UNIVERSITATEA DIN ORADEA FACULTATEA DE INGINERIE MANAGERIALA SI TEHNO LOGICA CATEDRA DE MECANICA SPECIALIZAREA: AUTOVEHICULE RUTIERE

CALCULUL SI CONSTRUCTIA AUTOVEHICULELOR PROIECTCALCULUL AMBREIAJULUI tipul: autoturism num r locuri: 5 locuri momentul maxim: Me=180 [ N m ] turatia:5200 rot/min tura ia corespunz toare momentului maxim: nM =2800 rot/min viteza maxim : vmax =180 km/h.

COORDONATOR STIINTIFIC: PROF.DR.ING. DRAGOMIR GEORGE

STUDENT: FARCUTA FLORIN-MARIUS GRUPA:231 b

ORADEA 2010

Tema de proiect:y y y y y y

S se proiecteze ambreiajul pentru autovehiculul ce are urm toarele caracteristici: tipul: autoturism num r locuri: 5 locuri momentul maxim: Me=180 [Nm] turatia:5200 rot/min tura ia corespunz toare momentului maxim: nM =2800 rot/min viteza maxim : vmax =180 km/h.

2

CUPRINS:CAP.1. MEMORIU DE PREZENTARE. ................................ ................................ 4 1.1. Studiul nivelului tehnicii actuale n construc ia de autovehicule........................... 5 1.2 Ambreiajul:rolul ambreiajului pe autovehicol, justificarea alegerii 1.3. Studiul comparativ al diferitelor tipuri de ambreiaje din dotarea autovehiculelor similare cu cel din tema de proiect................................. ................................ .............. 10 CAP.2. MEMORIU DE CALCUL. ................................ ................................ ........ 12 2.1. Determinarea momentului de calcul al ambreiajului. ................................ ........ 12 2.2. Determinarea dimensiunilor garniturilor de frecare. ................................ ......... 13 2.3. Determinarea for ei de ap sare al arcurilor asupra discului de presiune al ambreiajului: ................................ ................................ ................................ ............... 15 2.4. Verificarea garnituri de frecare. ................................ ................................ ....... 15 2.4.1. Verificarea presiuni specifice dintre garniturile de frecare:....................... 15 2.4.2. Verificarea la uzur a garniturii de frecare:................................ ............... 16 2.4.3. Verificarea ambreiajului la nc lzire:................................ ........................ 17 2.5. Calculul arcului de presiune: ................................ ................................ ............ 19 2.5.1. Determinarea diametrului srmei i a diametrului de nf urare a spirei.... 19 2.5.2. Determinarea num rului de spire ale arcului de presiune: ......................... 20 2.5.3. Determinarea lungimii arcului n stare liber : ................................ ........... 21 2.5.4. Determinarea coeficientului de siguran a ambreiajului dup uzarea garniturii de frecare: ................................ ................................ ................................ 22 2.5.5. Determinarea lucrului mecanic necesar debreierii:................................ .... 23 2.6. Calculul arborelui ambreiajului: ................................ ................................ ....... 24 2.7. Calculul discurilor: ................................ ................................ .......................... 25 2.7.1. Calculul elementelor de fixare i ghidare ale discului de presiune............. 25 2.7.2. Calculul discului condus: ................................ ................................ ......... 26 2.7.2.1. Calcul niturilor de fixare a discului propriu-zis pe butucul ambreiajului: ................................ ................................ ................................ ....... 26 2.7.2.2. Calculul arcului elementului suplimentar: ................................ ......... 27 2.8. Calculul mecanismului de ac ionare: ................................ ................................ 28 2.8.1. Calculul for ei de ac ionare al pedalei ambreiajului cu ac ionare mecanic . ...................................................................................................................... 28 2.8.2. Calculul cursei pedalei: ................................ ................................ ............ 29 2.9 Manechinul bidimensional si postul de conducere......................................30 2.10. Verificarea capacitatii de trecere si a stabilit tii longitudinale...................................................... ................................................................... 32 CAP.3. EXPLOATAREA I NTRE INEREA AMBREIAJULUI: ................... 32 Bibliografie: ................................ ................................ ................................ ................... 34

