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文檔簡介
第三章主離合器第一頁,共三十三頁,2022年,8月28日二、離合器的分類1、根據(jù)壓緊機(jī)構(gòu)分類(1)常壓式,彈簧壓緊,用于輪式工程機(jī)械和個(gè)別履帶式工程機(jī)械(如東方紅-75拖拉機(jī));(2)非常壓式,杠桿壓緊,用于各種履帶式工程機(jī)械。操作方式常壓式離合器經(jīng)常是處于接合狀態(tài),只需單向操縱使之分離,外操作力除去后即可重新結(jié)合,一般用腳操縱。非常壓式離合器或離或合均需人力操縱,一般用手操縱。第二頁,共三十三頁,2022年,8月28日2、根據(jù)摩擦片的工件條件分類離合器根據(jù)其摩擦片的工作條件可分為干式和濕式(在油液中工作)兩種。使用工況:頻繁的接合和重載起步。干式摩擦片容易磨損,施工時(shí)要經(jīng)常調(diào)整,易燒壞。濕式摩擦片在油中工作,摩擦片壽命為干式的5~6倍,雖然濕式摩擦表面的摩擦系數(shù)約為干式的1/3~1/4,但可用增加壓緊力提高許用比壓力來補(bǔ)償。濕式在結(jié)構(gòu)上雖然復(fù)雜,但其優(yōu)點(diǎn)顯著,在工程機(jī)械中應(yīng)用越來越廣泛。第三頁,共三十三頁,2022年,8月28日第一節(jié)濕式杠桿壓緊主離合器圖3-1為推土面濕式離合器結(jié)構(gòu)圖第四頁,共三十三頁,2022年,8月28日一、主動(dòng)部分如圖3-2所示,主動(dòng)部分由中間主動(dòng)片、后壓盤1和油泵齒輪8等組成。發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),整個(gè)主動(dòng)部分是轉(zhuǎn)動(dòng)的。第五頁,共三十三頁,2022年,8月28日二、被動(dòng)部分如圖3-1所示,由兩片被動(dòng)摩擦片3、一個(gè)被動(dòng)鼓2和離合器軸1組成。被動(dòng)片如圖3-3所示,由兩塊燒結(jié)有銅基粉末冶金的鋼板鉚接而成。第六頁,共三十三頁,2022年,8月28日三、壓緊分離機(jī)構(gòu)壓緊分離機(jī)構(gòu),見圖3-2,由分合套筒7、推桿11、壓緊滾子12、離心塊5、分離彈簧3等組成第七頁,共三十三頁,2022年,8月28日主離合器的壓緊力的調(diào)整通過松開壓緊鎖板的螺帽,轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)整環(huán)。改變離心塊支點(diǎn)位置來進(jìn)行。調(diào)整到主離合器操縱力在150N左右(無液壓助力時(shí))和20~30N(有液壓助力時(shí)),并能聽到推桿過垂直位置清脆的響聲即可。調(diào)整好后將螺帽旋緊,靠壓緊鎖板的摩擦力防止調(diào)整環(huán)松動(dòng)。動(dòng)作情況見圖3-4所示,離心塊1的形狀使旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力在壓緊時(shí)幫助壓緊,分離時(shí)幫助分離。當(dāng)然,離合器的分離主要是靠分離彈簧將后壓盤拉向后移。第八頁,共三十三頁,2022年,8月28日四、液壓助力器主離合器的液壓助力器如圖3-5所示。當(dāng)主離合器傳遞的扭矩較大時(shí),要保證離合器片可靠地傳遞動(dòng)力,作用在壓盤上的作用力就很大,因而操縱時(shí)操縱力也就很大。為了減輕司機(jī)的勞動(dòng)強(qiáng)度,主離合器采用液壓助力操縱機(jī)構(gòu)。第九頁,共三十三頁,2022年,8月28日離合器接合時(shí)助力器位置如右圖3-5(a)所示。離合器分離時(shí)助力器位置如右圖3-5(b)所示。將離合器操縱桿向后拉,使閥桿克服彈簧力從中間位置右移,關(guān)閉通道B和D。