Из чего сделан диск сцепления

12

Немного о сцеплении

Выдалось у меня свободных пол часика, и я решил написать о сцеплении.

Не для кого не секрет, что при увеличении мощности двигателя, растет нагрузка на сцепление, которое не всегда в силе переварить увеличившийся крутящий момент.
С этим мы столкнулись при постройке вот этого турбо проекта на основе Lancer 9 1.6

Тюненых сцеплений сходу обнаружить не удалось, пришлось копать.
В этом очень помогла вот такая табличка по сцеплениям на различные версии лансеров.
www.infodozer.com/catalog…y/search.php?model=LANCER

От неё в дальнейшем и отталкивался.
И вообще, очень полезный сайт — есть и номера и размеры.
Юзайте на здоровье!

В итоге, по данным с сайта, было подобрано шестилепестковое керамическое демпферное сцепление (6200104) и корзина (MB-013) от ACT, которое гарантировано переваривает 350 ньютон.
Номер комплекта — MB4-HDG6.

Ну и вкратце о видах дисков сцеплений
Сразу оговорюсь, что ниже я напишу о самых популярных видах, а не о всех возможных.

Итак, что такое диск сцепления?
Это каркас и фрикционные накладки.
Характеристики дисков сцепления в основном зависят от этих самых накладок, поэтому их принято делить на виды по материалу из которого они изготовлены.

Органические
Самый распространенный вид. Недорогое и неприхотливое. Стоит на более чем 90% мирового автопарка.
Такой тип накладок обеспечивает мягкое включение сцепления и плавное начало движения, при этом имеет низкую надежность и износостойкость при жесткой, динамической эксплуатации.
При пробуксовке сцепление сильно нагревается, а поскольку теплостойкость лучших органических накладок не превышает 250 С, а в большинстве случаев — 200 С, накладки перегреваются, запекаются, теряют свой коэффициент трения, и, что еще хуже, растрескиваются и высыпаются.
Существует и усиленная, по отношению к стоку, органика.

По моему личному мнению, если есть возможность выбора между органикой и другими видами сцепления для ежедневной езды — выбирайте органику — она самая мягкая и плавная.

Карбоновые
Такие диски сцепления разработаны наиболее износостойкими, максимально прочными и предельно высокотемпературными решениями в альтернативу органическим. В их состав включено, как керамическое, так и углеродное волокно. А по своим фрикционным особенностям карбоновые накладки походят на органические, однако выдерживают гораздо большее число ньютон, без увеличения прижимной мощности корзины. Также обладают достойным уровнем износостойкости.

Кевларовые
Кевларовые сцепления обладают износостойкостью, в 5-10 раз превышающей стойкость к истиранию органических накладок. Накладки получаются очень долговечными. Они обладают повышенной жаропрочностью и мало изнашивают рабочие поверхности маховика и прижимного диска. Накладки очень чувствительны к чистоте и качеству установки и требуют аккуратной обкатки в течение длительного срока (1000 км). Теплостойкость кевларовых накладок достигает 370 С. Диск сцепления с такими накладками хорош при продолжительной жесткой эксплуатации машины.

Металлокерамические
Металлокерамика бывает разная: алюминиевая, чугунная, медная.
В большинстве производимых сцеплений применяют металлокерамические накладки, изготовленные на медной основе. Диски сцепления с этими накладками обладают высоким коэффициентом трения и выдерживают весьма высокие температурные режимы (до 600 С). 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.

Существуют диски с тремя, четырьмя, шестью и восемью медными кнопками (лепестками) на одну сторону.

— Трехкнопочные диски рекомендуются в ситуациях, где требуется минимальный вес сцепления при максимальной мощности. Трехкнопочные диски включаются очень жестко и малоприменимы на дорожных автомобилях.
— Четырехкнопочные диски работают дольше и мягче трехкнопочных.
— Шестикнопочные диски самые плавные и долговечные из гоночных дисков и рекомендуются для раллийных и кольцевых автомобилей, а также в определенных случаях для серийных автомобилей.
— Восьмикнопочные диски разработаны для использования на серийных автомобилях, где мощность и высокотемпературные качества предпочтительнее плавности включения.

