第三章主离合器.ppt

第三章 主离合器一、离合器的功能（1）、临时切断动力，便于变速箱换档；（2）、使工程机械平稳起步而不产生冲击；（3）、便于发动机在完全无载荷的情况下起动；（4）、通过摩擦式主离合器的打滑，可以防止传动系零件过载；（5）、通过对主离合器的半联动操作，使工程机械微动或慢动离合器视频二、离合器的分类1、根据压紧机构分类（1）常压式，弹簧压紧，用于轮式工程机械和个别履带式工程机械（如东方红-75拖拉机）；（2）非常压式，杠杆压紧，用于各种履带式工程机械操作方式 常压式离合器经常是处于接合状态，只需单向操纵使之分离，外操作力除去后即可重新结合，一般用脚操纵 非常压式离合器或离或合均需人力操纵，一般用手操纵2、根据摩擦片的工件条件分类 离合器根据其摩擦片的工作条件可分为干式和湿式（在油液中工作）两种使用工况：频繁的接合和重载起步干式摩擦片容易磨损，施工时要经常调整，易烧坏 湿式摩擦片在油中工作，摩擦片寿命为干式的5～6倍，虽然湿式摩擦表面的摩擦系数约为干式的1/3 ～1/4，但可用增加压紧力提高许用比压力来补偿 湿式在结构上虽然复杂，但其优点显著，在工程机械中应用越来越广泛。

第一节 湿式杠杆压紧主离合器图3-1为推土面湿式离合器结构图一、主动部分 如图3-2所示，主动部分由中间主动片、后压盘1和油泵齿轮8等组成发动机运转时，整个主动部分是转动的二、被动部分 如图3-1所示，由两片被动摩擦片3、一个被动鼓2和离合器轴1组成 被动片如图3-3所示，由两块烧结有铜基粉末冶金的钢板铆接而成三、压紧分离机构 压紧分离机构，见图3-2，由分合套筒7、推杆11、压紧滚子12、离心块5、分离弹簧3等组成主离合器的压紧力的调整 通过松开压紧锁板的螺帽，转动调整环改变离心块支点位置来进行调整到主离合器操纵力在150N左右（无液压助力时）和20～30N（有液压助力时），并能听到推杆过垂直位置清脆的响声即可调整好后将螺帽旋紧，靠压紧锁板的摩擦力防止调整环松动 动作情况见图3-4所示，离心块1的形状使旋转所产生的离心力在压紧时帮助压紧，分离时帮助分离当然，离合器的分离主要是靠分离弹簧将后压盘拉向后移四、液压助力器主离合器的液压助力器如图3-5所示当主离合器传递的扭矩较大时，要保证离合器片可靠地传递动力，作用在压盘上的作用力就很大，因而操纵时操纵力也就很大。

为了减轻司机的劳动强度，主离合器采用液压助力操纵机构离合器接合时助力器位置如右图3-5（a）所示离合器分离时助力器位置如右图3-5（b）所示将离合器操纵杆向后拉，使阀杆克服弹簧力从中间位置右移，关闭通道B和D压力油流活塞周围环形空间P，因而推动活塞稍向右移一点，阀杆再移，活塞随之右移，如此下去迫使松放架向飞轮压去，将压板和离合器盘压紧当主离合器操纵杆向前推，阀杆略为压缩弹簧而左移，关闭通道A和C，压力油流向环形空间Q而推动活塞左移，从而使主离合器分离表3-1 履带式推土机主离合器的主要参数机 型离合器型 式油液工作温度（0C）从动片数 目从动片外 径（cm）从动片内 径（cm）从动片单位面积压力（MPa）从动片线速度（m/s）操作力（N）作 业寿 命（h）红旗100移山160T150T240干式湿式湿式湿式>100<110<1102344453753753162802800.460.731.1约42约36约3980-15040-6040-601000-20005000以上5000以上5000以上第二节 离合器的力矩计算 为了保证离合器能长期可靠地工作，必须使其能传递的力矩大于其所需传递的力矩，使之有一定的储备。

