Tengelykapcsolók és Működésük Elvei: A Stromag Tengelykapcsoló Beállítása és Karbantartása

A modern autók komplex mérnöki csodák, ahol minden alkatrész precízen illeszkedik és együttműködik a tökéletes működés érdekében. Ezen alkatrészek közül az egyik legkevésbé értett, mégis alapvető fontosságú elem a kuplung, vagy más néven tengelykapcsoló. Ez a szerkezet teszi lehetővé, hogy a motor folyamatosan forogjon, miközben az autó sebességet vált, elindul, vagy megáll, anélkül, hogy lefulladna.

A kuplung alapvető feladata az erőátvitel ideiglenes megszakítása és fokozatos újraépítése a motor és a sebességváltó között. A tengelykapcsolók és áthajtó tengelyek nemcsak nyomaték átvitelére alkalmasak, de kompenzálják a két tengely közötti pozíció eltéréseket is. A hagyományos kuplungokkal szemben a precíziós tengelykapcsolók szavatolják a holtjáték és karbantartás mentes nyomatékátvitelt az egész tengelykapcsoló működése alatt.

Ez annak köszönhető, hogy a szoros tűrések és méretpontosságok a miliméter századrészében mérhetők az egyes tengelykapcsoló elemeknél. A kuplungpedál lenyomása egy összetett mechanikai és fizikai folyamatot indít el, amelynek során a motor és a sebességváltó közötti kapcsolatot ideiglenesen megszakítjuk, majd újra felépítjük.

A Tengelykapcsolók Típusai és Jellemzőik

Nagyon sokfajta kuplungot használnak és gyártanak napjainkban, mert a technikai megoldás és az erőátviteli elemek a konkrét alkalmazás igényeihez vannak kiválasztva. Az egyes kuplung típusok többfajta műszaki kivitelben és eltérő technikai tulajdonságokkal igazíthatóak az alkalmazásfüggő tengelykapcsoló megoldásokhoz.

A precíziós tengelykapcsolók két nagy csoportra oszthatók:

Tengelykapcsoló: funkció és jelentőség

• Rezgéscsillapító tengelykapcsolók
• Torziósan merev tengelykapcsolók

A torziós merev kuplungokat gyakran X-Y tengelyek összekötésére használnak, mint például a megmunkáló gépek tengelykapcsolója, míg a rezgéscsillapítós tengelykapcsolók a CNC gépek főorsó hajtásának erőátvitelére szolgálnak. Az alábbi táblázat összefoglalja a tengelykapcsolók főbb típusait és jellemzőiket a nyomatékátviteli tartományok szerint:

A Tengelykapcsolók Elmélete és Méretezése

A sokoldalú hajtási rendszerek folyamatosan fejlesztés alatt állnak a gépészmérnököknek köszönhetően. Ezért a tengelykapcsolónak is követniük kell a trendeket és ezért a kuplungok is egyre fejlettebbek lesznek. A tengelykapcsolók főbb paraméterei közül a nyomaték, torziós merevség, rugó erősség, kiegyensúlyozottság, holtjátékmentesség és a tehetetlenségi nyomaték játsszák a főbb szerepet.

Nyomaték

A nyomaték a forgó testeknél rendkívül fontos a gépészmérnököknek. Ez egy érték, mely az erő és az effektív hosszú kar szorzata: M=Fxr [Nm]. Így a nyomaték lehetséges 100Nm nyomatéknál 100N erőnél és 1m karnál vagy 1000N erőnél és 0,1m erőkanál is egyenlő. Ugyanezt használjuk a tengelykapcsolók méretezésénél is. Tehát a nyomaték a nagy átmérőjű kuplungoknál kisebb az ébredő erő vagy kisebb átmérőjű kuplungok nagyobb ébredő erővel kell számolni. Vagyis minél nagyobb erőt akarunk átvinni annál nagyobb átmérőjű tengelykapcsoló lesz az optimális megoldás.