Также диски сцепления делятся на демпферные и с жесткой втулкой
Демпферы устраняют или смягчают ударный момент, образующийся при синхронизации скорости коленчатого вала со скоростью первичного вала КПП.
Диски с жесткой втулкой в основном используются для гоночных автомобилей, где предпочтение отдается мощности, легкости и жесткости работы. С ними автомобиль менее удобен при повседневной эксплуатации, так как плавно тронуться с места практически невозможно.

Фрикционные накладки сцепления: из каких материалов лучше

Эффективность передачи крутящего момента, плавность включения, износостойкость и долговечность сцепления в большей степени зависит от материала, который используется для фрикционных накладок ведомого диска. В данной статье описаны все наиболее популярные на сегодняшний день материалы, которые используют автопроизводители.

Органические накладки

Основой органических фрикционных накладок является фенольная смола (синтетический материал, полученный поликонденсацией фенолов с различными альдегидами, в числе которых, например, формальдегид), модификаторы трения (порошок металлов или оксидов металлов), и различные составы резиновых смесей. Такие фрикционные накладки бывают двух типов:

• Формованные накладки, часто называют отлитые (molded facing). Недорогие в производстве, но имеют небольшую прочность: при стендовых испытаниях они начинаются разрушаться при достижении 5000 оборотов в минуту и температуре 250 С. В настоящий момент эта технология является устаревшей и остались лишь немногие предприятия в азиатских странах, которые её используют.
• Плетеные накладки (woven facing). В материал таких фрикционов вплетены нити из стекловолокна, что значительно повышает прочность изделия: при стандартных стендовых испытаниях разрушение начинается при достижении 10000 оборотов в минуту, а рабочая температура достигает 300 — 320С. Плетеные органические фрикционные материалы обычно используются для комплектации сцеплениями современных серийных автомобилей, поскольку они обеспечивают хорошую комбинацию плавности включения, прочности, износостойкости и стоимости. При эксплуатации на малых и средних нагрузках ресурс заводского сцепления составляет 100 – 150 тыс. километров. В настоящий момент это самый распространённый материал для массовых автомобилей, доля которого составляет 90%.
• Усиленные органические накладки (Heavy-duty organic facings). Сделаны на основе предыдущего типа органических накладок: они имеют такое же конструктивное исполнение и они также обеспечивают плавное трогание автомобиля с места, но температурный режим, при котором они сохраняют свои рабочие свойства, достигает 370С, что значительно повышает их стойкость и долговечность. Такие улучшенные характеристики органических накладок типа HD Organic обеспечиваются наличием в основе фрикционов дополнительного количества металлических компонентов, которые собственно и усиливают фрикционный материал в плане термостойкости и износостойкости. Максимальная рабочая температура накладок этого типа всего на 50 градусов выше обычных органических, однако, эта разница позволяет получить довольно износостойкий материал, пригодный к использованию в накладках ведомых дисков для лёгких коммерческих автомобилей и легковых автомобилей, которые часто эксплуатируются с прицепом.

Кевлар

Кевлар (Kevlar) – торговая марка синтетического материала, созданного химическим концерном DuPont, который пришел к автопроизводителям из космической отрасли. Этот прочный и легкий материал имеет два ключевых преимущества для фрикционных материалов: долговечность и плавность включения. С точки зрения долговечности и износостойкости, накладки из кевларового волокна служат в 2-3 раза больше органических собратьев, при этом, не изнашивая значительно рабочие поверхности маховика и нажимного диска.

Жаропрочность и коэффициент трения = 0.35-0.37 делает кевлар отличным выбором для внедорожников и других автомобилей, эксплуатируемых в жестких условиях при значительных нагрузках на трансмиссию.

Керамика

Керамический материал представляет собой смесь меди, железа, оловянистой бронзы, диоксида кремния и (или) графита. Смесь перечисленных «ингредиентов» в строго определенных составах спекается в единую пластину, которая затем приклепывается к ведомому диску сцепления. Благодаря своей структуре, керамические диски имеют высокую долговечность, выдерживают большие перепады температур и экстремальные нагрузки. Температурная стойкость керамики доходит до 540 градусов.

Важно отметить, что рабочие поверхности деталей – маховик и нажимной диск, сопряженные с такими накладками, должны иметь специально обработанные поверхности. Также для данного материала также важно отметить, что статический коэффициент трения находится в пределах 0.4-0.6, а это означает, что включение сцепления будет резким и неприятным для пассажиров. Для плавного трогания автомобиля с места водителю, незнакомому с таким сцеплением, предстоит потренироваться управлению педалями газа и сцепления. Керамические диски сцепления используются в легких дизельных грузовиках, гоночных автомобилях и сельскохозяйственной технике.