即Mm=βMj (3-1)式中 Mj – 离合器的计算力矩,正常情况下就是其传递力矩; β – 离合器的储备系数; Mm – 离合器的力矩容量.Mj的确定当主离合器直接装在发动机上时,Mj=Mf式中Mf- 发动机额定力矩当主离合器装在变矩器后时，Mj=k0Mf式中k0 – 变矩器制动工况的变矩系数换档离合器及换档制动器，Mj根据结构布置由计算确定转向离合器力矩计算应从两个方面考虑： 一方面从发动机的全部力矩由一侧的转向离合器传到这一侧履带来考虑； 另一方面还要从该侧履带的附着条件来考虑现有的机械的设计 即在变速箱一档时发动机传来的力矩受限于附着条件，而不能在一侧履带上产生相应的牵引力，因此转向离合器应按附着条件来确定计算力矩 计算位置以履带式机械在横坡上，机器全重的1/3由下侧履带传到地面上，即该侧履带的最大附着牵引力Tmax Tmax= φ N1=0.75 φG式中 G – 机器全重; φ- 履带对地面的附着系数,一般取φ=1; N1 – 一侧履带传至地面的重力,Tmax=0.75G.附着条件允许驱动轮传递的力矩为Tmaxr（r为驱动轮节圆）转向离合器的计算力矩式中 iz – 终传动的传动比.储备系数β可按表3-2选取。

储备系数β选取原则1、干式离合器储备系数β值>湿式离合器储备系数β值；2、机械传动的离合器储备系数β值>液力传动离合器储备系数β值；3、发动机转速越高，机器越大，离合器储备系数β值越大；4、离合器储备系数β值大，磨损小，发热小，传递力矩的可靠性增加，但β值不宜过大，否则离合器尺寸过大，机器重量增加，操作力增加 在正确确定计算力矩Mj及储备系数β后，即可根据公式（3-1）Mm=βMj确定该离合器的力矩容量Mm 第三节 片式离合器的摩擦力矩计算 如右下图3-7所示，在任意微分圆环面积（图中阴影区）上，靠摩擦力传递的力矩式中 q – 摩擦面单位面积上的正压力； μ- 两摩擦面间的摩擦系数式中 P – 在此环形摩擦表面上的总压力； R外- 摩擦衬面外径； R内 - 摩擦衬面内径由（3-2）式积分，得此一对摩擦面上的摩擦力矩为令取片式摩擦离合器能传递的总力矩（摩擦力矩）为Mz式中 n – 摩擦面数n=s+t-1式中 s – 主动片数； t – 从动片数； μ- 摩擦面间的摩擦系数，其值可按下面的方式选取干式，石棉铜丝对钢铁 μ=0.3;干式,粉末冶金对钢铁 μ=0.4;湿式,粉末冶金对钢铁 μ=0.08;P – 压在摩擦表面上的总轴向压力;k – 折减系数。

为了计算方便,常取根据前面定义设两者比值为ξ设C=R内/R外 一般离合器，干式石棉衬面时C=0.5～0.7；钢对钢或粉末冶金衬面ζ=1.037 ～1.006，接近1，故可以用近似法求Rpk为折减系数，考虑离合器传递扭矩时，离合器片键齿处的摩擦阻力，引起串联压紧着的各摩擦片压紧力的递减 k值可参考表3-3选取. 这样就可根据公式(3-4)验算MZ.第四节 片式离合器主要参数的确定片式离合器的主要参数有：片数、摩擦片的外径D外、摩擦片的内外径之比C = D内/ D外、单位压力q及储备系数β等 确定上述主要参数所依据的关系式为公式（3-1）和（3-4），即Mm=βMj=Mz=nμPRpk一、摩擦面数n 主离合器多采用单片（n=2）或双片（n=4）单片结构简单、分离彻底，应尽量采用 由于工程机械向大型化方向发展，当发动机额定力矩Mf超过700N.m ，单片很难满足要求 换档离合器和转向离合器，由于受所传力矩大和径向尺寸的限制，必须做成多片式摩擦面数的面数可根据公式（3-5）确定2、摩擦片的外径D外 主要由最大允许线速度[v]和具体结构布置确定，一般为35～40m/s。

3、摩擦衬片的内外径之比CC值大，意味内外径尺寸相差小，有效面积减小C值小，意味着内外径尺寸相差大，磨损速度相差悬殊，内外磨损不均匀，破坏摩擦片的平整，使接触不良，传递扭矩的能力降低总重2t以下的汽车主离合器C≥0.65；总重3～10t的中小型载重汽车C≈0.85；总重10t以上的载重汽车C＜0.56～0.53； 对于铲土运输机械，C一般取0.55 ～0.75，行星变速箱中，换档离合器和换档制动器C值常取较大值，一般C=0.75 ～0.874、单位压力q 主动从动摩擦片间单位面积许用正压力[q]主要取决于摩擦片的品种、质量石棉铜丝摩擦片对钢铁 [q]=0.8 ～1.0MPa;铜基粉末冶金摩擦片对钢铁 [q]=2 ～4MPa,一般推荐为2MPa,当线速度低于5m/s时可4MPaq值在许用值[q]范围内可任意选取注意 选小些可以提高摩擦元件的使用寿命，但使整个部件尺寸加大，压盘、摩擦片等的外径过分增大，会使圆周速度超过允许值（一般为35 ～40m/s）有飞离的危险，所以q值不应选得过小 q值选大了除考虑许用值[q]外，还要考虑摩擦片单位面积传递的力矩k，不使k＞[k]=20～100 N.cm/cm2。

