biti reči u poglavljima 1.1.5 i 2.1.1.

Klasifikacija frikcionih spojnica može da se vrši u odnosu na različite parametre i to: oblik površina trenja, način ostvarenja normalne sile između površina trenja, položaj pri odsustvu komandnog signala, način upravljanja, broj površina trenja itd.

U odnosu na oblik površine trenja frikcione spojnice se dele na:

- konusne,

- dobošaste i

- diskosne.

U odnosu na način ostvarenja normalne sile između površina trenja razlikuju se:

- opružne,

- polucentrifugalne,

- centrifugalne i

- sa elektromagnetnom potisnom pločom.

S obzirom na položaj pri odsustvu komandnog signala spojnice mogu biti:

- stalno uključnog tipa,

- stalno isključnog tipa.

S obzirom na način upravljanja spojnice mogu biti:

- sa prinudnim upravljanjem

- sa automatskim upravljanjem.

Prema broju površina trenja frikcione spojnice mogu biti sa dve ili više površina trenja, odnosno sa jednim ili više diskova, ako je reč o diskosnim spojnicama. Frikcione spojnice sa prinudnim upravjanjem mogu da se aktiviraju samo snagom vozača ili se vozač rasterećuje uvođenjem servopojačala u sistem komandnog mehanizma.

U mehaničkim zupčastim prenosnicima snage najčešće se primenjuju diskosne opružne frikcione spojnice sa jednim ili više diskova i sa prinudnim upravljanjem bez servopojačala (na nižim kategorijama) ili sa servopojačalom (na višim kategorijama motornih vozila).

Konusne frikcione spojnice danas se skoro i ne primenjuju na motornim vozilima kao glavne spojnice prenosnika snage.

Polucentrifugalne frikcione spojnice, kod kojih se normalna sila pritiska između površina trenja realizuje uz pomoć opruga i centrifugalnih sila, takođe se malo primenjuju. Jedino se još promenjuju na putničkim automobilima nižih kategorija kod kojih se maksimalni obrtni moment realizuje pri relativno visokim brojevima obrtaja.

Centrifugalne frikcione spojnice najviše se primenjuju pri automatizaciji upravljanja spojnicom. Kod ovih spojnica, najčešće, centrifugalna sila se koristi za uključivanje i isključivanje spojnice dok se neophodna normalna sila pritiska između površina trenja realizuje oprugama. Postoje, međutim, i rešenja kod kojih se centrifugalna sila koristi za obe svrhe.

1.1.1 Diskosne opružne spojnice Diskosna opružna spojnica sa jednim diskom, (stalno zatvorenog tipa) i prinudnim upravljanjem bez servopojačala sastoji se, sl. 1-1, iz sledećih osnovnih komponenata: frikcioni disk (1), potisna ploča (2), opruge (3), poklopac (4), polužje za komande (5) i komandni mehanizam (6) sa potisnim ležajem (7).

Sl. 1-1

Aksonometrijski prikaz spojnice za putnička vozila, sa detaljnim objašnjenjem pozicija, dat je na slici 1-1.1.

Sl. 1-1.1

Sl. 1-2

Opruge diskosnih kočnica mogu biti zavojne i to postavljene kružno (najčešće), sl.1-2, a, ili centralno u osi (ređe), sl. 1-2, b, i tanjiraste, slika 1-3.

Sl. 1-3

Na slici 1-2.1 dat je aksonometrijski prikaz spojnice teretnog vozila sa tanjirastom oprugom, sa objašnjenjem pozicija. Potisne ploče su težinski optimizovane i plitke, glavni torzioni ublaživač za vožnju je stabilno konstruisan a obloge diska su otporne na habanje i visoke obrtaje. Odvajanje se vrši centralno vođenim odvajačem sa užlebljenim spojem ka tanjirastoj opruzi.

Na slici 1-2.2 prikazana spojnica sa zavojnim oprugama uz pomoć kojih se ostvaruje sila pritiska. Zavojne opruge su smeštene između kućišta i potisne ploče koja se u kućištu pomera preko nepokretnih bregova. Odvajanje se vrši preko kovanih poluga odvajača koje su fiksno podešene i čiji bregovi se ne smeju naknadno podešavati.

