第三章离合器

1、 (1) (1) 传递与切断动力；传递与切断动力； (2) (2) 微动操作；微动操作； (3) (3) 实现柔性传动；实现柔性传动； (4) (4) 过载保护。过载保护。 (5) (5) 保证动力机空载启动。保证动力机空载启动。 (1) (1) 能传递足够的动力；能传递足够的动力； (2) (2) 结合平稳，分离彻底；结合平稳，分离彻底； (3) (3) 易损件的寿命较长；磨损后容易更换和调整；易损件的寿命较长；磨损后容易更换和调整； (4) (4) 尽量减小从动件的转动惯量，以减少结合时的时间和冲击。尽量减小从动件的转动惯量，以减少结合时的时间和冲击。 (5) (5) 具有良好的散热性能。

2、具有良好的散热性能。 3-2 3-2 特点：结构简单、散热好、间隙容易保证，但结特点：结构简单、散热好、间隙容易保证，但结合时的平稳定性较差、传递大功率的单片式摩擦离合器的径向尺合时的平稳定性较差、传递大功率的单片式摩擦离合器的径向尺寸大。寸大。 特点：结合平稳、片的尺寸相同时，能传递较大特点：结合平稳、片的尺寸相同时，能传递较大的功率，但结构较复杂、分离时片间间隙不易保持均匀、散热较的功率，但结构较复杂、分离时片间间隙不易保持均匀、散热较差。差。 特点：暴露在空气中、片数少、摩擦系数大、许用比压小、特点：暴露在空气中、片数少、摩擦系数大、许用比压小、摩擦片的寿命短、结合平稳性差、调正间隙次数

3、多，结构较简单、采摩擦片的寿命短、结合平稳性差、调正间隙次数多，结构较简单、采用风冷、维修较方便。用风冷、维修较方便。 特点：部分浸泡在油液中、片数多、摩擦系数小、许用比特点：部分浸泡在油液中、片数多、摩擦系数小、许用比压大、使用寿命长、结合平稳、无需经常调整间隙、采用油冷、维修压大、使用寿命长、结合平稳、无需经常调整间隙、采用油冷、维修不太方便。不太方便。 特点：结合时靠弹簧压紧、常态为压紧状态、压紧弹簧特点：结合时靠弹簧压紧、常态为压紧状态、压紧弹簧有自动补偿作用，无须经常调整间隙、传递功率大小能较准确的设计、有自动补偿作用，无须经常调整间隙、传递功率大小能较准确的设计、分离时需要较大的操

4、纵力、适合联合驱动的钻机。分离时需要较大的操纵力、适合联合驱动的钻机。 特点：结合时靠杠杆压紧、常态为分离状态、操纵较省特点：结合时靠杠杆压紧、常态为分离状态、操纵较省力、传递功率大小不易控制、需要经常调整间隙、结合时平稳定性较力、传递功率大小不易控制、需要经常调整间隙、结合时平稳定性较好、适用于单独驱动的钻机。好、适用于单独驱动的钻机。 摩擦离合器有主动件、从动件、压紧机构、分离机构、间隙调整摩擦离合器有主动件、从动件、压紧机构、分离机构、间隙调整机构、操纵机构、壳体等组成。机构、操纵机构、壳体等组成。 XY-4XY-4钻机摩擦离合器为干式、单片、非常压型钻机摩擦离合器为干式、单片、非常压型

5、湿式、多片、非常压型湿式、多片、非常压型(3)(3)汽车离合器汽车离合器干式、单片、常压型干式、单片、常压型干式、双片、常压型干式、双片、常压型 结合过程是指离合器主、被动片开始接触到二者同步转动这一结合过程是指离合器主、被动片开始接触到二者同步转动这一过程。可分为三个阶段：过程。可分为三个阶段： ： 1 1 ， 2 2=0=0， M Mm m由由0 0增增加到加到M MZ Z。主、被片间的转速差最大。主、被片间的转速差最大。其滑磨功也大。其滑磨功也大。 ： 1 1 ， 2 2 ，M Mm m 继续增继续增大到大到M Mm m。虽然主、被片间的转速差减。虽然主、被片间的转速差减小，但摩擦转矩增

6、大，其滑磨功仍然小，但摩擦转矩增大，其滑磨功仍然很大。很大。 ： 1 1 ， 2 2 ，M Mm m保持不保持不变。主、被片间仍然有转速差，离合变。主、被片间仍然有转速差，离合器仍产生滑磨功。器仍产生滑磨功。由上述分析可知由上述分析可知: :在结合过程中在结合过程中, ,主、被动摩擦片间均存在相对运主、被动摩擦片间均存在相对运动，易引起摩擦片较大的磨损与温升。为保证工作机平稳启动和防止动，易引起摩擦片较大的磨损与温升。为保证工作机平稳启动和防止离合器过度的磨损及产生过高的温度，离合器过度的磨损及产生过高的温度， 当主、被片的转速达到一致，且逐步恢复到动力机的额定转速，离当主、被片的转速达到一致

