12(上)：新型离合器的设计与制造（可编辑）

12(上)：新型离合器的与制造（可编辑） 12(上):新型离合器的设计与制造 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 第十二篇 新型离合器的 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 设 计 与 制 造 沧州天硕联轴器有限公司 .nly : 8309526 8309525 8223937 自动接收8288876人工接收 业务传真: 第一章 新型机械离合器 机械离合器是利用机械杠杆或其他机构等直接操纵接合元件，来实现离合器分离或接 合的。操纵杠杆机构的动力源有多种形式。在大型离合器中，常用电、气、液等动力来操纵; 在车辆中则常用气动或液压助力器操纵。人力操纵时，手柄操纵力一般为 !" # $%"&(最大 不超过 ’""&)操纵行程不超过 "**;脚踏板力一般为 $"" # ""&，操纵行程为 $"" # $"** (最大不超过 "**)。 机械离合器的结构形式有很多种，按其工作原理可分为啮合式和摩擦式两大类。啮合 式离合器有牙嵌式、齿轮式、转键式及滑销式等几类。摩擦式离合器的主要 形式有圆盘和锥 体两类。此外，还有由扭簧式、闸带式、涨圈式、闸块式和摩擦式等由柔性或刚性摩擦元件构 成的摩擦式离合器。下面分别介绍其工作原理及设计。 第一节 牙嵌离合器 一、结构特点和工作原理 牙嵌离合器的结构简单，零件数量少，主要由两个端面有牙的半离合器组成，通过杠杆 机构操纵从动半离合器进行离合。牙嵌离合器适宜用于主从动轴要求完全同步转动的轴 系，但只能在静止或圆周速度差小于 "+, # "+!*?-. $，或转速差小于 $"" # $"/?*01. $的工况 下进行离合。 牙嵌离合器的结构如图 $ . $所示，图中上半部所示为接合状态，下半部为离状态。牙 嵌离合器结构上由主、从动牙嵌盘、加压环、辊子和弹簧等组成。当操纵杠杆将加压环 向 左推移时，加压环上的斜面迫使辊子 ’径向内移，由于辊子右侧有挡圈 %阻止辊子右移，辊 子在径向内移同时，利用从动牙嵌盘 上的斜面将从动盘向左推移，此时复位弹簧 2被压 缩，主、从动盘啮合，离合器处于接合状态。若操纵加压环 向右推移，弹簧复位 2伸展的同 时推动从动嵌盘右移，从动盘上的斜面将棍子向外推，主、从动嵌盘处于分离状态。一般情 况下辊子有三个，沿圆周均布。 为了便于啮合，采用非矩形齿，但由于非矩形齿在工作时有轴向分为，可能 迫使主、从动 嵌盘脱开，所以要求接合机构具有自锁能力。 ?!"#? ! 第一章 新型机械离合器 沧州天硕联轴器有限公司 .nly 8309526 8309525 8223937 : 业务传真:自动接收8288876人工接收 ! " ! 牙嵌离合器 图 !?主动牙嵌盘;#?从动牙嵌盘; $?复位弹簧;%?辊子; &?加压环;’?挡圈;?输出轴 二、失效形式及其设计计算 牙嵌离合器的主要失效形式有牙齿啮合过程不自锁、牙齿工作面压溃、齿根 弯曲强度不 足等。其相应的设计校核公式如下。 (!)牙齿啮合自锁条件 !!*+,-("."! !/ " (! " !) 式中 !???齿面斜角，(0); "???齿面摩擦因数，取"1 23!; "!???滑键连接的摩擦因数，一般取"! 1 23!& 4 23!; !/???牙齿分布的平均直径，//; "???轴径，//。 (#)牙齿工作面挤压强度条件 # 1 #$+ !/ %5 & 6! 〔5〕 (! " #) 式中 #???齿面挤压应力，78; 分别为离合器计算转矩，93//，$+ 1 ’$(:为离合器的工况系数，见$+??? ! " ， ?!"#? " # 第十二篇 新型离合器的设计与制造 沧州天硕联轴器有限公司 .nly : 8309526 8309525 8223937 业务传真:自动接收8288876人工接收 ! 为理论转矩); "!???每个齿的承压面积，""#;对于三角形齿〔图 $ % #(&)〕，"! ’ #" $ &!， 对于梯 形齿、矩形齿〔图 $ % #(*)、(+)〕，"! ’ $%; !???牙的收缩角，(,); $???齿宽，""，$ ’(# % #$)- #; %???齿高，""; & .???计算牙数， & . ’($ - / 0 $ - #)& &???半离合器上实际牙数; 〔’〕???牙材料的许用压强，12&。