壓力油流活塞周圍環(huán)形空間P,因而推動(dòng)活塞稍向右移一點(diǎn),閥桿再移,活塞隨之右移,如此下去迫使松放架向飛輪壓去,將壓板和離合器盤壓緊。當(dāng)主離合器操縱桿向前推,閥桿略為壓縮彈簧而左移,關(guān)閉通道A和C,壓力油流向環(huán)形空間Q而推動(dòng)活塞左移,從而使主離合器分離。第十頁,共三十三頁,2022年,8月28日表3-1履帶式推土機(jī)主離合器的主要參數(shù)機(jī)型離合器型式油液工作溫度(0C)從動(dòng)片數(shù)目從動(dòng)片外徑(cm)從動(dòng)片內(nèi)徑(cm)從動(dòng)片單位面積壓力(MPa)從動(dòng)片線速度(m/s)操作力(N)作業(yè)壽命(h)紅旗100移山160T150T240干式濕式濕式濕式>100<110<1102344453753753162802800.460.731.1約42約36約3980-15040-6040-601000-20005000以上5000以上5000以上第十一頁,共三十三頁,2022年,8月28日第二節(jié)離合器的力矩計(jì)算為了保證離合器能長期可靠地工作,必須使其能傳遞的力矩大于其所需傳遞的力矩,使之有一定的儲備。即Mm=βMj(3-1)式中Mj–離合器的計(jì)算力矩,正常情況下就是其傳遞力矩;
β–離合器的儲備系數(shù);Mm–離合器的力矩容量.Mj的確定當(dāng)主離合器直接裝在發(fā)動(dòng)機(jī)上時(shí),Mj=Mf式中Mf-發(fā)動(dòng)機(jī)額定力矩。當(dāng)主離合器裝在變矩器后時(shí),Mj=k0Mf式中k0–變矩器制動(dòng)工況的變矩系數(shù)。第十二頁,共三十三頁,2022年,8月28日換檔離合器及換檔制動(dòng)器,Mj根據(jù)結(jié)構(gòu)布置由計(jì)算確定。轉(zhuǎn)向離合器力矩計(jì)算應(yīng)從兩個(gè)方面考慮:一方面從發(fā)動(dòng)機(jī)的全部力矩由一側(cè)的轉(zhuǎn)向離合器傳到這一側(cè)履帶來考慮;另一方面還要從該側(cè)履帶的附著條件來考慮?,F(xiàn)有的機(jī)械的設(shè)計(jì)即在變速箱一檔時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)傳來的力矩受限于附著條件,而不能在一側(cè)履帶上產(chǎn)生相應(yīng)的牽引力,因此轉(zhuǎn)向離合器應(yīng)按附著條件來確定計(jì)算力矩。第十三頁,共三十三頁,2022年,8月28日計(jì)算位置以履帶式機(jī)械在橫坡上,機(jī)器全重的1/3由下側(cè)履帶傳到地面上,即該側(cè)履帶的最大附著牽引力TmaxTmax=φN1=0.75φG式中G–機(jī)器全重;
φ-履帶對地面的附著系數(shù),一般取φ=1;N1–一側(cè)履帶傳至地面的重力,Tmax=0.75G.附著條件允許驅(qū)動(dòng)輪傳遞的力矩為Tmaxr(r為驅(qū)動(dòng)輪節(jié)圓)轉(zhuǎn)向離合器的計(jì)算力矩式中iz–終傳動(dòng)的傳動(dòng)比.第十四頁,共三十三頁,2022年,8月28日儲備系數(shù)β可按表3-2選取。第十五頁,共三十三頁,2022年,8月28日儲備系數(shù)β選取原則1、干式離合器儲備系數(shù)β值>濕式離合器儲備系數(shù)β值;2、機(jī)械傳動(dòng)的離合器儲備系數(shù)β值>液力傳動(dòng)離合器儲備系數(shù)β值;3、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速越高,機(jī)器越大,離合器儲備系數(shù)β值越大;4、離合器儲備系數(shù)β值大,磨損小,發(fā)熱小,傳遞力矩的可靠性增加,但β值不宜過大,否則離合器尺寸過大,機(jī)器重量增加,操作力增加。在正確確定計(jì)算力矩Mj及儲備系數(shù)β后,即可根據(jù)公式(3-1)Mm=βMj確定該離合器的力矩容量Mm。第十六頁,共三十三頁,2022年,8月28日
