【摘 要】分析干式與濕式離合器制動(dòng)器的特點(diǎn)

【關(guān)鍵詞】干式離合器制動(dòng)器；濕式離合器制動(dòng)器；特點(diǎn)； 機(jī)械壓力機(jī)

隨著汽車行業(yè)的不斷發(fā)展，機(jī)械壓力機(jī)在汽車制造業(yè)中的應(yīng)用越來越廣泛，作為機(jī)械壓力機(jī)最重要的部件，離合器與制動(dòng)器的選擇尤為重要。離合器與制動(dòng)器為壓力機(jī)的運(yùn)行提供動(dòng)力和能量，它控制著滑塊的運(yùn)動(dòng)和停止，其性能的優(yōu)劣與壓力機(jī)的生產(chǎn)效率和能力息息相關(guān)，并直接影響著壓力機(jī)的維修、保養(yǎng)以及設(shè)備的安全生產(chǎn)。目前，機(jī)械壓力機(jī)廣泛選用的離合器與制動(dòng)器可以分為干式與濕式離合器制動(dòng)器兩大類。干式離合器制動(dòng)器如小松式普通機(jī)械壓力機(jī)，由于采用浮動(dòng)鑲嵌式的摩擦塊結(jié)構(gòu)，離合器和制動(dòng)器的動(dòng)作全部由氣動(dòng)控制，所以稱之為干式離合器制動(dòng)器。與干式離合器制動(dòng)器不同，濕式離合器制動(dòng)器的動(dòng)作是靠液壓驅(qū)動(dòng)的，這種液壓式離合器與制動(dòng)器是封閉在油中，通過壓力油使離合器制動(dòng)器動(dòng)作，并采用冷卻油強(qiáng)制循環(huán)冷卻。

一、干式離合器制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與工作原理[1]

干式離合器制動(dòng)器通過支撐套固定在上梁上，離合器的飛輪、圓盤、支架與氣缸通過螺栓連接在一起，與主動(dòng)盤、調(diào)節(jié)螺母和脫開彈簧等組成了離合器的主動(dòng)部件。傳動(dòng)軸、主小齒輪和從動(dòng)盤通過花鍵連接，傳遞扭矩，與鑲嵌在從動(dòng)盤上的摩擦塊等組成了離合器的從動(dòng)部件。支撐套內(nèi)外通過軸承分別與傳動(dòng)軸和飛輪連接，從而使離合器主動(dòng)部分與從動(dòng)部分可以相互轉(zhuǎn)動(dòng)（見圖1）。

圖1 離合器三維實(shí)體模型

制動(dòng)器的支撐套、制動(dòng)器骨架、制動(dòng)盤與氣缸室通過螺栓連接在一起，組成制動(dòng)器的固定部分?；钊P安裝在氣缸室外側(cè)，主動(dòng)盤安裝在氣缸室內(nèi)側(cè)，主動(dòng)盤和氣缸室之間安裝有制動(dòng)彈簧，活塞盤與主動(dòng)盤通過雙頭螺栓連接在一起，可以同時(shí)沿著安裝在制動(dòng)器骨架上的導(dǎo)向鍵左右運(yùn)動(dòng)。被動(dòng)盤通過花鍵與傳動(dòng)軸連接，與鑲嵌在被動(dòng)盤上的摩擦塊等組成制動(dòng)器的旋轉(zhuǎn)部分（見圖2）。

圖2 制動(dòng)器三維實(shí)體模型

當(dāng)壓力機(jī)處于非工作狀態(tài)時(shí)，離合器處于脫開狀態(tài)，制動(dòng)器閉合，處于制動(dòng)狀態(tài)，使滑塊處于停止?fàn)顟B(tài)。當(dāng)壓力機(jī)工作時(shí)，離合器的氣動(dòng)雙聯(lián)電磁閥處于得電狀態(tài)，使壓縮空氣通過旋轉(zhuǎn)接頭進(jìn)入氣缸，從而克服安裝在主動(dòng)盤外側(cè)彈簧的作用，推動(dòng)主動(dòng)盤沿著鑲嵌在支架內(nèi)的六個(gè)導(dǎo)向鍵的導(dǎo)向面向里側(cè)運(yùn)動(dòng)，主動(dòng)盤將浮動(dòng)摩擦塊緊緊的壓在圓盤上，借助摩擦力的作用，使傳動(dòng)軸、從動(dòng)盤與飛輪等主動(dòng)部分連接在一起，共同旋轉(zhuǎn)，將飛輪能量和扭矩傳遞到齒輪上，實(shí)現(xiàn)離合器的結(jié)合和傳遞扭矩的作用，帶動(dòng)壓力機(jī)的滑塊的運(yùn)動(dòng)。與此同時(shí)，制動(dòng)器的氣動(dòng)雙聯(lián)閥也處于得電狀態(tài)，壓縮空氣進(jìn)入制動(dòng)器的氣缸室，在空氣壓力的作用下，推動(dòng)活塞盤向外側(cè)運(yùn)動(dòng)，活塞盤通過連接主動(dòng)盤的雙頭螺栓，使主動(dòng)盤克服制動(dòng)彈簧的作用力，沿著鑲嵌在制動(dòng)器骨架內(nèi)的六個(gè)導(dǎo)向鍵的導(dǎo)向面向外側(cè)運(yùn)動(dòng)，從而使主動(dòng)盤、摩擦塊、制動(dòng)盤之間相互脫開，被動(dòng)盤和傳動(dòng)軸可以自由旋轉(zhuǎn)，制動(dòng)器便失去了制動(dòng)作用。

