Щодо удосконалення показників двопотокової сухої енергоефективної муфти зчеплення

Abstract

У статті розглянуто шляхи підвищення експлуатаційних та енергетичних показників сухої двопотокової муфти зчеплення, що застосовується у роботизованих трансмісіях сучасних транспортних засобів. Актуальність роботи зумовлена необхідністю покращення функціональної надійності, економічності та рівномірності передачі крутного моменту в здвоєних зчепленнях. Об’єктом дослідження є суха двопотокова муфта зчеплення з пониженими витратами енергії на керування, що реалізуються завдяки використанню поворотного важеля та пересувної каретки, яка переміщується по поверхні опорного диска та змінює схему силової взаємодії між натискною пружиною і фрикційними дисками. На основі розробленої математичної моделі механізму перемикання виконано чисельне моделювання робочого процесу, в результаті якого встановлено функціональні залежності між положенням керуючої каретки та силами притискання фрикційних пар кожного зчеплення. Проведений аналіз показав, що при однаковому переміщенні каретки у традиційній структурній схемі з вертикальним рухом не забезпечується рівність коефіцієнтів запасу зчеплення для обох потоків, що призводить до нерівномірної передачі крутного моменту та підвищеного зносу дисків. Для усунення зазначеного недоліку обґрунтовано доцільність удосконалення конструкції шляхом зміни профілю опорного диска муфти. Сформульовано задачу синтезу профілю поверхні опорного диска, яка дозволяє забезпечити однакові значення максимального переданого крутного моменту та коефіцієнтів запасу для першого і другого зчеплень. Запропоновано методику та обґрунтовано напрямок (алгоритм) модернізації механізму керування двопотоковою енергоефективною муфтою зчеплення. Отримані результати та запропоновані конструктивні рішення можуть бути узагальнені й використані при проектуванні сухих здвоєних зчеплень для транспортних засобів різного призначення та потужності.The article investigates approaches to improving the operational and energy-performance indicators of a dry dual-flow clutch used in robotic transmissions of modern vehicles. The relevance of the study is driven by the need to enhance functional reliability, efficiency, and uniformity of torque transfer in dual-flow clutch systems. The object of the study is a dry dual-flow clutch featuring reduced actuation energy consumption, achieved through the use of a pivot lever and a movable carriage that travels along the surface of the support disc and alters the force-interaction scheme between the pressure spring and the friction discs. Based on the developed mathematical model of the shifting mechanism, numericalsimulations of the operating process were performed, establishing functional relationships between the position of the control carriage and the clamping forces of the friction pairs for each clutch. The analysis showed that, under identical carriage displacement in a traditional structural scheme with vertical motion, equality of the coefficients of clutch safety margin for both torque paths is not ensured, which leads to non-uniform torque transmission and increased disc wear. To eliminate this drawback, the feasibility of improving the design by modifying the profile of the clutch support disc was substantiated. The problem of synthesizing the surface profile of the support disc was formulated to ensure identical values of maximum transmissible torque and coefficients of clutch safety margin for the first and second clutches. A methodology and a justified algorithm for upgrading the actuation mechanism of the dual-flow energy-efficient clutch were proposed. The obtained results and the proposed design solutions can be generalized and applied in the design of dry dual-flow clutches for vehicles of various applications and power ratings.