第三章離合器

1、 (1) (1) 傳遞與切斷動力；傳遞與切斷動力； (2) (2) 微動操作；微動操作； (3) (3) 實現(xiàn)柔性傳動；實現(xiàn)柔性傳動； (4) (4) 過載保護。過載保護。 (5) (5) 保證動力機空載啟動。保證動力機空載啟動。 (1) (1) 能傳遞足夠的動力；能傳遞足夠的動力； (2) (2) 結(jié)合平穩(wěn)，分離徹底；結(jié)合平穩(wěn)，分離徹底； (3) (3) 易損件的壽命較長；磨損后容易更換和調(diào)整；易損件的壽命較長；磨損后容易更換和調(diào)整； (4) (4) 盡量減小從動件的轉(zhuǎn)動慣量，以減少結(jié)合時的時間和沖擊。盡量減小從動件的轉(zhuǎn)動慣量，以減少結(jié)合時的時間和沖擊。 (5) (5) 具有良好的散熱性能。

2、具有良好的散熱性能。 3-2 3-2 特點：結(jié)構(gòu)簡單、散熱好、間隙容易保證，但結(jié)特點：結(jié)構(gòu)簡單、散熱好、間隙容易保證，但結(jié)合時的平穩(wěn)定性較差、傳遞大功率的單片式摩擦離合器的徑向尺合時的平穩(wěn)定性較差、傳遞大功率的單片式摩擦離合器的徑向尺寸大。寸大。 特點：結(jié)合平穩(wěn)、片的尺寸相同時，能傳遞較大特點：結(jié)合平穩(wěn)、片的尺寸相同時，能傳遞較大的功率，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、分離時片間間隙不易保持均勻、散熱較的功率，但結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、分離時片間間隙不易保持均勻、散熱較差。差。 特點：暴露在空氣中、片數(shù)少、摩擦系數(shù)大、許用比壓小、特點：暴露在空氣中、片數(shù)少、摩擦系數(shù)大、許用比壓小、摩擦片的壽命短、結(jié)合平穩(wěn)性差、調(diào)正間隙次數(shù)

3、多，結(jié)構(gòu)較簡單、采摩擦片的壽命短、結(jié)合平穩(wěn)性差、調(diào)正間隙次數(shù)多，結(jié)構(gòu)較簡單、采用風冷、維修較方便。用風冷、維修較方便。 特點：部分浸泡在油液中、片數(shù)多、摩擦系數(shù)小、許用比特點：部分浸泡在油液中、片數(shù)多、摩擦系數(shù)小、許用比壓大、使用壽命長、結(jié)合平穩(wěn)、無需經(jīng)常調(diào)整間隙、采用油冷、維修壓大、使用壽命長、結(jié)合平穩(wěn)、無需經(jīng)常調(diào)整間隙、采用油冷、維修不太方便。不太方便。 特點：結(jié)合時靠彈簧壓緊、常態(tài)為壓緊狀態(tài)、壓緊彈簧特點：結(jié)合時靠彈簧壓緊、常態(tài)為壓緊狀態(tài)、壓緊彈簧有自動補償作用，無須經(jīng)常調(diào)整間隙、傳遞功率大小能較準確的設(shè)計、有自動補償作用，無須經(jīng)常調(diào)整間隙、傳遞功率大小能較準確的設(shè)計、分離時需要較大的操

4、縱力、適合聯(lián)合驅(qū)動的鉆機。分離時需要較大的操縱力、適合聯(lián)合驅(qū)動的鉆機。 特點：結(jié)合時靠杠桿壓緊、常態(tài)為分離狀態(tài)、操縱較省特點：結(jié)合時靠杠桿壓緊、常態(tài)為分離狀態(tài)、操縱較省力、傳遞功率大小不易控制、需要經(jīng)常調(diào)整間隙、結(jié)合時平穩(wěn)定性較力、傳遞功率大小不易控制、需要經(jīng)常調(diào)整間隙、結(jié)合時平穩(wěn)定性較好、適用于單獨驅(qū)動的鉆機。好、適用于單獨驅(qū)動的鉆機。 摩擦離合器有主動件、從動件、壓緊機構(gòu)、分離機構(gòu)、間隙調(diào)整摩擦離合器有主動件、從動件、壓緊機構(gòu)、分離機構(gòu)、間隙調(diào)整機構(gòu)、操縱機構(gòu)、殼體等組成。機構(gòu)、操縱機構(gòu)、殼體等組成。 XY-4XY-4鉆機摩擦離合器為干式、單片、非常壓型鉆機摩擦離合器為干式、單片、非常壓型