Torziós merevség

A tengelykapcsoló külső átmérőjén kívül még a másik fontos tényező a kuplung torziós szilárdsága. Ez meghatározza a tengelykapcsoló merevségét a torziós (csavaró) igénybevétellel szemben. Ha a nyomaték túl magas és meghaladja a maximális torziós szilárdságot, onnantól kezdve a tengelykapcsoló nem képes átvinni a forgó erőt. Az egység "torziós merevség" mértéke a Nm/rad, mely 10Nm esetén az elem 1/1000 rad -ot elfordul. Egyenlő ha szögben mérjük akkor 0,057°-al (1 rad = 57°17'44.8"). A tengelykapcsoló típusát nézve (torziósan merev vagy rezgéscsillapítós tengelykapcsoló) ez az elfordulási szög jó esetben a tengelykapcsoló megadott paraméterei közé esik. Praktikusan nézve a merev tengelykapcsoló normál esetben maximum csavarodási szöge kevesebb, mint 0,05 fok és a rugalmas csillapítású tengelykapcsolóknál ez kevesebb, mint 5 fok. Ha az elfordulási szög nem haladja meg a megengedhető szöget, akkor a tengelykapcsoló végtelen élettartamú.

Rugó merevség

A rugó merevség egy ellenerő mely a tengelykapcsoló eltérő pozíciójából ered axiális, radiális és laterális irányából. A rugó merevségét N/mm egységgel jelzik. Amennyiben a gyártó 30 N/mm értéket ad meg a tengelykapcsolónál, úgy 30N erő használatánál 1 mm az axiális eltérés. Ezt az értéket mindig figyelembe kell venni a csapágy vagy más hajtási elemek kiválasztásánál.

Kuplungpedál holtjátékának beállítása

Forgatónyomaték

A forgatónyomatékot a sebességváltozásból adódó nyomatékváltozás miatt alakul ki, mely a kuplung test és a test tömegközéppont távolsága a tengelyközépponttól befolyásolja jelentősen. Normális esetben minél kisebb a kuplung tömege és minél kisebb az átmérője úgy az ébredő forgatónyomaték is kisebb és ennek a fordítottja is igaz. A forgatónyomaték nagysága fontos a magasan dinamikus alkalmazásoknál, mert ez befolyásolja a gyorsítását és lassítását a hajtásrendszereknek.

Kiegyensúlyozottság

Nagyon fontos, hogy a hajtásrendszer simán fusson. A kiegyensúlyozatlanság abból eredhet ha a forgó tömegek nem aszimmetrikus kialakításúak, mely nem megfelelő centrifugális erőket ébreszt, mely rossz esetben rezgéseket, vibrációt ébreszt a hajtásrendszerben. A tengelykapcsolóknál ezt kiegyensúlyozó furatokkal lehet korrigálni, mely a olyan helyre kerül ahol a tömegkoncentráció nagyobb. A hajtástechnikában a kiegyensúlyozatlanságnak osztályozása is létezik, mely leírja a maximális értékeket egyes osztályoknál. A legáltalánosabb értékek a Q16, Q6,3 és Q2,5 ahol a kisebb értékek nagyobb kiegyensúlyozottsági minőséget jelent (alacsonyabb megengedhető kiegyensúlyozatlanság).

Holtjátékmentesség

A nulla holtjáték vagy holtjáték mentesség - Zero Backlash - az jelenti, hogy nincs holtjáték (üres rés vagy játék) az átviteli rendszerben amennyiben a forgási sebesség, forgásirány vagy nyomaték változik. Ellenben a holtjáték mentesség nem jelenti azt, hogy nincs szögeltérésből elcsavarodás. A nulla holtjáték vagy holtjáték mentesség fontos a tengelykapcsolóknál kihat a villanymotor csapágy és más mechanikus mechanizmusok élettartamára.

