Температурні режими роботи та енергоємність зчеплення автобуса в міських умовах експлуатування.
Автор: Федорчак Олег Михайлович
Кваліфікаційний рівень: магістр
Спеціальність: Автомобільний транспорт
Інститут: Інститут механічної інженерії та транспорту
Форма навчання: денна
Навчальний рік: 2025-2026 н.р.
Мова захисту: українська
Анотація: Фрикційне зчеплення (ФЗ) слугує для надійної передачі крутного моменту від двигуна до трансмісії, а також для їхнього короткочасного роз’єднання з метою перемикання передач та наступного плавного розгону машини. Крім того, воно захищає трансмісію й двигун від надмірних перевантажень при різких змінах режиму руху машини. Висока безвідмовність ФЗ визначає мінімальний обсяг витрат (робіт) на його обслуговування під час експлуатування. Безвідмовність ФЗ залежить від якості їхнього виготовлення, конструктивних особливостей, умов експлуатування. Різнобічні й різнопланові дослідження показують [1], що обмеженість ресурсу ФЗ пов’язана з тим, що їх розрахунки й проектування ведуться без детального врахування взаємозалежних динамічних, теплових і фрикційних процесів, що виникають на парах тертя (ПТ) ФЗ. Об’єкт дослідження – теплові процеси у фрикційному зчепленні автобуса «АТАМАН» А092Н6 у міському режимі експлуатації. Предмет дослідження – температурні залежності елементів автомобільного зчеплення від часу його роботи в міських умовах експлуатування. Мета дослідження – дослідити температурний режим та енергоємність автомобільного зчеплення в міських умовах експлуатування. У першому розділі розглянуті основні види зношування під час роботи пар тертя фрикційних вузлів. Зосереджена основна увагу на природу механіко-хімічного та абразивного зношування [2]. У розділі 2 проаналізована класична схема трансмісії, що включає фрикційне зчеплення (ФЗ) й східчасту коробку передач. Проаналізовані два стани ФЗ та сучасні вимоги до них. Наведені статистичні дані про ймовірність відмов елементів ФЗ для різних видів автотранспортних засобів (АТЗ). Визначені критерії питомого навантаження ФЗ та динаміку їхнього зростання, яка збільшилась в 1,6 рази впродовж останніх 50 років, а їхня довговічність підвищилась у 3–4 рази. Це свідчить про значне вдосконалення конструкцій ФЗ та матеріалів їхніх елементів. З’ясовано, що робота ФЗ повинна відповідати певним вимогам [3], включаючи охорону навколишнього середовища. Тому в розділі 1 здійснена класифікація зчеплень за способами передачі крутного моменту двигуна та їхнім керуванням. Проаналізовані типові ФЗ автомобілів, що мають пружини як на периферії, так й у центральній частині натискного диска. Відзначено, що вимкнення ФЗ з периферійними пружинами здійснюється у залежності від розмірів 3–6 сталевими кованими або штампованими важелями з ціануванням та подальшим загартуванням. З огляду забезпечення фрикційних властивостей ведучі диски ФЗ та маховики виготовляють з сірого чавуну та подальшою нормалізацією. Натискні диски ФЗ повинні відповідати вимогам жорсткості, зносостійкості та міцності, а також доброю пропрацьованістю. Розглянуті умови плавного та швидкого ввімкнення зчеплення, для чого наведені графічні залежності. Відзначено, що відповідальною частиною ФЗ є ведені сталеві диски з фрикційною накладкою. Розглянуті відомі з’єднання накладок з диском – тримачем (клепані, клеєні та приформовані). Підкреслено, що накладки ФЗ у наш час виготовляють з композиційних матеріалів [2]. Для цього залучені технології порошкової металургії та переробки еластомерів. Як приклад, наведені властивості спечених матеріалів (на основі заліза, міді тощо) накладок за теплофізичними та міцнісними параметрами. Розглянута технологія їх виготовлення та розглянуті їхні порівняльні характеристики. Констатовано, що для плавного ввімкнення ФЗ момент зчеплення повинен перевищувати двигуна, тобто коефіцієнт запасу повинен бути більшим за одиницю. Для цього проаналізована діаграми зміни цього коефіцієнта від багатьох чинників та розглянуті режими ввімкнення ФЗ (різке і плавне) й відповідний аналіз протікання їхніх характеристик. Розглянутий метод розрахунку роботи буксування ФЗ. Розділ 3 присвячений математичному опису процесів нагрівання – охолодження елементів ФЗ. Відзначено, що аналітичний розв’язок диференційного рівняння теплопровідності зі складними та змінними граничними умовами стосовно тіл складної форми, як у ФЗ та швидкоплинних процесів у них, на даний час не існує. Тому з цією метою у розділі 4 створена сіткова модель ФЗ. Застосування програмного комплексу «Фур’є – 2 х,у,z» [4] дозволило дослідити температурні поля елементів зчеплення та зміну теплового стану зчеплення автобуса під час випробувань SAE J1073-201210 [4] та визначити його енергоємність. Остання виявилась достатньою, оскільки елементи ФЗ не досягають критичних значень температур, які б спричинили зміну їхніх фізико-механічних властивостей. Ключові слова: фрикційні зчеплення, робота буксування, автобус, сіткова модель, програмний комплекс «Фур’є – 2 х,у,z». Перелік використаних літературних джерел 1. Клименко В.І. Теоретичні основи створення та вдосконалення пневматичних апаратів гальмівного керування, підвіски та зчеплення автотранспортних засобів: автореф. дис…докт. техн. наук: 05.22.02-автомобілі та трактори / В. І. Клименко / ХНАДУ.- Харків, 2018.-40 с. 2. Вольченко О.І. Трибологія: Підручник для ВНЗ / О.І.Вольченко, М.В.Кіндрачук та ін.-Івано-Фраківськ: Вид-во Прикарпатського нац. ун-ту ім. В. Стефаника, 2015.- 372 с. 3. SAE J1073-201210. Spring-Loaded Clutch Friction Test Procedure (STABILIZED Oct 2012). SAE International/ SAE IC Powertrain Steering Committee, 2012. – 3 p. 4. Гудз Г.С. Розподіл теплових потоків в елементах дискових гальм автомобілів: монографія / Г.С.Гудз, М.В.Глобчак, М.М.Осташук. - Львів: КІНПАТРІ ЛТД, 2014. - 110 с.