3

CAP.1. MEMORIU DE PREZENTARE.1.1. Studiul nivelului tehnicii actuale n construc ia de autovehicule.Explicatie Ce e NOS...ce e NOS...NOS este un acronim pentru Nitrous Oxide Systems, firma care a devenit cea mai celebra in productia de sisteme de injectie cu oxid de azot. Numele s-a extins la toate sistemele (cam ca la xerox cu copiatoarele). Teorie Puterea unui motor depinde in mod direct de puterea exploziilor care au loc in camera de ardere in fiecare ciclu. Cu cat se arde mai multa benzina, cu atat este mai puternica explozia. Pentru arderea unei cantitati mai mari de benzina, este nevoie de mai mult oxigen pentru a intretine arderea. Orice tuning pentru marirea puterii asta face, in ultima instanta, mareste cantitatea de benzina si oxigen care intra in cilindru. Daca mai multa benzina benzina se baga usor (toata lumea a vazut carburatoare dereglate), marea problema devine marirea cantitatii de oxigen. Functionare Oxidul de azot (N2O) este un gaz neinflamabil si nu creste cifra octanica a benzinei dupa cum am auzit pe alocuri. Acela este nitrometanul, si cu totul alta poveste. Pentru a fi utilizat in motoare, se stocheaza sub forma lichida intr-o butelie la 1000 PSI. Cand este eliberat, trece in stare gazoasa, temperatura ii scade brusc si densitatea ii creste. La temperatura de 300 C (in camera de ardere), oxidul se desface in azot si oxigen, crescand astfel puterea exploziei. Azotul care este eliberat are si el un rol in amortizarea presiunii crescute asupra pistoanelor, ducand la o intarziere care da timp amestecului mai bogat sa arda in intregime. Sistemele de injectie (exista cateva subtipuri,eu explic la modul general) sunt compuse din butelie, tevaraie, cateva electrovalve (zise si solenoizi) si marele buton. Apasarea pe buton duce la punerea in functiune a solenoizilor de gaz si de benzina - unul da drumul gazului, celalalt creste fluxul de benzina si way to go ... pot fi si mai multi solenoizi, in functie de motor si sistem.

I s-a dus vestea de mare pericol pentru motor din cauzainconstientei celor care au tinut neaparat sa puna un sistem NOS ieftin. Daca sistemul este bine pus la punct si prevazut cu toate sigurantele, nu este nici o problema. Probleme pot aparea la intreruperea fluxului de benzina, caz in care amestecul devine prea bogat in oxigen si are loc o explozie, doua, trei FOARTE puternice, ce duce de obicei la unu -douatrei pistoane/biele/bloc motor etc inutilizabil... Solutia este instalarea unui senzor care decupleaza solenoidul de gaz cand se opreste fluxul de benzina. O alta problema este ca nu se poate injecta oxid in motor sub 3000 de ture, din acelasi motiv (nu e suficienta benzina). Solutia: "window switch", un senzor ce nu permite pornirea sistemului sub 3000 de ture. De fapt, multi nu au buton la mana, ci un WOT switch (wide open throttle), adica un contact ce porneste sistemul cand

4

acceleratia a fost tinuta la podea un nr de secunde. Uzura motorului nu ar trebui sa fie o problema daca se foloseste gaz in reprize de maxim 15 secunde. Majoritatea motoarelor sunt concepute sa functioneze la o putere mult mai mica decat suporta si oricum, in 99% din timp merg sub puterea maxima.

TEHNOLOGIENoua genera ie Nissan va aduce noi sisteme de siguran

Compania Nissan dezvolt noi tehnologii n materie de siguran , cea mai recent dintre acestea fiind prezentat n echiparea unui nou model - Jetson. Sistemul combin un radar i o camer video care sunt puse n leg tur cu volanul i fnele. n acest fel, sistemul de securitate detecteaz obstacole aflate la 100 de m distan i l ajut pe ofer s evite coliziunile, fiind gata s frneze ma ina dac este nevoie. Nissan a prezentat un nou sistem de pilot automat, oarecum similar celui disponibil pe ultimul model Cadillac al companiei General Motors, care permite automobilului s se posteze automat la distan a de de ma ina din fa , f r a necesita interven ia oferului.

siguran

fa

Nissan i rivalele sale, Toyota Motor Corp. i Honda Motor Co. sunt gata s pfere cteva modele preg tite cu noi sisteme de siguran , care m resc for a de frnare sau nt resc centurile de siguran n anticiparea unui accident. Cu toate acestea cel mai revolu ionar sistem experimentat de Nissan r mne sistemul de frnare anticoliziune, capabil s detecteze obstacole aflate la 100 de metri distan . Sistemul mai poate controla for a de frnare pe roata din dreapta sau din stnga, n func ie de obstacol i de felul n care este ac ionat volanul de c tre ofer dac acesta pierde controlul n timpul frn rii, astfel nct ma ina s i p streze inuta de drum. ntr-un test drive, ma ina echipat cu acest nou sistem a ncetinit repede i foarte exact pentru a evita ciocnirea, alunecnd i derapnd n exteriorul obiectului detectat. Echipamentul laser al acestui echipament detecteaz doar reflec ia luminii de la ma inile aflate n fa , neputnd ns detecta pietonii sau alte obiecte aflate pe osea. De acest lucru se ocup ns camera video, fixat lng laser.