Металлокерамика

Металлокерамические накладки (Feramic) представляют собой комбинацию стали, диоксида кремния, оловянистой бронзы и графита. Иногда вместо стали используется чугун или алюминий. Состав компонентов данной смеси напоминает состав описанной выше керамики – разница состоит в значительно большем процентном содержании металлов. Проще говоря, этот материал – керамика, усиленная металлами: Feramic = Fe (ferrum -железо) + ceramic. Металлокерамические диски могут быть как цельными, так и сегментными.

Наибольшее распространение такие диски получили там, где мгновенное включение сцепления играет важную роль: в среде гоночных автомобилей. Это обеспечивается высоким коэффициентом статического и динамического трения (= 0.5-0.55) и высокой температурной стойкостью – до 600 градусов.

Главная деталь сцепления. Историко-технологические заметки

Как известно, сцепление служит для временного отсоединения силовой передачи от двигателя. Когда сцепление включено, оно передает… крутящий момент двигателя? Не совсем так.

Вот простой пример – стоящий автомобиль. Чтобы стронуть машину, необходимо преодолеть силу трения покоя. Ведомый диск вынужден передавать так называемый момент трения сцепления. А он может существенно превышать крутящий момент, передаваемый при движении, – и узел обязан эту нагрузку выдерживать. Главная роль здесь принадлежит фрикционным накладкам сцепления.

Какие бывают накладки

По способу изготовления накладки классифицируются следующим образом:

• формованные из массы;
• картонно-бакелитовые (прессованные из картона) со специальной пропиткой;
• тканно-бакелитовые, получаемые из текстильной ленты с пропиткой;
• спирально-навитые, получаемые из армированной нити с пропиткой;
• эллипсонавитые, также получаемые из армированной нити, но уложенной иным, более рациональным способом.

В чем же преимущества того или иного способа? Если рассматривать стоимость, то наиболее дешевыми получаются накладки первых трех групп.

Но появление высокооборотных двигателей повысило требования к динамической прочности накладок. Ясно, что современный автомобиль, набирающий большую скорость за считанные секунды, должен иметь сцепление, защищенное от «разноса».

Этому явлению лучше всего противостоят накладки четвертой и пятой групп. Каркас из нити, армированной латунной или медной проволокой и связанный специальным составом, прекрасно справляется с инерционным нагрузкам. Об этом – в следующих разделах.

По спирали

В свое время российские заводы закупили в Германии технологию изготовления накладок сцепления из пропитанной нити, армированной латунной или медной проволокой. Суть в следующем: на специальном станке навивалась бобина – дорн. После соответствующей термообработки дорн подобно колбасе разрезался на кольца – полуфабрикаты будущих накладок. А поскольку нить укладывалась по спирали, эти изделия так и назывались – спирально-навитые.

Они противостояли «разносу» намного лучше формованных, но и здесь нашлась своя ложка дегтя: нить, арматура будущей накладки, оказывалась многократно перерезанной в плоскости, перпендикулярной оси дорна. Поэтому изготовители накладок перешли к индивидуальной спиральной навивке каждой накладки.

Ведомый диск сцепления с новенькими фрикционными накладками А это диск, отслуживший свой срок, хотя еще работоспособный. Его ресурс обеспечила технология, представленная на следующих фотографиях

Эллипс и синус

Потом выяснилось, что и спирально-навитые накладки панацеей не являются. Требования к стабильности веса, равномерности износа накладки и контртела (маховика и нажимного диска), переход на безасбестовые ингредиенты и ряд других условий заказчиков привели к внедрению иного, более совершенного способа укладки нити – по дуге эллипса, направленной от внутреннего кольца накладки к внешнему.

При изготовлении детали тарелка навивочного станка вращалась – да так, чтобы при повороте на 360° нить не ложилась на нить. Тем самым достигалась равномерная плотность укладки, а значит, и прочность изделия. Накладки, полученные таким способом, назвали эллипсонавитыми. Эта технология стала господствующей, а потому будем говорить о ней в настоящем времени.