Nyomatékátvitel és Egytengelyűtlenség Kompenzáció

A fő funkciója a precíziós tengelykapcsolóknak - kuplungoknak, hogy nyomatékot vigyen át a hajtó tengelyről a hajtandó tengelyre, mint villanymotor, golyósorsó, hidraulikus tápegység stb. A miniatűr tengelykapcsoló - kuplung szerepe a nagyon kicsi nyomaték és szögbeli eltérés kiküszöbölés és átvitele, mint például a jeladó tengelykapcsoló vagy kuplung esetén. A hajtási rendszerek egyre jobban a pontosság felé haladnak és ez természetesen a nagyméretű hajtásokra is igaz, mely tengelykapcsoló megoldásaik kompenzálják az egytengelyűséget és precízen viszi át a nyomatékot vagy csillapítja a rezgést.

Az egytengelyűtlenség kompenzáció az egyik legfontosabb terület a tengelykapcsolók vagy kuplungok számára. A hajtás kialakítás vagy a pontatlan beállítás miatt szinte minden hajtásrendszernél előfordul. Az ok általában a tűrések és méret pontatlanságok külső faktorából ered, mint hőmérséklet vagy más atmoszférikus kondíciók. Alapjában három fajtáját különböztetjük meg az egytengelyűtlenségnek: axiális, radiális és szögbeli.

Dacia MCV (2011) kuplung rezgések

Axiális egytengelyűtlenség

Ez hosszváltozást eredményez a hosszanti tengely irányába a hajtó és a hajtott tengely között, melyek általában fém tengelyek. Minden egyes anyagnak megvan az ő specifikus hőmérsékleti együtthatója, mely megadja az anyag változási paramétereit a hőmérséklet növekedés és csökkenés esetén. Így lehetséges lehet 0,1 - 1 mm-es eltérés is.

Gépjármű tengelykapcsolók Működése és Fejlesztése

A kuplung a gépjármű egyik legfontosabb, mégis gyakran láthatatlan szereplője. Nélküle lehetetlen lenne zökkenőmentesen elindulni, sebességet váltani, vagy egyszerűen csak megállni, anélkül, hogy a motor lefulladna. A tengelykapcsoló teszi lehetővé, hogy a belsőégésű motor alapjárati fordulatszámon működjön, miközben a gépkocsi áll. A gépkocsi indulásakor és azután a sebességfokozatok váltásánál pontos és mérsékelt sebességű tengelykapcsoló működtetés szükséges.

A Kuplungrendszer Felépítése

Alapvetően a kuplung a motor lendkerekéhez csatlakozik, és a sebességváltó bemeneti tengelyéhez továbbítja, vagy éppen megszakítja a nyomatékot. A kuplung három fő részből tevődik össze: a lendkerékből, a kuplungtárcsából (vagy súrlódótárcsából) és a kuplungszerkezetből (amely magában foglalja a nyomólapot és a membránrugót).

A lendkerék

A lendkerék az a forgó tömeg, amely közvetlenül a főtengelyhez csatlakozik, és a motorral együtt forog. Két fő feladata van: egyrészt kiegyenlíti a motor egyenetlen járását, biztosítva a simább forgást, másrészt pedig felületeként szolgál, amelyhez a kuplungtárcsa hozzásúrlódik. A lendkerék sima, precízen megmunkált felülete elengedhetetlen a hatékony nyomatékátvitelhez és a kuplung megfelelő működéséhez.

A kuplungtárcsa

A kuplungtárcsa a kuplungrendszer központi eleme, amely a motor és a sebességváltó közé van beépítve. Ez a tárcsa rugókkal van ellátva, amelyek elnyelik a motor forgásából eredő rázkódásokat és rezgéseket, simábbá téve az erőátvitelt. A súrlódóbetétek anyaga korábban az azbeszt volt, de ma már környezetbarátabb és biztonságosabb kompozit anyagokat használnak, például kerámiát, fémet, karbon- vagy üvegszálakat gyantával keverve. Ezek az anyagok garantálják, hogy a tárcsa megfelelő tapadást biztosítson a lendkerékkel, még extrém körülmények között is.