对淬火钢，静止接合时〔 ’〕’ 34 0 $#412&; 当许用 接合圆周速度差"!456 0 457"?8% $时，〔 ’〕’ 94 0 6412&，当" ’ 457 0 $59"?8% $时，〔’〕’ /9 0 :912&。另外注意，当 & 多时〔’〕取小值。 图 $ % # 牙嵌离合器的牙部尺寸 (/)齿根抗弯强度条件 ’ # ;%!+ #" #" $& . !〔#〕 ($ % /) 式中 "???中径处齿根的厚度，"";对矩形齿 " ’ #"8" # #，对于三角形齿和梯形齿 ?!"#? " 第一章 新型机械离合器 沧州天硕联轴器有限公司 .nly : 8309526 8309525 8223937 业务传真:自动接收8288876人工接收 !! " "!#$%! & & ’ &(# #&)*%! "&???牙的中心角; #???齿的外缘高度，!!; #&???牙齿分布平均直径处齿高，!!; 〔#〕???许用弯曲应力，+,*。静止接合时〔#〕"## - . /0;有相对速度接 合时〔#〕 "##(1 2 3); ##???材料的屈服点，+,*。 其余符号意义同前。 (3)其他设计参数及尺寸计算 牙嵌离合器的许用转矩 〔$〕" 4/.5%1〔$〕 (. 3) 〔$〕???牙嵌离合器的许用转矩，6/!!; 式中 %???主动或从动轴(假定为实心圆轴，取其中直径较小者)直径，!!; 〔$〕???主动或从动轴材料的许用扭转切应力，+,*。对于钢，取〔$〕" 04+,*。 牙嵌离合器的轴向接合力和脱开力 &* " &$7 "! 〔 "! %%. 8 *%("8#)〕 (. 0) 式中 &*???牙嵌离合器轴向接合力(取“ ’”)或脱开力(取“ ”)，6; &???齿面摩擦角，(9)。 其余符号意义同前。 牙嵌离合器接合时的许用转速差。 ’’ " 5444 $"!’ (. 5) 式中 ’’???牙嵌离合器接合时的许用转速差，:/!$% .; ’???牙嵌离合器接合时的许用圆周速度差，!/ # .，取’!4/;/ # .。 牙嵌离合器接合时间 " 54 %’* . ) ( 式中 ???牙嵌离合器接合时间，#; 牙嵌离合器接合时主、从动嵌盘的转速差，:?!$% .; ’’??? *???一个牙嵌盘的齿数。 三、牙嵌离合器的选择 选择牙嵌离合器的尺寸(规格)应满足 $7 " +$!〔$〕的条件。三角形齿、 矩形齿和梯形 齿牙嵌盘的结构如图 . 1和图 . 3所示，其尺寸关系分别列于表 . . 和表 . &，供设计 时参考选用。 ?!"#? " # 第十二篇 新型离合器的设计与制造 沧州天硕联轴器有限公司 .nly : 8309526 8309525 8223937 业务传真:自动接收8288876人工接收 图 ! " # !$ #%&、!$ ’&三角形齿牙嵌盘 表 ! " ! !$ #%&、!$ ’&三角形齿牙嵌盘尺寸参考系列 ** 注:!+ 表中许用转矩为双键轴所能承受的转矩、牙的强度足够。 ,+ 牙嵌盘材料为 ’钢、’%-.，或 ,%-.，牙部硬度 ’/ 0 , 12-或 / 0 3, 12-。 图 ! " ’ 矩形齿和梯形齿牙嵌盘 ?!"#? ! 第一章 新型机械离合器 沧州天硕联轴器有限公司 .nly 8309526 8309525 8223937 : 业务传真:自动接收8288876人工接收 表 ! " # 矩形齿、梯形齿牙嵌盘尺寸参考系列 $ %% 注:!& 表中许用转矩是按低速运转时接合，按牙工作面压强条件计算得出的值，对于静止接合，许用转矩值可以乘 以 !&’倍。 #& 牙嵌盘材料为 钢，硬度 * + #,-.或 #/.0，硬度 * + 1#,-.。 第二节 齿轮离合器 一、结构特点和工作原理 齿轮离合器由一对内、外齿轮组成啮合副，如图 ! " 所示。件 !为内齿轮，外齿轮 #套 在花键轴上，花键轴一端用轴承支承在内齿轮上。为了便于啮合，通常将啮合齿端制成 !/2 + !2的倒角;为了避免内齿轮齿顶与外齿轮齿根过渡部分干涉，当齿数 ! 3 #’时，常将内齿 轮齿顶圆直径加大 /&"(" 为齿轮模数);为了提高接合机率，可将内齿轮隔齿去一齿，外 齿轮隔齿去半齿。 齿轮离合器的特点是齿轮轮齿比牙嵌盘上端面齿容易加工。由于轮齿强度高，在传递 相同转矩条件下，其外形尺寸较其他嵌合式离合器小，故结构紧凑、简单，有时还可利用脱开 后的外齿轮兼作齿轮传动用。齿轮离合器只能在静止或低转速差下进行接合，运动中接合， 如转速差太高，不但冲击大，而且可能造成齿端损坏。适宜用于转速差大，带载荷进行接合， 且传递转矩较大的机械主传动或变速机械的传动轴系。 