5、濕式、多片、非常壓型濕式、多片、非常壓型(3)(3)汽車離合器汽車離合器干式、單片、常壓型干式、單片、常壓型干式、雙片、常壓型干式、雙片、常壓型 結(jié)合過程是指離合器主、被動片開始接觸到二者同步轉(zhuǎn)動這一結(jié)合過程是指離合器主、被動片開始接觸到二者同步轉(zhuǎn)動這一過程?？煞譃槿齻€階段：過程?？煞譃槿齻€階段： ： 1 1 ， 2 2=0=0， M Mm m由由0 0增增加到加到M MZ Z。主、被片間的轉(zhuǎn)速差最大。主、被片間的轉(zhuǎn)速差最大。其滑磨功也大。其滑磨功也大。 ： 1 1 ， 2 2 ，M Mm m 繼續(xù)增繼續(xù)增大到大到M Mm m。雖然主、被片間的轉(zhuǎn)速差減。雖然主、被片間的轉(zhuǎn)速差減小，但摩擦轉(zhuǎn)矩增

6、大，其滑磨功仍然小，但摩擦轉(zhuǎn)矩增大，其滑磨功仍然很大。很大。 ： 1 1 ， 2 2 ，M Mm m保持不保持不變。主、被片間仍然有轉(zhuǎn)速差，離合變。主、被片間仍然有轉(zhuǎn)速差，離合器仍產(chǎn)生滑磨功。器仍產(chǎn)生滑磨功。由上述分析可知由上述分析可知: :在結(jié)合過程中在結(jié)合過程中, ,主、被動摩擦片間均存在相對運主、被動摩擦片間均存在相對運動，易引起摩擦片較大的磨損與溫升。為保證工作機平穩(wěn)啟動和防止動，易引起摩擦片較大的磨損與溫升。為保證工作機平穩(wěn)啟動和防止離合器過度的磨損及產(chǎn)生過高的溫度，離合器過度的磨損及產(chǎn)生過高的溫度， 當主、被片的轉(zhuǎn)速達到一致，且逐步恢復(fù)到動力機的額定轉(zhuǎn)速，離當主、被片的轉(zhuǎn)速達到一致

7、，且逐步恢復(fù)到動力機的額定轉(zhuǎn)速，離合器進入正常工作過程。只要合器進入正常工作過程。只要M Mz z M Mm m離合器均能正常工作。這時可把離合器均能正常工作。這時可把離合器看成離合器看成。當當MzMz Mm Mm時，主、被片間產(chǎn)生打滑，離合器的溫度會急劇升高。出現(xiàn)時，主、被片間產(chǎn)生打滑，離合器的溫度會急劇升高。出現(xiàn)此種情況應(yīng)此種情況應(yīng)。 1 1= = e e 2 2迅速下降到迅速下降到0 0。一般要求離合器。一般要求離合器。 設(shè)微小圓環(huán)面積上的正壓力為設(shè)微小圓環(huán)面積上的正壓力為dNdN, ,則則 在在dNdN作用下產(chǎn)生的摩擦力作用下產(chǎn)生的摩擦力dpdp dp dp 產(chǎn)生的摩擦轉(zhuǎn)矩產(chǎn)生的摩擦轉(zhuǎn)

8、矩: :nNMe 9550 max dqdFqdN2 dfqdp2 dfqdMm22 一對摩擦副產(chǎn)生的摩擦轉(zhuǎn)矩為一對摩擦副產(chǎn)生的摩擦轉(zhuǎn)矩為: :)rq(R32dq2m33Rr2Mff離合器產(chǎn)生的總摩擦轉(zhuǎn)矩為：離合器產(chǎn)生的總摩擦轉(zhuǎn)矩為：)(3233rRfqZmM將上式中的將上式中的R和和r換成換成D與與d后成為：后成為：)(1233dDfqZmM fff假定摩擦片上的比壓處處相等，則假定摩擦片上的比壓處處相等，則摩擦片的等效平均摩擦半徑為：摩擦片的等效平均摩擦半徑為：)(422dDQFQq 223331dDdDcR故摩擦離合器產(chǎn)生的摩擦轉(zhuǎn)矩又可表達為：故摩擦離合器產(chǎn)生的摩擦轉(zhuǎn)矩又可表達為：fQZ

