Как да изчислим капацитета на въртящия момент на съединителя

Съвременните автомобилни системи за задвижване имат поне един съединител като компонент. Автомобилът AWD или 4WD може да има няколко съединителя, в зависимост от архитектурата и типа на силовото задвижване и задвижването.Съединителят може да бъде самостоятелен компонент, използван за свързване на двигателя с вътрешно горене (ICE) към трансмисията, или може да бъде подкомпонентът или друг основен компонент: конвертор на въртящ момент , автоматична трансмисия, кутия за трансфер, диференциал с ограничено приплъзване (LSD) и т.н.

В зависимост от броя на фрикционните плочи, съединител може да бъде:

• съединител с една плоча
• мултидисков съединител

В зависимост от вида на триенето, можем да имаме:

• сухи съединители
• мокри (маслени) съединители

Обикновено съединителите с единична плоча (с изключение на съединителите за блокиране на конвертора на въртящ момент) имат сухо триене, а мултидисковите съединители са с мокро триене.

При работа съединителят може да има 4 работни състояния:

• отворен , нулев въртящ момент се предава между входа и изхода на валовете
• приплъзване , известно количество въртящ момент се предава между входните и изходните валове; разликата в скоростта между входния и изходния вал е значителна (например 500 об / мин)
• микро плъзгане , почти целият входен въртящ момент се предава през съединителя; разликата в скоростта между входния и изходния вал е много малка, около 5-10 об. / мин
• затворен (притиснат, заключен), няма приплъзване между входния и изходния вал, целият входен въртящ момент се предава през съединителя
• Независимо от типа, всеки съединител има обем на въртящия момент . Капацитетът на въртящия момент на съединителя е количеството въртящ момент, който може да бъде предаден от съединителя, когато се изплъзва или когато е напълно затворен. Капацитетът на въртящия момент на съединителя зависи от редица фактори:
  • обща площ на триещата повърхност
  • коефициент на триене
  • нормална сила, действаща върху съединителя
  • брой елементи на триене

  За да изчислим капацитета на въртящия момент на съединителя, ще разгледаме геометрията на диска на съединителя (триенето). В зоната на триещата повърхност ще представим елементарна площ dx , на разстоянието x от центъра.

  

  Изображение: Изчисляване на мощността на съединителя

  където:

  F _a [N] – нормалната сила при натискане на плочата на съединителя
  T _c [Nm] – капацитетът на въртящия момент на съединителя
  r ₁ [m] – вътрешният радиус на повърхността на триене
  r ₂ [m] – външният радиус на триене повърхност

  Налягането p [Pa], действащо върху съединителя, е равно на съотношението между нормалната сила F _a и площта на повърхността на триене S [m ² ] :

  p = FаС(1)

  Ако приемем, че площта на нитовете е неизбежна, площта на повърхността на триене се изчислява като:

  С= S2– S1= πR22– πR21= π( r22– r21)(2)

  Заменяйки (2) в (1), получаваме израза за налягането на съединителя:

  p = Fаπ( r22– r21)(3)

  Елементарната площ dA се изчислява като:

  дA = 2 πx dх(4)

  Елементарната нормална сила dN , действаща върху елементарната площ, се изчислява като:

  дн= p dА(5)

  Заменяйки (3) и (4) в (5), получаваме:

  дн= 2 Fаx dхR22– r21(6)

  Елементарната сила на триене dF се изчислява като:

  дF= μ dн(7)

  където μ [-] е коефициентът на триене на диска на съединителя.

  Заменяйки (6) в (7), получаваме:

  дF= 2 μ Fаx dхR22– r21(8)

  Елементарният въртящ момент на триене dT се изчислява като:

  дT= x dF(9)

  Заменяйки (8) в (9), получаваме:

  дT= 2 μ Fах2дхR22– r21(10)

  Интегрирайки уравнение (10) от r ₁ до r ₂ , получаваме математическия израз на въртящия момент на съединителя:

  T° С= ∫R2R1дT= 2 μ FаR21– r22∫R2R1х2дх= 23μ r32– r31R22– r21Fа
• Полученият математически израз за въртящия момент на един съединител на плочата е:
  T° С= 23μ r32– r31R22– r21Fа(11)

  За мултидисков израз на съединителя (11) става:

  T° С= z23μ r32– r31R22– r21Fа(12)

  където z [-] е броят на фрикционните плочи (дискове).

  Ако приемем среден радиус r _m [m] на съединителя, изчислен като:

  Rm= r2+ r12

  можем да изведем опростен израз с допустима грешка за капацитета на въртящия момент на съединителя :

  T° С= zμ FаRm

  Пример 1 . Изчислете капацитета на въртящия момент на един съединителен съединител с една плоча , който има: нормалната сила 250 N, външният радиус 0,3 m, вътрешният радиус 0,2 m и коефициентът на триене 0,4.

  Заменяйки дадените параметри в уравнение (11), получаваме:

  T° С= 230,4 0,33– 0,230.32– 0,22250 = 25,3нm

  Пример 2 . Изчислете капацитета на въртящия момент на многодисковия мокър съединител , който има: 5 фрикционни диска (плочи), нормалната сила 250 N, външният радиус 0,3 m, вътрешният радиус 0,2 m и коефициентът на триене 0,07.

  Заменяйки дадените параметри в уравнение (12), получаваме:

  T° С= 5 230,07 0,33– 0,230.32– 0,22250 = 22,2нm

  Същият алгоритъм може да се използва за изчисляване на спирачния момент на превозно средство, оборудвано с дискова спирачна система.