Koppelaar

Verskillende materiale word vir die skyfwrywingsbelegsels gebruik, in die verlede was asbes algemeen gebruik. Moderne koppelaars bestaan uit 'n mengsel van organiese hars met koperdraad of keramiek. Keramiek word tipies gebruik in swaar toepassings, soos wedrenne of swaar sleepaksies, die harder keramiekmateriaal verhoog die drakrag van die drukplate.

In die geval van "nat" koppelaars, is saamgestelde papiermateriaal baie algemeen. Aangesien hierdie "nat" koppelaars tipies gebruik word in 'n oliebad of met deurvloeiverkoelingsmetodes om die skyfpak gesmeer en afgekoel te hou, word baie min verwering waargeneem wanneer saamgestelde papiermateriaal gebruik word.

Wrywingskyfkoppelaars word oor die algemeen geklassifiseer as 'n stoottipe of trektipe, afhangende van die ligging van die drukplaat se draaipunte. In 'n trektipe koppelaar, lei die aksie van die druk op die pedaal tot vrylating, deur te trek aan die veer laat die voertuig beweeg. Die teenoorgestelde is waar met 'n druktipe, die vrylating van die draers word gestoot in die koppelaar, wat die voertuig stuit.

'n Koppelaardemper is 'n toestel wat die reaksie van die koppelaar versag tydens koppeling en ontkoppeling. In motortoestelle, is dit dikwels deur 'n meganisme in die koppelaar skyfsentrums. Pre-dempers word ook gebruik om vibrasie te help verminder en keer dat daar 'n geritsel is in die ratte, wanneer die motor luier. Hierdie swakker vere word saamgepers uitsluitlik deur die radiale vibrasies van 'n enjin wat luier. Hulle is ten volle saamgepers en nie meer in gebruik wanneer die hoofdempervere begin om te werk tydens die ryproses nie.

Moderne koppelaarvervaardiging fokus op die vereenvoudiging van die samestelling van die eenheid, asook die vervaardigingsmetode. Dryfbande word nou byvoorbeeld ingespan om wringkrag te dra, asook om die drukplaat te lig, wanneer die voertuig ontkoppel word. Wat die vervaardiging van diafragmavere aan betref, is hittebehandeling uiters belangrik. Lasersweis word meer gereeld ingespan as 'n metode om die aandryfplaat aan die skyfring te heg, terwyl die laser gewoonlik tussen 2-3 kW en 'n toevoersnelheid van 1 m/min is.

Hierdie tipe koppelaar het verskeie gedrewe dele ineengevleg of "gestapel" met ander gedrewe dele. Dit word gebruik in renmotors, onder andere Formule Een, IndyCar, Wêreldtydrenne en selfs die meeste klubwedrenne. Meervoudige koppelaars word veral in sleepwedrenne gebruik, wat die beste versnelling moontlik verg. Hulle kan ook in motorfietse, in outomatiese transmissies en in sommige diesellokomotiewe met meganiese transmissies gevind word. Dit word ook gebruik in sommige elektroniesbeheerde vierwielaangedrewe stelsels en in sommige oordragratkaste.

Dit kan ook gevind word in sommige swaar masjinerie soos tenks en AFV's (T-54) en grondverskuiwingstoerusting. Die voordeel in die geval van motorsport is dat dit moontlik is om dieselfde totale wrywingskrag met 'n veel kleiner algehele deursnee te bewerkstellig (of omgekeerd, 'n veel groter wrywingskrag vir dieselfde deursnee, wat belangrik is in gevalle waar 'n voertuig met groter krag verander word) en tog word die koppelingseenheid se maksimum grootte beperk deur die koppelingshuis). In motorsportvoertuie, wat met 'n hoë snelheid van enjins dryf, verminder die kleiner deursnee die traagheid van die motor, wat die aandryfkomponente vinniger laat versnel, en verminder die snelheid van die buitenste dele van die koppelaar, wat hoogs gespanne kan raak en kan misluk soos met die buitengewoon hoë rotasiesnelheid van die dryfkrag wat behaal word in sportsoorte soos Formule 1 of sleepwedrenne.