При изготовлении накладок среднего и большого диаметра (например, для дизельных двигателей грузовиков) применяют более «хитрый» способ укладки нити: по синусоиде, «бегающей» между внутренней и внешней окружностями кольца. Нить при этом укладывается еще более равномерно.

Это сырье, а точнее компонент будущей нити, из которой навивается диск сцепления Сама нить, а точнее «косичка», формируется из нескольких компонентов, включая проволоку

Эллипсонавитые изделия (к ним относят и «синусоидальные») позволили исключить возникновение кольцевых трещин, усреднили кольцевые износы и вылечили многие другие болезни, присущие спирально-навитым накладкам.

Сегодня все производители накладок, как российские, так и зарубежные, выпускают эллипсонавитые изделия. Они легко узнаваемы по характерному рисунку фрикционной поверхности (см. нижнее фото на с. 37).

Об отверстиях

Накладкам необходимы отверстия для креп­ления. Они должны делаться строго по чертежу предприятия, собирающего узел сцепления.

Отверстия бывают двух типов: под заклепки, с утопленной площадкой (заплечиком) для шляпки, и технологические, для работы с заклепками противоположной накладки.

Однако заводы, выпускающие накладки, изготавливают их как с отверстиями, так и без оных. Дело в том, что многие заказчики, автомобильные и моторные заводы, хотят выполнять эту операцию сами.

Отверстия можно получать тремя способами: закладывать в конструкцию пресс-формы, пробивать специальным штампом или сверлить. Понятно, что изготовитель накладок может применять любой из перечисленных способов, а заказчик (автозавод или ремонтное предприятие) – лишь второй или третий.

На большинстве предприятий отверстия сверлят на многопозиционных станках. Этот метод обеспечивает отменную точность, да вот беда: нить при сверлении перерезается, уменьшая прочность накладки. Поэтому ведущие заводы применяют технологию получения отверстий на стации прессования накладок.

То, что нить при этом остается целой, само собой. Но это еще не все: данная технология позволяет уменьшить толщину заплечиков и увеличить ресурс изделий до контакта заклепок с нажимным диском или маховиком.

А это готовая нить с пропиткой, поступающая на навивочный станок Навивочный станок Стол вращается, на нем формируется кольцо – будущая накладка Штанга прокидывает нить по дуге эллипса, от внутренней окружности к внешней. В итоге получается эллипсонавитая накладка А вот и полуфабрикат – свитая из нити накладка

О канавках

Канавки на поверхности накладок – зарубежное изобретение. Считается, что они служат для отвода тепла и удаления продуктов износа на периферию. Линии канавок располагаются, как правило, по хордам, под некоторым углом к радиусу кольца. Они имеют форму отрезка прямой или дуги малой кривизны. Такая конструкция канавки несколько компенсирует потерю прочности накладки.

Канавки получают непосредственно в прессформе. Если внимательно посмотреть на канавку, то около края накладки можно заметить перекрывающий буртик – это след выхода фрезы при изготовлении прессформы.

Этот буртик может препятствовать отводу абразива, то есть играть роль, противоположную требуемой, и его следовало бы удалять. Но на практике этого никто не делает.

Да и споры на тему «нужны ли нам канавки» не закончены до сих пор. Судите сами – глубина канавки гораздо меньше глубины шляпки заклепки. Канавка полностью истирается, когда накладка вырабатывает 30–50% своего ресурса, после чего сцепление работает со сплошным диском. А увеличить глубину канавки нельзя – это резко уменьшит прочность накладки.

Поэтому накладки выпускают и с канавками, и без оных. Последний вариант удешевляет как пресс-формы, так и сами изделия.

Полуфабрикат накладки поступает под пресс, где выдерживается при строго определенной температуре и давлении Такими накладки выходят из-под пресса Накладки после шлифования. А вот мы их сейчас проверим – нет ли коробления и разнотолщинности? Современная эллипсонавитая фрикционная накладка сцепления. Характерный рисунок нити говорит о правильной технологии изготовления. Разноса на высоких оборотах не будет

Об автозаводах

Кроме общих, формальных требований к накладкам сцепления у автомобильных и моторных заводов есть и собственные, индивидуальные.

Так, АВТОВАЗ во главу угла ставит комфортность движения, в частности обеспечение плавности при трогании и отсутствие вибраций. Ульяновский автозавод, «военная косточка», предъявляет повышенные требования к температурным характеристикам, а Ярославский моторный требует от накладок передачи большого крутящего момента на сравнительно небольшой площади трения.

