Маховик и сцепление

Маховик и сцепление

Учитывая уязвимое положение сцепления в качестве посредника между крутящим моментом двигателя и тяговым усилием трансмиссии, удивительно, что сцепление не так уж часто подвержено неисправностям. Увеличение любой силы отражается непосредственно на сцеплении, которое должно справляться с этими противодействующими нагрузками без пробуксовки. Оно не только должно выдерживать постоянные нагрузки при передаче момента, но и включаться и выключаться плавно.

Задача кажется непосильной для компонента трансмиссии, и на самом деле так и есть. Большая часть оригинальных сцеплений справляется неплохо, учитывая все требования, однако слишком высокая мощность и тяговое усилие могут стать причиной серьезных повреждений. Подобные автомобили известны частыми поломками именно этого компонента. Владельцам автомобилей Subaru с турбированными двигателями и Mitsubishi не стоит напоминать о повреждениях сцепления, причиной которых может стать тяговое усилие полноприводного автомобиля и турбокомпрессор.

В зависимости от того, как вы на это посмотрите, в повреждении сцепления можно найти и хорошие признаки. Многие гонщики часто считают, что это один из первых признаков хорошей настройки двигателя. «Если у вас нет проблем с работой сцепления, значит мощность двигателя недостаточная», - именно так утверждают многие из них.

Конечно же, водитель играет наиболее важную роль в эксплуатации компонентов сцепления: постоянные резкие старты, как например, в гонках Solo2 или драг-гонках «приводят сцепление в негодность» быстрее всего. Сцепление автомобиля, который никогда не принимал участие в гонках, имеет больше шансов на долгую эксплуатацию, чем сцепление в автомобиле, который каждую неделю участвует в заездах. Неисправность сцепления можно и вовсе избежать, если использовать планирование; сцепление представляет собой достаточно простой механизм с долгой историей развития.

В идеальном мире, сцепление выглядело бы как выключатель с двумя положениями, отсоединяющий двигатель от коробки передач, чтобы обеспечить переключения передач, а затем подсоединение, чтобы передавать мощность. В трогании со старта не было бы необходимости, поэтому кулачковая муфта автомобилей для спринта идеально подошла бы. Она блокируется механически при включении и полностью рассоединяется при выключении, при этом нет необходимости в использовании пружин, фрикционных накладок и дисков большого диаметра.

К сожалению, большая часть сцеплений должна быть более гибкой. Одна из первейших функций сцепления – это трогание с места. При остановке двигатель уже запущен, затем автомобиль необходимо разогнать в соответствии с частотой вращения двигателя без его заклинивания. Сцепление достигает этого, передавая момент двигателя плавно к трансмиссии, снижая слишком высокие обороты.

Это может прозвучать парадоксально, но даже когда сцепление пробуксовывает, весь доступный момент двигателя (при данной частоте вращения) передается к коробке передач. Сцепление не может увеличить или уменьшить момент, как это делает шестерня, оно только убирает чрезмерную скорость вращения (и, следовательно, мощность, так как мощность – это измерение работы, разделенное на время).

В случае пробуксовки сцепления двигатель будет производить то же количество мощности (тот же крутящий момент при той же частоте вращения), как если бы сцепление не пробуксовывало. Некоторая часть чрезмерной частоты вращения двигателя превращается в тепло посредством трения между диском сцепления и маховиком. Мощность, поступающая на сцепление больше, чем мощность на выходе, так как скорость ниже, однако момент остается тем же с обеих сторон. При частичном включении момент, передаваемый через сцепление, ускоряет автомобиль, в то время как скорость (в виде тепла) выводится на маховик и окружающую среду.

Сцепление также может сбалансировать несколько противоречивые требования низкого усилия при нажатии педали, плавной работы и способности удержания, которые можно выполнить, только при высоких предсказуемых уровнях трения. Прижимная сила, которую обеспечивает выжимной диск, производит трение между диском сцепления и маховиком. Коэффициент трения маховика определяет то, какая сила трения будет вырабатываться в соответствии с силой выжимного диска и диаметром фрикционного материала, и, следовательно, какой крутящий момент сможет передавать сцепление. Это ограничение по крутящему моменту также возникает, когда сцепление пробуксовывает преднамеренно, чтобы передать мощность и ускорить автомобиль.

Одной из проблем с пробуксовкой сцепления является то, что на коэффициент трения фрикционного материала негативно влияет повышение температуры. По мере повышения температуры коэффициент трения снижается, как, следовательно, и общая эффективность сцепления. Если вы когда-либо допускали пробуксовку сцепления до его выхода из строя при попытке заехать на крутой склон или начать движение с прицепом, вы видели этот принцип в действии. Тепло снижает трение, которое, в свою очередь, увеличивает пробуксовку, увеличивая температуру – данный цикл становится самоограничивающим, когда несущая способность сцепления по крутящему моменту падает до ноля.