'n Ander tema op die veelvuldige koppelaar is die koppelings wat gebruik word in die vinnigste klasse van sleepwedrenne, hoogs gespesialiseerde, doelgeboude motors soos Top Fuel-dragsters of Funny Cars. Hierdie motors is so kragtig dat as daar met 'n eenvoudige koppelaar begin word, dit die totale traksie sal verloor. Om hierdie probleem te vermy, gebruik Top Fuel-motors eintlik 'n enkele, vaste ratverhouding en 'n reeks koppelaars wat een vir een aangeskakel word, wat geleidelik meer krag aan die wiele deurlaat. 'n Enkele van hierdie koppelaarplate (soos ontwerp) kan nie meer as 'n fraksie van die enjinkrag hou nie, dus begin die bestuurder met slegs die eerste koppelaar wat aangeskakel is.

Hierdie koppelaar word oorweldig deur die krag van die enjin, wat slegs 'n fraksie van die krag na die wiele laat, soos om die koppelaar in 'n stadiger motor te laat gly, maar werk sonder om die bestuurder te laat konsentreer. Terwyl die snelheid opbou, trek die bestuurder 'n hefboom, wat 'n tweede koppelaar aangryp, wat 'n bietjie meer van die enjinkrag na die wiele stuur, ensovoorts. Dit gaan deur verskeie koppelings totdat die motor 'n snelheid bereik het, waar die laaste koppelaar in aanraking kan kom. As al die koppelings aangeskakel is, stuur die enjin nou al sy krag na die agterwiele.

Dit is baie meer voorspelbaar en herhaalbaar as wat die bestuurder self die koppelaar laat gly het en dan deur die ratte beweeg, gegewe die uiterste geweld van die aanloop en die snelheid waarmee dit alles ontvou. Nog 'n voordeel, is dat dit nie nodig is om die kragvloei te onderbreek om ratte te ruil nie. 'n Tradisionele veelvuldige koppelaar is meer geneig tot oorverhitting en mislukking, aangesien al die plate aan hitte en wrywing onderworpe moet wees totdat die koppelaar ten volle ingeskakel is, terwyl 'n Top Fuel-motor sy laaste koppelings in "reserwe" hou, totdat die motor se spoed dit toelaat. Dit is relatief maklik om die laaste stadiums baie kragtiger te ontwerp as die eerste, om te verseker dat hulle die krag van die enjin kan opneem, selfs as die eerste koppelings as gevolg van die wrywing uitbrand of oorverhit.

'n Nat koppelaar is onderdompel in 'n koel smeervloeistof wat die oppervlaktes ook skoon hou en gladder werkverrigting en langer lewensduur bied. Nat koppelaars is egter geneig om bietjie energie aan die vloeistof te verloor. Aangesien die oppervlaktes van 'n nat koppelaar glad kan wees (soos met 'n motorfiets-koppelaar wat in enjinolie gebad is), kan die stapel van verskeie koppelaarskyfies die laer wrywingskoëffisiënt vergoed en sodoende die glybaan onder krag uitskakel as dit ten volle aangeskakel is. Die Hele-Shaw-koppelaar was 'n nat koppelaar wat geheel en al op viskose effekte staatgemaak het, eerder as op wrywing.[1]

'n Droë koppelaar, soos die naam impliseer, is nie gedompel in vloeistof nie en maak gebruik van wrywing om betrokke te raak.

'n Sentrifugale koppelaar word in sommige voertuie gebruik en ook in ander toepassings waar die snelheid van die enjin die toestand van die koppelaar, byvoorbeeld in 'n kettingsaag, bepaal. Hierdie koppelaarstelsel gebruik sentrifugale krag om die koppelaar outomaties in te skakel as die enjin se toere bo 'n drempelwaarde styg en om die koppelaar outomaties te ontkoppel as die enjintoere laag genoeg is.

Soos die naam aandui, het 'n keëlkoppelaar koniese wrywingoppervlaktes. Die taps van die keël beteken dat 'n gegewe beweging van die aktuator die oppervlaktes baie stadiger laat nader (of daal) as in 'n skyfkoppelaar. Ook gee 'n gegewe hoeveelheid werkingskrag meer druk op die paringsoppervlaktes. Die bekendste voorbeeld van 'n keëlkoppelaar is 'n sinchronisator ring in 'n handratkas. Die sinchronisator ring is verantwoordelik vir die snelheid van die skakelpen en die ratwiel om 'n gladde ratwisseling te verseker.

Hierdie toestel, ook bekend as 'n gly-koppelaar of veiligheidskoppelaar, laat 'n draai-as toe om te gly wanneer 'n masjien hoër as normale weerstand ondervind. 'n Voorbeeld van 'n veiligheidskoppelaar is die een wat op die dryfas van 'n groot grassnyer gemonteer is. Die koppelaar lig op as die lemme op 'n rots, stomp of ander voorwerp beweeg, en sodoende vermy die wringkrag-oordrag na die enjin, wat die krukas kan draai of breek.