二、失效形式及其设计计算 齿轮离合器的主要失效形式为内、外啮合齿面的压溃，故其承载能力主要由内、外啮合 ?!"#? ! " 第十二篇 新型离合器的设计与制造 沧州天硕联轴器有限公司 .nly : 8309526 8309525 8223937 业务传真:自动接收8288876人工接收 齿面的许用挤压应力所限定。齿面挤压应力计算式及强度条件如下。 !! " #!$ %&’"#$ $%"! 〔!!〕 (% ) 式中 #!???齿面挤压应力，*+,; !&???离合器的计算转矩，-?..; "???齿轮分度圆直径，..; #$???参与啮合的实际齿数，若内齿轮隔齿去一齿，外齿轮隔齿去半齿，则取 #$ " /&#’ #; 齿数; #??? %???齿轮模数，..; 内齿轮齿宽，..，取 $ "(/&% 0 /&#)"; $??? "???轮齿载荷分配不均匀系数，可取 /&1 0 /&; 〔!!〕???许用挤压应力，*+,。对未经热处理的齿面，可取〔!!〕" #’ 0 2/*+,，对经热 处理的齿面，可取〔!!〕" 21 0 1/*+, 图 % ’ 齿轮离合器 %?内齿轮;#?外齿轮 齿轮离合器的结构尺寸可参考齿轮传动和牙嵌离合器确定。通常齿轮的模数和齿数由 外齿轮的结构设计确定，当材料和热处理确定后，由上式可先求得齿轮的宽度 $。内、外齿 轮材料及其热处理与齿轮传动相同。 第三节 转键离合器 一、结构特点和工作原理 转键离合器有单转键(单向转动)和双转键(双向转动)两种结构，常用的 是双转键离合 ?!"!? " 第一章 新型机械离合器 沧州天硕联轴器有限公司 .nly : 8309526 8309525 8223937 业务传真:自动接收8288876人工接收 器。双转键离合器的结构如图 ! " #所示，动力由齿轮 $输入，经中套 %、 传给轴 工作转键 & !。中套 %用平键 !$与齿轮 $连接，中套内圆均布四个半圆形轴向通槽，轴 !上制有两个相 隔 ’的半圆形长槽;左端套 *和左端套 #上亦制有两个半圆槽，与轴 !上的半圆槽组成两 个与转键直径相等的圆孔，转键就插在这两个圆孔内。在转键中部开有长度略大于中套长 度的并圆形缺口，半圆形缺口的曲率半径等于轴 !相应轴段的半径。齿轮 $通过滑动轴承 + 支承在端套 #和 *上。在工作转键 &的右端装有一套四连杆机构 !!，将工作转键 &与止逆 转键 !%连接在一起，使两者同步转动。弹簧 !的一端与拨爪 ,相连，另一端通过端套 *与 轴 !连接。弹簧 !的收缩将转键旋入轴的半圆槽内，转键半月形部分与轴 !的外圆构成光 滑的圆柱体，此时齿轮 $与轴 !可自由相对转动，离合器处于分离状态，如图 ! " #(-)所示。 当操纵杆 !+将拨爪 ,连同一对转键顺时针拨转 %&时，离合器处于接合状态，如图 ! " #(.) 所示。止逆转键 !%的作用是当轴 !转速超过齿轮 $时，可防止工作转键 &与中套 %发生冲 击，故转键 !%又称为防冲转键。每转一周，撞块 ’撞开操纵杆 !+一次，使离合器离合一次。 图 ! " # 双转键离合器 !?主轴(曲轴);+?滑动轴承;$?齿轮;%?中套;&?工作转键;#?右端套; 拨爪; *?左端套;,? ’?撞块;!?弹簧;!!?四连杆机构;!+?操纵杆;!$?平键;!%?止逆(防冲)转键 转键离合器的结构简单，动作灵活、可靠，适用于轴与传动件连接，可在转速差!+/? 012" !下接合，常用于各种曲柄压力机中。 二、失效形式及其设计计算 (!)转键受力分析 ?!"#? " # 第十二篇 新型离合器的设计与制造 沧州天硕联轴器有限公司 .nly : 8309526 8309525 8223937 业务传真:自动接收8288876人工接收 如图 ! " #所示为转键的工作受力状态。图中弧 !"为转键工作弧，所对中心角为!。当 转毂为主动件时，作用在工作转键上的圆周力为 # $ % $& %& (! " ’) 图 ! " # 工作转键受力分析 %& % & ’ " &’&*+("! !! ) 式中 # $???作用在工作转键上的圆周力，,; 离合器的计算转矩，,?--; $&??? %&???计算半径，--，即转键受力点到轴中心的距离; 转键转动中心至轴中心的距离，--; &??? ’???转键的半径，--; "!???中心连线 ! 与直线 !! 的夹角(.)，设计时可取"! % ’/.; !???转键工作弧面所对中心角(.)，一般有!"0/.