第三章 主離合器

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)壓緊機構分類（1）常壓式，彈簧壓緊，用于輪式工程機械和個別履帶式工程機械（如東方紅-75拖拉機）；（2）非常壓式，杠桿壓緊，用于各種履帶式工程機械。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，施工時要經(jīng)常調整，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償。濕式在結構上雖然復雜，但其優(yōu)點顯著，在工程機械中應用越來越廣泛。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構圖第四頁，共三十三頁，2022年，8月28日一、主動部分如圖3-2所示，主動部分由中間主動片、后壓盤1和油泵齒輪8等組成。發(fā)動機運轉時，整個主動部分是轉動的。第五頁，共三十三頁，2022年，8月28日二、被動部分如圖3-1所示，由兩片被動摩擦片3、一個被動鼓2和離合器軸1組成。被動片如圖3-3所示，由兩塊燒結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、壓緊分離機構壓緊分離機構，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整通過松開壓緊鎖板的螺帽，轉動調整環(huán)。改變離心塊支點位置來進行。調整到主離合器操縱力在150N左右（無液壓助力時）和20～30N（有液壓助力時），并能聽到推桿過垂直位置清脆的響聲即可。調整好后將螺帽旋緊，靠壓緊鎖板的摩擦力防止調整環(huán)松動。動作情況見圖3-4所示，離心塊1的形狀使旋轉所產(chǎn)生的離心力在壓緊時幫助壓緊，分離時幫助分離。當然，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。當主離合器傳遞的扭矩較大時，要保證離合器片可靠地傳遞動力，作用在壓盤上的作用力就很大，因而操縱時操縱力也就很大。為了減輕司機的勞動強度，主離合器采用液壓助力操縱機構。第九頁，共三十三頁，2022年，8月28日離合器接合時助力器位置如右圖3-5（a）所示。離合器分離時助力器位置如右圖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，關閉通道B和D。壓力油流活塞周圍環(huán)形空間P，因而推動活塞稍向右移一點，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。當主離合器操縱桿向前推，閥桿略為壓縮彈簧而左移，關閉通道A和C，壓力油流向環(huán)形空間Q而推動活塞左移，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履帶式推土機主離合器的主要參數(shù)機型離合器型式油液工作溫度（0C）從動片數(shù)目從動片外徑（cm）從動片內徑（cm）從動片單位面積壓力（MPa）從動片線速度（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的確定當主離合器直接裝在發(fā)動機上時,Mj=Mf式中Mf-發(fā)動機額定力矩。當主離合器裝在變矩器后時，Mj=k0Mf式中k0–變矩器制動工況的變矩系數(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器，Mj根據(jù)結構布置由計算確定。轉向離合器力矩計算應從兩個方面考慮：一方面從發(fā)動機的全部力矩由一側的轉向離合器傳到這一側履帶來考慮；另一方面還要從該側履帶的附著條件來考慮?，F(xiàn)有的機械的設計即在變速箱一檔時發(fā)動機傳來的力矩受限于附著條件，而不能在一側履帶上產(chǎn)生相應的牽引力，因此轉向離合器應按附著條件來確定計算力矩。第十三頁，共三十三頁，2022年，8月28日計算位置以履帶式機械在橫坡上，機器全重的1/3由下側履帶傳到地面上，即該側履帶的最大附著牽引力TmaxTmax=φN1=0.75φG式中G–機器全重;

φ-履帶對地面的附著系數(shù),一般取φ=1;N1–一側履帶傳至地面的重力,Tmax=0.75G.附著條件允許驅動輪傳遞的力矩為Tmaxr（r為驅動輪節(jié)圓）轉向離合器的計算力矩式中iz–終傳動的傳動比.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、機械傳動的離合器儲備系數(shù)β值>液力傳動離合器儲備系數(shù)β值；3、發(fā)動機轉速越高，機器越大，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，機器重量增加，操作力增加。在正確確定計算力矩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-摩擦襯面內徑。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–主動片數(shù)；t–從動片數(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日為了計算方便,常取根據(jù)前面定義設兩者比值為ξ設C=R內/R外一般離合器，干式石棉襯面時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，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、摩擦片的內外徑之比C=D內/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）。單片結構簡單、分離徹底，應盡量采用。由于工程機械向大型化方向發(fā)展，當發(fā)動機額定力矩Mf超過700N.m，單片很難滿足要求。換檔離合器和轉向離合器，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]和具體結構布置確定，一般為35～40m/s。3、摩擦襯片的內外徑之比CC值大，意味內外徑尺寸相差小，有效面積減小。C值小，意味著內外徑尺寸相差大，磨損速度相差懸殊，內外磨損不均勻，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；對于鏟土運輸機械，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主動從動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,當線速度低于5m/s時可4MPa。q值在許用值[q]范圍內可任意選取。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，所以q值不應選得過小。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。在計算扭矩Mj確定以后，上述7個參數(shù)和Mj之間的關系可根據(jù)公式（3-5）結合機械實際情況確定。6、離合器操縱力F式中in–離個別器操縱機構傳動比；

ηn-操縱機構效率，根據(jù)具體構造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–每一對摩擦結合面分離時的間隙。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向離合器δ=0.2～0.5mm；多片式離合器分離時,各摩擦表面間的間隙不均勻,但設計時也可取δ值,此δ值表示的是平均間隙.無論濕式或干式,初步計算時,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。由于工程機械作業(yè)條件差，操縱動作頻繁，有很多機器采用各種操縱機構助力裝置以減輕勞動強度。如紅旗-100拖拉機采用油壓轉向助力器，操縱力由350N降到50N，T150推土機采用液壓助力，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、有足夠的機械強度、傳熱性和耐熱性好。工程機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（有機物及無機物）和粘結劑（樹脂或橡膠）加金屬絲（一般加銅絲，用以增加襯面強度和導熱性）制成。第二十九頁，共三十三頁，2022年，8月28日3、石棉襯面的特點優(yōu)點：摩擦系數(shù)比較高、比重小、有足夠的機械強度、并能用銅質鉚釘將摩擦襯面固定在鋼片上，而且價格便宜、制造容易。缺點：摩擦每當隨溫度變化、導熱性差、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