Da li znate kako funkcioniše kvačilo u automobilu i koje sve primene ima?

Ukoliko vozite automobil s manuelnim menjačem, možda ćete biti iznenađeni u slučaju da saznate da on ima više od jednog kvačila. Ispostavlja se da i oni koji koriste usluge automatika, takođe imaju sklopove s  kvačilima. Zapravo, kvačila su prisutna u mnogim stvarima koje vidimo ili koristimo na svakodnevnom planu. Mnoge bežične bušilice imaju kvačila, dok motorne testere takođe imaju centrifugalnu jedinicu.

Zašto nam je kvačilo potrebno? Kako ono funkcioniše u automobilu? Gde to još ovo tehnološko rešenje pronalazi upotrebu? Hajde da vidimo.

Spojnice su korisne u napravama koje imaju dve rotirajuće osovine. U ovakvim spravama, jednu od osovina tipično pokreće motor ili remen, dok druga osovina pokreće drugi sklop. U bušilici, primera radi, jedna osovina je pokretana putem motora, dok druga pokreće glavu bušilice. Kvačilo povezuje ove dve osovine, tako da one mogu biti potpuno međusobno „zaključane“ i okretati se istom brzinom, ili se mogu razdvojiti i rotirati različitim brzinama.

Kada je o automobilima reč, kvačilo je neophodno jer se motor „vrti“ sve vreme, a točkovi ne. Da bi se automobil zaustavio  bez da se uništi motor, točkovi treba na neki način da se razdvoje od motora. Kvačilo nam omogućava da uglađeno angažujemo motor u radu s nerotirajućom transmisijom, na taj način što se kontroliše proklizavanje između njih.

Da bismo razumeli kako kvačilo funkcioniše, poznavanje stvari u oblasti trenja može biti od pomoći. Trenje je mera koliko je teško da jedan predmet proklizava preko drugog. Frikcija se ostvaruje putem vrhova i udubljenja, koje su deo svake površine, pa čak i onih ekstremno glatkih. Čak i one imaju mikroskopske vrhove i udubljenja. Što su oni veći, predmetima je teže da klize jedan preko drugog. Teme „trenja“ smo se dotakli u članku o KOČNICAMA.

Kvačilo funkcioniše uz pomoć trenja između lamele i zamajca. U sledećem delu ćemo videti kako ove dve komponente funkcionišu međusobno.

Zamajci, lamele i trenje

U kvačilu automobila, zamajac je povezan s motorom, dok je lamela povezana s menjačem.

Kada se podigne stopalo s papučice kvačila, opruge guraju korpu kvačila na lamelu, koja dalje vrše pritisak na zamajac. Ovaj proces u potpunosti spaja motor s ulaznim vratilom, što za posledicu ima da se vrte istom brzinom.

Količina sile koju kvačilo može da istrpi zavisi od trenja između lamele i zamajca, kao i količine sile koju opruge primenjuju na korpu. Sila trenja u kvačilu funkcioniše poput one opisane kod doboš kočnica, sem što u ovom slučaju opruga pritiska lamelu.

Kako se kvačilo angažuje i oslobađa

Kada se pritisne papučica kvačila, kabl ili hidraulični klip, guraju potisnu viljušku, koja pritiska ležaj potisnog mehanizma na sredinu elastične mehaničke membrane. Kako sredina elastične mehaničke membrane biva gurnuta, niz spojnica blizu spoljneg dela opruge prouzrokuje da opruga povuče korpu s lamele. Na ovaj način se oslobađa kvačilo od motora u radu.

Primećujete opruge u lameli kvačila. One pomažu izolovanju menjača od šoka prouzrokovanog angažovanjem kvačila.

Ovaj dizajn obično funkcioniše vrlo dobro, ali ima i nekoliko mana. U narednom delu ćemo se pozabaviti uobičajenim problemima s kojima se kvačilo suočava.

Najčešći problemi

Od pedesetih do sedamdesetih godina, kvačila su izdržavala distancu  između 80.000 i 110.000 pređenih kilometara. Danas bez većih problema prelaze više od 130.000 kilometara ukoliko je stil vožnje korektan, kao i održavanje. Međutim, nebriga i agresivna vožnja mogu da skrate vek na ispod 55.000 kilometara. Kamioni koji su pod konstantnim prevelikim opterećenjem, kao i oni koji često prevoze teške tovare takođe mogu imati problema s relativno novim kvačilima.

Najčešći problem s ovom komponentom se dešava kada se frikcioni materijal na lameli pohaba. Reč je o materijalu vrlo sličnom onom koji se nalazi na kočnim pločicama ili paknama, koji se vremenom naravno troši. Kada veći deo frikcionog materijala nestane, kvačilo počinje da proklizava, da bi na kraju u potpunosti otkazalo kada je reč o prenosu snage s motora na točkove.

Kvačilo se haba isključivo kada se lamela i zamajac okreću različitim brzinama. Kada su u potpunosti spojeni, frikcioni materijal se čvrsto drži zamajca, tako da se sinhronizovano vrte. Dakle, samo kada se lamela proklizava preko zamajca, dolazi do trošenja. To znači da ako ste vozač koji voli da „kvačila“, očekujte mnogo brže trošenje.