A kuplungszerkezet

A kuplungszerkezet egy komplett egység, amely a nyomólapot és a membránrugót (vagy korábban spirálrugókat) foglalja magában. A nyomólap egy erős fémlemez, amelynek felülete szintén sima és precízen megmunkált. Feladata, hogy a membránrugó erejével rányomja a kuplungtárcsát a lendkerékre. Amikor a kuplung be van kapcsolva, a membránrugó összenyomja a nyomólapot, amely a kuplungtárcsát a lendkerékhez szorítja, biztosítva a nyomatékátvitelt.

A kinyomócsapágy és a kinyomóvilla

A kinyomócsapágy és a kinyomóvilla a kuplungpedál mozgását mechanikusan továbbító elemek. Amikor a pedált lenyomjuk, a kinyomóvilla elmozdul, és a kinyomócsapágyat a membránrugó középső részéhez nyomja. A csapágy azért szükséges, mert a membránrugó forog a motorral együtt, míg a kinyomóvilla áll.

A Kuplungpedál Működtetése és Mechanizmusai

Minden a kuplungpedál lenyomásával kezdődik. Amikor a vezető rálép a pedálra, az egy mechanikai vagy hidraulikus rendszert hoz működésbe. A régebbi vagy egyszerűbb autókban ez általában egy bowdenes rendszer, ahol egy acélsodrony köti össze a pedált a kinyomóvillával. A modernebb és nagyobb teljesítményű autókban, vagy ahol kisebb pedálerő szükséges, hidraulikus rendszer működik.

Itt a pedál egy kuplung főhengert működtet, amely hidraulikaolajat nyom át egy csövön a kuplung munkahengerbe. A munkahenger dugattyúja ezután mechanikusan mozgatja a kinyomóvillát. Akár bowdenes, akár hidraulikus a rendszer, a pedál lenyomásának végső célja a kinyomóvilla elmozdítása. A kinyomóvilla a kinyomócsapágyat a kuplungszerkezetben lévő membránrugó középső részéhez nyomja.

Amikor a kinyomócsapágy nyomást gyakorol a membránrugó középső részére, az kifordul. A membránrugó kifordulása következtében a nyomólap elengedődik. Ez azt jelenti, hogy megszűnik az a nyomás, amely a kuplungtárcsát a lendkerékhez szorította. Ebben a pillanatban a motor még mindig forog, és a lendkerék továbbra is pörög a motor fordulatszámával. Azonban a kuplungtárcsa, amely a sebességváltó bemeneti tengelyére van rögzítve, már nem kap nyomatékot a motortól. A motor és a sebességváltó közötti mechanikai kapcsolat teljesen megszakad.

Miután a vezető kiválasztotta a kívánt sebességfokozatot, fokozatosan elkezdi felengedni a kuplungpedált. Ekkor a folyamat megfordul. A membránrugó, amely a kinyomáskor kifordult, most visszatér eredeti állapotába, és ismét nyomást gyakorol a nyomólapra. Ahogy a pedált lassan felengedjük, a nyomólap egyre nagyobb erővel szorítja a kuplungtárcsát a lendkerékhez. Ekkor következik be a “kuplung csúsztatása” fázis. A kuplungtárcsa és a lendkerék közötti súrlódás fokozatosan növekszik. Miután a pedál teljesen fel van engedve, a kuplungtárcsa és a lendkerék teljesen összekapcsolódik, egy egységként forogva.

Fejlett Kuplungrendszerek és Az Automatizálás

Az autóipar fejlődésével a kuplungrendszerek is folyamatosan fejlődtek. Az 1985 -óta alkalmazott kéttömegű lendítőkerék (ZMS) is hozzájárul a kisebb zajszinthez és a komfortosabb működéshez. A hagyományos lendkerékkel ellentétben a DMF két, egymáshoz képest elfordulni képes tömegből áll, amelyeket egy rugó-csillapító rendszer köt össze. Ez a rendszer elnyeli a motor által keltett rezgéseket, mielőtt azok elérnék a sebességváltót. Ennek eredményeként jelentősen csökken a zaj és a vibráció az utastérben, és kíméli a sebességváltót is.