1.2 Ambreiajul- Justificarea alegerii - Rolul ambreiajului pe autovehicul

5

Ambreiajul este un cuplaj (leag capetele a doi arbori dispusi unul in prelungirea celuilalt, f r sau cu abateri de la coaxialitate) intermitent (asigur cuplarea i decuplarea arborilor f r demontarea sau remontarea cuplajului) comandat (decuplarea sau cuplarea se fac ca urmare a unei comenzi) normal cuplat (in stare normala este in situatia cuplat). Pe autovehicule se ntlneste si sub form de cuplaj intermitent automat , adic cuplarea sau decuplarea au loc automat in functie, cel mai adesea, de turatia motorului cu ardere intern . Pe automobil ambreiajul se ntlne te in trei variante func ionale:y in transmisie, intercalat ntre motor si schimb torul de viteze, pentru transmiterea momentului motor; y ca organ de cuplare si decuplare a treptelor de vitez automate; in transmisiile

y cuplaj de siguran a pentru limitarea valorii maxime a momentului de torsiune. y

Opera ia de decuplare a ambreiajului se nume te debreiere. Cuplarea progresiv a motorului cu restul transmisiei la pornirea de pe loc sau dup schimbarea treptelor de vitez ;

y

Opera ia de cuplare a ambreiajului se nume te ambreiere.

-

Limitarea valorii maxime a momentului de torsiune din restul transmisiei (cuplaj de siguran a); Izolarea intre motor si transmisie, in ambele sensuri, a vibra iilor torsionale provenite din func ionarea motorului sau din deplasarea automobilului pe cale.

Folosirea ambreiajului in transmisia automobilului este impus de folosirea motoarelor cu ardere interna care nu pot porni sub sarcina. Pentru pornire este necesara ntreruperea leg turii dintre motor si restul transmisiei prin decuplarea ambreiajului, cuplarea schimb torului de vitez in prima treapta si apoi cuplarea progresiva a ambreiajului simultan cu actionarea usoar a acceleratiei.

- Conditiile impuse ambreiajului

6

y Decuplarea ambreiajului trebuie sa fie complet , rapid si sa necesite din partea conduc torului auto eforturi reduse, pentru o cursa la pedal limitat .

Dac decuplarea ambreiajului nu este complet , au loc urm toarele fenomene: y schimbarea treptelor de vitez se face cu ocuri si zgomote, deoarece rotile din ate sunt sub sarcin par ial , efectul fiind uzura din ilor i a ro ilor din ate sau a cuplajelor din schimb torul de viteze; y Dac schimb torul este cuplat si motorul func ioneaz , ambreiajul patineaz , componentele sale se nc lzesc, garniturile de frecare se uzeaz sau chiar se ard. Eforturi reduse pentru actionarea pedalei ambreiajului in conditiile unei curse limitate a acesteia se realizeaz prin proiectarea corespunz toare a sistemului de actionare.y Cuplarea ambreiajului trebuie sa fie progresiva si perfecta (fara patinare in timpul rul rii).

Dac cuplarea ambreiajului se face brusc, apar smucituri ndeosebi la pornirea de pe loc a automobilului, dar si dup schimbarea treptelor de vitez , care conduc la accentuarea uzurii automobilului si la reducerea confortului. Patinarea ambreiajului conduce la efectele prezentate mai sus. Ambreiajul trebuie sa transmit momentul motor maxim chiar si in cazul cnd garniturile de frecare sunt uzate la limita admisibila. De asemenea trebuie sa aib siguranta ridicat in functionare, rezisten la uzur si o durat de serviciu ct mai mare. Se poate afirma c ambreiajul este cel mai solicitat organ al transmisiei automobilului (parcurgerea in trafic urban aglomerat a unei distante de 10km implic actionarea pedalei ambreiajului de zeci de ori). Pentru automobilele moderne obisnuite fiabilitatea ambreiajului trebuie sa fie aceeasi cu a schimb torului de viteze de exemplu, adic sa functioneze f r reparatii (numai executarea operatiilor de ntretinere prescrise) pe toata durata de viat normal a automobilului. - Alte conditii generale impuse ambreiajului sunt: moment de iner ie si mas proprie cat mai reduse; dimensiuni de gabarit limitate (diametrul exterior maxim al garniturilor de frecare este limitat); parametrii de baza sa varieze cat mai pu in n timpul exploat rii si sa fie prev zut cu dispozitive pentru reglare; s fie echilibrat dinamic; s fie u or de ntre inut sau dac e posibil sa nu necesite opera ii de ntre inere; s aib o construc ie simpl si un pre de cost ct mai sc zut.