О ресурсе

Сколько служат накладки сцепления? Эта величина оговорена в нормативной документации в форме так называемого гамма-процентного ресурса. Но нам с вами привычнее километры. Так вот: АВТОВАЗ требует от изготовителей накладок ресурс 160 тыс. км, за рубежом производители сцепления называют 150 тыс. км пробега.

Доводить сцепление до запредельного износа не следует – при уменьшении толщины накладок начинают работать торцы заклепок. Это приводит, как правило, к пробуксовке сцепления и к появлению кольцевой выработки на контртеле.

Перенаклепка накладок на бывшем в употреблении ведомом диске, по мнению специалистов, восстановит его работоспособность лишь на 80%. Ведь многие другие детали, и прежде всего демпфирующие пружины, уже будут «усталыми». Поэтому лучше менять диск в сборе. И разу­меется, он должен быть с фрикционными накладками от надежного производителя.

Ведомый диск сцепления

Как уже говорилось в предыдущих статьях, ведомый диск сцепления предназначен для передачи крутящего момента от маховика и ведущего диска сцепления на первичный вал коробки передач, а также для обеспечения плавного трогания автомобиля с места и быстрого переключения передач водителем. В от о том, из каких элементов состоит ведомый диск сцепления, мы и поговорим в этой статье.

Кроме этого, задача ведомого диска состоит в ограничении распространения на трансмиссию колебаний крутящего момента двигателя (крутильных колебаний). Недорогим и компактным решением этой проблемы является ведомый диск сцепления с демпфером крутильных колебаний (рис. 1 «Ведомый диск сцепления с демпфером крутильных колебаний и упругими лепестками крепления фрикционных накладок«). Он оснащен системой пружинных демпферов определенной жесткости с фрикционными элементами управления, позволяющей гарантировать надлежащее демпфирование крутильных колебаний в любом рабочем состоянии (рис. 2 «Функциональная схема и графическая характеристика демпфера крутильных колебаний«).

С помощью современных технологий моделирования можно достичь значительного ограничения распространения колебаний в области трансмиссии (рис. 3 «Диаграммы крутильных колебаний с демпфером крутильных колебаний и без него на холостом ходу«). Ограничение распространения колебаний способствует, среди прочего, снижению расхода топлива и уровня токсичности отработавших газов при работе двигателя на холостом ходу.

Кроме этого, оптимальная конструкция крепления фрикционных накладок обеспечивает плавную передачу на трансмиссию крутящего момента при трогании автомобиля с места, а также эргономичную передачу усилия с педали сцепления, что значительно улучшает плавность выключения и включения сцепления.

Фрикционные накладки

Основным свойством переключаемого фрикционного сцепления, как явствует из названия, является передача крутящего момента за счет фрикционного замыкания. Фрикционное замыкание создается с помощью фрикционных накладок, установленных с помощью заклепок и/ или клея на упругой основе ведомого диска сцепления, в связи с чем изготовлению накладок отводится особое место в технологии производства сцеплений.
Фрикционные накладки, в зависимости от условий эксплуатации, подвергаются растяжению, сдвигу и изгибу, поэтому должны обладать следующими свойствами:

• Высокая механическая прочность;
• Термостойкость;
• Медленный износ материала поверхности, сопряженной с поверхностью трения;
• Возможность использования в широком диапазоне температур;
• Невосприимчивость к атмосферным воздействиям;
• Отсутствие шумов при трении.

Коэффициент трения фрикционных накладок и параметры износа зависят от таких факторов, как:

• Длительность нагрузки (фаза проскальзывания);
• Состав материала фрикционной накладки;
• Температура поверхности трения;
• Давление прижима;
• Скорость скольжения;
• Материал сопряженных поверхностей трения.