A korszerű gépkocsikba a SAC (Self Adjusting Clutch) önműködő utánállítású tányérrugós tengelykapcsolókat szerelnek be. Ezzel csökken a működtetéshez szükséges erő és a karbantartási igény is. Ez a mechanizmus biztosítja, hogy a kuplungpedál ereje állandó maradjon a kuplung teljes élettartama alatt, és a kuplung kapcsolási pontja is változatlan marad. A tengelykapcsoló működtetésének automatizálása egyre nagyobb jelentőséggel bír, különösen az egyre nagyobb forgalomsűrűség, a dráguló hajtóanyagok és a környezetkímélőbb közlekedés igénye miatt.

Az automatizált sebességváltók (ASG) önműködő tengelykapcsolót igényelnek. A tengelykapcsoló automatikus működtetését, és ellenőrzését a sebességváltó elektronika végzi. A működtető elektronikának potenciométer jelzi vissza a tengelykapcsoló működtetési útját. A fejlesztéseknél azt kellett figyelembe venni, hogy a tengelykapcsoló működtetés szempontjából az a legnehezebb üzemállapot, amikor a gépkocsi a legnagyobb teljesítménnyel gyorsul és utána, mindjárt nagy fékezés következik valamely váratlan forgalmi esemény miatt. Erre a folyamatra csupán 50 - 90 ms áll rendelkezésre, ami nagy követelményt támaszt a villanymotoros tengelykapcsoló működtetéssel szemben.

Érzékelők és Elektronikus Vezérlés

A tengelykapcsoló pedál helyzet érzékelőjének jelét hasznosító rendszerek közé sorolható az úgynevezett „Start-Lock” működés. Ez a rendszer csak akkor engedi az indító motort működni, amikor a tengelykapcsoló kiemelt állapotban van. A tengelykapcsoló állapot információt használja fel az elektromechanikus rögzítő fék is a működéséhez. Ezek miatt különböző érzékelőket szerelnek fel a kuplung pedálra, melyeknek olykor szélsőséges hőmérsékleteknél is működniük kell.

• Mikrokapcsoló: Költségkímélő megoldás, de felléphetnek korróziós problémák, kopás és a rugó kifáradása is.
• Reed relé: Érintésmentesen működik, nem tartalmaz kopó alkatrészt.
• Hall elemes kapcsoló: Nagyon pontos, érintésmentes működésű kapcsoló.
• Potenciométer: Ezzel a pedál elmozdulás nagysága és a pillanatnyi helyzete is kiértékelhető. Hátránya, hogy kopó részegységet tartalmaz.
• Induktív érzékelő: Érintésmentesen működik és nem tartalmaz kopó alkatrészt.
• Magneto-induktív érzékelő: Az alkalmazott állandó mágnes elmozdulását érzékeli a PLCD érzékelő.

Az elektro-pneumatikus tengelykapcsoló működtető egység betölti a rásegítő feladatát is, mert hatékonyan csökkentik a működtető erő szükségletet. A munkahenger dugattyú helyzetét és ezzel együtt a tengelykapcsoló helyzetét is induktív elmozdulás érzékelő figyeli. Ebből a jelből az elektronika pontosan meghatározza a tengelykapcsoló pillanatnyi helyzetét és a löketet. Így a tengelykapcsoló kiemelése és zárása a pillanatnyi igényeknek mindig megfelelő. További lehetőség, hogy a sebességváltó elektronika a löket meghatározása alapján meg tudja állapítani a súrlódó betétek pillanatnyi kopottságát.

Traktorok tengelykapcsolói

A traktorok tengelykapcsolói olyan tartós alkatrészek, amelyeket számos traktorba és mezőgazdasági gépbe építenek be, és amelyek a motor és a sebességváltó közötti erőátvitelért felelősek. Az erőátvitelhez szükséges kuplungtárcsa a lendkerék és a nyomólap nyomólemeze között helyezkedik el. Az átkapcsolási folyamat egy tányérrugón vagy karokon keresztül történik.