9、RcmM 根據(jù)根據(jù)Mm=Mmax，可推導(dǎo)出摩擦片的有效外徑為：，可推導(dǎo)出摩擦片的有效外徑為：33)1(12CZqfMDe 68. 053. 0 DdC式中式中 摩擦離合器的摩擦副數(shù)可用下式計算：摩擦離合器的摩擦副數(shù)可用下式計算：nNrRZqfMMeem9550)(3233 一般一般 值在值在1.52.51.52.5。 摩擦系數(shù)摩擦系數(shù) f 和許用比壓和許用比壓 q的取值見右邊表。的取值見右邊表。 干干 式式 濕濕 式式 摩摩 擦擦 材材 料料q MPa fq MPa f鋼鋼對對鋼鋼0.20-0.250.15-0.200.6-0.80.05-0.07鋼鋼對對鑄鑄鐵鐵0.25-0.400.15-0

10、.20鋼鋼對對石石棉棉銅銅絲絲片片0.20-0.300.25-0.50鋼鋼對對燒燒結(jié)結(jié)金金屬屬0.40-0.600.40-0.551.2-2.01 bzZZZtNAmaxhNhAtj 1 2 h 10 20 jt結(jié)合過程的特性曲線結(jié)合過程的特性曲線結(jié)合過程中的總滑磨功用下式計算結(jié)合過程中的總滑磨功用下式計算:)1(221 eIhA式中：式中： 離合器的摩擦力矩儲備系數(shù)；離合器的摩擦力矩儲備系數(shù)； I1主動部分的轉(zhuǎn)動慣量；主動部分的轉(zhuǎn)動慣量；e-主動件的轉(zhuǎn)動角速度；主動件的轉(zhuǎn)動角速度； 1. 離合器的發(fā)熱驗算離合器的發(fā)熱驗算對于干式摩擦離合器，用下式計算對于干式摩擦離合器，用下式計算:)(bzh

11、GGCAT CGaATh 式中：式中：C吸熱零件材料的比熱；對鋼和鐵可取：吸熱零件材料的比熱；對鋼和鐵可?。篊=48.15J/N0Ca吸熱系數(shù)吸熱系數(shù); 干式單片離合器的壓緊盤干式單片離合器的壓緊盤a=0.5, 雙片式的中間片雙片式的中間片a=0.5,壓緊盤壓緊盤a=0.25。 對于濕式摩擦離合器，因主、被動片都是鋼或燒結(jié)金屬制對于濕式摩擦離合器，因主、被動片都是鋼或燒結(jié)金屬制造，故主被動片同時吸熱。因此應(yīng)用下式計算：造，故主被動片同時吸熱。因此應(yīng)用下式計算：無論何種摩擦離合器結(jié)合時的溫升不希望大于無論何種摩擦離合器結(jié)合時的溫升不希望大于3C02、耐磨性校驗、耐磨性校驗 離合器片的耐磨性不僅與

12、總滑磨功有關(guān)，而且與摩擦片的離合器片的耐磨性不僅與總滑磨功有關(guān)，而且與摩擦片的工作總面積及材料的性質(zhì)有關(guān)。設(shè)計時一般可用限制離合器單工作總面積及材料的性質(zhì)有關(guān)。設(shè)計時一般可用限制離合器單位摩擦面上所具有的滑摩功來保證其耐磨性。即位摩擦面上所具有的滑摩功來保證其耐磨性。即FZAAAAhddd 式中式中Z離合器的摩擦副數(shù)；離合器的摩擦副數(shù)；F一個摩擦副的有效摩擦面積；一個摩擦副的有效摩擦面積；Ad許用單位摩擦面的滑磨功。許用單位摩擦面的滑磨功。 以銅絲模造石棉為摩擦材料的干式摩擦離合器，通常以銅絲模造石棉為摩擦材料的干式摩擦離合器，通常Ad=5105J/m2。1. 摩擦襯面摩擦襯面（1）對摩擦襯面

13、的性能要求）對摩擦襯面的性能要求（2）襯面材料）襯面材料（3）襯面與基盤的安裝）襯面與基盤的安裝（1）具有較高的摩擦系數(shù)，較好的耐磨性和導(dǎo)熱性；）具有較高的摩擦系數(shù)，較好的耐磨性和導(dǎo)熱性；（2）具有足夠的質(zhì)量；）具有足夠的質(zhì)量；（3）具有足夠的剛度。）具有足夠的剛度。 優(yōu)質(zhì)鑄鐵或合金鑄鐵。優(yōu)質(zhì)鑄鐵或合金鑄鐵。 盤子做得比較厚，以滿足上述要求。盤子做得比較厚，以滿足上述要求。 彈簧壓緊機構(gòu)有三種彈簧壓緊機構(gòu)有三種: (1)周沿彈簧式；周沿彈簧式；(2)中心彈簧式；中心彈簧式；(3)彈簧彈簧杠桿組合式。鉆機中主要采用第一種形式。下面的設(shè)計是以第一種杠桿組合式。鉆機中主要采用第一種形式。下面的設(shè)計是