Чтобы избежать подобного повреждения, сцепление должно иметь достаточный запас прочности, чтобы передавать момент двигателя и быть достаточно термостойким, чтобы выдерживать максимально допустимую температуру.

В сцеплении используется трение для преобразования мощности в форме чрезмерно высоких оборотов в тепло. Этот принцип работает отлично, пока температура не возрастает выше максимально допустимого значения для данного сцепления. Если температура превысила данное значение, будьте готовы к повреждению сцепления. На иллюстрации показано сцепление, которое может служить примером крайнего перегрева: данное сцепление нагрелось настолько сильно, что зажимы фрикционных накладок прогорели, и диск сцепления отсоединился. Обычно повреждения сцепления не настолько серьезные.

Сцепление состоит из диска сцепления, который обеспечивает плавный, предсказуемый уровень трения, нажимного диска, чтобы плотно прижимать диск к маховику, и выжимного подшипника, чтобы снимать давление. С точки зрения экономии неразумно заменять только один компонент системы, так как получить доступ к сцеплению достаточно сложно. Приобретите сцепление в сборе у надежного поставщика и потом забудьте о проблемах.

Теперь стоит подумать о выборе компонентов сцепления. В обоих основных компонентах сцепления – диске сцепления и нажимном диске – есть качества, которые могут изменяться, чтобы получить необходимую комбинацию значения несущей способности по крутящему моменту и термостойкости. Фрикционный материла диска можно изменять, чтобы увеличить термостойкость или коэффициент трения, а нагрузку на нажимной диск можно увеличить, чтобы увеличить общую несущую способность по крутящему моменту.

Нажимные диски сцепления

Нажимной диск сцепления обеспечивает силу, которая удерживает сцепление во включенном положении, прижимая диск сцепления к маховику. В большинстве сцеплений в наши дни используется нажимной диск с диафрагменной пружиной, который является очень легким и компактным. Он также достаточно дешев в производстве, что, скорее всего, является главной причиной распространенного использования диафрагменных пружин. Более ранние конструкции с витыми пружинами до сих пор используются в некоторых случаях, однако их уже не используют в современных автомобилях (кроме некоторых автомобилей для драг-гонок).

В центре нажимного диска с диафрагменной пружиной находится плоская пружина, которая работает по принципу волнистой стопорной шайбы: когда на центр нажимают, пружина становится плоской. Эта так называемая тарельчатая пружина закреплена между двумя кольцевыми опорами внутри корпуса нажимного диска. Болты или заклепки по всей конструкции фиксируют кольцевые опоры и пружину вместе таким образом, чтобы край пружины отпускал сцепление, когда выжимной подшипник нажимает на центральные лепестки пружины.

Стальные пластины передают крутящий момент от корпуса до нажимного кольца, которое образует поверхность трения на нажимном диске. В некоторых нажимных дисках, данные пластины также втягивают кольцо при выключении сцепления. Нажимное кольцо может быть изготовлено из серого чугуна, который является достаточно хрупким материалом, или из ковкого чугуна. Хотя большая часть оригинальных сцеплений оснащены литыми кольцами, ковкое железо используется в некоторых нажимных дисках с высокими техническими характеристиками, так как может выдерживать более высокую частоту вращения.

Две наиболее важные характеристики нажимного диска сцепления – это сила, с которой он действует на диск сцепления, и усилие, необходимое, чтобы отпустить его. Сила, с которой диафрагменная пружина воздействует на нажимное кольцо и корпус (фиксирующие диск к маховику) это статическая нагрузка на нажимной диск. Это сила, которая удерживает сцепление включенным, чем выше статическая нагрузка, тем выше несущая способность сцепления по крутящему моменту, если все остальные факторы остаются неизменными.

Усилие на педали является противодействующей силой, это усилие, необходимое, чтобы выжать педаль сцепления и преодолеть статическую нагрузку. Слишком высокое усилие на педали является, к сожалению, обратной стороной высокой статической нагрузки, и может стать причиной не только чрезмерных усилий, которые приходятся на вашу левую ногу. Слишком высокое усилие на педали подвергает нагрузке компоненты тяг привода сцепления и может стать причиной повреждения упорных подшипников коленвала двигателя. Так как упорный подшипник должен выдерживать выжимную силу нажимного диска, существует ограничение статической нагрузки без интенсивного износа.

Проблема с определением оптимальной статической нагрузки возникает при увеличении производимого крутящего момента двигателя. если нагрузка на нажимной диск сцепления достаточно высокая, чтобы справиться с крутящим моментом на максимально высокой частоте вращения, усилие на педали может стать слишком высоким. И наоборот, при снижении статической нагрузки до момента, когда усилие на педали будет умеренным, нагрузка может быть недостаточной, чтобы выдержать момент, производимый двигателем.