A torziós csillapítók a motor és a sebességváltó összekapcsolásának alapvető elemeit képezik. Ha a járműben nincs csillapító, a forgási egyenetlenségek miatt a lendkeréken keresztül rezgések és zajok juthatnak a sebességváltóba. Ezek a rezgések a legnagyobb terhelésű, nagy teljesítményű motoroknál a legerősebbek.

A kettős tengelykapcsolókat a menethajtás nyomólapjai és a TLT-meghajtás közötti tányérrugó működteti. Ezek a tengelykapcsoló tárcsák fémtestekből állnak, amelyeket súrlódó bevonat borít - hasonlóan a fékpofákhoz vagy a fékbetétekhez. A fémkerámia bevonatmezők formára préselt szinterezett fémből állnak, és 400 °C-ig terjedő hőmérsékleten alkalmazhatók. Előnyük, hogy a súrlódási együtthatójuk (súrlódási tényezőjük) magasabb, mint a szerves bevonatoké, így a nyomaték alacsonyabb felületi nyomással vihető át.

A traktorok tengelykapcsolói a használatuktól függően természetes kopásnak vannak kitéve. A hibás tengelykapcsoló ellenére a jármű gyakran még használható marad, de ez súlyosabb károkat okozhat a traktorban, ezért erősen ellenjavallt. Szerelés előtt ellenőrizze az egyes tárcsák oldalirányú elhajlását (max. 0.5 mm).

A Tengelykapcsoló Meghibásodásának Jelei és Karbantartása

A kuplung egy kopó alkatrész, amelynek élettartama nagyban függ a vezetési stílustól és a használati körülményektől. A leggyakoribb jel a kuplung csúszása. Ez azt jelenti, hogy a motor fordulatszáma felpörög, de az autó nem gyorsul arányosan. Különösen emelkedőn, vagy hirtelen gázadáskor érezhető, hogy a motor “elrohan”, de a kerekek nem kapnak megfelelő nyomatékot. Ilyenkor égett szag is érezhető lehet, ami a súrlódóanyag túlmelegedésére utal.

Másik gyakori jel a rángatás induláskor vagy sebességváltáskor. Ez utalhat a kuplungtárcsa felületének egyenetlen kopására, deformációjára, vagy a rugós lamellák meghibásodására. A nehéz sebességváltás, különösen az első vagy a hátramenet kapcsolásakor, szintén kuplunghibára utalhat. Ez azt jelenti, hogy a kuplung nem kapcsol szét teljesen, amikor a pedált lenyomjuk.

A kinyomócsapágy meghibásodása gyakran felismerhető a zajokról. Amikor lenyomjuk a kuplungpedált, és nyikorgó, zúgó vagy csikorgó hangot hallunk, az a kinyomócsapágy hibájára utalhat. A nyomólap, illetve a membránrugó meghibásodása is okozhat problémákat. Ha a membránrugó eltörik vagy meggyengül, a nyomólap nem tudja megfelelően rászorítani a kuplungtárcsát a lendkerékre, ami csúszáshoz vezet. A nyomólap deformációja vagy repedése is hasonló tüneteket produkálhat.

A kuplung élettartamát nagymértékben befolyásolja a vezetési stílus és a karbantartás. Néhány tipp a kuplung élettartamának meghosszabbításához: Kerülje a hirtelen, rángató indulásokat. A hajtás kialakítás vagy a pontatlan beállítás miatt szinte minden hajtásrendszernél előfordul az egytengelyűtlenség, ami kompenzálható a megfelelő tengelykapcsolóval. Az előre beállított nyomatékú nyomatékhatároló tengelykapcsolók is hozzájárulnak a rendszer biztonságos működéséhez.

tags: #stromag #tengelykapcsolo #beallitasa

• Útmutató az ablaktörlő gumi cseréjéhez
• 7 személyes autó vélemények
• Egyterűek és haszonjárművek az Opel Combóval
• narancsmetál motorháztető Daewoo Kalos modellhez
• tudjon meg többet a Mercedes E 220 CDI modellről