，计算时取!% 12.。 转键工作面上的正压力为 #3 % # $ &*+" (! " !/) 式中 #3???转键法向力，,; "???压力角，"#’/. " 45&&*+( %& ’ " & %& 5 )。 ()转键失效形式及计算 由上述分析可以看出，转键离合器的主要失效形式为工作转键的压溃，故其 设计计算应 主要针对转键的工作挤压应力进行。 转键挤压应为#6 及其强度条件可按下式计算。 #6 % #3 ’+73! "〔#6〕 (! " !!) 式中 #6???转键工作弧面的平均挤压应力，894; ???转键的有效长度(即转键与中套的接触长度)，--; ?!"#? $ 第一章 新型机械离合器 沧州天硕联轴器有限公司 .nly 8309526 8309525 8223937 : 业务传真:自动接收8288876人工接收 〔!!〕???转键连接的许用挤压应力，"#$，一般取〔!!〕%!& ’(* + ,-); !&???转键连接强度较弱材料的屈服点，"#$，其余符号意义同前。 三、转键离合器的主要尺寸设计 设转键离合器主轴的下径为 !，则一般取转键直径 ! % , " %(.// + .0)! 或 ! % * #1!,. 转键计算半径 $1 % *...〔 %〕 !& (22) 式中 〔 %〕???转键离合器接合时的许用撞击速度，2?&3 ，一般可取〔 %〕% (./ + .4)2? &3 ; &???离合器转速，5?2673 。 离合器主轴的半径 $ %(.0- + .-)!.，!. 为与主轴相邻轴承直径。 转键的有效长度 ’ %(,8 + **)$。 转键中心与曲轴中心的距离 可由强度条件确定 " #1 "’ 6&7"〔!!〕 转键的结构如图 3 8所示，转键主要尺寸系列列于表 3 *。 3 8 转键及其拨爪 图 表 3 * 转键主要尺寸参考系列 ’ 22 !为主轴的直径。 注:表中 ?!!"? # $ 第十二篇 新型离合器的设计与制造 沧州天硕联轴器有限公司 .nly : 8309526 8309525 8223937 业务传真:自动接收8288876人工接收 第四节 滑销离合器 滑销离合器利用装在半离合器凸缘端面上的销与另一半离合器凸缘端面上 的小孔组成 可滑动的配合以实现接合与脱开动作。根据传递转矩的大小，销孔数一般比 销数多几倍。 为了适应有转速差时接合，在凸缘端面制有弧形斜槽。滑销结构形状简单， 当销数少时，接 合容易，适宜用于转矩不大的轴与轴离合。典型的滑销离合器如图 ! " #所示。 图 ! " # 滑销离合器 !?输出轴;$?压缩弹簧;%?辊轮;&?方截面滑销; ’?主动轮;?抗磨块;?轴套;*?斜楔 主动轮 ’顺时针方向转动时，装在从动轴轴套 中的滑销 &在弹簧 $的推动下沿主动 轮轮毂端面上的滑槽滑到抗磨块 为止，离合器处于接合状态。动力由主动轮输入，经抗磨 块 、滑销 &、轴套 、轴 !输出。这种离合器属常闭式。用斜楔 *插入辊轮 % 与轴套 之间， 辊轮 %向左移动，将滑销 &拨出滑槽，离合器处于分离状态。滑销离合器常用于剪切机。 第五节 圆盘摩擦片离合器 一、结构特点和工作原理 圆盘摩擦片离合器是利用主从动盘片间产生的摩擦转矩来传递工作转矩的，其结构上 有单摩擦片(盘)、双摩擦片(盘)和多摩擦片等形式。根据摩擦副的润滑状态不同，又有干式 ?!"#? ! 第一章 新型机械离合器 沧州天硕联轴器有限公司 .nly : 8309526 8309525 8223937 业务传真:自动接收8288876人工接收 摩擦和湿式摩擦之分。 如图 ! " !#所示为干式单摩擦片离合器，接合时操纵杠杆的拨爪使钢球接合机构的压 紧环 $向左移动，将钢球 %压入主动轴套的槽内(见图上部)，碟形膜片弹簧 &受压变形，迫 使压紧盘 !#向左，同时调节盖 ’带动左压紧盘 向右移动，于是就将套在导销 上的浮动 摩擦片 *夹紧，实现主从动部分的连接。离合器脱开时，压紧环向右，依靠碟形弹簧的弹力， 使压紧盘与摩擦片分开，这种接合机构的接合比较平稳。调节盖可调整空转时摩擦片间的 间隙。为了提高主从动轴的同轴度，轴套 !内部装的滚动轴承，导销 +可防止压紧盘 、!# 之间可能出现的相对转动，该结构的离合器为常开式，接合平稳、柔顺，可用于传递转矩范围 为 ! , *###-?.的场合。 如图 ! " !!所示为带辊子接合机构的干式双摩擦盘离合器。图示为接合状态，此时拼 接合辊子 $被锁在加压环 !!内，因而在离合器高速旋转时不受惯性离心力的影响，保持恒 定的压紧力，不致降低转矩传递能力。