Нажимной диск, на самом деле, представляет собой сложный механизм, состоящий из нескольких компонентов. Крышка представляет собой кольцо из штампованной стали, она сдерживает давление конической пружины. Пружина зажата между крышкой и нажимным кольцом, с проволочной кольцевой опорой, обеспечивающей упорную поверхность без трения. Тонкие стальные пластины передают момент от нажимного кольца к корзине сцепления, поглощая удары и позволяя нажимному кольцу подниматься с поверхности диска.

С более ранними витыми пружинами было намного больше проблем, так как усилие на педали нажимного диска с витой пружиной увеличивалось при увеличении сжатия. Пластина, достаточно жесткая, чтобы устранить пробуксовку сцепления при высокой частоте вращения, могла сделать усилие на педали слишком высоким. Обе достаточно популярные конструкции справлялись с этой проблемой посредством добавления вспомогательных центробежных грузиков, которые увеличивали нагрузку при более высокой частоте вращения. Это не всегда было практичным, например, в автомобилях с коробками передач, переключающимися на высоких оборотах, однако проблема была устранена.

Нажимные диски сцепления с диафрагменными пружинами несколько облегчили данную проблему, так как у пружины была нелинейная кривая увеличения усилия. Это значит, что сила не обязательно будет увеличиваться при сжатии пружины. Сначала, сила увеличивается, как вы и ожидаете, однако после определенной точки сила начинает снижаться. Чем дальше сжимается пружина, тем меньше силы необходимо для ее сжатия.

Нажимной диск сцепления сконструирован таким образом, что высота установки сцепления находится за самой жесткой частью хода пружины. По мере износа диска сцепления нагрузка увеличивается, пока диафрагменная пружина не будет расположена в самой сильной точке, а затем уменьшается по мере того, как нажимной диск перемещается дальше, чтобы прижать диск.

При использовании более жестких нажимных дисков, усилие на педали все еще является проблемой, особенно в начале хода, однако нагрузку увеличить с некоторыми негативными следствиями. Станет легче сбалансировать статическую нагрузку и усилие на педали. Оптимальная статическая нагрузка не обязательно сделает усилие на педали слишком высоким.

Одним из способов увеличения нагрузки на диафрагменную пружину является ее закалка и модификация формы, чтобы ее конус был выше. В результате мы получим пружину с более высокой пиковой силой. Это единственный способ увеличения нагрузки на пружину без изменения. Если оригинальная пружина все еще не достаточно прочная, ее можно заменить пружиной с большим внешним диаметром или пружиной с меньшим внутренним диаметром. Более плотная пружина также будет более жесткой, а более плотные лепестки пружины устранят упругость, которая увеличивает ход педали.

Некоторые производители используют несколько пружин, чтобы увеличить нагрузку пружины, однако у этого метода есть несколько недостатков. С одной стороны при этом сильно возрастет статическая нагрузка и усилие на педали. С другой стороны, трение между двумя диафрагменными пружинами прибавится к усилию на педали, не увеличивая нагрузку.

Наиболее важной частью нажимного диска с диафрагменной пружиной является собственно коническая диафрагменная пружина. Пружина – это часть конуса, вырезанная посредством лазерного резака из плоской листовой стали ,после чего ей придана соответствующая форма. Выжимной подшипник нажимает на края лепестков пружины, чтобы снять давление со сцепления. Чем плотнее пружина и чем больше ее диаметр, тем она жестче.

Диски сцепления

Некоторые считают, что диск сцепления является самым важным компонентом системы сцепления. Нажимной диск сжимает компоненты, однако диск сцепления обеспечивает трение, которое передает момент к трансмиссии. По этой причине на многие характеристики сцепления влияет конструкция и материалы, из которых изготовлен диск сцепления. Фрикционный материал на диске сцепления определяет силу зацепления в сцеплении, общую мощность и теплоемкость, в то время как конструкция диска и ступицы определяет плавность включения и выключения сцепления.

Существует два способа установки ступицы со шлицами на диск сцепления. Ее можно либо закрепить заклепками, либо подсоединить через центр пружины, чтобы она могла вращаться на несколько градусов. Если ступица может вращаться, существует несколько витых пружин, которые будут противодействовать взаимному смещению двух деталей диска.