第三節(jié)片式離合器的摩擦力矩計(jì)算如右下圖3-7所示,在任意微分圓環(huán)面積(圖中陰影區(qū))上,靠摩擦力傳遞的力矩式中q–摩擦面單位面積上的正壓力;
μ-兩摩擦面間的摩擦系數(shù)。式中P–在此環(huán)形摩擦表面上的總壓力;R外-摩擦襯面外徑;
R內(nèi)-摩擦襯面內(nèi)徑。第十七頁,共三十三頁,2022年,8月28日由(3-2)式積分,得此一對摩擦面上的摩擦力矩為令第十八頁,共三十三頁,2022年,8月28日取片式摩擦離合器能傳遞的總力矩(摩擦力矩)為Mz式中n–摩擦面數(shù)。n=s+t-1式中s–主動(dòng)片數(shù);t–從動(dòng)片數(shù);
μ-摩擦面間的摩擦系數(shù),其值可按下面的方式選取干式,石棉銅絲對鋼鐵μ=0.3;干式,粉末冶金對鋼鐵μ=0.4;濕式,粉末冶金對鋼鐵μ=0.08;P–壓在摩擦表面上的總軸向壓力;k–折減系數(shù)。第十九頁,共三十三頁,2022年,8月28日為了計(jì)算方便,常取根據(jù)前面定義設(shè)兩者比值為ξ設(shè)C=R內(nèi)/R外一般離合器,干式石棉襯面時(shí)C=0.5~0.7;鋼對鋼或粉末冶金襯面ζ=1.037~1.006,接近1,故可以用近似法求Rp。第二十頁,共三十三頁,2022年,8月28日k為折減系數(shù),考慮離合器傳遞扭矩時(shí),離合器片鍵齒處的摩擦阻力,引起串聯(lián)壓緊著的各摩擦片壓緊力的遞減。k值可參考表3-3選取.這樣就可根據(jù)公式(3-4)驗(yàn)算MZ.第二十一頁,共三十三頁,2022年,8月28日第四節(jié)片式離合器主要參數(shù)的確定片式離合器的主要參數(shù)有:片數(shù)、摩擦片的外徑D外、摩擦片的內(nèi)外徑之比C=D內(nèi)/D外、單位壓力q及儲備系數(shù)β等。確定上述主要參數(shù)所依據(jù)的關(guān)系式為公式(3-1)和(3-4),即Mm=βMj=Mz=nμPRpk第二十二頁,共三十三頁,2022年,8月28日一、摩擦面數(shù)n主離合器多采用單片(n=2)或雙片(n=4)。單片結(jié)構(gòu)簡單、分離徹底,應(yīng)盡量采用。由于工程機(jī)械向大型化方向發(fā)展,當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)額定力矩Mf超過700N.m,單片很難滿足要求。換檔離合器和轉(zhuǎn)向離合器,由于受所傳力矩大和徑向尺寸的限制,必須做成多片式。摩擦面數(shù)的面數(shù)可根據(jù)公式(3-5)確定。第二十三頁,共三十三頁,2022年,8月28日2、摩擦片的外徑D外主要由最大允許線速度[v]和具體結(jié)構(gòu)布置確定,一般為35~40m/s。3、摩擦襯片的內(nèi)外徑之比CC值大,意味內(nèi)外徑尺寸相差小,有效面積減小。C值小,意味著內(nèi)外徑尺寸相差大,磨損速度相差懸殊,內(nèi)外磨損不均勻,破壞摩擦片的平整,使接觸不良,傳遞扭矩的能力降低??傊?t以下的汽車主離合器C≥0.65;總重3~10t的中小型載重汽車C≈0.85;總重10t以上的載重汽車C<0.56~0.53;對于鏟土運(yùn)輸機(jī)械,C一般取0.55~0.75,行星變速箱中,換檔離合器和換檔制動(dòng)器C值常取較大值,一般C=0.75~0.87。第二十四頁,共三十三頁,2022年,8月28日4、單位壓力q主動(dòng)從動(dòng)摩擦片間單位面積許用正壓力[q]主要取決于摩擦片的品種、質(zhì)量。