7

- Prezentarea conditiilor constructive adoptate Se alege ambreaj monodisc simplu cu arc centra Fig 1: Prezentarea ambreajului ales

8

Fig 2:Constructia discu;lui condus cu elementele elastice suplimentare

- Compunerea ambreiajului

9

Ambreiajul este compus din urm toarele p rti principale: 1. Partea conduc toare este acea parte a ambreiajului care este montat pe volantul motorului. Ea poate fi identificat ca fiind acea parte a ambreiajului care se roteste cnd motorul este in functiune, ambreiajul este decuplat, iar automobilul st pe loc. Aceasta cuprinde urm toarele componente principale: - carcasa interioar a ambreiajului; - placa sau discul de presiune; - arcul (arcurile de presiune). 2. Partea condus este acea parte a ambreiajului care este in leg tura cinematic direct cu arborele de intrare (primar) al schimb torului de viteza. Ea poate fi identificat ca fiind acea parte a ambreiajului care nu se rote te cnd motorul e in func iune, ambreiajul e decuplat, iar automobilul sta pe loc. Aceasta cuprinde urm toarele componente: - discul sau discurile conduse ale ambreiajului; - arborele ambreiajului. 3. Sistemul de actionare sau de comanda al ambreiajului - are in componen dou p rti: a) sistemul interior de actionare care cuprinde piesele si subansamblele care realizeaz comanda ambreiajului si sunt situate in interiorul carterului. In varianta complet sistemul cuprinde urm toarele: - prghiile de debreiere; - inelul de debreiere; - mantonul de debreiere cu rulmentul de presiune si suportul s u; - furca ambreiajului. b) sistemul exterior de actionare cuprinde toate piesele si subansamblele montate ntre pedala ambreiajului si cap tul furcii ambreiajului. El are mai multe variante constructive si constituie un criteriu de clasificare a ambreiajelor.

1.3 Studiul comparativ al diferitelor tipuri de ambreiaje din dotarea autovehiculelor similare cu cel din tema de proiect.Nr. Marca Caract Pe(Kw) np(rot/min) 1 Ford Focus 1.6 55 5200 2 Lada Niva 62 4900 3 4 5 Mitsubishi Peugeot Renault Cariama 306 Laguna 60 3800 50 4000 57 4000 6 Opel Astra 59 3500

10

Me(N*m) npn(rot/min) Vmax(km/h) nr. cilindri Masa tot(kg Sarcina utila I0 I1 I2 I3 I4 I5 form. ro ilor tip ambreiaj

180 2800 180 4 1400 4,53 3,67 2,11 1,34 0,95 0,67 4x2 monodisc uscat periferice mecanic

180 2000 175 4 1900 4,994 4,506

200 2600 195 4 1700 4,89 4,58

160 2000 186 4 1235 4.19 2.73 1.96 1.31 0.95 0.76 4x2 monodisc uscat periferice mecanic 205/55 R16H

196 2250 195 4 1230 4,77 3,73

170 2000 200 4 1600 4.34 3.55 1.95 1.28 0.89 0.71 4x2 monodisc uscat periferice mecanic 195/70 R16

Tip arcuri de presiune Tip mecanism actionare Tip si dimensiuni anvelope

0,78 4x2 monodisc uscat periferice mecanic

0,75 4x2 monodisc uscat periferice mecanic 225/70 R15

0,67 4x2 monodisc uscat periferice mecanic 195/70 R14T

215/75 205/70 R16 R15

11

CAP.2. MEMORIU DE CALCUL.La calculul ambreiajului se urm re te stabilirea dimensiunilor elementelor principale ale acestuia, n raport cu valoarea momentului motor i pe baza parametrilor constructivi ai automobilului. Calculul unui ambreiaj cuprinde n principal: determinarea dimensiunilor garniturilor de frecare; calculul arcurilor de presiune; calculul arborelui; calculul mecanismului de ac ionare. Pe baza analizelor modelelor similare de autovehicule se alege pentru autovehiculul din tema de proiect urm toarele: y un motor cu ardere intern avnd: Pmax ! 55[ kw]n p ! 5200[ rot / min] M max ! 18[ daN m] n M ! 2800[ rot / min] y

schimb torul de vitez n trepte cu urm toarele rapoarte de transmisie: i I ! 3,670i II ! 2, 210 i III ! 1, 423 i IV ! 0,971

iV ! 0,670 y raportul de transmisie al transmisiei principale : i0 ! 4,53 y

solu ia constructiv de ambreiaj: ambreiaj mecanic monodisc cu arcuri periferice elicoidale i mecanism de ac ionare mecanic. y masa total a autovehiculului: M a ! 1400 kg y tipul anvelopei: 215/75 R16