Sl. 1-2.1 Sl. 1-2.2

1.1.1.1. Način rada spojnice

Spojnica obavlja svoju osnovnu funkciju na sledeći način: pod dejstvom sila u oprugama (3), disk (1) je pritisnut potisnom pločom (2) na zamajac motora (8) usled čega se na površinama trenja između diska i zamajca i diska i potisne ploče stvara moment trenja (jedan disk-dve površine trenja). Opruge se jednim krajem oslanjaju na potisnu ploču, a drugim na poklopac, odnosno nosač (4) sklopa spojnice. Ovaj poklopac nosi na sebi poluge (5) za komandu (obično tri poluge, a učvršćen je zavrtnjima za zamajac motora, sledeći (zajedno sa potisnom pločom) njegovo obrtno kretanje. Kada je spojnica uključena, obrtni moment sa zamajca se prenosi na disk, a sa ovoga na spojničko vratilo (9) koje je, najčešće, jednovremeno i ulazno vratilo menjačkog prenosnika. Veza između diska (1) i spojničkog vratila (9) se ostvaruje ožljebljenjem. U ovom, uključenom, položaju spojnice komandni mehanizam (6) i potisni ležaj (7) pod dejstvom opruge (10) se nalaze odmaknuti od poluga (5) za komandu. Dejstvo silom na komandni mehanizam potisni ležaj prilazi dvokrakim polugama (5) potiskujući ih. Time se

potisna ploča pomera u desno (odmičući se od diska), sabijajući opruge (3). Na taj način na površinama trenja iščezava normalna sila, a time i moment trenja, te se prekida tok snage između motora i ostalog dela prenosnika snage. Zamajac sa poklopcem spojnice (4), polugama (5) i potisnom pločom (2) nastavlja da se obrće dok se disk (1) sa spojničkim vratilom (9) postepeno zaustavlja. Pri postepenom otpuštanju komandnog mehanizma potisna ploča (2), pod dejstvom opruga (3) naleže ponovo na disk (1), a ovaj na zamajac motora (8), čime nastaje moment trenja u površinama trenja i disk (1) sa spojničkim vratilom (9) počinje da se obrće prenoseći snagu. U ovoj fazi dolazi do relativnog klizanja između diska sa jedne, i zamajca i potisne ploče, sa druge strane, pri čemu rad trenja prelazi u toplotu usled čega dolazi do zagrevanja svih komponenata spojnice.

Pri pojavi obrtnih momenata u spojnici, čija vrednost prelazi vrednost maksimalnog momenta trenja (tzv. moment nošenja) dolazi do klizanja u površinama trenja i bez aktiviranja komandnog mehanizma. Na taj način spojnica izvršava svoj drugi, sekundarni, zadatak - osiguranje motora i prenosnika snage od preopterećenja.

1.1.1.2. Konstrukcijske karakteristike spojnica

Najjednostavnije konstrukcije su kruti frikcioni diskovi, slika 1-4, koji se sastoje od glavčine sa unutrašnjim ožljebljenjem, diskosnog nosača frikcionih obloga (diska) i frikcionih obloga. Spoj između glavčine i diska, sa jedne strane, i diska sa frikcionim oblogama sa druge realizuje se zakivanjem. Zakivci za vezu diska i frikcionih obloga su šuplji, a izrađeni su od legura obojenih metala. Nakon istrošenja frikcionih obloga ovi zakivci mogu lako da se odstrane i da se na isti disk postave nove obloge. Glavčina se izrađuje od liva ili čelika - otkivanjem u kalupima

Disk se izrađuje od čeličnog lima presovanjem.

Najjednostavnija konstrukcija diska je ona kod koje se istim zakivcima jednovremeno spajaju obe frikcione obloge, pa su obloge u intimnom dodiru sa diskom celom površinom. Da bi se olakšali uslovi izrade i sprečilo vitoperenje diska u toku rada na njemu se prave radijalno ostavljeni prorezi.