Несмотря на неясность, которая присуща данной конструкции диска сцепления, существует на самом деле только одна причина использования подпружиненной ступицы диска сцепления: чтобы глушить крутильные колебания трансмиссии и снизать уровень шума. Если вы замните подпружиненную ступицу неподвижной, скорее всего вибрации и шум при работе шестерен коробки передач возрастут. Крутильные колебания двигателя не поглощаются ступицей сцепления и проходят непосредственно к шестерням коробки передач. В большинстве случаев это не станет причиной серьезных повреждений, однако в некоторых переднеприводных гоночных автомобиля с четырехцилиндровыми двигателями и оригинальными коробками передач использование неподвижных дисков сцепления может стать проблемой.

Одной конструктивной особенностью, которая определяет плавность включения сцепления, является волнообразная пружина, которая расположена на диске сцепления между поверхностями фрикционного материала.

Более плотная волнообразная пружина делает включение сцепления более плавным, так как нажимной диск сжимает диск сцепления между маховиком и нажимным кольцом, пока волнообразная пружина не станет совершенно плоской.

Во многих сцеплениях устанавливается подпружиненная ступица. Скорее всего, модифицировать ее не придется. Просто выберите самый качественный диск сцепления, который сможете найти и соедините его с нажимным диском, вы не пожалеете. Несмотря на многочисленные слухи, пружины в подпружиненном нажимном диске предназначены для поглощения крутильных колебаний, а не ударов.

Одной из интересных конструктивных особенностей диска сцепления является волнообразная пружина между двумя фрикционными поверхностями. Чем плотнее волнообразная пружина, тем более плавным будет включение сцепления. Волнообразная пружина не является обязательным компонентом. Диск сцепления, не оснащенный волнообразной пружиной, отлично подойдет для обычного легкового автомобиля, а также гоночного автомобиля с жесткими опорами двигателя.

Волнообразная пружина слегка замедляет включение сцепления, поэтому она не используется в дисках сцепления гоночных автомобилей, однако в автомобилях, которые используются как в условиях городского движения, так и в гонках, рекомендуется устанавливать диск сцепления с волнообразной пружиной. Толщина волнообразной пружины во многих оригинальных дисках сцепления больше, чем необходимо для оптимальных технических характеристик. Для автомобилей, использующихся в условиях городского движения, боле простая модуляция и увеличение срока эксплуатации трансмиссии, которые обеспечивает волнообразная пружина, сполна компенсируют незначительное снижение скорости включения.

Вес диска сцепления – это другой важный фактор при выборе сцепления. Несмотря на то, что диск представляет лишь часть общей массы сцепления, это очень важно для эксплуатационного срока коробки передач. Чем легче диск сцепления, тем меньше работы должна выполнить коробка передач, чтобы синхронизировать скорость вращения шестерен при переключении. Если только вы не используете двойной выжим сцепления, синхронизаторы в коробке передач должны замедлять скорость вращения зубчатую передачу, включая первичный вал и диск сцепления, чтобы зубья шестерен вошли в зацепление.

Тяжелый диск сцепления или диск слишком большого диаметра означает, что синхронизаторы будут подвергаться большей нагрузке, и следовательно более интенсивному износу. Это одна из причин, по которой установка диска сцепления большего диаметра или многодискового сцепления является крайней мерой. Это может быть отличным решением для коробки передач гоночного автомобиля с кулачковыми кольцами, однако это обеспечит дополнительную нагрузку на кольца синхронизатора коробки передач автомобиля, который используется в условиях городского движения. По той же причине в большинстве коробок передач с синхронизатором гоночных автомобилей устанавливается неподпружиненная ступица, так как это значительно снижает вес диска сцепления и оптимизирует технические характеристики переключения передач. Опасайтесь также потенциальный усталостных повреждений шестерен, если ваш автомобиль оснащен четырехцилиндровым двигателем, а в коробке передач могут возникать подобные неисправности.

Фрикционный материал

Помните, как мы установили, что именно благодаря трению возможна правильная работа сцепления? Трение возникает между маховиком/нажимным диском и фрикционным материалом диска сцепления. Коэффициент трения диска определяет общую производительность при определенной нагрузке нажимного диска и диаметре, в то время как теплоустойчивость и прочность определяют насколько подходит данное сцепления для определенной конструкции.

Органический фрикционный материал наиболее распространен при изготовлении накладок сцепления и является основной линией, от которой выполняются все расчеты. Термин «органический» подразумевает использование натуральных смол для скрепления накладок. Ингредиенты могут варьироваться: стекловолокно, ветошь, и другие волокна образуют фрикционный материал, в который добавляются провода, чтобы увеличить термостойкость и прочность на продавливание. Органические накладки либо приклеены на тонкую стальную поверхность, а затем закреплены при помощи заклепок на диск, или приклепываются непосредственно к волнообразной пружине. Стальная пластина используется чаще в автомобилях с высокими техническими характеристиками, та как эта конструкция очень прочная.