2.1. Determinarea momentului de calcul al ambreiajului.Pentru ca ambreiajul s transmit momentul maxim dezvoltat de motor f r s patineze, pe toat durata de func ionare chiar i dup uzarea garniturii de frecare cnd valoarea for ei de ap sare a arcurilor de presiune scade este necesar ca momentul de

12

frecare a ambreiajului s fie mai mare dect momentul maxim al motorului. Momentul de calcul al ambreiajului reprezint momentul fa de care se dimensioneaz elementele ambreiajului. Acesta se determin cu rela ia: 1 M c ! F M max [ daN / m] unde : M c - momentul de calcul al ambreiajului; F - coeficient de siguran al ambreiajului; M max - momentul motor maxim. Valoarea coeficientului maxim de siguran F se alege conform recomand rilor literaturii de specialitate [1] n func ie de tipul ambreiajului i condi iile de exploatare ale autovehiculului. Astfel pentru autoturisme avem: F = 1,31,75. Alegem F = 1,5 Criteriile care au stat la baza alegerii lui F au fost: - ambreiajul s nu patineze dup uzura garniturilor - for a la pedal s aibe valori optime astfel nct s nu suprasolicite conduc torul auto. M c ! 1,5 18M c ! 27 daN / m

2.2. Determinarea dimensiunilor garniturilor de frecare.Calculul garniturilor de frecare cuprinde: determinarea dimensiunilor, calculul presiunii specifice i verificarea la uzur .

Fig. 2.1. Garnitura de frecare a ambreiajului

Raza exterioar a garnituri de frecare se determin cu rela ia: P M max ?mm A 2 Re ! 10 1 T i c 2 unde:

13

P - coeficientul ce depinde de tipul ambreiajului i al autovehiculului. cm 2 pentru ambreiaj monodisc de autoturisme P = 2530 daN m cm 2 Se alege P = 27 daN m i=2 num rul de perechi de suprafe e aflate n contact R c! i Re pentru autovehicule c=0,55-0,75 se alege c=0,75. Valorile superioare ale lui c corespund motoarelor ce func ioneaz la tura ii ridicate deoarece alunec rile dintre suprafe ele de frecare sunt mai intense la periferie. Se alege c=0,75 deoarece motorul autovehiculului este rapid. 27 18 Re ! 10 T 2 1 0,75 2

Re ! 132 .966 mm Deoarece dimensiunile garniturilor de frecare sunt standardizate se adopt conform STAS 7793-83 valorile superioare cele mai apropiate de cea calculat . Dimensiunile garniturii de frecare alese din standard sunt: - diametrul exterior al garniturii: De ! 280 mm

-

diametrul interior al garnituri: Di ! 165 mm grosimea g =3,5 mm Raza exterioar a garniturii de frecare:De [ mm ] 2 280 Re ! 2 Re ! 140 mm Re ! (3)

Raza interioar a garniturii de frecare: Ri ! Di [mm] 2 165 Ri ! 2 Ri ! 82.5mm ( 4)

Raza medie a suprafe ei de frecare se determin cu rela ia:

14

Rm !

2 Re3 Ri3 ?mmA 3 Re2 Ri2

5

3 3 2 140 82.5 Rm ! 3 140 2 82.5 2

Rm ! 113.727 mm

2.3. Determinarea for ei de ap sare al arcurilor asupra discului de presiune al ambreiajului:Din condi ia ca momentul de calcul M c s fie egal cu momentul de frecare a ambreiajului M a rezult urm toarea rela ie: F M max 6 Fa ! 10 3 daN Q i c f Rm Fc - for a de ap sare asupra discului de presiune; Q - coeficientul de frecare dintre discurile ambreiajului; pentru frecare ferodou font Q = 0,250,35 Se adopt Q = 0,3 c f - coeficient ce ine seama de frecare dintre butucul discului condus i arborele ambreiajului. Pentru ambreiaje monodisc c f = 0,900,95 Se adopt c f =0,95 Din rela ia (6) ob inem: F M max Fa ! 10 3 [daN ] Q i c f Rm 1,5 18 10 3 0,3 2 0,95 113.727 Fa ! 416.511 daN Fa !

6

2.4. Verificarea garnituri de frecare.2.4.1. Verificarea presiuni specifice dintre garniturile de frecare :Presiunea specific ntre supape se determin cu rela ia: 4 F M max daN 10 5 2 p! 7 2 2 T Q i e Di Rm D cm p! 4 1,5 18 10 5 T 0,3 2 280 2 165 2 113.727

daN cm 2 Pentru garniturile de frecare de ferodou valoarea admis a presiuni specifice este: p ! 0.984

15

daN p a ! 1,5...3,5 2 cm Deoarece p p a garniturile rezist la presiune.