当加压环 !!向右移，弹簧 &将辊子 $径向外推，分离 弹簧 *将加压盘 +推开，于是离合器分离。可调接合环 是一个开口螺母，可以调整磨损间 隙，调好后用螺栓 ’锁紧。 图 ! " !# 干式单摩擦片离合器 !?轴套;，+?导销;*?摩擦片;，!#?压 紧盘;’?调节盖;&?碟形膜片弹簧; %?钢球;$?压紧环 如图 ! " !所示为铰链杠杆压紧式干式多摩擦片离合器。其结构上采用铰链杠杆通过 接合子推动压紧盘夹紧摩擦片，内片 +、外片 均用导销连接，图示为接合状态。操纵加压 环 ’向右移动，通过铰链杠杆机构 使压紧盘 %压紧摩擦片。当反向操纵加压环，铰链杠杆 松开压紧盘 %，分离弹簧 $推动压紧盘向左，使摩擦片分离，离合器处于分离状态。螺母 !用 于调整摩擦片的磨损间隙，拨销 &用以固定压紧盘 %与调整螺母 !的相对位置。该结构的 离合器在干式条件下使用，适用于传递中、小转矩的场合。 如图 ’ " !*所示为杠杆式湿式多摩擦片离合器，图示这接合状态。当加压环 $向左移 动，加压环的内锥面将杠杆 %的右端径向压入轴套槽内，杠杆左端将摩擦片压紧，离合器处 于接合状态。当操纵加压环 $向右移动，曲片 *使内、外摩擦片分离，杠杆复位，离合器处于 ?!"#? ! " 第十二篇 新型离合器的设计与制造 沧州天硕联轴器有限公司 .nly : 8309526 8309525 8223937 业务传真:自动接收8288876人工接收 分离状态。杠杆 !一般有三个，沿圆周均布。开口螺母 "用于调整摩擦片磨 员间隙，调整后 用螺栓 #锁紧。因杠杆 !有一定弹性，故该种离合器接合时比较平稳，常用 于机床变速箱并 在湿式条件下工作，转矩范围为 $% & ’%%%%?。 * + ** 带辊子接合机构的干式双摩擦盘离合器 图 *?摩擦盘;’?中间盘;,?分离弹簧;-?加压盘; 可调接合环;#?锁紧螺栓;"?弹簧; $? !?滑环;.?接合辊子;*%?固定 支撑盘;**?加压环;*’?输入轴套 图 * + *’ 铰链杠杆压紧式多摩擦片离合器 *?调整螺母;’?铰链杠杆机构;,?导向销; -?内片;$?外片;#?加压环;"?拨销; !?压紧盘;.?分离弹簧 ?!"#? ! 第一章 新型机械离合器 沧州天硕联轴器有限公司 .nly : 8309526 8309525 8223937 业务传真:自动接收8288876人工接收 图 ! " !# 杠杆式湿式多摩擦片离合器 !?从动壳体;$?输入轴;#?曲片; %?内片;&?外片;’?锁紧螺栓; ?开口螺母;?杠杆;*?加压环 圆盘摩擦片离合器利用摩擦片或摩擦盘作为接合元件，结构形式多，传递矩大，安装调 整方便，摩擦材料种类多，能保证在不同工况下，具有良好的工作性能。两轴可在任意大小 转速差的工况下接合和分离(特别是能在高速下进行平稳离合)，并可通过改变摩擦盘间的 压力调节从动抽的加速时间，减少接合的冲击振动。过载时摩擦面间将打滑，具有安全保护 作用。但接合过程有摩擦发热，同时还要调整摩擦面间隙。广泛应用于交通运输、机床、建 筑、轻工和纺织等机械中。 二、失效形式及其设计计算 由于圆盘摩擦片离合器是利用摩擦片间摩擦力来传递转矩的，主要存在摩擦转矩不足 导致摩擦片间打滑、在正常接合过程中的打滑时间内摩擦副之间产生严重的发热从而产生 胶合、摩擦副摩损、摩擦副压溃等多种失效形式，故其设计计算也应分别针对不同的失效形 式进行。 (!)摩擦盘(片)的摩擦转矩 图 ! " !% 摩擦盘上的摩擦转矩 ?!"#? ! " 第十二篇 新型离合器的设计与制造 沧州天硕联轴器有限公司 .nly : 8309526 8309525 8223937 业务传真:自动接收8288876人工接收 如图 ! " !#所示，由于圆盘摩擦片离合器摩擦片间为串联安装，故各摩擦 面间所承受的 轴向压紧力 ! 和压强 " 均相同，因此可得单摩擦面上的压强为 " $ % !(#&& " #&! ) 式中 !???轴向压紧力，’ "???单摩擦面上的压强，其值应小于表 " #所列相应材料的许用压强，*+。 单摩擦面上的摩擦转矩为 $, $ &!!" #& #! #& -# $ &!.!"(# . & " #.!) 式中 !???摩擦因数，见表 ! " #; #!、#&???摩擦盘工作面的内、外半径，//。 表 ! " # 摩擦副的摩擦因数、许用压强和许用温度 注:!0 括号内的数值为动摩擦因数。摩擦片数少时〔 "〕值取上限，片数 多时取下限。 &0 摩擦片平均圆周速度 1 &02/?3" !或每小时拼合次数超过 !44次时， 〔 "〕值应适当降低。 而多摩擦面离合器的总摩擦面积为 % $ &!(#&& " #&!) 则多摩擦面离合器的摩擦转矩为 $" $ &$, $ &!"&!(# . #.!) & " . $!"%#5 (! " !&) ?!"#? " 第一章 新型机械离合器 沧州天硕联轴器有限公司 .nly : 8309526 8309525 8223937 业务传真:自动接收8288876人工接收 !! " # $(!%# & !%’) % $(!## & !#’ ) 式中 "???离合器的总摩擦面积，#; #???摩擦面数; !!???当量摩擦半径，。 由上式即可计算得到摩擦盘的摩擦转矩 $! 值。为保证离合器可靠传动而不 出现打 滑，该值应大于或等于离合器的计算转矩 $，即应满足 $!!$ 或 % " $ !"!! "〔*〕 (#)摩擦式离合器的抗胶合能力 !离合器一次接合产生的温升 离合器一次接合产生的摩擦热传给摩擦元件引起的温 升称为瞬间温升，其值可近似地按下式计算 "& " ’ " * "〔〔"&〕 (’ & ’%) 式中 ’???一次接合滑摩功产生的热量，+; *???离合器接合一次的滑摩功，+; ???离合器中吸收摩擦热的零件质量，,-;对金属摩擦副为整个摩擦副的质量， 对金属与非金属摩擦副则仅计入金属摩擦元件的质量; ???比热容，+?,-& ’?.& ’;对钢 " /01+?,-& ’?.& ’，对铸铁 " 2//+?,-& ’?.& ’; 〔"&〕???摩擦副许用温升，3，由摩擦元件材料的耐热性确定。对于机床中钢与钢或 钢与其他摩擦材料可取〔"&〕" ’213;对拖拉机干式离合器〔"&〕" % 4 23; 对推土机、叉车干式离合器〔"&〕" %3;对履带式车辆离合器〔"&〕" ’2 4 #13;对离心离合器〔"&〕" 51 4 523。 "离合器连续接合的平均温升 离合器在连续接合过程，摩擦副表面产生的热量，使摩 擦副温度升高，同时又以传导方式将热量传至离合器外表面并散发至周围空气中，经一定时 间后达到热平衡。对干式离合器，其散热条件为 "& " ’ #+" 〔"&〕 (’ & ’/) ’???’6内离合器的发热量，+，’ " *; 式中 ???’6内离合器的接合次数; +???离合器的外表散发热面积，#; 〔"&〕???离合器的许用平均温升，3，见表 ’ & /，一般可取 ’113，对电磁离合器，由 于线圈绝缘材料耐热性限制，可取 713; #???热导率，*?&#?.& ’;可按以下经验公式计算#" ’#87 9 #80,( , 散热面与周 围空气的相对速度， : ;)。 对于电磁离合器，上式的发热量计算还应计及电磁线圈在通电时消耗功率所发生的热 量。 对于用油冷却的湿式离合器，其循环油的温升为 ?!"#? # $ 第十二篇 新型离合器的设计与制造 沧州天硕联轴器有限公司 .nly : 8309526 8309525 8223937 业务传真:自动接收8288876人工接收 !! ! " "#"#$ 〔!!〕 ($ % $&’) ! 式中 "???每小时内的发热量，; ???冷却油的密度，*?+ " %,，一般可取 -&# . /##*?+%,; #???冷却油的比热容，?*% $?0% $，一般可取 # ! $"-# . 1$##?*% $?0% $; $???冷却油流量，2?+34% $; 〔!!〕???冷却油的许用温升，若运转温度在 "#5以下，可取〔!!〕! 1 . ,5。 由上式亦可求得达到热平衡所需的冷却油流量为 $" " "#"#〔!!〕 ($ % $&6) ,)离合器的"% 值 为保证离合器在工作载荷下不致产生过高的温升面导致 胶合失效， 还应对其 &% 值进行控制，即应满足条件 &%!〔&%〕 ($ % $") 式中 &???摩擦表面的压强，78’; %???摩擦表面的平均圆周速度，+?9% $; 〔&%〕???摩擦副许用值，对一般机械，干式石棉摩擦材料〔 &%〕! 1 . 1:&78’?+?9% $。 船用离合器，湿式粉末冶金材料〔&%〕! ,# . "#78’?+?9% $。 (,)摩擦式离合器的抗磨损能力 由于关于摩擦副的磨损计算理论尚不完善，故一般可用单位时间单位面积上所消耗的 滑摩功以及使用寿命作为摩擦式离合器计算参数。 单位时间单位面积上所消耗的滑摩功可按下式计算。 #! ’ ?!〔#〕 ($ % $;) 式中 ’???