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楔块超越离合器的发展及特点
作者:北京机械工业学院 朱春梅 孔庆堂 孔炜 朱自成
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离合器/制动器展厅
机械式离合器, 液压离合器, 电磁制动器, 电磁刹车器,...
摘要:本文介绍了楔块超越离合器国内外发展的概况,阐述楔块超越离合器的特点、结构形式及其适用范围。
关键词:楔块 超越离合器 特点

1、楔块超越离合器的发展及其应

超越离合器是机械传动的基础件之一。它是用主、从动部件的速度变化或旋转方向的变换,具有自行离合功能的一种离合器,用途广泛。滚柱式超越离合器历史悠久,据文献报道于1878年以“换向电动机”为题载入德国DRP2804.47h5专利中,用在换向机构上。随后的近百年,滚柱超越离合器不断的发展和完善,结构型式增多,应用也较普遍。

楔块超越离合器是继滚柱超越离合器之后开发的一种新型离合器。自问世以来,以承载能力大,自锁可靠,反向解脱轻便,结构紧凑,操作方便,在机械传动中得到广泛的应用。首先美国在汽车和飞机上得到发展和推广应用。例如美国在波音707飞机和F4-C轰炸机及M102-105轻型榴弹炮上采用。在日本、德国也已广泛应用。

近年来,随着新产品开发和引进产品配套国产化的需要,楔块超越离合器得以迅速的发展,从结构、性能和可靠性等日趋完善,而且离合器的型式、规格更加齐全,产品质量逐渐提高。北京新兴超越科技开发公司生产的CK系列楔块超越离合器不但能满足国内科研和生产的需求。而且替代了引进日本、美国、意大利等国家瓦楞纸生产线和无氧铜生产线上的超越离合器,使用效果良好。目前还有出口,具有很好的发展潜力和开发前景。

楔块超越离合器常与滚珠丝杆副或其他部件配套,作为防止逆转机构,也可以单独使用,作为主动轴和从动轴之间的精确定位,传递转矩或切断转矩,具有自行离合功能的一种离合器。因此,有称谓逆止器或单向轴承。在包装机械、印刷机械、食品机械、轻工机械、农业机械、冶金矿山、石油化工、机床、汽车、兵器、航空、电站等机械设备中广泛的应用。

2、楔块超越离合器的特点

楔块超越离合器是在内环和外环间(滚道)放置楔紧元件(楔块),使其回转时在一个可以传递转矩,而在另一个具有相对空转性能。只有当内、外环转向相同,转速相等时,才能传递转矩,否则均为相对滑动,这种不传递转矩的滑动状态称之超越。

1)滚道的形状

楔块超越离合器的滚道形式有两种形式:内外环滚道均为圆形和将内环加工出若干凹圆槽。

(1)内环为整圆形(见图1a)。离合器的内外环均为光滑柱面,为了保证工作时不打滑,楔块的楔角不得超过楔块与内外环之间的最小摩擦角。设计时,一般可取3º-4º,在实用中楔合角开始时,楔角大约为2º-2.5º,当内、外环受力产生弹变形后,楔角相应增大。

(2)内环带凹圆槽形(见图1b)。楔块具有与内环圆弧槽相同的半径,使两者为面接触,改善了受力状态,提高了楔块的承载能力和使用寿命。但楔块的数量受结构的影响而有所减少。

2)楔块的形状

楔块超越离合器所用的楔块形状大都为特殊的异形,如拳形、鞋形等,设计离合器时,可根据作用要求选用不同形状的楔块。

3)楔块与滚柱式超越离合器由于内外环之间放置的楔紧元件不同,使其都具有各自的特点(如表1)。

表1 楔块式与滚柱式超越离合器的比较

项   目楔 块 超 越 离 合 器滚 柱 超 越 离 合 器
承载能力    放置楔块的数量多,楔块与滚道接触的圆弧角之曲率半径大于滚柱离合器中的滚柱半径,故接触应力小。承载能力大。    相同滚道尺寸的情况下,放置滚柱数目少,接触应力大,故承载能大小。
自锁性能可靠,反向解脱轻便比较可靠
传动效率0.94-0.980.94-0.99
超载时
工作情况
    极端超载情况,可能有一个或几个楔块转超过最大的撑线范围,而使其楔块翻转,当转矩减小后,楔块也不能复位。但这是非正常使用状态。    极端超载情况,滚柱趋于滑动而自锁失效,当转矩减小,滚柱复位并可重新楔紧,正常运转。
零件磨损情况    楔块由于不能转动,楔块与内外滚道的接触部位又局限在一小段工作圆弧上,容易磨损小平面,但因传递转矩时,楔块式比滚柱式离合器直径小,圆周转速低,而且楔块数量多,因而使楔块磨损量减小,使用寿命长。    滚柱能在滚道内自由转动,磨损后仍能保持圆形,滚柱与内、外环的接触点在楔紧状态与分离状态时不同,磨损较均匀。往往在星轮与滚柱接触点磨出一个凹痕,影响使用

制造工艺

    楔块采用特殊工艺制造,批量生产,加工方便。内外环加工容易,容易装配。

星轮加工复杂,工艺性差

3、楔块超越离合器选用计算

为保证离合器工作可靠,通常在设计和选用离合器时,明确离合器在传动系统中的综合功能,从传动系统总体设计考虑选择离合器的品种、型式。而规格的选定主要是根据计算转矩。

1)离合器各转矩间的关系

离合器的主参数是公称转矩,选用离合器时,各转达矩间应符合以下的关系:

T
式中T—理论转矩,N·m;
Tc—计算转矩,N·m;
Tn—公称转矩,N·m;
[T]—许用转矩,N·m;
[Tmax]—最大许用转矩,N·m;
Tmax—最大转矩,N·m。

2)离合器计算转矩

离合器计算转矩是根据传动系统的功率,工作转速、储备系数及其有关因素计算的。

Tc=ßT

式中 Tc—计算转矩,N·m;
ß—储备系数(一般取1.2-3.2);
T—理论转矩,N·m。

储备系数 ß值的大小与原动机和工作机性能、离合器的结构型式等因素有关。一般工作条件较好,负载较轻, ß值取小值;工作条件恶劣,负载较大, ß值取大值。


4、楔块超越离合器结构形式及其适用范围

楔块超越离合器按GB10043-1988《离合器分类》标准可分为接触型、非接触型和双向型,前两类型实为单向型。表2列出各种类型楔块超越离合器结构形式和适用范围。

表2 楔块超越离合器结构形式及适用范围

参考文献
1 孔庆堂,楔块式超越离合器的结构及其应用,离合器技术(第3集),1993
2 实用机械设计手册编写组编,实用机械设计手册(第2版)下册,北京:机械工业出版社,1995
3 成大先主编,机械设计手册(第三版)第2卷,北京:化学工业出版社,1994 (end)
文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者,请点击此处) (5/25/2005)
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