Ponekad problem nije u proklizavanju već „lepljenju“. Naime, ukoliko ne dođe do adekvatnog razdvajanja, nastaviće da vrti ulaznu osovinu. Ovo može da prouzrokuje drobljenje ili  da u potpunosti spreči ubacivanje u željeni stepen prenosa. Neki od razloga zbog kojih kvačilo može da „lepi“ su:

• Oštećena ili istegnuta sajla kvačila – sajla mora da poseduje korektnu zategnutnost da bi gurala i povlačila efikasno.
• Procureli ili defektni radni i/ili glavni hidraulični cilindar – curenje sprečava da se u cilindrima formira neophodna količina pritiska
• Vazduh u hidrauličnim vodovima – vazduh utiče na hidrauliku tako što zauzima prostor tečnosti neophodnoj za formiranje pritiska.
• Pogrešno podešen polužni sistem – kada stopalo pritisne papučicu, sistem poluge prenosi pogrešnu količinu sile.
• Neodgovarajuće komponente kvačila – imajte u vidu da ne odgovaraju svi postprodajni delovi kvačilu na vašem automobilu.

„Tvrdo“ kvačilo je takođe čest problem. Sva kvačila zahtevaju izvesnu količinu sile da bi došlo do razdvajanja u potpunosti. Ukoliko morate snažno da pritisnete papučicu, moguće je da nešto ne valja. „Lepljenje“ ili vezivanje u polužnom sistemu, sajla, poprečno vratilo ili kugla tačke oslonca mogu biti uzroci. Ponekad zapušene ili istrošene zaptivke  u hidrauličnom sistemu takođe mogu da prouzrokuju „tvrdo“ kvačilo.

Još jedan problem povezan s kvačilima je istrošen ležaj potisnog mehanizma kvačila („druk“ ležaj). Ovaj ležaj primenjuje silu na poluge oslobađanja lamele kvačila rotirajuće potisne ploče (korpe) kvačila da bi se ono oslobodilo. Ukoliko se čuje krčanje kada je kvačilo angažuje, vrlo je verovatno da imate problem s „druk lagerom“.

Vreme je da se pozabavimo različitim tipovima kvačila i načinima na koji se ona koriste.

Postoje i drugi tipovi kvačila u vašem vozilu ali i u vašoj garaži.

Automatski menjači sadrže nekoliko kvačila. Ona angažuju i deaktiviraju različite komplete planetarnih zupčanika. Svako kvačilo se stavlja u pokret korišćenjem hidraulične tečnosti pod pritiskom. Kada pritisak padne, opruge deluju tako da dođe do razdvajanja. Ravnomerno raspoređeni grebeni, koji se zovu integralni klinasti žljebovi na vratilu, oivičavaju unutrašnjost i spoljašnjost spojnice u cilju „zaključavanja“ u zupčanicima i kućištu kvačila. O ovome ćemo se više pozabaviti kada budemo pisali o automatskim menjačima.

Kompresor klima uređaja u automobilu poseduje elektromagnetno kvačilo. Ono omogućava kompresoru da se isključi čak i dok je motor u radu. Kada struja proteče kroz magnetni navoj u kvačilu, ono se aktivira. Onog momenta kada dotok električne energije prestane (kada isključite uređaj), kvačilo se odvaja.

Većina automobila, koji poseduju motorom pokretan ventilator za hlađenje, imaju i termostatsko kontrolisano hidraulično kvačilo, što znači da ga pokreće temperatura tečnosti. Ovo kvačilo je pozicionirano na glavčini ventilatora, u vazdušnom toku koji prolazi kroz hladnjak. Ovaj tip kvačila je u velikoj meri sličan hidrauličnoj spojnici, koju ponekad pronalazimo kod automobila s pogonom na sve točkove. Tečnost u kvačilu postaje gušća kako se zagreva, što uzrokuje da se ventilator okreće brže, da bi sustigao obrtaje motora. Kada je motor hladan, tečnost u kvačilu ostaje hladna, tako da se ventilator okreće sporo, omogućavajući motoru da brže dođe do radne temperature.

Mnogi automobili imaju diferencijale s ograničenim proklizavanjem ili hidraulične spojnice, gde oba rešenja koriste kvačila koja pomažu boljem prijanjanju. Kada se automobil nađe u krivini, jedan točak se okreće brže od drugog, što upravljivost čini težom. Diferencijali s ograničenim proklizavanjem to nadoknađuju uz pomoć kvačila. Kada se jedan točak okreće brže od drugih, kvačilo se angažuje da bi ga usporilo i uskladilo s ostala tri. Vožnja preko barica ili mestimično zaleđenih površina može da izazove proklizavanje točkova. O ovome ćemo opširnije kada budemo pisali o tome kako funkcionišu diferencijali.

Motorne testere i kosilice takođe imaju centrifugalna kvačila, tako da lanci ili strune mogu prestati da se vrte bez da se isključi agregat. Ova kvačila funkcionišu automatski, putem upotrebe centrifugalne sile. Ulazna jedinica je povezana na radilicu motora. Izlazna može da pokreće lanac, remen ili vratilo. Kako se obrtaji u minuti povećavaju, opterećene ruke se njišu i prisiljavaju kvačilo da se angažuje. Centrifugalna kvačila se takođe mogu naći kartinzima, obedima i mini motociklima, pa čak i „jo-joima“.

Dakle, kvačila su zaista sjajan tehnološki pronalazak, dragocena i neophodna u brojnim primenama, gde za neke nismo (do sada) ni čuli.

Pavle Barta

(51817)