Скорее всего, оригинальный диск сцепления вашего автомобиля оснащен органическими накладками. Стоит отметить, что эти накладки обеспечивают плавное и постепенное включение сцепления и подходящую теплоустойчивость. Высококачественные диски сцепления с органическими накладками прослужат дольше, чем многие «продвинутые» диски сцепления, при этом технические характеристики их будут более подходящими для условий городского движения. С другой стороны, теплоустойчивость органических накладок действительно несколько ниже, чем у большинства остальных фрикционных накладок, к тому же они изнашиваются быстрее, чем некоторые другие накладки. Эти два фактора вынудили многих гонщиков начать использовать металлические накладки, однако если у вас не возникает проблем с органическими дисками, не стоит заменять их на металлические.

Оптимальный фрикционный материал для использования в условиях городского движения имеет высокое содержание бронзы. Металлические пластины поглощают тепло, возникающее под воздействием трения, и сохраняют целостность диска не смотря на высокие обороты и пробуксовку. Неметаллические компоненты, содержащиеся в фрикционных материалах, необходимы для обеспечения плавности трения.

Более экзотические материалы могут обеспечить некоторые преимущества по сравнению с органическими фрикционными материалами, однако существуют компромиссы в каждом выборе некоторые из этих компромиссов хуже, чем другие, поэтому стоит взвесить все «за» и «против» при выборе фрикционного материала для сцепления вашего автомобиля.

По крайней мере, один органический материал, созданный руками человека, кевлар, быстро приобретает популярность из-за прочности и отличных технических характеристик.

Хотя коэффициент трения кевлар низкий и быстро снижается при высокой температуре, что значит, что нажимной диск с большей нагрузкой необходимо использовать с кевларовым диском, чтобы поддерживать нужную производительность. К тому же, кевлар является отличным изолятором. Тепло, создаваемое кевларовым диском пробуксовывающим на маховике, не уходит, поэтому маховик может прогореть. Если диск сцепления часто пробуксовывает (например, в полноприводном автомобиле с турбированным двигателем), скорее всего, лучше использовать органические накладки.

Существует большое количество дисков сцепления, которые можно приобрести в свободной продаже. Это металлокерамические железные или бронзовые диски, диски из кевлара или карбонового волокна. Очень важно сделать правильный выбор, который будет идеально подходить для вашего автомобиля и эксплуатационных условий. Многие из этих дисков нестандартной конструкции совершено не подходят для автомобиля, использующегося в условиях городского движения.

Неорганические или металлические накладки являются лучшими в отношении коэффициента трения и термостойкости. Они состоят в основном из сжатого металлического ингредиента (такого как керамика, медь, железо или бронза), который не «ослабеет» при многократном небрежном обращении. Металлокерамические накладки могут предавать крутящий момент до точки плавления субстрата 1472°С для железа, например.

Металлокерамические накладки обычно используются в тягачах, где пробуксовка на высоких оборотах является обычным явлением. К сожалению, диски с металлокерамическими накладками способствуют износу нажимного диска и маховика, к тому же они очень тяжелые. Диск с металлокерамическими накладками весит больше, чем два диска с органическими накладками, именно поэтому он не очень подходит для синхронизированных коробок передач.

Решением этой проблемы большого веса металлического диска являются меднокерамические накладки, установленные на шайбы. 3 – 6 данных шайб приклепываются на диск, снижая общую массу по сравнению с металлическим диском. Диски с шайбами отлично подходят для коробок передач с переключением при высокой мощности с ограничениями по размеру сцепления из-за их высокой термостойкости и меньшего веса.

Проблемой всех металлических фрикционных накладок является природа зацепления: керамические и железные диски входят в зацепление практически сразу с незначительной пробуксовкой или вовсе без нее. Частично это происходит из-за природы материала ,а частично из за формы шайб, которые концентрируют нагрузку нажимного диска на меньшей области диска сцепления. Жесткое соединение означает, что металлические диски могут повредить компоненты трансмиссии если тяговое усилие автомобиля будет слишком большим. Поэтому подобный вариант подойдет для гоночных автомобилей, но ни в коем случае не для обычного легкового автомобиля, использующегося в условиях городского движения.

Сцепления нестандартной конструкции

Формула расчета производительности сцепления учитывает нагрузку на нажимной диск, фрикционный материал диска сцепления, эффективный диаметр диска и количество поверхностей трения. Мы уже обсуждали увеличение коэффициента трения и нагрузки нажимного диска, и пришли к выводу, что существует два способа увеличения производительности сцепления: увеличение эффективного диаметра диска сцепления и добавление поверхностей трения.

Эффективный диаметр сцепления можно определить, умножив на два расстояние от центра диска до центральной части фрикционного материала. Это значит, что сцепление можно сделать более прочным, просто увеличив радиальную ширину фрикционных накладок. Проблемой данного подхода является то, что в таком случае область трения будет снижаться, следовательно это приведет к уменьшению теплоустойчивости диска сцепления и сокращению срока эксплуатации, так как те же силы будут воздействовать на меньшую поверхность трения.