2.4.2. Verificarea la uzur a garniturii de frec are:Aprecierea solicit rilor la uzur a garniturii de frecare se face utiliznd lucrul mecanic specific de frecare la patinare LS n regimul pornirii de pe loc. Acesta se determin cu rela ia: L daN m LS ! 8 i A' cm 2 unde L reprezint lucrul mecanic de frecare la patinare al ambreiajului r2 L ! 357 ,3 G a 2 r 2 ?daN / m A 9 i I i0 unde: G a =1400 - greutatea total a autovehiculului daN; rr - raza de rulare a ro ilor motoare n metri 10 rr ! 0.95 r0 ?m Arr ! 0.95 0,364 rr ! 0,346 m

r0 - raza liber a ro i care se determin pe baza caracteristici anvelopei iI raportul de transmitere al treptei nti de vitez i0 raportul de transmitere al transmisiei principale A aria suprafe ei de frecare; Avnd n vedere c autoturismul din tema de proiect are anvelop tip 215/75R16 calculul razei libere a ro ii r0 se calculeaz cu formula: 16 25, 4 ! 203,2 ?mm A r0 ! 11 2 r0 ! r j H ! 203,2 161,25r0 ! 364.45 mm H pneu ! 215 0,75 H pneu ! 161.25 mm B pneu ! 215mm ! 364,44 0,95 ! 346 mm ! 0,346 m 13 unde: Hpneu n l imea profilului pneului Bpneu l imea pneului r raza jantei

12

r

r

16

T 14 De2 Di2 10 2 cm 2 4 T A ! 280 2 165 2 10 2 4 A ! 401 .928 cm 2 Din rela ia (9) rezult : 0,346 2 L ! 357 ,3 1400 3,670 2 4,530 2 A!

? A

L ! 212.826 daN m Din rela ia (8) rezult : 212.826 LS ! 2 401.928 daN m LS ! 0,265 cm 2

Valoarea admisibil a lucrului mecanic specific la patinare: LSa ! 0.75 Deoarece LS LSa ambreiajul rezist la uzur .

daN m . cm 2

2.4.3. Verificarea ambreiajului la nc lzire:nc lzirea ambreiajului se produce numai n timpul patin rii datorit transform rii lucrului mecanic de frecare n c ldur . Verificarea la nc lzire se face pentru discul cel mai solicitat termic i se apreciaz prin cre terea de temperatur (X .n cazul ambreiajului monodisc verificarea la nc lzire se face pentru discurile de presiune deoarece discul condus este izolat termic prin garniturile de frecare. Cre terea de temperatur se calculeaz cu rela ia: K L 0 (X ! C (15) 427 c g p unde: K - coeficientul care exprim frac iunea din lucru mecanic de frnare consumat pentru nc lzirea piesei care se verific . K ! 0,5 pentru discul de presiune al ambreiajului monodisc c c ldura specific a materialului piesei care se verific . Kcal pentru o el i font c =0,115 kg 0 C g p - greutatea piesei care se verific .

? A

Calcul greut ii g p se face n ipoteza c discul de presiune este o plac de font cu sec iunea din fig. 2.2, iar marginile acestuia trebuie s le dep easc pe cele ale garniturii de frecare cu 2-3mm.

17

Fig. 2.2 Discul verificat la nc lzire.

Dep ! De 4...6 mm] [ Dep ! 280 5 Dep ! 285 mm Dip ! Di 4...6 mm] [ Dip ! 165 5 Dip ! 160 mm

16

17

h p - grosimea discului de presiune n metri

Se adopt constructiv h p =10 10 3 m m p ! V A h p g 10 1 ?daN A3

(18)

m p ! 7800 0,044 10 10 9,81 10 1 m p ! 3.343 daN A! V = 7800 kg / m 3 pentru font ;

g =9,81 m/ s 2 accelera ia gravita ional ; A aria frontal a discului

T 2 2 Dep Dip 10 6 m 2 4 T 285 2 160 2 10 6 A! 4 A ! 0,044 m 2

? A

19

18

Din rela ia (15) rezult : K L 0 C (X ! 427 c g p

? A

(X !

0,5 212.826 427 0,115 3.343

(X ! 0,648 0 C Valoarea admisibil a cre terii de temperatur pentru o cuplare la plecarea de pe loc n cazul utiliz rii rela iei (15) este: (X a ! 10 C . Deoarece (X a (X rezult c ambreiajul rezist la nc lzire.

2.5. Calculul arcului de presiune:Arcurile de presiune ale ambreiajului sunt solicitate dup un ciclu asimetric cu un coeficient de asimetrie R=0,80,9 iar num rul ciclurilor de solicitare n condi iile normale de exploatare nu dep esc 5 1015 cicluri. Din aceast cauz distrugerea arcurilor de presiune nu se produce datorit oboseli materialului. Arcurile de presiune periferice elicoidale sunt arcuri cilindrice din srm tras de o el carbon de calitate pentru arcuri sau o el aliat pentru arcuri i au o caracteristic liniar . Calculul acestora const n determinarea diametrului srmei, a diametrului de nf urare a spirei, a num rului de spire i a lungimii arcului n stare liber .