接合一次的平均滑摩功，?+; ???总摩擦面积，++1; ???每分钟接合次数，+34% $; 〔#〕???许用磨损系数，对于一般石棉基圆盘式摩擦材料，可取〔#〕! #:& . #:-;圆锥 式、闸块式、闸带式摩擦材料，可取〔#〕! #:; . #:/;*"石棉基圆盘式摩擦材 料可取〔#〕! 1:&。 摩擦元件的使用寿命为 + ! , ’- ($ % $-) 式中 +???在使用寿命内的接合次数; ,???磨损限度内摩擦片的总体积，++,; -???摩擦材料的磨损率，++,?% $?+%$。对铜基粉末冶金材料，- !(, . ")? $#% &++,?% $?+%$;对铁基粉末冶金材料，- !(& . /)? $#% &++,?% $?+%$; 对半金属型摩擦材料，- !(& . $#)? $#% &++,?% $?+%$;对树脂型材料， - !(" . $1)? $#% &++,?% $?+%$。 ?!"!? # 第一章 新型机械离合器 沧州天硕联轴器有限公司 .nly 8309526 8309525 8223937 : 业务传真:自动接收8288876人工接收 其余符号意义同上式。 (!)摩擦式离合器的压强条件 为了在摩擦副间产生足够的摩擦转矩，由式(" # $%)不难导出圆盘摩擦离 合器的轴向压 紧力为 ! & "’ !#$ ($ $*) 式中 !???轴向压紧力，+; "’???离合器的计算转矩，+?,,; !???摩擦副的摩擦因数，见表 $ !; #???摩擦副数目; $???摩擦副的当量摩擦半径，,,，$ & %($-% $-$) -($%% $%$) ; $$、$%???摩擦面的内、外半径，,,。 在此正压力下，圆盘摩擦片工作面的平均压强及不发生压溃的条件为 % & ! !($%% $%$) 〔%〕 ($ %.) ! 式中 %???圆盘摩擦片工作面平均加强，/01; %〕???圆盘摩擦片工作面许用平均压强，/01，见表 $ !。其余符号意义〔 同式(" $*)。 (2)圆盘摩擦片的主要尺寸设计 摩擦片见 34 5 6 *$*.?$***，应尽量采用。自行设计时的主要尽寸如 下确定。 "圆盘摩擦片数目 &" -"’ %!!〔%〕($ - % $-$)’7 ($ %$) 式中 &???摩擦片数目(计算后圆整); ’ 7???摩擦副系数，它是考虑每小时接合次数和摩擦副数目多少对离合器 传递转 矩能力影响的系数。每小时接合次数少于 2.次的干式和湿式摩擦片离合 器，取 ’7 & $，每小时接合次数多于 2.次的湿式摩擦片离合器，按表 $ 2 选 取。 式中其余符号意义同式($ $*)和($ %.)。 表 $ 2 摩擦副数系数 ’7 计算得到的摩擦片数圆整后，从动摩擦片数为( # 5 %)8 $，主动摩擦片 ，同时应 数为 # 5 % 保持 # 为(%2 # -.)，如若超过此数，应增加当量摩擦半径 $。 摩擦片的内径 $ 轴装式 $ & 8(% # ")，套装式干式 $ &(% # -)，湿# 式 $ & ?!"#? # $ 第十二篇 新型离合器的设计与制造 沧州天硕联轴器有限公司 .nly : 8309526 8309525 8223937 业务传真:自动接收8288876人工接收 (!"# $ %)!，! 为轴的直径(&&)。 !摩擦片的外径 "% 推荐 "% ’(!"# $ %)"! 或 "% ’ ! !"! 。其尺寸系数可取! ’ "# $ "，一般设计时取! ’ "* $ "。 如已先取定!值，可根据强度条件确定单摩擦片外径 "% "% ’ !%#+ ""〔$〕(! ,! -! ) 离合器脱开后，摩擦片间的间隙#’ "- $ !"&&。对干式离合器取大值。 三、圆盘摩擦片离合器的选择 表 ! , *列出如图 ! , !#所示铰链杠杆压紧式干式多摩擦片离合器的主要尺寸和特性 参数。表 ! , 列出如图 ! , !*所示径向杠杆式多摩擦片离合器的尺寸系列。 列出 表 ! , . 如图 ! , !!带辊子接合机构的双盘摩擦离合器的主要尺寸。如图 ! , !所示为用滚动轴承 对中的杠杆式多摩擦片离合器，该离合器的外摩擦片为平面片，内摩擦片沿径向制成有凹凸 的波形，离合器脱开时，依靠摩擦片的弹性，使内外摩擦片分开。其主要技术参数系列见表 ! , /，主要尺寸系列见表 ! , !，供设计时参考选用。 图 ! , !# 铰链杠杆压紧式干式多摩擦片离合器 !?接合子;%?防松拔销;-?调整螺母; 0?铰链杠杆;#?导销;*?压紧盘; ?外片;.?内片;/?