Розрахунок діафрагмової пружини зчеплення

Діафрагмова пружина (рис. 13) являє собою пружину Бельвіля, модифіковану для використання в автомобільних зчепленнях.

Рисунок 13 - Розрахункова схема діафрагмової пружини

Застосування діафрагмової пружини суттєво спрощує конструкцію зчеплення, зменшує його габаритні розміри й масу, тому що виконує одночасно функції натискної пружини й важелів вимикання зчеплення. Вона забезпечує рівномірний розподіл зусилля на натискний диск, а пружність її пелюсток (важелів вимикання) - плавність включення зчеплення.

У фрикційних зчепленнях використовуються діафрагмові пружини з радіальними прорізами. Утворені в такий спосіб пелюстки і є важелями вимикання зчеплення. Діафрагмова пружина у вільному стані має форму конуса. Розрізняють пружини, що втискаються (пряма установка пружини) і витяжного (зворотна установка пружини) типів, коли зусилля на натискний диск передається по зовнішньому або по внутрішньому діаметру нерозрізаної частини конуса, відповідно.

Конструктивні розміри діафрагмової пружини визначають характеристику пружини. До конструктивних розмірів діафрагмової пружини відносяться:

D_e - зовнішній діаметр суцільного кільця;

D_a - внутрішній діаметр суцільного кільця;

D_c - середній діаметр суцільного кільця;

D_t - внутрішній діаметр пелюсток діафрагмової пружини;

- товщина діафрагмової пружини;

h - висота суцільного кільця пружини.

Розміри діафрагмової пружини можливо визначити з наступних рекомендацій. Так як в розрахунках можливо прийняти зовнішній діаметр суцільного кільця діафрагмової пружини рівним зовнішньому діаметру дисків зчеплення, то з рекомендованого співвідношення [5] можливо знайти зовнішній діаметр суцільного кільця.

Середній діаметр суцільного кільця діафрагмової пружини можливо обчислити за формулою:

, м

Внутрішній діаметр пелюсток пружини можливо визначити з рекомендованого співвідношення [4]:

Висоту суцільного кільця діафрагмової пружини можливо знайти, задаючись значенням з рекомендацій [4]:

Відношення висоти суцільного кільця діафрагмової пружини до її товщини визначає нелінійність пружини. При h> 1, 6 на характеристиці пружини є більша область із постійною осьовою силою; при > 2, 8 можливе «вивертання» пружини.

Натискне зусилля діафрагмової пружини визначають за формулою:

.

де E - модуль пружності першого роду, Па;

- товщина діафрагмової пружини, м;

Товщина діафрагмової пружини - = 2, 0…2, 5 мм [4].

l₁ - переміщення пружини в місці додатка сили, що діє з боку веденого диска, м;

k₁ і k₂ - коефіцієнти, що залежать від геометричних розмірів пружини;

h - висота суцільного кільця діафрагмової пружини, м;

- коефіцієнт Пуассона;

D_e - зовнішній діаметр суцільного кільця діафрагмової пружини, м.

Модуль пружності 1-го роду - E=2, 1× 10¹¹ Па [4].

Переміщення пружини в місці прикладення сили - l₁ = 1, 5…2, 0 мм [2].

Коефіцієнт k₁ визначають за формулою

;

Коефіцієнт k₂ визначають за формулою

Зусилля при вимиканні відрізняється від натискного зусилля передаточним числом діафрагмової пружини.

Передаточне число діафрагмової пружини, де функцію важелів виконують пелюстки пружини, можливо знайти по геометричних параметрах:

Зусилля при вимиканні зчеплення визначається виразом:

Діафрагмову пружину перевіряють на міцність по згину. Найбільша напруження виникає в момент вимикання зчеплення з боку її малого торця в середині підстави пелюсток.

Розрахункові значення тиску необхідно зрівняти зі значенням, що допускається, при невиконанні умов слід змінити розміри фрикційних накладок і повторити розрахунки.