Фрикционные накладки сцепления

Рассмотрим типичное сцепление. Ведомый диск закреплен на первичном валу трансмиссии стальной шлицевой втулкой, отлитой или кованой. К стальной шпонке с помощью демпферного механизма, который поглощает вибрации двигателя, крепится каркас сцепления, выполненный из штампованных стальных пластин, соединенных в свою очередь металлическими заклепками. К каркасу крепятся фрикционные накладки, которые синхронизируют обороты коленчатого вала двигателя со скоростью выходного вала КП. На сегодняшний день органическая фрикционная композиция - самый распространенный материал. Он используется в 95% автомобилей. Органические накладки дешевы и неприхотливы, поэтому и используются в серийных автомобилях, ибо подходят для обычной эксплуатации при малых и средних нагрузках. Такой тип накладок обеспечивает мягкое включение сцепления и плавное начало движения, при этом имеет низкую надежность и износостойкость при жесткой, динамической эксплуатации. Если ресурс заводского сцепления для семейного, комфортного передвижения равен примерно 60-160 тыс.км, то при повышенных динамических нагрузках, будь то тюнингованный двигатель, либо просто агрессивная езда, накладки могут "рассыпаться" уже через 10 тыс.км.

При тюнинге двигателя увеличение мощности и, соответственно, крутящего момента часто заходит за 30% от серийного, что превышает расчетную нагрузку сцепления (запас на 20-50% выше номинального крутящего момента), которое просто начинает пробуксовывать и не передавать весь поток мощности от мотора к колесам. Возникает извечный вопрос: что делать (со сцеплением)? Один ответ - менять! На что? На современные тюнинговые детали.

Если сложилось впечатление, что органические накладки - это "отстой", то на самом деле все обстоит иначе. Конечно, утверждать, что вся "органика" плохая, нельзя. Поскольку каждый производитель использует свои материалы, их сочетание и свою технологию изготовления. Ведомые диски на одну и ту же машину, но от разных производителей, как правило, различны по динамическим показателям мягкости включения и долговечности.

При форсировании двигателя сцепление лучше заменить, чтобы оно соответствовало новым возможностям двигателя, так как серийное сцепление уже не "держит". А если стартовать с места при стрит-,драг-рейсинге или в слаломе, то оно вообще становится одноразовым. Немного придержал-передержал - и запахло горелым. Начинается процесс стремительного разрушения механизма. Постоянно пробуксовывающее сцепление сильно нагревается, а поскольку теплостойкость лучших органических накладок не превышает 2500С, а в большинстве случаев - 2000С, накладки перегреваются - следовательно, запекаются, теряя свой коэффициент трения, и, что еще хуже, растрескиваются и высыпаются.

Похожий результат менее вероятен с механизмом, ведомый диск которого оснащен накладками, выполненными из материала FiberTuff. В его состав входят керамический наполнитель, углеродное волокно и кевлар. Это материал разрабатывался как альтернатива органическим основам. По фрикционным качествам эти накладки очень похоже на органические, но обладают повышенной четкостью включения сцепления. Износостойкость накладок FiberTuff в 2-4 раза выше органических. Теплостойкость до 4000С. Ведомый диск с такими накладками можно порекомендовать тем, кто днем ездит на работу, а ночью стартует в стрит-рейсинге.

Еще делают фрикционные накладки из кевларового волокна - полимерного материала, пришедшего в автомобилестроение из авиакосмической промышленности. Кевлар применяется также для изготовления бронежилетов и кузовов суперкаров, вроде Ferrari Enzo - деталей весьма прочных и очень легких. Кевларовые сцепления обладают износостойкостью, в 5-10 раз превышающей стойкость к истиранию органических накладок. Накладки получаются долговечными. Они обладают повышенной жаропрочностью и не изнашивают рабочие поверхности маховиков и прижимных дисков. Но при установке требуют грамотного монтажа, а затем деликатной обкатки в течение длительного пробега (порядка 10 тыс.км). Теплостойкость кевларовых накладок достигает 3700С. Диск сцепления с такими накладками хорош при продолжительной жесткой эксплуатации машины.

Экстремальные условия эксплуатации сцепления обусловили появление в автомобилях металлокерамических дисков. Металлокерамика бывает разная: алюминиевая, чугунная для большинства производимых сцеплений применяют металлокерамические накладки, изготовленные на медной основе. Ведомые диски сцепления с этими накладками обладают высоким коэффициентом трения и выдерживают весьма высокие температурные режимы (до 6000С). Они очень популярны в автоспорте и тюнинге, поскольку при равных размерах диска передаваемый крутящий момент может возрасти вдвое. Недостаток таких накладок - их "агрессивность" к сопряженным деталям. Они относительно быстро изнашивают поверхности трения маховика и прижимного диска корзины. Посему рекомендованы для эксплуатации на спортивных и гоночных автомобилях.

Бескомпромиссным вариантом накладок является сцепления на базе углеродных композитов. Главная особенность их в том, что прижимной и ведомый диски , а также сопряженная поверхность маховика тоже выполнены из углерода. Такой триумвират обеспечивает необходимый коэффициент трения (поскольку коэффициент трения углерода по чугуну очень низкий) и максимальную износостойкость. Этот механизм из будущего обладает неимоверным температурным пределом (25000С). Долговечность раз в пять выше "органики". Единственный недостаток углеродных сцеплений - их высокая стоимость.

Существуют ведомые диски с тремя, четырьмя, шестью и восьмью сегментами металлокерамической накладки - кнопками - с каждой стороны.

Диски в виде трехлучевой звезды с темя кнопками используют в ситуациях, когда требуется передача максимальной мощности при минимальном весе узла. Применяются сугубо в спортивных автомобилях, ибо включаются очень резко, часто с пробуксовкой ведущих колес, что в обычных условиях ни к чему.

Четырехкнопочные диски имеют форму креста, работают гораздо мягче трехкнопочных и "живут" значительно дольше.

Шестикнопочные диски - самые плавные и долговечные из тюнинговых дисков, рекомендуются для кольцевых и раллийных автомобилей. В определенных случаях и для серийных машин.

Восьмисегментные накладки специально для использования на серийных автомобилях, где мощность сцепления и высокотемпературные качества предпочтительней плавности включения сцепления.

Ведомые диски сцепления бывают двух типов. С пружинной втулкой (демпфером), которая устраняет или смягчает ударный момент, возникающий при включении сцепления, и рекомендуется для всех типов автомобилей. Диски с жесткой втулкой используются для гоночных моделей, где предпочтение отдается мощности, легкости и жесткости работы. Отличаются жестким креплением шлицевой части с диском. Такие сцепления не рекомендуются для серийных и гоночных автомобилей, оснащенных "хрупкими" трансмиссиями или полным приводом. Ввиду возникающих ударных нагрузок в результате резкого включения сцепления могут "рассыпаться" КП и "провисать" оборванные полуоси. При этом автомобиль менее удобен при повседневной эксплуатации, так как плавно тронуться с места невозможно.

По конструкции сцепления тоже делятся на две категории: однодисковые и многодисковые. При этом для дисков, втулок и пружинок тюнинговых сцеплений высококлассные производители используют более качественные материалы и термообработку, что позволяет выдерживать нагрузку в 2-8 раз выше заводской. Но запомните: зачастую многие тюнинговые сцепления - это не что иное, как оригинальный каркас с более качественными накладками.