7、，且逐步恢复到动力机的额定转速，离合器进入正常工作过程。只要合器进入正常工作过程。只要M Mz z M Mm m离合器均能正常工作。这时可把离合器均能正常工作。这时可把离合器看成离合器看成。当当MzMz Mm Mm时，主、被片间产生打滑，离合器的温度会急剧升高。出现时，主、被片间产生打滑，离合器的温度会急剧升高。出现此种情况应此种情况应。 1 1= = e e 2 2迅速下降到迅速下降到0 0。一般要求离合器。一般要求离合器。 设微小圆环面积上的正压力为设微小圆环面积上的正压力为dNdN, ,则则 在在dNdN作用下产生的摩擦力作用下产生的摩擦力dpdp dp dp 产生的摩擦转矩产生的摩擦转

8、矩: :nNMe 9550 max dqdFqdN2 dfqdp2 dfqdMm22 一对摩擦副产生的摩擦转矩为一对摩擦副产生的摩擦转矩为: :)rq(R32dq2m33Rr2Mff离合器产生的总摩擦转矩为：离合器产生的总摩擦转矩为：)(3233rRfqZmM将上式中的将上式中的R和和r换成换成D与与d后成为：后成为：)(1233dDfqZmM fff假定摩擦片上的比压处处相等，则假定摩擦片上的比压处处相等，则摩擦片的等效平均摩擦半径为：摩擦片的等效平均摩擦半径为：)(422dDQFQq 223331dDdDcR故摩擦离合器产生的摩擦转矩又可表达为：故摩擦离合器产生的摩擦转矩又可表达为：fQZ

9、RcmM 根据根据Mm=Mmax，可推导出摩擦片的有效外径为：，可推导出摩擦片的有效外径为：33)1(12CZqfMDe 68. 053. 0 DdC式中式中 摩擦离合器的摩擦副数可用下式计算：摩擦离合器的摩擦副数可用下式计算：nNrRZqfMMeem9550)(3233 一般一般 值在值在1.52.51.52.5。 摩擦系数摩擦系数 f 和许用比压和许用比压 q的取值见右边表。的取值见右边表。 干干 式式 湿湿 式式 摩摩 擦擦 材材 料料q MPa fq MPa f钢钢对对钢钢0.20-0.250.15-0.200.6-0.80.05-0.07钢钢对对铸铸铁铁0.25-0.400.15-0

10、.20钢钢对对石石棉棉铜铜丝丝片片0.20-0.300.25-0.50钢钢对对烧烧结结金金属属0.40-0.600.40-0.551.2-2.01 bzZZZtNAmaxhNhAtj 1 2 h 10 20 jt结合过程的特性曲线结合过程的特性曲线结合过程中的总滑磨功用下式计算结合过程中的总滑磨功用下式计算:)1(221 eIhA式中：式中： 离合器的摩擦力矩储备系数；离合器的摩擦力矩储备系数； I1主动部分的转动惯量；主动部分的转动惯量；e-主动件的转动角速度；主动件的转动角速度； 1. 离合器的发热验算离合器的发热验算对于干式摩擦离合器，用下式计算对于干式摩擦离合器，用下式计算:)(bzh

11、GGCAT CGaATh 式中：式中：C吸热零件材料的比热；对钢和铁可取：吸热零件材料的比热；对钢和铁可取：C=48.15J/N0Ca吸热系数吸热系数; 干式单片离合器的压紧盘干式单片离合器的压紧盘a=0.5, 双片式的中间片双片式的中间片a=0.5,压紧盘压紧盘a=0.25。 对于湿式摩擦离合器，因主、被动片都是钢或烧结金属制对于湿式摩擦离合器，因主、被动片都是钢或烧结金属制造，故主被动片同时吸热。因此应用下式计算：造，故主被动片同时吸热。因此应用下式计算：无论何种摩擦离合器结合时的温升不希望大于无论何种摩擦离合器结合时的温升不希望大于3C02、耐磨性校验、耐磨性校验 离合器片的耐磨性不仅与