石棉銅絲摩擦片對鋼鐵[q]=0.8~1.0MPa;銅基粉末冶金摩擦片對鋼鐵[q]=2~4MPa,一般推薦為2MPa,當(dāng)線速度低于5m/s時(shí)可4MPa。q值在許用值[q]范圍內(nèi)可任意選取。注意選小些可以提高摩擦元件的使用壽命,但使整個(gè)部件尺寸加大,壓盤、摩擦片等的外徑過分增大,會使圓周速度超過允許值(一般為35~40m/s)有飛離的危險(xiǎn),所以q值不應(yīng)選得過小。q值選大了除考慮許用值[q]外,還要考慮摩擦片單位面積傳遞的力矩k,不使k>[k]=20~100N.cm/cm2。第二十五頁,共三十三頁,2022年,8月28日5、儲備系數(shù)β、摩擦系數(shù)μ及折減系數(shù)k由表3-2、表3-3確定。在計(jì)算扭矩Mj確定以后,上述7個(gè)參數(shù)和Mj之間的關(guān)系可根據(jù)公式(3-5)結(jié)合機(jī)械實(shí)際情況確定。6、離合器操縱力F式中in–離個(gè)別器操縱機(jī)構(gòu)傳動(dòng)比;
ηn-操縱機(jī)構(gòu)效率,根據(jù)具體構(gòu)造ηn=0.75-0.90;s–操縱桿(踏板)的行程,手柄s<400mm,踏板s<250mm,經(jīng)常操作的還要盡量小些;
δ–每一對摩擦結(jié)合面分離時(shí)的間隙。第二十六頁,共三十三頁,2022年,8月28日單片或雙片主摩擦離合器δ=0.4~1.2mm;多片式換檔離合器和轉(zhuǎn)向離合器δ=0.2~0.5mm;多片式離合器分離時(shí),各摩擦表面間的間隙不均勻,但設(shè)計(jì)時(shí)也可取δ值,此δ值表示的是平均間隙.無論濕式或干式,初步計(jì)算時(shí),可取δ=0.5mm(干式鋼對鋼δ=0.2~0.3mm,有襯面及濕式鋼對鋼δ=0.4~0.5mm)由此可以推算出離合器壓板行程δ的選取Sy=δn第二十七頁,共三十三頁,2022年,8月28日操作力的大小可以根據(jù)公式(3-6)計(jì)算出操縱力F,一般操縱力不得大于150~200N。即使手柄(或踏板)的操縱力也在150~200N以下。由于工程機(jī)械作業(yè)條件差,操縱動(dòng)作頻繁,有很多機(jī)器采用各種操縱機(jī)構(gòu)助力裝置以減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。如紅旗-100拖拉機(jī)采用油壓轉(zhuǎn)向助力器,操縱力由350N降到50N,T150推土機(jī)采用液壓助力,操縱力由150N降到20~30N。第二十八頁,共三十三頁,2022年,8月28日第五節(jié)摩擦傳動(dòng)元件的摩擦襯面一、對摩擦襯面的要求摩擦系數(shù)μ值高而且穩(wěn)定、耐磨、有足夠的機(jī)械強(qiáng)度、傳熱性和耐熱性好。工程機(jī)械廣泛采用石棉或粉末冶金摩擦襯面。二、石棉摩擦襯面1、組成2、制造方法織成法和模壓法等。由石棉纖維、特種填料(有機(jī)物及無機(jī)物)和粘結(jié)劑(樹脂或橡膠)加金屬絲(一般加銅絲,用以增加襯面強(qiáng)度和導(dǎo)熱性)制成。第二十九頁,共三十三頁,2022年,8月28日3、石棉襯面的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):摩擦系數(shù)比較高、比重小、有足夠的機(jī)械強(qiáng)度、并能用銅質(zhì)鉚釘將摩擦襯面固定在鋼片上,而且價(jià)格便宜、制造容易。缺點(diǎn):摩擦每當(dāng)隨溫度變化、導(dǎo)熱性差、不耐高溫。三、粉末冶金摩擦襯面1、組成金屬粉末根據(jù)金屬粉末的不同,粉末冶金摩擦襯面分為銅基粉末冶金和鐵基粉末冶金兩種。2、制造方法A、由銅粉或鐵粉,加上金屬或非金屬添加物,在很高的壓力下(銅基在150-250MPa、鐵基在300-350MPa)冷壓成形
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