Jedan od zahteva koji se postavljaju pred spojnice je postepeno i kontinualno spajanje, odnosno povećanje obrtnog, odnosno momenta trenja pri uključivanju. Jedna od konstrukcijskih mera za obezbeđenje ovog zahteva je izrada obodnog dela diska talasastog oblika od opružnog lima, sl. 1-4, tako da disk na delu učvršćenja obloga ima funkciju opruga u aksijalnom pravcu. Pri tome se obloge zakivaju posebnim zakivcima. Umesto ovoga, a u cilju uštede u opružnom čeliku postoje rešenja kod kojih se za disk zakivaju posebni limovi talasastog oblika od opružnog lima, a koji se, takođe, mogu da izrađuju na različite načine, sl. 1-4.

Sl.1-4

Da bi se prenosnik snage i motor obezbedili od rezonananih ugaonih oscilacija sa učestanošću pobudne sile koja se javlja kao posledica neravnomernosti obrtnog momenta motora, u frikcione diskove se ugrađuju posebni opružni elementi, koji deluju u tangencijalnom pravcu. Uloga ovih opružnih elemenata je da smanje torzionu krutost, a time i učestanost sopstvenih oscilacija prenosnika snage. Pošto je minimalna vrednost krutosti ovih opruga ograničena to se pored njih ugrađuju i prigušivači, koji, obično, rade na principu trenja.

Time se postiže da se prenosnik snage zaštićuje na niskim učestanostima, a obezbeđuje se i prigušenje amplituda jako izraženog promenljivog opterećenja.

Konstrukcijsko izvođenje opružnih i prigušnih elemenata i njihova ugradnja u disk prikazana je na slici 1-5. Kao opružni elementi obično se koriste zavojne cilindrične opruge koje jednim krajem naležu na disk glavčine, a drugim na diskove (1 i 2) za koje se učvršćuju frikcione obloge i to na jedan od napred prikazanih načina. Diskovi (1 i 2) spojeni su međusobno zakivcima (6) obuhvatajući disk glavčine, (4). Između diskova (1 i 2) i glavčine (4) postavljaju se prstenovi (5) od čelika ili frikcionog materijala. Ovaj sklop igra ulogu frikcionog prigušivača. Podešavanjem debljine prstenova (5) obezbeđuje se potreban moment trenja prigušenja. Da bi se olakšala izrada prstenovi (5) se prave u obliku ovalnih (talasastih) prstenova (7), koji pri sklapanju frikcionog diska obezbeđuje aksijalnu silu za realizaciju momenta trenja. Ponekad se prorezi u disku glavčine (4) za smešta opruga (kojih može biti različit broj, ali najčešće 6-9) prave različite dužine kako bi se opruge, pri porastu momenta, postepeno uključivale čime se postepeno menja torziona krutost sistema.

Sl.1-5

Postoje različite mogućnosti za konstrukcijsko rešenje ugradnje elastičnih i prigušnih elemenata u frikcioni disk. Neka od njih prikazana su na slici 1-6.

Sl.1-6

Glavne opruge spojnica koje, kao što je rečeno, služe za ostvarenje normalne sile na površinama trenja izvode se kao zavojne i tanjiraste. Zavojne, pak, se grade kao cilindrične i konusne. Zavojne opruge mogu biti postavljene po nekom krugu blizu oboda potisne ploče ili centralno. Tanjirasta opruga se obavezno postavlja centralno. Konstrukcijska izvođenja opruga prikazana su na slici 1-7. Kada se zavojne opruge postavljaju kružno po obodu onda ih ima više (6 do 18), a mogu biti raspoređene na jednom, dva Ili tri kruga, slike 1-8 i 1-9. Na slici 1-10 prikazana su rešenja spojnice sa centralnim postavljanjem zavojnih opruga i tanjirastom oprugom. S obzirom na potrebu održanja sile pritiska u određenim relativno uskim granicama pri izradi opruga neophodna je stroga kontrola uz odvajanje istim karakteristikama krutosti i dužine u neopterećenom stanju.

Sl.1-7