Motoraangedrewe meganiese sakrekenaars het dit tussen die dryfmotor en die ratkas gehad om skade te beperk as die meganisme vasgesteek het, aangesien motors wat in sulke sakrekenaars gebruik word, 'n hoë wringkrag gehad het en die meganisme skade kon berokken as die wringkrag nie beperk is nie.

Koppelaars gaan voort om die maksimum toegelate wringkrag oor te dra, in gereedskap soos met skroewedraaiers met beheerde wringkrag.

Sommige koppelings is ontwerp om nie te gly nie; slegs volle wringkrag mag oorgedra word óf ten volle ontkoppel word om katastrofiese skade te voorkom.

Daar is veelvuldige ontwerpe van die koppelaar van die voertuig, maar die meeste is gebaseer op een of meer wrywingskyfies wat dig teen mekaar vasgemaak is of teen 'n vliegwiel met vere. Die wrywingmateriaal wissel in samestelling, afhangende van baie oorwegings, soos of die koppelaar "droog" of "nat" is. Wrywingskyfies het eens asbes bevat, maar dit is grotendeels gestaak. Koppelaars wat in swaardiens-toepassings soos vragmotors en kompetisiemotors voorkom, gebruik keramiekplate wat 'n aansienlike verhoogde wrywingskoëffisiënt het. Dit is egter 'n 'gryp'-aksie wat oor die algemeen ongeskik vir passasiersmotors beskou word. Die veerdruk word vrygestel wanneer die koppelaarpedaal ingedruk word, en sodoende óf die diafragma van die drukplaat druk of uittrek, afhangende van die tipe. Verhoging van die enjinsnelheid te hoog as die koppelaar aanskakel, veroorsaak oormatige slytasie van die koppelaarplaat. As die koppelaar skielik aanskakel as die enjin met 'n hoë snelheid draai, veroorsaak dit 'n harde, rukkerige begin. Hierdie soort begin is nodig en wenslik in sleepwedrenne en ander kompetisies, waar spoed belangriker is as gemak.

Hierdie plastiese as-geleierinstrument word gebruik om die koppelingsskyf in lyn te bring soos die veerbelaaide drukplaat geïnstalleer word. Die transmissiesnitte en loodas het 'n komplementêre vorm.

In 'n moderne motor met 'n handratkas word die koppelaar bedien deur die linkerpedaal met behulp van 'n hidrouliese of kabelverbinding van die pedaal na die koppelingsmeganisme. Alhoewel die koppelaar fisies baie naby aan die pedaal geleë is, is sulke afstandbedieningsmiddele noodsaaklik om die effek van vibrasie en geringe enjinbeweging te elimineer, aangesien enjinmonterings ontwerp is om effens buigsaam te wees. Met 'n starre meganiese skakeling, sou 'n gladde aanslag byna onmoontlik wees, omdat die enjinbeweging onvermydelik plaasvind as die aandrywing opgeneem word.

Die standaardtoestand van die koppelaar is aangeskakel - dit wil sê die verbinding tussen enjin en ratkas is altyd "aan", tensy die bestuurder die pedaal intrap en dit ontkoppel. As die enjin loop met die koppelaar ingeskakel en die transmissie is in neutraal, draai die enjin die ingangsas van die transmissie, maar krag word nie na die wiele oorgedra nie.

Die koppelaar is tussen die enjin en die ratkas geleë, want dit is gewoonlik nodig om die rat oor te skakel. Alhoewel die ratkas nie ophou draai tydens 'n ratwisseling nie, word daar geen draaimoment daardeur oorgedra nie, dus is daar minder wrywing tussen ratte en hul koppelpenne. Die ratkas se uitgangsas is permanent aan die finale aandrywing gekoppel, dan draai die wiele, en so draai altwee altyd saam, teen 'n vaste snelheidsverhouding. As die koppelaar ontkoppel is, kan die ratkas-inlaatas sy spoed verander sodra die interne verhouding verander word. Die gevolglike verskil in snelheid tussen die enjin en die ratkas word eweredig, terwyl die koppelaar effens gly tydens heraansluiting.