5、储备系数β、摩擦系数μ及折减系数k 由表3-2、表3-3确定在计算扭矩Mj确定以后，上述7个参数和Mj之间的关系可根据公式（3-5）结合机械实际情况确定6、离合器操纵力F式中 in – 离个别器操纵机构传动比； ηn- 操纵机构效率，根据具体构造ηn=0.75-0.90; s – 操纵杆(踏板)的行程,手柄s<400mm,踏板s<250mm,经常操作的还要尽量小些; δ – 每一对摩擦结合面分离时的间隙单片或双片主摩擦离合器δ=0.4～1.2mm；多片式换档离合器和转向离合器δ=0.2 ～0.5mm；多片式离合器分离时,各摩擦表面间的间隙不均匀,但设计时也可取δ值,此δ值表示的是平均间隙.无论湿式或干式,初步计算时,可取δ=0.5mm(干式钢对钢δ=0.2 ～ 0.3mm,有衬面及湿式钢对钢δ=0.4 ～ 0.5mm)由此可以推算出离合器压板行程δ的选取Sy=δn操作力的大小 可以根据公式（3-6）计算出操纵力F，一般操纵力不得大于150～200N 即使手柄（或踏板）的操纵力也在150～200N以下 由于工程机械作业条件差，操纵动作频繁，有很多机器采用各种操纵机构助力装置以减轻劳动强度。

如红旗-100拖拉机采用油压转向助力器，操纵力由350N降到50N，T150推土机采用液压助力，操纵力由150N降到20 ～30N第五节 摩擦传动元件的摩擦衬面一、对摩擦衬面的要求 摩擦系数μ值高而且稳定、耐磨、有足够的机械强度、传热性和耐热性好工程机械广泛采用石棉或粉末冶金摩擦衬面二、石棉摩擦衬面1、组成2、制造方法织成法和模压法等 由石棉纤维、特种填料（有机物及无机物）和粘结剂（树脂或橡胶）加金属丝（一般加铜丝，用以增加衬面强度和导热性）制成3、石棉衬面的特点优点：摩擦系数比较高、比重小、有足够的机械强度、并能用铜质铆钉将摩擦衬面固定在钢片上，而且价格便宜、制造容易缺点：摩擦每当随温度变化、导热性差、不耐高温三、粉末冶金摩擦衬面1、组成金属粉末 根据金属粉末的不同，粉末冶金摩擦衬面分为铜基粉末冶金和铁基粉末冶金两种2、制造方法 A、由铜粉或铁粉，加上金属或非金属添加物，在很高的压力下（铜基在150-250MPa、铁基在300-350MPa）冷压成形B、烧结（铜基7500C，铁基11000C并加一定压力），在烧结过程中同时将摩擦衬面烧结固定到钢片上。

3、粉末冶金摩擦衬面的特点优点：A、耐高温（铜基3500C，铁基800-9000C，石棉质衬面最高也不能达到2500C），高温下耐磨性好（热稳定性）、许用比压力[q]高，适合于重载条件下工作；B、摩擦系数μ值高，且在温度、压力、速度变化范围很大的情况下，μ值变化不大，耐磨性也好；C、导热性好，特别是当衬面上有油沟以保证油循环时，散热特别好；D、用烧结法制成的摩擦衬面很薄，可以使离合器的轴向尺寸小；E、具备足够的强度、良好的抗咬合性能、抗腐蚀、分离均匀、接合平稳缺点 制造费用高、使用成本贵、比重大、增加了旋转惯性，使摩擦副另一元件的磨损略增 我国工程机械用铁基粉末冶金摩擦衬面很少，因为铁基粉末冶金制造困难，在油中耐磨性差，磨损后又污染油，仅用于重载干式离合器和制动器湿式多用铜基粉末冶金衬面 常用摩擦副的摩擦系数μ和许用单位压力[q]可按表3-4选取。