Другим способом увеличения эффективного диаметра диска является установка большего диска сцепления. Этот способ кажется выполнимым в большей степени для некоторых автомобилей и коробок передач, так как существуют производители, которые производят подобные двигатели и коробки передач со сцеплением различного диаметра. Для этих двигателей/коробок передач установка сцепления большего диаметра является таким же простым вариантом, как и покупка деталей большего размера, и их установка. Если предположить что в колоколообразном кратере есть достаточно свободного места, сцепление большего размера увеличит срок эксплуатации сцепления и предельную производительность до пробуксовки. Конечно же, масса сцепления при этом увеличится, что негативно повлияет на ускорение (вращающаяся масса нажимного диска) и скорость переключения передач (масса диска сцепления), так как диск является частью массы, которую необходимо ускорять или замедлять посредством синхронизаторов и блокирующих колец.

Многодисковые сцепления использовались многими гонщиками с целью уменьшения диаметра сцепления и перемещения двигателя ниже, при этом не теряя производительность. Так как поверхностей трения становится больше, многодисковые сцепления могут быть достаточно маленькими. Компания Quarter Master например, изготавливает трехдисковое сцепление диаметром 114 мм, которое могло выдерживать крутящий момент до 1220 Н•м.

Для гоночных автомобилей сложно подобрать более эффективный тип сцепления, при условии, что это не нарушает правил и регламента. Многодисковые сцепления увеличивают общую производительность и снижают вращающуюся массу одновременно. они позволяют установить коленвал ниже на шасси, при этом центр тяжести автомобиля также снижается. При условии, что у вас достаточно распространенная модель двигателя/коробки передач, процедура установки и настройки сцепления будет очень простой, так как компании Quarter Master и Tilton изготавливают большое количество дисков, колоколообразных картеров и переходников.

Сцепление может быть повреждено и по другим причинам, кроме износа. Шлицы на данной ступице диска сцепления были полностью сорваны. Симптомом данной неисправности может быть сцепление, которое не выключается. Шлицы блокировались на первичном валу коробки передач и не перемещались, чтобы нажимной диск отпустил сцепление.

Как и при любом другом увеличении производительности, в системе многодискового сцепления будут присутствовать компромиссы. Прежде всего, добавленные поверхности трения и меньший диаметр говорят о том, что данное сцепление будет изнашиваться быстрее, чем однодисковое и будут более чувствительны к износу. Длительный период выключения (например, остановка на светофоре при нейтральном положении рычага переключения передач) приведет к интенсивному износу сцепления. Проблемой является радиальный зазор между выводами (осевые проставки между нажимным диском и маховиком, которые приводят в действие металлические пластины) и поплавки (плавающие фрикционные пластины). При выключении пластины плавающие пластины ударяются о выводы, при этом оба компонента изнашиваются. Конечным результатом являются пазы в выводах, который могут стать причиной неплавного выключения сцепления.

К тому же, многодисковые сцепления не оснащены волнообразной пружиной и воздушным пространством. В отличие от однодисковых сцеплений, многодисковые сцепления не оснащены опорными пластинами, чтобы перемещать нажимное кольцо от дисков трения, когда сцепление выключено. Этот контакт между дисками трения и поплавковыми дисками вызывает легкое заедание, поэтому синхронизаторам коробки передач сложно замедлять первичный вал в достаточной мере, чтобы включить передачу.

Если синхронизированная коробка передач установлена за сцеплением, будет достаточно сложно использовать многодисковое сцепление. Исключением является сцепление компании Tilton с контактными поверхностями из карбона. Так как эти пластины легкие, поплавок и пластина трения не будут приставать друг к другу при выключении сцепления, поэтому переключение передач будет в значительной мере облегчено.

Это сцепление нестандартной конструкции также выигрывает в массе вращения и теплоустойчивости: карбоновые пластины практически не подвержены воздействию тепла, и коэффициент трения на самом деле повышается при увеличении температуры. Маховик даже можно сделать более легким, так как он больше не должен содержать поверхность трения, последняя карбоновая пластина на будет двигаться относительно поверхности маховика.

Маховики

Размер и масса маховика не особо важны для технических характеристик коробки передач и сцепления, однако они непосредственно влияют на ускорение автомобиля. Масса вращения, такая как маховик, поглощает мощность двигателя при ускорении. Чем тяжелее маховик, или чем больше его диаметр, тем больше мощности он поглощает и не предает ее на остальную часть трансмиссии. При переходе на меньший и более легкий маховик, механик может использовать колоколообразный картер меньших размеров и опустить двигатель на шасси.