14、以第一種為例。為例。fhmaxfmax0pp0 壓緊時每個彈簧需產(chǎn)生的壓緊力為：壓緊時每個彈簧需產(chǎn)生的壓緊力為：hZpp 0 離合器分離時，彈簧產(chǎn)生的最大張力：離合器分離時，彈簧產(chǎn)生的最大張力：fhfpp 00max根據(jù)經(jīng)驗：根據(jù)經(jīng)驗：0021pp.max 代入前式得：代入前式得： Zhf55 是離合器分離時是離合器分離時,每對摩擦副間應(yīng)每對摩擦副間應(yīng)有的間隙量。有的間隙量。在最大作用力下，彈簧產(chǎn)生的剪應(yīng)力用下式計算：在最大作用力下，彈簧產(chǎn)生的剪應(yīng)力用下式計算：ttppppdDCCCK 34243max08ttpdKDP K彈簧的繞曲系數(shù)，可用下式計算或從圖中選取。彈簧的繞曲系數(shù)，可用下式計算

15、或從圖中選取。4 6 8 10 12 14 16 181.401.351.301.251.201.151.101.051.00ttpdDK 如果式中的如果式中的 用彈簧材料的用彈簧材料的許用剪應(yīng)力許用剪應(yīng)力代替，可用于確定代替，可用于確定彈簧的結(jié)構(gòu)尺寸。彈簧的結(jié)構(gòu)尺寸。彈簧的壓縮量與作用力之間的關(guān)系為：彈簧的壓縮量與作用力之間的關(guān)系為：408tMtpdGiDpf Gm彈簧材料的彈性模量；彈簧材料的彈性模量；41048 .mG由上式可以導(dǎo)出彈簧的剛度系數(shù)：由上式可以導(dǎo)出彈簧的剛度系數(shù)：iDGdfpKtpmt840 若若K 已確定，可用上式計算彈簧的圈數(shù)。然后進一步求出彈簧已確定，可用上式計算彈簧

16、的圈數(shù)。然后進一步求出彈簧的自由長度。的自由長度。 imm5150. )()(max12 ifdilt彈簧在最大壓縮量下，相鄰工作圈之間應(yīng)有的最小間隙量，彈簧在最大壓縮量下，相鄰工作圈之間應(yīng)有的最小間隙量，通常：通常：1.分離滑套行程的計算分離滑套行程的計算 杠桿壓緊機構(gòu)按增力機構(gòu)不同杠桿壓緊機構(gòu)按增力機構(gòu)不同分為：斜面分為：斜面杠桿式和連桿杠桿式和連桿杠桿杠桿式；按壓盤施力機構(gòu)不同分為：剛式；按壓盤施力機構(gòu)不同分為：剛性式、帶彈性元件和裝有補償彈簧性式、帶彈性元件和裝有補償彈簧式三種。式三種。 由圖中可以看出，壓緊盤在結(jié)由圖中可以看出，壓緊盤在結(jié)合過程中的最大位移為：合過程中的最大位移為：g

17、gkzfZfff kgzfffzsksbsgsA1A2A3A4B1B2B3B4AiA3DiD3eifiB3BiSi0 xyab 根據(jù)圖中所設(shè)參數(shù)根據(jù)圖中所設(shè)參數(shù),可可推導(dǎo)出在滑套的工作行程推導(dǎo)出在滑套的工作行程內(nèi)滑套與壓緊盤位移的關(guān)內(nèi)滑套與壓緊盤位移的關(guān)系系:022022 conbcaCsCsconbcafiiiiisinsin C 因滑套的空行程較大，采用上式計算誤差較大，一般采用作圖因滑套的空行程較大，采用上式計算誤差較大，一般采用作圖法確定。閉合行程根據(jù)經(jīng)驗確定，法確定。閉合行程根據(jù)經(jīng)驗確定，sb=24mm。 確定出確定出Sh、Sg、Sb后，滑套的總行程可用下式計算：后，滑套的總行程可用下式計算：bghzSSSS 2.分離滑套的最大推力計算分離滑套的最大推力計算杠桿達到滑套的最高點時，機構(gòu)產(chǎn)生最大的推力：杠桿達到滑套的最高點時，機構(gòu)產(chǎn)生最大的推力：