Фрикционные накладки сцепления должны обладать также дополнительными свойствами в зависимости от условий эксплуатации. Расположенные на ведомом диске накладки вращаются с высокой частотой. Возникающие при этом центробежные силы способны вызвать в накладках высокое внутреннее напряжение. Именно поэтому важным критерием при конструировании и выборе фрикционных накладок сцепления является их прочность на разрыв.
Прочность на разрыв, или прочность при повышенной частоте вращения, должна превышать на величину коэффициента надежности прочность накладок в обычных условиях эксплуатации. Она зависит от технологии производства, диаметра ведомого диска и величины возможных температурных воздействий. Фрикционные накладки должны до определенных пределов легко переносить пиковые температуры в сочетании с высокой частотой вращения ведомого диска сцепления, что возможно из-за ошибок водителя (например, неправильный выбор ступени при переключении на пониженную передачу).
Масса фрикционных накладок оказывает серьезное влияние на момент инерции масс ведомого диска сцепления и, тем самым, на легкость переключения ступеней в коробке передач и срок службы синхронизаторов. Поэтому при выборе фрикционных накладок этот критерий имеет особенное значение. В результате последних разработок были созданы фрикционные накладки с уменьшенной массой, которые можно узнать по выемкам на обратной стороне фрикционной поверхности. Необходимая прочность обеспечивается перемычками в местах расположения заклепок.
Канавки на поверхности фрикционных накладок служат для отведения пыли, образующейся при рабоче сцепления. Кроме этого, они способствуют оптимальному завихрению потока охлаждающего воздуха и предотвращают присасывание к сопряженным поверхностям трения на маховике и нажимном диске сцепления. Для той же цели служат полые заклепки крепления фрикционных накладок.

Фрикционные накладки из органических материалов

В настоящее время на автомобилях используются преимущественно фрикционные накладки ведомого диска сцепления, изготовленные из органических материалов (рис. 4 «Варианты исполнения фрикционных накладок сцепления«). Еще пару лет назад основным материалом для производства фрикционных накладок был длинноволокнистый асбест. Сегодня же используются исключительно безасбестные заменители, такие, как стекловолокно, минеральная вата, а также угольные и арамидные волокна. В качестве заполнителей и основы применяется множество материалов, по разному влияющих на свойства фрикционных накладок, а именно:

• Шпат, каолит, силикаты и оксиды алюминия обеспечивают прочность фрикционных накладок;
• Металлы, сульфиды и оксиды металлов улучшают эффективность отверждения и вулканизации при изготовлении накладок;
• Смолы и хлопок обеспечивают постоянный коэффициент трения и уменьшают износ накладок;
• Смолы, кроме того, служат связующим веществом и положительно влияют на коэффициент трения.

При производстве прессованных фрикционных накладок безасбестные заменители соединяются с заполнителем и смолами, тщательно перемешиваются, после чего полученная масса заливается в форму и затвердевает при нагреве под давлением. Полученные заготовки подвергаются механической обработке.
Преимуществом этой экономичной технологии является равномерное перемешивание волокнистых материалов и заполнителей, что гарантирует стабильность свойств фрикционных накладок.
При производстве тканых фрикционных накладок в качестве основы используются длинноволокнистые заменители, а также частично латунные, медные и оловянные волокна, которые сплетаются в нити. Из этих нитей, в свою очередь, плетется ткань с сетчатой или решетчатой структурой. Полученные заготовки также соединяются с заполнителем и спекаются в форме при нагреве под давлением.
Преимуществом тканых фрикционных накладок является высокая прочность при повышенной частоте вращения.
Навитые фрикционные накладки в прошлом производились преимущественно из асбеста. Асбестовые волокна сплетались с металлическими волокнами в нить, которая пропитывалась заполнителем и по спирали навивалась на диск.
Основными аргументами в пользу этой технологии была небольшая масса фрикционных накладок и высокая прочность при повышенной частоте вращения.
Коэффициент трения фрикционных накладок из органических материалов составляет от 0,26 до 0,30 при термостойкости до 300 °С.