Проблема при изменении размера сцепления, либо увеличение, либо уменьшение с целью использования многодискового сцепления, состоит в том, что при этом маховик также придется заменить. Физически это возможно модифицировать оригинальный маховик, однако большинство механиков не рекомендуют это делать, так как практически невозможно поддерживать необходимую концентричность для баланса. Погрешность менее 0,02 мм может стать причиной вибрации и ненужных нагрузок маховика или нажимного диска, не говоря уже о коленвале двигателя.

При замене маховика используйте высококачественные болты крепления для фиксации коленвала. Всегда используйте только болты крепления, рекомендованные производителем, или высококачественные эквиваленты. Используйте герметик Loctite для фиксации болтов крепления на краю коленвала и затяните их указанным в спецификациях моментом затяжки. Эти болты крепления очень важны для прочности и безопасности, поэтому это не повод экономить средства.

Тяги привода

Последним компонентом сцепления, и единственным, который часто оставляют в стороне, является тяга. Несмотря на сложность замены основных компонентов, любая деталь, которая уменьшает деформацию в системе сцепления, сделает его работу более эффективной. Даже сотые доли смещения могут играть значительную роль в технических характеристиках сцепления. Производители автомобилей признают это и используют более плотные корпусы нажимного диска, более прочные приводные рычаги и различные конструкции сцепления, уменьшающие деформацию.

Во многих автомобилях гидравлические магистрали очень длинные и гибкие, что делает работу сцепления нечеткой. Более жесткие нажимные пластины могут ухудшить ситуацию, так как они заставляют гидравлические магистрали колебаться еще больше. Переход на тефлоновые нержавеющие шланги с оплеткой устранит эту проблему и значительно сократит смещение жидкости в гидравлической системе.

Наиболее важным фактором, влияющим на усилие на педали, является отношение емкости главного цилиндра к рабочему. Главный цилиндр большего объема делает педаль сцепления более жесткой, если же объем рабочего цилиндра больше ситуация будет противоположной. Эта информация не особенно полезна для большинства легковых автомобилей, так как в свободной продаже нет цилиндров другого объема для замены, однако некоторые производители используют различные цилиндры с теми же опорами.

Если вы решили модифицировать гидравлическую систему, чтобы сократить усилие на педали, не забывайте, что при уменьшении усилия ход в главном цилиндре увеличится, а в рабочем – уменьшится. Если ход механизма привода сцепления и так погранично большой, скорее сего вы не сможет сделать что-либо, чтобы увеличить его, и даже рабочий цилиндр меньшего объема не поможет.

Сцепления с тросовым приводом – это совсем другое дело. Большая часть проблем, которые можно найти в данной системе, вызваны трением троса и некачественными материалами, выбранными для регуляторов и кронштейнов. Стоимость – это единственная причина для использования сцепления с тросовым приводом. К счастью подобные конструкции сцепления не слишком распространены. Чаще всего сцепление с тросовым приводом можно найти на автомобилях Ford Mustang, к тому же некоторые производители изготовили модифицированные регуляторы и кронштейны, чтобы решить некоторые проблемы, свойственные данной системе.

Выбор сцепления

Чтобы решить, чего именно вы хотите от сцепления, отнеситесь реалистично к вашему автомобилю и вашим ожиданиям. Как уже говорилось ранее в данной главе, каждая техническая характеристика сцепления (как и любой другой системы впрочем) это компромисс. Если вы считаете, что необходимо сделать сцепление более мощным, боль в левой ноге или шее потом не раз напомнят вам о слабой статической нагрузке или неправильном выборе материалов, из которых изготовлен диск сцепления. Вы также можете пожалеть о слишком жестком сцеплении, когда вам придется выполнить капитальный ремонт двигателя и заменить поврежденный опорный подшипник или коленвал, или выполнить капитальный ремонт коробки передач и заменить изношенные синхронизаторы.

Возможно это звучит не так «круто», однако в большинстве случаев, лучшим способом восстановления технических характеристик является установка нового оригинального сцепления. Высококачественный диск сцепления для замены с органическими фрикционными накладками с высоким содержанием металлов удовлетворят все ваши требования. Существует большое количество автомобилей для драг-гонок или ралли, которые оснащены простыми дисками сцепления с органическими накладками и подпружиненной ступицей, а также высококачественными нажимными дисками. Только если у вас возникают проблемы при использовании подобного типа сцепления, стоит подумать о модификации.

Если у вас возникли проблемы с оригинальными компонентами сцепления или вы настаиваете на модификации сцепления, необходимо критически взглянуть на состояние двигателя, максимальный крутящий момент и предполагаемые эксплуатационные условия. Соберите необходимую информацию и сравните ее с тем, что вы знаете о фрикционных материалах, нагрузке на нажимной диск и конструкции диск сцепления.