當(dāng)壓力機(jī)停止工作時(shí)，需要離合器脫開，制動(dòng)器閉合，因此，離合器氣動(dòng)雙聯(lián)電磁閥失電，使氣缸排氣，主動(dòng)盤在脫開彈簧的作用力下，通過連接螺桿的拉動(dòng)向外側(cè)運(yùn)動(dòng)，從而使主動(dòng)盤、摩擦塊、圓盤之間相互脫開，離合器飛輪等主動(dòng)部分便和傳動(dòng)軸及從動(dòng)盤等從動(dòng)部分脫開，飛輪處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)。與此同時(shí)，制動(dòng)器的雙聯(lián)電磁閥失電，使氣缸室排氣，主動(dòng)盤便在制動(dòng)彈簧力作用下向里側(cè)運(yùn)動(dòng)，將浮動(dòng)摩擦塊壓緊在制動(dòng)盤上，通過摩擦產(chǎn)生的制動(dòng)力矩，使旋轉(zhuǎn)著的被動(dòng)盤和傳動(dòng)軸停止轉(zhuǎn)動(dòng)，從而起到了制動(dòng)的作用。

離合器、制動(dòng)器的協(xié)調(diào)性直接影響著壓力機(jī)運(yùn)行的安全性與可靠性，所以在調(diào)整離合器、制動(dòng)器的協(xié)調(diào)性時(shí)，應(yīng)保證在離合器結(jié)合之前制動(dòng)器必須先脫開，在制動(dòng)器結(jié)合之前離合器必須先脫開。在實(shí)際測(cè)試和調(diào)整離合器制動(dòng)器的協(xié)調(diào)性時(shí)，是通過調(diào)節(jié)氣路中的單向節(jié)流閥來實(shí)現(xiàn)的。通過調(diào)節(jié)節(jié)流閥控制氣體的流量大小，從而改變離合器、制動(dòng)器的結(jié)合與脫開時(shí)間，達(dá)到調(diào)整離合器制動(dòng)器協(xié)調(diào)性的目的。

二、濕式離合器制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與工作原理

濕式離合器制動(dòng)器的固定也是通過支撐套固定在上梁上，支撐套內(nèi)外通過軸承分別與傳動(dòng)軸和飛輪連接。與干式離合器制動(dòng)器不同，濕式離合器制動(dòng)器的離合部分和制動(dòng)部分是組合一體式結(jié)構(gòu)，并封閉在油中。制動(dòng)部分外套通過螺栓與支撐套固定在一起，離合部分外套與外殼、飛輪通過螺栓連接在一起，組成主動(dòng)部分，制動(dòng)缸體與離合缸體通過鍵與傳動(dòng)軸連接，組成從動(dòng)部分，兩缸體間有活塞可沿軸向左右移動(dòng)，從而壓緊制動(dòng)部分或離合部分的摩擦片，控制主動(dòng)部分與從動(dòng)部分的分離與接合，達(dá)到制動(dòng)和離合的目的（見圖3）。

圖3 濕式離合器制動(dòng)器三維實(shí)體模型

當(dāng)壓力機(jī)工作時(shí)，通過控制電磁閥得電，使壓力油通過旋轉(zhuǎn)接頭和傳動(dòng)軸的油孔進(jìn)入到制動(dòng)缸體和活塞形成的封閉腔里，油壓推動(dòng)活塞，壓縮彈簧，使離合部分的摩擦片緊緊貼合在一起，依靠摩擦力，使主動(dòng)部分與從動(dòng)部分連接在一起，帶動(dòng)主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，使滑塊運(yùn)動(dòng)。