2.5.1. Determinarea diametrului srmei i a diametrului de nf urare a spirei.Se adopt num rul arcurilor de presiune ca multiplu de 3 astfel nct for a de ap sare ce revine unui arc s fie ntre 40-80 daN. Se adopt num rul de arcuri na=6. For a este necesar s dezvolte un arc este: F (19) Fa ' ! a ?daN A na416.511 6 Fa ' ! 69.419 daN O condi ie necesar pentru ca manevrarea ambreiajului s nu fie obositoare este ca n momentul n care acesta este decuplat, for a dezvoltat de un arc Fa s fie maxim 10-25 % mai mare de valoarea corespunz toare pozi iei cuplate. Fa " ! (0,15...0,25) Fa [daN ] (20) Fa ' !

Fa " ! 0,15 416.511 Fa " ! 62.477 daN Diametrul srmei arcului se determin din condi ia de rezisten acestuia n pozi ie decuplat a ambreiajului cu rela ia: de torsiune a

19

d!c!

8 k Fa "c ?mmA T X ta 10 2

21

D 22 d D diametrul de nf urare al spirei arcului. Pentru arcurile elicoidale ale ambreiajului c = 58 conform literaturii de specialitate. Se adopt c = 5,9. k coeficient de corec ie ce depinde de raportul c i se determin cu rela ia: 4 c 1 0,615 ( 23) k! 4 (c 1) c k! 4 5.9 1 0,615 4 (5.9 1) 5 .9

k ! 1.257 X ta - rezisten a admisibil a arcului daN X ta ! 7000 cm 2 Din rela ia (21) rezult : 8 1,257 62.477 5.9 d! T 7000 10 2 d ! 4.106 mm Deoarece dimensiunile pentru srma tras din o el pentru arcuri sunt standardizate se adopt conform STAS 893-67: d =4,5 mm. Diametrul de nf urare a spirei arcului conform rela iei (22) este: D ! c d ?mmA

D ! 5.9 4.5 D ! 26.55 mm

2.5.2. Determinarea num rului de spire ale arcului de presiune:Din expresia matematic a s ge i unui arc elicoidal din srm cu sec iunea circular rezult rela ia de calcul al num rului de spire active: G d 4 10 2 nS ! [spire] 24 8 D 3 k1 G modul de elasticitate transversal al srmei arcului; daN G =800000 pentru o el de arc. cm 2 k1 - rigiditatea arcului F " Fa ' daN k1 ! a ( 25) ( f 1 mm

20

unde: ( f 1 - s geata suplimentar corespunz toare deform rii arcului la decuplarea ambreiajului; 26 ( f 1 ! 2 n d j d n d j ' [mm] unde: nd - num rul de discuri conduse; j d - jocul dintre o pereche de suprafe e de frecare necesar pentru decuplarea complet a ambreiajului. j d = 0,751,5mm ambreiaj monodisc Se adopt jd = 0,75 mm. j cre terea grosimii discului condus datorit elementului elastic axial j =0,51,5mm. Se adopt j =0,8 mm. Din rela ia (26) rezult : ( f 1 ! 2 1 0.75 1 0.8( f 1 ! 2.3 mm Din rela ia (25) rezult : 64.559 71.733 k1 ! 3 daN k1 ! 3,119 mm Din rela ia (24) rezult : 800000 4.5 4 10 2 nS ! 8 26 .55 3 3,119 n S ! 6.025 spire Num rul de spire trebuie s fie multiplu de 0,5 i mai mare dect 6. Deoarece spirele de la cap tul arcului nu sunt active, num rul total de spire nt ! n S 2 [spire] 27

nt ! 6 2 nt ! 8 spire.

2.5.3. Determinarea lungimii arcului n stare liber :Lungimea arcului n stare liber se determin cu rela ia: L0 ! L1 f 1 ?mm A (28) L1 - lungimea arcului comprimat n pozi ia decuplat a ambreiajului; f1 - s geata arcului corespunz toare pozi iei cuplate. L1 se determin din condi ia ca distan a dintre n starea comprimat a arcului s fie js=1 mm cu rela ia:

21

L1 ! n S 2 d n S 1 j S [ mm ] L1 ! 6 2 4 6 1 1 L1 ! 43 mm 8 Fa " D 3 n S [ mm ] G d 4 10 2 8 62.477 26.55 3 6 f1 ! 800000 4.5 4 10 2 f1 ! 17.109 mm Din rela ia (28) rezult : L0 ! 43 17.109 f1 ! L0 ! 56.109 mm (30)

( 29)

Pentru a se evita flambajului arcului de presiune se recomand ca: DeoareceL0 56.109 ! ! 2, 264 26.55 D

L0 e 3. D

3 rezult c arcul rezist la flambaj.

