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1、中南大学 杨忠炯第三章 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。离合器视频中南大学 杨忠炯二、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
2、合器或离或合均需人力操纵，一般用手操纵。中南大学 杨忠炯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56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。中南大学 杨忠炯第一节第一节 湿式杠杆压紧主离合器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中南大学 杨忠炯一、主动部分 如图3-2所示，主动部分由中间主动片
3、、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。中南大学 杨忠炯二、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。中南大学 杨忠炯三、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等组成中南大学 杨忠炯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2030N（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
4、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。中南大学 杨忠炯四、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。中南大学 杨忠炯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
5、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。中南大学 杨忠炯表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100110湿式离合器储备系数值；2、机械传动的离合器储备系数值液力传动离合器储备系数值；3、发
6、动机转速越高，机器越大，离合器储备系数值越大；4、离合器储备系数值大，磨损小，发热小，传递力矩的可靠性增加，但值不宜过大，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及储备系数后，即可根据公式（3-1）Mm=Mj确定该离合器的力矩容量Mm。中南大学 杨忠炯 第三节第三节 片式离合器的摩擦力矩计算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；-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。中南大学 杨忠炯由（3-2）式积分，得此一
7、对摩擦面上的摩擦力矩为令中南大学 杨忠炯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；-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 =0.3;干式,粉末冶金对钢铁 =0.4;湿式,粉末冶金对钢铁 =0.08;P 压在摩擦表面上的总轴向压力;k 折减系数。中南大学 杨忠炯为了计算方便,常取根据前面定义设两者比值为设C=R内/R外 一般离合器，干式石棉衬面时C=0.50.7；钢对钢或粉末冶金衬面=1.037 1.006，接近1，故可以用近似法求Rp。中南大学 杨忠炯k为折减系数，考虑离合器传递扭矩时，离合器片
8、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.中南大学 杨忠炯第四节 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=Mj=Mz=nPRpk中南大学 杨忠炯一、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
9、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。中南大学 杨忠炯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3540m/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C0.65；总重310t的中小型载重汽车C0.85；总重10t以上的载重汽车C0.560.53；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
10、0.87。中南大学 杨忠炯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4MPa。q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kk=20100 N.cm/cm2。中南大学 杨忠炯5、储备系数、摩擦
11、系数及折减系数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；n-操纵机构效率，根据具体构造n=0.75-0.90;s 操纵杆(踏板)的行程,手柄s400mm,踏板s250mm,经常操作的还要尽量小些;每一对摩擦结合面分离时的间隙。中南大学 杨忠炯单片或双片主摩擦离合器=0.41.2mm；多片式换档离合器和转向离合器=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,但设计时也可取值,此值表示的是平均间隙.无论湿式或干式,初步计算时,可取=0.5mm
12、(干式钢对钢=0.2 0.3mm,有衬面及湿式钢对钢=0.4 0.5mm)由此可以推算出离合器压板行程的选取Sy=n中南大学 杨忠炯操作力的大小 可以根据公式（3-6）计算出操纵力F，一般操纵力不得大于150200N。即使手柄（或踏板）的操纵力也在150200N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。中南大学 杨忠炯第五节 摩擦传动元件的摩擦衬面一、对摩擦衬面的要求 摩擦系数值高而且稳定、耐磨、有足够的机械强度、
13、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。中南大学 杨忠炯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
14、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。中南大学 杨忠炯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、摩擦系数值高，且在温度、压力、速度变化范围很大的情况下，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。中南大学 杨忠炯缺点 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和许用单位压力q可按表3-4选取。中南大学 杨忠炯 湿式离合器摩擦衬面上常开有沟槽，起润滑、冷却和排除磨屑的作用。常见沟槽形式如右图3-8所示。