分离弹簧 ?!"#? " 第一章 新型机械离合器 沧州天硕联轴器有限公司 .nly : 8309526 8309525 8223937 业务传真:自动接收8288876人工接收 表 ! " # 铰链杠杆压紧式干多式摩擦片离合器的主要尺寸和特性参数 $ %% 注:!& 许用转矩〔!〕值为外摩擦片 ’片时的值，片数减少时，〔!〕值相 应地减少(设〔 "〕 &*+,-.，! &/)。 *& #%.0为按! &*换算到接合机构上的压紧力。 图 ! " !# 径向杠杆式多摩擦片联轴器 ! " 1 径向杠杆式多摩擦片离合器的主要技术参数和尺寸参考系列 $ %% 表 !接合力指加压环的轴向推力。 ?!"#? ! " 第十二篇 新型离合器的设计与制造 沧州天硕联轴器有限公司 .nly : 8309526 8309525 8223937 业务传真:自动接收8288876人工接收 表 ! " # 带辊子接合机构的双盘摩擦离合器的主要尺寸(如图 ! " !!) $ %% !指每分钟 !&&转时的功率。 "离合器根据工作需要可装成单盘式。 图 ! " !’ 带滚动轴承的杠杆式多摩擦片离合器 ?!!"? ! 第一章 新型机械离合器 沧州天硕联轴器有限公司 .nly : 8309526 8309525 8223937 业务传真:自动接收8288876人工接收 表 ! " # 带滚动轴承的多摩擦片离合器技术参数 !指图 ! " !$。 表 ! " !% 带滚动轴承的杠杆式多摩擦片离合器的主要尺寸系列 &’’ !指图 ! " !$。 ?!"#? ! " 新型离合器的设计与制造 第十二篇 沧州天硕联轴器有限公司 .nly : 8309526 8309525 8223937 业务传真:自动接收8288876人工接收 第六节 圆盘摩擦块离合器 一、结构特点和工作原理 与上述圆盘摩擦片离合器的工作原理相同，圆盘摩擦块离合器也是利用摩擦副间的摩 擦力来传递转矩的，属于摩擦式机械离合器。圆盘摩擦块离合器的结构如图 ! " !#所示，摩 擦块 $沿圆周方向以浮动方式嵌装在中间盘 %上，因而工作时各摩擦块磨损均匀。加压环 ! 向右压下径向杠杆 &的长端(装有滚子)使杠杆的另一端旋转，通过螺钉 #和垫块 ’将压紧 盘 向左推移压紧摩擦块，离合器处于接合状态，如图所示。摩擦块作轴向浮动从而保持均 匀受压。加压杆 !向左推移，杠杆 &的右端外移，压紧力消失，分离弹簧 将压紧盘 和 !* 推开，离合器处于分离状态。 离合器脱开时，分离弹簧 的弹力使压紧盘与摩擦块分开并保持一定的间隙，间隙的大 小可用调节螺钉 #进行调节并用螺母 +锁紧，同时，螺母 +还可用以调整摩擦块磨损后的间 隙。该种离合器摩擦块在干式状态下工作，主要用于传递转矩不大的场合。 ! " !# 圆盘摩擦块离合器 图 !?加压杆;&?杠杆;+?调节螺母;?分离 $?摩擦块;%?中间盘;’?垫块; 弹簧; #?调节螺钉;，!*?压紧盘; !!?导向键;!&?轴套 ?!"#? ! 第一章 新型机械离合器 沧州天硕联轴器有限公司 .nly : 8309526 8309525 8223937 业务传真:自动接收8288876人工接收 二、失效形式及其设计计算 如前所述，由于圆盘摩擦块离合器同上述圆盘摩擦片离合器的工作原理相同，故其主要 失效形式与相交设计计算亦与圆盘摩擦片离合器相同，这里不再重复，只将其主要不同点加 以介绍。 (!)摩擦块的摩擦转矩 摩擦块的摩擦转矩为 !! "!"#$ # %$ (! % &&) 式中 #???摩擦块数目; %$???摩擦块的当量摩擦半径，’’，%$ " & (%& % %!) (%&& % %&!) ; $ #???一个摩擦块的单边摩擦面积，对于浮动摩擦块，其摩擦面积为 &$ #。 )。 其余符号意义同式(! % !&设 $ " #$ #，同样可得保证离合器可靠传动而不出现打滑时的压强条件， 即 " " ! !$%$ !〔"〕 (&)轴向压紧力及压强限制条件 如图 ! % !*所示，圆盘摩擦块离合器接合时所需轴向压紧力为 & " &! !%$ " &! !%’ (! % &) 图 ! % !* 圆盘(浮动)摩擦块离合器计算 式中 &???离合器摩擦块轴向压紧力，+; !???离合器的计算转矩，+?’’; !???摩擦副的摩擦因数，见表 ! % ,; %’???摩擦块的平均摩擦半径，’’。 摩擦块摩擦面的平均压强计算式及其限制条件为 ?!"#? # $ 第十二篇 新型离合器的设计与制造 沧州天硕联轴器有限公