Koppelaars in tipiese motors word direk aan die voorkant van die vliegwiel van die enjin gemonteer, aangesien dit reeds 'n gerieflike staalskyf met 'n groot deursnee bied wat as een stuurplaat van die koppelaar kan dien. Sommige renkoppelaars gebruik klein, veelvuldige plaatskyfpakke wat nie deel van die vliegwiel uitmaak nie. Beide koppelaar en vliegwiel is omhul in 'n koniese klokkie, wat (in 'n agterwielaangedrewe motor) gewoonlik die hoofbevestiging van die ratkas vorm.

'n Paar motors, veral die Alfa Romeo Alfetta en 75, Porsche 924 en Chevrolet Corvette (sedert 1997), wou 'n meer egalige gewigsverdeling tussen voor en agter plaas deur die gewig van die transmissie aan die agterkant van die motor te plaas, tesame met die agteras. Die koppelaar is met die transas gemonteer, en die skroefas draai dus voortdurend met die enjin, selfs as dit in neutrale versnelling is.

'n Mandjiekoppelaar

Motorfietse gebruik gewoonlik 'n nat koppelaar met die koppelaar in dieselfde olie as die transmissie. Hierdie koppelings bestaan ​​gewoonlik uit 'n stapel afwisselende wrywingplate en staalplate. Die wrywingsplate het lugstukke aan hul buitendiameters wat hulle aan 'n mandjie vasmaak wat deur die krukas gedraai word. Die staalplate het hakies aan hul binnediameters wat hulle aan die transmissie-inlaatas heg. 'n Stel spiraalvere of 'n diafragma-veerplaat dwing die plate saam wanneer die koppelaar ingedraai word.

Op motorfietse word die koppelaar bedien met 'n handhefboom op die linkerstuur. Geen druk op die hefboom beteken dat die koppelaarplate ingeskakel is (ry), maar indien die hefboom na die ryer ingetrek word, word die koppelaarplate van kabel- of hidrouliese werking ontkoppel, sodat die ryer ratte kan wissel. Renmotorfietse gebruik dikwels glykoppelaars om die gevolge van die enjin se remming te elimineer, wat slegs op die agterwiel toegepas word, en dit kan onstabiliteit veroorsaak.

Motors gebruik koppelings op ander plekke as die trein. Byvoorbeeld, 'n gordel-aangedrewe enjin-koelwaaier kan 'n hitte-aangedrewe koppelaar hê. Die dryf- en aangedrewe elemente word van mekaar geskei deur 'n silikoon-gebaseerde vloeistof en 'n klep wat deur 'n bimetaalveer beheer word. As die temperatuur laag is, kronkel en sluit die veer die klep, wat die waaier teen ongeveer 20% tot 30% van die as se snelheid laat draai. Soos die temperatuur van die veer styg, draai dit die klep oop en maak vloeistof verby die klep, waardeur die waaier met ongeveer 60% tot 90% van die as se snelheid draai. Ander koppelings - soos vir 'n lugversorgingskompressor - koppel elektroniese koppelings met magnetiese krag om die dryfdeel aan die aangedrewe deel te koppel.

In die 19de eeu is enkel-revolusie-koppelaars ontwikkel om masjinerie soos skeerders of perse te gebruik, waar 'n enkele trek aan die bedieningshefboom of (later) die druk van 'n knoppie die meganisme sou laat oopspring en die koppeling tussen die kragbron en die krukas van die masjien sou betrek vir presies een omwenteling voordat die koppelaar ontkoppel. As die koppelaar ontkoppel is, het die aangedrewe lid stilgestaan. Vroeë ontwerpe was meestal penkoppelaars met 'n nok op die aangedrewe lid wat gebruik word om die penne op die toepaslike punt te ontkoppel.[2][3]

In die 20ste eeu is baie vereenvoudigde koppelaars met 'n enkel-revolusie ontwikkel, wat baie kleiner werkingskragte en in sommige variasies benodig, wat 'n vaste fraksie van 'n omwenteling per operasie moontlik maak. Vinnige wrywingskoppelaars het penkoppelaars in sommige toepassings vervang, wat die probleem van die laai van die penne elke keer as die koppelaar aangeskakel word, opgelos het.[4][5]

Benewens die gebruik in toerusting vir swaar vervaardiging, is koppelaars met 'n enkele omwenteling op talle klein masjiene toegepas. By tabelleringsmasjiene, byvoorbeeld, sou die druk van die bedieningstoets 'n enkele omwentelingskoppelaar aanskakel om die mees-onlangse ingevoerde syfer te verwerk.[6] Op tikmasjiene, deur op enige toets te druk, is 'n spesifieke karakter gekies en ook 'n enkele rotasie-koppelaar aangewend vir die meganisme om die karakter op papier te druk.[7] Op dieselfde manier, by teledrukkers, het die ontvangs van elke karakter 'n enkelomwentelingkoppelaar gedwing om een ​​siklus van die drukmeganisme te bedryf.[8]

