干式與濕式離合器制動器的對比分析

【摘 要】分析干式與濕式離合器制動器的特點

【關鍵詞】干式離合器制動器；濕式離合器制動器；特點； 機械壓力機

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

一、干式離合器制動器的結構特點與工作原理[1]

干式離合器制動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，與主動盤、調(diào)節(jié)螺母和脫開彈簧等組成了離合器的主動部件。傳動軸、主小齒輪和從動盤通過花鍵連接，傳遞扭矩，與鑲嵌在從動盤上的摩擦塊等組成了離合器的從動部件。支撐套內(nèi)外通過軸承分別與傳動軸和飛輪連接，從而使離合器主動部分與從動部分可以相互轉(zhuǎn)動（見圖1）。

圖1 離合器三維實體模型

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

圖2 制動器三維實體模型

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

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

離合器、制動器的協(xié)調(diào)性直接影響著壓力機運行的安全性與可靠性，所以在調(diào)整離合器、制動器的協(xié)調(diào)性時，應保證在離合器結合之前制動器必須先脫開，在制動器結合之前離合器必須先脫開。在實際測試和調(diào)整離合器制動器的協(xié)調(diào)性時，是通過調(diào)節(jié)氣路中的單向節(jié)流閥來實現(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、制動器的結合與脫開時間，達到調(diào)整離合器制動器協(xié)調(diào)性的目的。

二、濕式離合器制動器的結構特點與工作原理

濕式離合器制動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軸和飛輪連接。與干式離合器制動器不同，濕式離合器制動器的離合部分和制動部分是組合一體式結構，并封閉在油中。制動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，組成主動部分，制動缸體與離合缸體通過鍵與傳動軸連接，組成從動部分，兩缸體間有活塞可沿軸向左右移動，從而壓緊制動部分或離合部分的摩擦片，控制主動部分與從動部分的分離與接合，達到制動和離合的目的（見圖3）。

圖3 濕式離合器制動器三維實體模型

當壓力機工作時，通過控制電磁閥得電，使壓力油通過旋轉(zhuǎn)接頭和傳動軸的油孔進入到制動缸體和活塞形成的封閉腔里，油壓推動活塞，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，使主動部分與從動部分連接在一起，帶動主傳動機構運動，使滑塊運動。

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

由于采用杯型封閉外殼結構，在離合和制動的過程中，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[2]。干式離合器制動器的活塞密封采用的是橡膠材料的密封圈，而濕式離合器制動器由于其獨特的油壓驅(qū)動結構，則可以采用金屬密封環(huán)進行密封。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，而且可以定量滲油，形成油膜，達到潤滑的效果。所以，采用金屬密封環(huán)來密封活塞，不但潤滑效果好，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，得到充分的潤滑，并有效的消除熱量和帶走異物。

濕式離合器制動器占用空間小、慣量低、嚙合松脫速度快，獨特的摩擦片結構使其具有軟離合、軟制動的特點，在很大程度上無需維修。由于采用多盤式結構，即使在很高的熱負載情況下，也能傳遞很高的扭矩。杯型封閉外殼具有保護功能，使其不會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，離合器制動器嚙合和松脫時產(chǎn)生的噪音也很小。

三、離合器速度變化率和飛輪放出能量

干式離合器制動器的飛輪放出能量與速度變化率的計算公式如下：

………… （1）

………… （2）

………… （3）

………… （4）

式中E1：回轉(zhuǎn)飛輪全體的運動能量。（tm）

ΣGD2：飛輪軸的凸緣及包括其它部分的全飛輪效應。（tm2）（其他部分飛輪效應是凸緣部分的飛輪效應（=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（%）

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

四、離合器制動器發(fā)熱常數(shù)選擇

干式離合器、制動器在結合和脫開狀態(tài)下，均可依靠自然空氣進行冷卻，當冷卻效果不理想時，則可通過強制冷卻，如采用冷卻風扇進行冷卻。這取決于離合器制動器的發(fā)熱常數(shù)C，其計算公式如下：

………… （5）

其中C：制動器常（kgm/cm2·sec）

E：從動能量（kgm）

n：工作行程數(shù)（spm）

A：端面接觸面積（cm2）

………… （6）

GD2 ：從動側(cè)的飛輪效應（kgm2）

N：離合器會轉(zhuǎn)數(shù)（rpm）

當發(fā)熱系數(shù)C≤5時，采用自然空冷 ；當5

五、結語

干式離合器制動器和濕式離合器制動器的技術成熟，運行穩(wěn)定，由于各具特色，在汽車制造行業(yè)中得到了廣泛的應用，提高了機械壓力機的生產(chǎn)效率，為設備的安全生產(chǎn)和維護提供了保障。

參考文獻：

[1]史文明.小松式壓力機機械結構特點[J].一重技術， 1996，69（3）：13-15

[2]何德譽.曲柄壓力機[M].北京：機械工業(yè)出版社， 1987：94-102

[3]小松壓力機內(nèi)部資料.1986