Фрикционные накладки из неорганических материалов

В сцеплениях, испытывающих сильные термические нагрузки, используются преимущественно фрикционные накладки из неорганических порошковых материалов (рис. 4).
В зависимости от основного компонента различают накладки на основе бронзового или железного порошка. Коэффициент трения и свойства фрикционных накладок зависят от содержания в них углерода, оксида алюминия, кварцита, магнезита и муллита.
В процессе производства порошковый материал предварительно прессуется в форме и подвергается в печи диффузионному спеканию. На следующем этапе производится спекание под давлением и окончательное прессование. Полученные спеченные детали (рис. 4, внизу) закрепляются на держателе фрикционной накладки с помощью заклепок.
Для использования в среде крайне высоких температур подходят порошковые материалы с высоким содержанием керамических добавок. Однако из-за высокой хрупкости таких металлокерамических фрикционных накладок они должны быть установлены на специальных держателях.
Коэффициент трения фрикционных накладок из неорганических материалов составляет до 0,5, что, хотя и обеспечивает высокую эффективность передачи крутящего момента, вызывает сильный износ сопряженных поверхностей трения и внезапное зацепление при включении сцепления. Кроме этого, сравнительно высокая масса спеченных фрикционных накладок является причиной высокого момента инерции масс ведомого диска сцепления.
Благодаря своей высокой термостойкости спаянные фрикционные накладки могут без проблем выдерживать температуру до 600 °С.

Упругое крепление фрикционных накладок

Для крепления фрикционных накладок сцепления используются тонкие волнистые упругие сегменты, или лепестки, из листового металла. Эти сегменты образуют упругую основу ведомого диска, они изготавливаются путем штамповки из рессорной полосовой стали, имеют толщину от 1 до 2 мм и жестко соединяются с демпфером крутильных колебаний ведомого диска.
Упругая основа крепления фрикционной накладки обычного ведомого диска имеет ход от 0,8 до 1,2 мм и обладает четырьмя основными преимуществами по сравнению с жестким креплением:

• Равномерное пятно контакта фрикционной накладки
  Упругая основа крепления компенсирует отклонения в толщине фрикционных накладок и деформацию при нагреве.
  Выпуклые упругие сегменты обеспечивают более равномерное пятно контакта и, тем самым, более медленный износ накладок.
  В свою очередь, равномерное пятно контакта обеспечивает равномерное распределение тепла, что значительно снижает риск появления трещин в результате чрезмерного нагрева и напряжения.
• Обеспечение плавного трогания автомобиля с места
  При включении сцепления нажимной диск должен сначала прижать ведомый диск к маховику, преодолев сопротивление упругой основы. Так как это сопротивление нарастает постепенно, уменьшение разницы частоты вращения между коленчатым валом двигателя и коробкой передач происходит плавно и без рывков, что обеспечивает мягкое включение сцепления и плавное трогание автомобиля с места.
• Плавная работа сцепления
  Обеспечиваемая упругим креплением «осевая упругость» фрикционных накладок в определенных пределах влияет на плавность выключения и включения сцепления.
• Постоянный диаметр трения
  При большом диаметре сцепления, что часто встречается в транспортных средствах промышленного назначения, мгновенная ударная нагрузка может стать причиной деформации и значительного уменьшения диаметра трения. Упругое крепление фрикционных накладок способно предотвратить это и обеспечить высокую эффективность передачи сцепления.

В настоящее время используются четыре различных типа упругого крепления фрикционных накладок в зависимости от условий эксплуатации: упругое крепление с одинарными сегментами, упругое крепление с двойными сегментами, пластинчатое упругое крепление и упругое крепление с промежуточной плитой.

Упругое крепление с одинарными сегментами

Упругое крепление с одинарными сегментами представляет собой набор выпуклых лепестков, к которым в шахматном порядке приклепаны две фрикционные накладки. Лепестки, в свою очередь, соединены заклепками с демпфером крутильных колебаний ведомого диска сцепления.
При этом желательно, чтобы выпуклая сторона упругих лепестков (упругого крепления) была обращена в сторону нажимного диска сцепления. В этом случае уменьшается осевой ход ступицы ведомого диска на валу коробки передач при выключении и включении сцепления, что оказывает положительное влияние на степень износа деталей.

Ведомые диски, имеющие упругое крепление с одинарными сегментами (рис. 5 «Ведомый диск сцепления легкового автомобиля, на котором фрикционные накладки приклепаны к упругой основе с одинарными сегментами«), обладают небольшим маховым моментом, что положительно сказывается на включении передачи заднего хода (например, при парковке или маневрировании). Для полной остановки ведомого диска сцепления требуется немного времени, поэтому переключение передач происходит быстро.
Заклепочный шов между упругими сегментами с фрикционной накладкой и демпфером крутильных колебаний является «слабым местом» сцепления. Смещение вала коробки передач относительно коленчатого вала или неправильная посадка ступицы ведомого диска на первичный вал коробки передач могут стать причиной деформации и, как неизбежное следствие, поломки в этом месте.