In 1928 ontwikkel Frederick G. Creed 'n veerkoppelaar met 'n enkele draai (sien hierbo) wat veral geskik was vir die herhalende begin-stop-aksie wat by teledrukkers benodig word.[9] In 1942 het twee werknemers van die Pitney Bowes Postage Meter Company 'n verbeterde veerkoppeling vir enkeldraaie ontwikkel.[10] In hierdie koppelings word 'n spoelveer om die aangedrewe as toegedraai en deur die rathefboom in 'n uitgebreide opset gehou. As hy geknip word, trek die veer vinnig saam om die kragas wat die koppelaar aangryp. Aan die einde van een omwenteling, as die rathefboom weer ingestel is, vang dit die einde van die veer (of 'n poot daaraan vasgemaak) en laat die draai-momentum van die aangedrewe deel die spanning op die veer vry. Hierdie koppelings het 'n lang lewensduur - baie het al tien en miskien honderde miljoene siklusse gedoen sonder om onderhoud tr benodig, behalwe as daar soms gesmeer word.

Enkelomwentelingkoppelaar wat die nokgroep bestuur in 'n Teletype Model 33 wat die meganiese omskakeling van inkomende asinchroniese reeksdata na parallelvorm uitvoer. Die koppelaartrommel links onder is verwyder om die pote en die uitsteeksels te ontbloot.

Hierdie vervangde koppelaars met 'n omwentelingveer, in bladsydrukkers, soos teledrukkers, insluitend die Teletype Model 28 en sy opvolgers, gebruik dieselfde ontwerpbeginsels. Dit is ook deur IBM se Selectric tikmasjiene gebruik. Dit is tipies skyfvormige samestellings wat op die aangedrewe as gemonteer is. Binne die hol, skyfvormige dryftrommel is twee of drie vrydrywende pote so gerangskik dat die koppeling van die koppelaar na buite spring soos die skoene in 'n dromrem. As dit aangeskakel word, word die draaimoment van elke poot na die ander oorgedra om hulle gekoppel te hou. Hierdie koppelstukke gly geensins wanneer hulle eers gesluit is nie, en hulle sluit baie vinnig, binne millisekondes. 'n Valprojeksie steek uit die samestel uit. As die rathefboom hierdie uitsteeksel getref het, is die koppelaar ontkoppel. Wanneer die trekarmpie hierdie uitsteeksel loslaat, ontkoppel interne vere en wrywing die koppelaar. Die koppelaar draai dan een of meer draaie en stop wanneer die rathefboom weer met die uitsteeksel in aanraking kom.

Hierdie meganismes word in sommige soorte gesinchroniseerde motoraangedrewe elektriese horlosies gevind. Baie verskillende soorte gesinchroniseerde klokmotors is gebruik, waaronder die Hammond-horlosies voor die Tweede Wêreldoorlog. Sommige tipes selfaangedrewe sinchroniese motors het altyd begin wanneer krag aangewend is, maar in effek was hul gedrag chaoties en dit was geneig om in die verkeerde rigting te draai. 'n Wrap-veer-koppelaar is gekoppel aan die rotor deur een (of moontlik twee) stadia van reduksie-ratkas. Die veer draai nie. Die een ent was vas; die ander was vry. Dit het vrylik, maar nou, gery op die roterende lid, 'n deel van die klokratkas. Die koppelaarrem het gesluit indien agtertoe gedraai is, maar het ook 'n bietjie veeraksie gehad. Die traagheid van die rotor wat agteruit loop, het die koppelaar aangegryp en die veer laat opwen. Terwyl dit losgedraai het, het dit die motor weer in die regte rigting laat begin. Sommige ontwerpe het geen eksplisiete veer as sodanig gehad nie, maar was bloot meganismes wat vir voldoening gesorg het. Die meganisme is gesmeer en slytasie het nie 'n probleem gelewer nie.

In sommige outomatiese transmissies vir motorvoertuie word 'n koppelaar gebruik. Bokant 'n sekere snelheid (gewoonlik 60 km/h) sluit dit die wringkragomsetter om kragverlies te verminder en brandstofdoeltreffendheid te verbeter.[11]