Например, вы собираетесь использовать автомобиль только для гонок на треке, при этом он оснащен прочной трансмиссией, в таком случае вы сможете использовать более прочные фрикционные накладки и обойтись без волнообразной пружины. Если вы будете ездить на вашем автомобиле на работу каждый день, убедитесь, что ваше сцеплением оснащено волнообразной пружиной и достаточно плавным фрикционным материалом. Большинство металлических накладок используется только для автомобилей, участвующих в гонках из-за их агрессивного воздействия на остальные компоненты и отсутствие волнообразной пружины.

Более жесткий нажимной диск увеличит удерживающую способность сцепления, не влияя на технические характеристики во время движения. Слишком жесткий диск сцепления необходимо только на мощных автомобилях с резкими стартами, и даже в таком случае устанавливать подобный диск стоит лишь тогда, когда вы готовы мириться с высоким усилием на педали и износом упорного подшипника.

Стоит избегать использования многодискового сцепления и сцепления большого диаметра на легковых автомобилях, использующихся в условиях городского движения, или на гоночных автомобилях с синхронизированной коробкой передач, кроме случаев ,когда у вас нет другого выбора. В автомобилях с кулачковыми коробками передач вы можете успешно использовать любое сцепление, так к5ак при переключении передач не будет возникать трения.

Установка маховика повлияет на технические характеристики двигателя больше, чем модификация сцепления. Изображенные на иллюстрации маховики изготовлены из хромированных заготовок, их старались сделать как можно более легкими, при этом не делая их хрупкими, как маховики из алюминия. Легкий маховик не будет негативно влиять на технические характеристики сцепления или переключение передач.

Маховики и колоколообразные картеры

Колоколообразный картер между двигателем и коробкой передач является вторым компонентом, на который не обращают внимания, а между тем это достаточно важная часть трансмиссии. Существует несколько различных типов конструкции колоколообразного картера, которые могут быть изготовлены либо из стали, либо из литого алюминия. Большинство оригинальных колоколообразных картеров изготовлены из литого алюминия. во многих коробках передач в блоке с главной передачей колоколообразный картер встроен в половинку главного картера. Модифицированные колоколообразные картеры для полноприводных гоночных автомобилей изготовлены из стали и сертифицированы, с целью предотвращения взрыва нажимных дисков.

Не важно, из какого материала изготовлен колоколообразный картер, его необходимо периодически проверять на наличие трещин, следов деформации, а также на предмет соосности с краем коленвала. Если колоколообразный картер подвергся деформации со стороны коленвала, первичный вал коробки передач также будет деформирован, при этом подшипник первичного вала подвергнется серьезным боковым нагрузкам. Это может стать причиной появления трудностей при переключении передач и даже повреждения подшипников и валов коробки передач. В худшем случае, нагрузки при деформации могут повредить задний подшипник коленвала двигателя.

Чтобы проверить концентричность и отсутствие следов деформации колоколообразного картера, закрепите его при помощи болтов к задней поверхности блока цилиндров и установите индикатор часового типа на заднюю часть коленвала. Отметьте центральное углубление в колоколообразном картере и проверните коленвал. Для продления срока эксплуатации коробки передач и оптимизации технических характеристик сцепления, общее биение должно составлять ноль, хотя многие производители указывают значение менее 0,25 мм. Используя те же настройки, поместите щуп индикатора часового типа на заднюю часть колоколообразного картера на опорной поверхности коробки передач. Опять проверните коленвал и проверьте биение.

Если опорная поверхность колоколообразного картера на коробке передач не абсолютно плоская по отношению к задней поверхности блока цилиндров, большинство мастерских могут быстро это исправить при помощи фрезы. Проблемы с концентричностью исправляются посредством установки эксцентриковых установочных штифтов на колоколообразный картер, которые легко можно приобрести в специализированных магазинах. Если двигатель оснащен только одним колоколообразным картером, работа значительно упрощается, так как картер придется отрегулировать только один раз. Если к одному двигателю подходит несколько картеров, задача будет сложнее, однако ее можно выполнить. Одни способ – это увеличение установочных отверстий под штифты колоколообразного картера и использование эксцентриковых втулок, которые приварены или запрессованы на место. Хороший механик может вам пригодиться в этом деле.

При замене сцепления внимательно проверьте поверхность опорного подшипника на крышке первичного вала. Если эта поверхность покрыта задирами и повреждена вследствие неисправности опорного подшипника, сцепление может заклинивать, и оно будет плохо выключаться. Если, как в этом случае, опорный подшипник изготовлен из алюминия, он покроется задирами гораздо быстрее и интенсивнее, если опорный подшипник из стали.