12、总滑磨功有关，而且与摩擦片的离合器片的耐磨性不仅与总滑磨功有关，而且与摩擦片的工作总面积及材料的性质有关。设计时一般可用限制离合器单工作总面积及材料的性质有关。设计时一般可用限制离合器单位摩擦面上所具有的滑摩功来保证其耐磨性。即位摩擦面上所具有的滑摩功来保证其耐磨性。即FZAAAAhddd 式中式中Z离合器的摩擦副数；离合器的摩擦副数；F一个摩擦副的有效摩擦面积；一个摩擦副的有效摩擦面积；Ad许用单位摩擦面的滑磨功。许用单位摩擦面的滑磨功。 以铜丝模造石棉为摩擦材料的干式摩擦离合器，通常以铜丝模造石棉为摩擦材料的干式摩擦离合器，通常Ad=5105J/m2。1. 摩擦衬面摩擦衬面（1）对摩擦衬面

13、的性能要求）对摩擦衬面的性能要求（2）衬面材料）衬面材料（3）衬面与基盘的安装）衬面与基盘的安装（1）具有较高的摩擦系数，较好的耐磨性和导热性；）具有较高的摩擦系数，较好的耐磨性和导热性；（2）具有足够的质量；）具有足够的质量；（3）具有足够的刚度。）具有足够的刚度。 优质铸铁或合金铸铁。优质铸铁或合金铸铁。 盘子做得比较厚，以满足上述要求。盘子做得比较厚，以满足上述要求。 弹簧压紧机构有三种弹簧压紧机构有三种: (1)周沿弹簧式；周沿弹簧式；(2)中心弹簧式；中心弹簧式；(3)弹簧弹簧杠杆组合式。钻机中主要采用第一种形式。下面的设计是以第一种杠杆组合式。钻机中主要采用第一种形式。下面的设计是

14、以第一种为例。为例。fhmaxfmax0pp0 压紧时每个弹簧需产生的压紧力为：压紧时每个弹簧需产生的压紧力为：hZpp 0 离合器分离时，弹簧产生的最大张力：离合器分离时，弹簧产生的最大张力：fhfpp 00max根据经验：根据经验：0021pp.max 代入前式得：代入前式得： Zhf55 是离合器分离时是离合器分离时,每对摩擦副间应每对摩擦副间应有的间隙量。有的间隙量。在最大作用力下，弹簧产生的剪应力用下式计算：在最大作用力下，弹簧产生的剪应力用下式计算：ttppppdDCCCK 34243max08ttpdKDP K弹簧的绕曲系数，可用下式计算或从图中选取。弹簧的绕曲系数，可用下式计算

15、或从图中选取。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 用弹簧材料的用弹簧材料的许用剪应力许用剪应力代替，可用于确定代替，可用于确定弹簧的结构尺寸。弹簧的结构尺寸。弹簧的压缩量与作用力之间的关系为：弹簧的压缩量与作用力之间的关系为：408tMtpdGiDpf Gm弹簧材料的弹性模量；弹簧材料的弹性模量；41048 .mG由上式可以导出弹簧的刚度系数：由上式可以导出弹簧的刚度系数：iDGdfpKtpmt840 若若K 已确定，可用上式计算弹簧的圈数。然后进一步求出弹簧已确定，可用上式计算弹簧

16、的圈数。然后进一步求出弹簧的自由长度。的自由长度。 imm5150. )()(max12 ifdilt弹簧在最大压缩量下，相邻工作圈之间应有的最小间隙量，弹簧在最大压缩量下，相邻工作圈之间应有的最小间隙量，通常：通常：1.分离滑套行程的计算分离滑套行程的计算 杠杆压紧机构按增力机构不同杠杆压紧机构按增力机构不同分为：斜面分为：斜面杠杆式和连杆杠杆式和连杆杠杆杠杆式；按压盘施力机构不同分为：刚式；按压盘施力机构不同分为：刚性式、带弹性元件和装有补偿弹簧性式、带弹性元件和装有补偿弹簧式三种。式三种。 由图中可以看出，压紧盘在结由图中可以看出，压紧盘在结合过程中的最大位移为：合过程中的最大位移为：g

17、gkzfZfff kgzfffzsksbsgsA1A2A3A4B1B2B3B4AiA3DiD3eifiB3BiSi0 xyab 根据图中所设参数根据图中所设参数,可可推导出在滑套的工作行程推导出在滑套的工作行程内滑套与压紧盘位移的关内滑套与压紧盘位移的关系系:022022 conbcaCsCsconbcafiiiiisinsin C 因滑套的空行程较大，采用上式计算误差较大，一般采用作图因滑套的空行程较大，采用上式计算误差较大，一般采用作图法确定。闭合行程根据经验确定，法确定。闭合行程根据经验确定，sb=24mm。 确定出确定出Sh、Sg、Sb后，滑套的总行程可用下式计算：后，滑套的总行程可用下式计算：bghzSSSS 2.分离滑套的最大推力计算分离滑套的最大推力计算杠杆达到滑套的最高点时，机构产生最大的推力：杠杆达到滑套的最高点时，机构产生最大的推力：