當(dāng)壓力機(jī)停止工作時(shí)，通過控制電磁閥失電，壓力油卸荷，在彈簧力的作用下，推動(dòng)活塞向制動(dòng)缸體的方向運(yùn)動(dòng)，活塞把制動(dòng)部分的摩擦片壓緊在一起。一方面，離合部分的摩擦片分離，飛輪等主動(dòng)部分與傳動(dòng)軸等從動(dòng)部分脫開，飛輪空轉(zhuǎn)；另一方面，制動(dòng)部分摩擦片貼合，產(chǎn)生制動(dòng)力矩，制動(dòng)傳動(dòng)軸等從動(dòng)部分，使滑塊停止運(yùn)動(dòng)。

由于采用杯型封閉外殼結(jié)構(gòu)，在離合和制動(dòng)的過程中，冷卻油一直循環(huán)冷卻，摩擦片浸在冷卻油中，帶走摩擦產(chǎn)生的熱量。另外，摩擦材料采用銅基粉末合金材料，在強(qiáng)制循環(huán)冷卻油的作用下，其發(fā)熱量和磨損程度都非常小，使用壽命長(zhǎng)[2]。干式離合器制動(dòng)器的活塞密封采用的是橡膠材料的密封圈，而濕式離合器制動(dòng)器由于其獨(dú)特的油壓驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，則可以采用金屬密封環(huán)進(jìn)行密封。普通的橡膠密封在使用中容易腐蝕和磨損，而且彈性密封件不易滲油。而金屬密封環(huán)具有抗熱性高的特點(diǎn)，而且可以定量滲油，形成油膜，達(dá)到潤(rùn)滑的效果。所以，采用金屬密封環(huán)來密封活塞，不但潤(rùn)滑效果好，無磨損，而且可以使活塞和缸體之間的接觸面得到一定的油量，形成油膜，得到充分的潤(rùn)滑，并有效的消除熱量和帶走異物。

濕式離合器制動(dòng)器占用空間小、慣量低、嚙合松脫速度快，獨(dú)特的摩擦片結(jié)構(gòu)使其具有軟離合、軟制動(dòng)的特點(diǎn)，在很大程度上無需維修。由于采用多盤式結(jié)構(gòu)，即使在很高的熱負(fù)載情況下，也能傳遞很高的扭矩。杯型封閉外殼具有保護(hù)功能，使其不會(huì)受到周圍油霧和粉塵的影響。此外，即使沒有采用其他隔音措施，離合器制動(dòng)器嚙合和松脫時(shí)產(chǎn)生的噪音也很小。

三、離合器速度變化率和飛輪放出能量

干式離合器制動(dòng)器的飛輪放出能量與速度變化率的計(jì)算公式如下：

………… （1）

………… （2）

………… （3）

………… （4）

式中E1：回轉(zhuǎn)飛輪全體的運(yùn)動(dòng)能量。（tm）

ΣGD2：飛輪軸的凸緣及包括其它部分的全飛輪效應(yīng)。（tm2）（其他部分飛輪效應(yīng)是凸緣部分的飛輪效應(yīng)（=GD2）的10～20%左右，一般取15%左右）

N1：飛輪定速的回轉(zhuǎn)速度。（rpm）

N2：飛輪減速后的回轉(zhuǎn)速度。（rpm）

ΣEF：飛輪的放出能量。（tm）

K：能量放出率

S：速度變化率（%）

與干式離合器制動(dòng)器相比，濕式離合器制動(dòng)器具有速度高，飛輪直徑小，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量低的特點(diǎn)。

四、離合器制動(dòng)器發(fā)熱常數(shù)選擇

干式離合器、制動(dòng)器在結(jié)合和脫開狀態(tài)下，均可依靠自然空氣進(jìn)行冷卻，當(dāng)冷卻效果不理想時(shí)，則可通過強(qiáng)制冷卻，如采用冷卻風(fēng)扇進(jìn)行冷卻。這取決于離合器制動(dòng)器的發(fā)熱常數(shù)C，其計(jì)算公式如下：

………… （5）

其中C：制動(dòng)器常（kgm/cm2·sec）

E：從動(dòng)能量（kgm）

n：工作行程數(shù)（spm）

A：端面接觸面積（cm2）

………… （6）

GD2 ：從動(dòng)側(cè)的飛輪效應(yīng)（kgm2）

N：離合器會(huì)轉(zhuǎn)數(shù)（rpm）

當(dāng)發(fā)熱系數(shù)C≤5時(shí)，采用自然空冷 ；當(dāng)5

五、結(jié)語

干式離合器制動(dòng)器和濕式離合器制動(dòng)器的技術(shù)成熟，運(yùn)行穩(wěn)定，由于各具特色，在汽車制造行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，提高了機(jī)械壓力機(jī)的生產(chǎn)效率，為設(shè)備的安全生產(chǎn)和維護(hù)提供了保障。

參考文獻(xiàn)：

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