2.5.4. Determinarea coeficientului de siguran uzarea garniturii de frecare:

a ambreiajului dup

Datorit uz rii garniturilor de frecare arcurile de presiune se destind mai mult i for a de ap sare scade de la valoarea Fa pn la Fa . Momentul de frecare al ambreiajului dup uzarea garniturilor de frecare este: 31 M a ' ! Q i Fa ' ' 'n a Rm 10 3 ?daN m A f Fa ! Fa 2 ?daN A (32) f1 f 2 ! f ( u [mm] (33) f s geata corespunz toare arcului n pozi ia cuplat a ambreiajului 8 Fa D 3 n S f ! [mm] (34) G d 4 10 2 8 69.419 26.55 3 6 f ! 800000 4.5 4 10 2 f ! 19.009 mm u - destinderea corespunz toare uzurii tuturor garniturilor de frecare pn la limita maxim admisibil . 35 ( u ! 2 n d ( u1 [mm] ( u1 - uzura admisibil pentru o garnitur de frecare. ( u1 =1,22mm Se alege ( u1 =1,2 mm Din rela ia (35) rezult :

22

( u ! 2 1 1,2 ( u ! 2.4 mm Din rela ia (33) rezult : f 2 ! 19.009 2.4 f 2 ! 16.609 mm Din rela ia (32) rezult : 16.609 Fa ! 69.419 17.109 Fa ! 67.394 daN Din rela ia (31) rezult : M a ! 0,3 2 67.394 6 113.727 10 3

M a ! 27.592 daN m Coeficientul de siguran al ambreiajului F u dup uzarea garniturii de frecare este: Ma Fu ! (36) M max 27.592 18 F u ! 1.533 Deoarece F u >1 rezult c ambreiajul va transmite f r patinare momentul maxim al motorului i dup uzarea garniturilor de frecare.Fu !

2.5.5. Determinarea lucrului mecanic necesa r debreierii:Lucrul mecanic necesar debreierii este lucrul mecanic produs de for ele elastice la comprimarea arcurilor de presiune cu s geata F1 i se determin cu rela ia: " F Fa 1 Ld ! a ( f 1 na [daN m] (37) La 2 1 69.419 62.477 2.3 6 0,98 2 Ld ! 0,929 daN m unde: L a - randamentul mecanismului de ac ionare Ld !L a ! 0.80...0.98 , conform literaturi de specialitate

Alegem: L a ! 0,98 Valorile recomandate ale lucrului mecanic necesar debreieri pentru autoturisme sunt cuprinse ntre 0.51 daNm

23

2.6. Calculul arborelui ambreiajului:

Arborele ambreiajului este supus solicit ri de torsiune cu un moment egal cu momentul de calcul al ambreiajului i solicit rile de strivire si forfecare la nivelul canelurilor de-a lungul c rora culiseaz discul condus. Din condi ia de rezisten la torsiune se determin diametrul interior al arborelui ambreiajului cu rela ia: di ! di !F M max 10 2 [cm] 0.2 X ta

(38)

1,5 18 10 2 0.2 1100 d i ! 2.307 cm unde: X ta - rezisten a admisibil la torsiune i are valorile: X ta =1000-1200 daN/cm2 Alegem X ta =1000 daN/cm2. Materialul din care se confec ioneaz arborele ambreiajului este o el aliat pentru cementare 21MoCr12 conform STAS 791-80. Deoarece arborii canela i au dimensiuni standardizate din STAS 1770-68 se aleg urm toarele dimensiuni: - diametrul interior al canelurii di=26 mm - diametrul exterior al canelurii de=32 mm - num rul de caneluri z=10 - l imea canelurii b=4 mm. Verificarea la strivire a canelurilor arborelui ambreiajului se face cu rela ia:

24

s

! !

4 F M max 10 2 daN z l h (d e d i ) cm 2

(39)

4 1,5 18 10 2 s 10 3.2 0,3 (3.2 2.6) daN s ! 193.966 cm 2 unde: l - lungimea butucului discului condus Consider m c condi iile de lucru sunt condi ii obi nuite de lucru astfel ca lu m lungimea discului condus ca fiind l=de=3,2 cm. h - n l imea canelurii arborelui d di [cm ] ( 40) h! e 2 3.2 2.6 h! 2 h ! 0,3 cm Rezisten a admisibil la strivire pentru canelurile arborelui ambreiajului este Psa=200250daN/cm2. Deoarece Ps