氣胎離合器原理及應(yīng)用

李鑒明

（四川大學(xué))

氣胎離合器是以壓縮空氣為動(dòng)力的一種摩擦離合器，一般用于需要傳遞大扭矩的場(chǎng)合，如用于球磨機(jī)、大型機(jī)械壓力機(jī)等。氣胎離合器具有傳遞扭矩大、離合平穩(wěn)、能吸振、結(jié)構(gòu)緊湊、可自動(dòng)補(bǔ)償磨損間隙、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。本文結(jié)合某化工廠使用徑向式氣胎離合器的情況，對(duì)其結(jié)構(gòu)、原理及應(yīng)用作一分析介紹。

1 結(jié)構(gòu)和工作原理

氣胎離合器按氣胎和摩擦片的安裝位置不同可分為徑向式和軸向式兩種類型。其中，徑向式氣胎又可配置為單排氣胎和雙排氣胎兩種結(jié)構(gòu)。本文將重點(diǎn)介紹目前廣泛應(yīng)用的單排徑向式氣胎離合器（如圖1所示）。

在圖1中，氣胎2在充入壓縮空氣時(shí)發(fā)生膨脹，氣壓均勻分布在摩擦瓦組件7上，從而推動(dòng)摩擦瓦組件7抱住安裝在從動(dòng)軸上的鼓輪 （圖2件6）。摩擦瓦組件由鋁制墊板及摩擦片10鉚接而成，并由固定在側(cè)板11上的扭矩桿12導(dǎo)向。

圖1 單列式氣胎離合器主動(dòng)件結(jié)構(gòu)

在圖2中，力矩從減速機(jī)輸出，通過(guò)主動(dòng)輪轂4傳遞到氣胎離合器主動(dòng)件5，再由圖1中的氣胎充氣推動(dòng)摩擦瓦組件，將動(dòng)力傳遞到從動(dòng)鼓輪上。

當(dāng)泄放驅(qū)動(dòng)氣壓時(shí)，在氣胎回位彈簧13(圖1)及離心力作用下，可使離合器分離。

圖2 氣胎離合器傳動(dòng)系統(tǒng)

由于向氣胎供氣的壓縮空氣進(jìn)氣管 （圖1件8）隨離合器一起轉(zhuǎn)動(dòng)，因此，離合器輸入的減速機(jī)軸設(shè)計(jì)為中空軸，并通過(guò)一機(jī)械密封裝置與外部壓縮空氣管道實(shí)現(xiàn)連接。機(jī)械密封的結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 氣胎離合器進(jìn)氣機(jī)械密封

2 選型

徑向式氣胎離合器傳遞扭矩的能力用下式計(jì)算 [1]：

式中Q——?dú)馓ヅc瓦塊的結(jié)合力，N；

Fe——作用在閘瓦上的離心力，N；

R——摩擦半徑 （或?yàn)槟Σ凉妮啺霃剑?，m；

μ——摩擦片與鼓輪的摩擦系數(shù)。

式中R0——?dú)馓?nèi)表面半徑，cm；

b——?dú)馓?nèi)寬度，cm；

Pg——壓縮空氣工作壓力，MPa；

ΔP——壓力損失，一般取0.03～0.07 MPa。

選型時(shí)，其扭矩Tp大于計(jì)算扭矩Te即可。

3 裝配時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題

（1）主、從動(dòng)軸對(duì)中偏差必須控制在規(guī)定范圍內(nèi)，一般徑向偏差控制在±0.127 mm內(nèi)，端面偏差小于0.5/1000（mm/mm），超出誤差范圍將導(dǎo)致摩擦片非正常磨損。

（2）離合器主動(dòng)輪轂 （圖2件4）安裝時(shí)，要注意與輸入軸徑向孔對(duì)位，以保證進(jìn)氣通暢。

（3）離合器進(jìn)氣的機(jī)械密封裝置與外部空氣管路必須采用軟管連接，防止其承受附加力，降低使用壽命。

（4）離合器安裝完畢，必須先設(shè)定好氣路系統(tǒng)工作壓力、低氣壓跳閘壓力、系統(tǒng)空氣流量等重要運(yùn)行參數(shù)。

4 使用與維護(hù)

（1）氣胎離合器傳遞的扭矩與壓縮空氣壓力成正比，因氣胎強(qiáng)度限制，空氣壓力一般不得高于0.85 MPa。

（2）啟動(dòng)過(guò)程中，由于壓縮空氣逐步流入氣胎，使其需要4～8 s的接合時(shí)間，此時(shí)要注意摩擦瓦的磨損情況，防止因打滑而產(chǎn)生過(guò)熱現(xiàn)象。若未發(fā)生過(guò)載，而不能在4～8 s內(nèi)啟動(dòng)，則需要加大空氣流量。為了達(dá)到在4～8 s內(nèi)啟動(dòng)的要求，一般在壓縮空氣進(jìn)入氣胎的管線上需設(shè)置流量控制閥，通過(guò)調(diào)節(jié)進(jìn)氣流量來(lái)調(diào)節(jié)離合器結(jié)合的速率。

（3）氣胎離合器的摩擦瓦開(kāi)有磨損指示槽。日常維護(hù)時(shí)應(yīng)注意，若摩擦瓦磨損至指示槽底部，則應(yīng)及時(shí)更換。

從氣胎離合器的上述特點(diǎn)可以看出，氣胎離合器在中低速大扭矩動(dòng)力機(jī)與工作機(jī)的聯(lián)結(jié)或脫離、工作機(jī)的帶載啟動(dòng)等場(chǎng)合有非常好的適應(yīng)性。氣胎離合器在國(guó)外重型機(jī)械上已有廣泛應(yīng)用，并且已系列化。近年來(lái)，國(guó)內(nèi)已有廠家開(kāi)始仿制氣胎離合器，但其應(yīng)用還不是很廣泛，技術(shù)水平相對(duì)于進(jìn)口產(chǎn)品還有差距。研究與推廣氣胎離合器，對(duì)于提高國(guó)內(nèi)基礎(chǔ)傳動(dòng)件的制造水平具有重要意義。

[1] 成大先.機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)：軸及其聯(lián)接 [M].第5版.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2010：6-276.