濕式離合器和制動器在壓力機(jī)中的運(yùn)用

本文介紹了幾種濕式離合器和制動器在壓力機(jī)中的應(yīng)用，并對濕式離合器/制動器與干式離合器/制動器進(jìn)行了比較。

背景材料

近幾年隨著熱模鍛壓力機(jī)技術(shù)不斷升級，濕式離合器和制動器技術(shù)已經(jīng)大規(guī)模在壓力機(jī)中使用。但是我國濕式離合器和制動器的技術(shù)還比較落后，大量的帶有濕式離合器和制動器的熱模鍛壓力機(jī)還是需要進(jìn)口。下文著重討論濕式離合器和制動器在熱模鍛壓力機(jī)中采用的形式，并和傳統(tǒng)壓力機(jī)進(jìn)行比較，為設(shè)計人員和使用人員提供素材。

濕式離合器/制動器在熱模鍛壓力機(jī)中的布局

濕式離合器和制動器在同一側(cè)

濕式離合器和制動器在同一側(cè)，這種結(jié)構(gòu)通常稱為組合式離合器/制動器（圖1）。其優(yōu)點有：結(jié)構(gòu)緊湊，噪聲較低，安裝在皮帶輪8內(nèi)側(cè)，同行星減速機(jī)構(gòu)2配合使用，通過回轉(zhuǎn)接頭供油和冷卻?；瑝K下行時，液壓油首先推動濕式制動器3活塞，克服彈簧彈力，制動器打開，后液壓油推動濕式離合器4活塞并壓縮彈簧，摩擦片將扭矩通過行星減速機(jī)構(gòu)2將扭矩傳遞給曲軸。此種結(jié)構(gòu)在舒勒的PK系列壓力機(jī)成功運(yùn)用，供貨商為德國DESCH公司。

圖1 組合式離合器/制動器示意圖

濕式離合器和制動器在兩側(cè)

該布置方式同傳統(tǒng)的氣動離合器和制動器沒有區(qū)別，離合器安裝在大皮帶輪或大齒輪側(cè)，制動器安裝在曲軸另一側(cè)，布置圖如圖2、圖3所示。

圖2 濕式離合器在大皮帶輪或大齒輪側(cè)

圖3 濕式制動器在曲軸另一側(cè)

濕式離合器和干式離合器混合使用

圖4 濕式離合器和干式離合器混用

這種組合方式的設(shè)備（圖4），濕式離合器主要作為起步離合器來使用。在壓力機(jī)啟動時，電機(jī)1通過皮帶傳動帶動大皮帶輪2。在釋放沖程時，濕式離合器4結(jié)合帶動大皮帶輪2運(yùn)動，同時制動器8被打開，然后干式離合器3的摩擦塊結(jié)合帶動曲軸6運(yùn)動。曲軸6提前結(jié)合的目的就是降低干式離合器3的摩擦塊的磨損。

此種結(jié)構(gòu)具有費用相對較低，特別是濕式離合器費用大幅降低的優(yōu)點。缺點為離合器的摩擦塊需要定期更換。采用進(jìn)口的摩擦塊大概可用10年左右。另外干式離合器3上裝有U形密封圈，液壓油推動密封圈移動并壓緊摩擦盤和摩擦塊，對于大型壓力機(jī)來說，飛輪的直徑一般都比較大，此處的密封圈尺寸較大，耐壓較高，對密封圈的圓度及耐磨性都有極高的要求。對于大型粘接的密封圈，在粘接部位會出現(xiàn)瑕疵。并且密封圈在不斷的移動及相對于活塞作用傳遞壓力，此處是最容易發(fā)生漏油現(xiàn)象的。設(shè)計者和使用廠家在選用這種結(jié)構(gòu)時應(yīng)該對此有所了解，設(shè)計者可以充分考慮在飛輪的圓周上布置多個油缸來驅(qū)動摩擦塊的方案。

本公司引進(jìn)的兩臺設(shè)備均采用圖4所示的方案，在干式離合器3的密封圈處經(jīng)常出現(xiàn)漏油現(xiàn)象。采用進(jìn)口密封圈成本高達(dá)9萬元，此設(shè)計方案在德國西馬克梅爾的AMP系列壓力機(jī)中使用，濕式離合器/制動器的供應(yīng)商為奧特林豪斯公司。設(shè)計者也可以考慮用多個小型油缸驅(qū)動來壓緊摩擦塊的方案。

濕式離合器/制動器同氣動干式離合器/制動器比較

使用壽命

濕式離合器和制動器的摩擦片使用壽命較長，磨損較小。這和濕式離合器和制動器摩擦片的工作冷卻方式有關(guān)。

濕式離合器和制動器摩擦片的材料為銅基燒結(jié)粉末冶金材料，例如“奧特林豪斯公司”生產(chǎn)的“SINUS”摩擦盤（圖5）表面為波紋形或正弦曲線形（圖6），摩擦盤像彈簧一樣工作，正弦片可以使離合器嚙合平穩(wěn)。嚙合時與另一個平面的接觸不斷增加，正弦面會逐漸變?yōu)橐粋€平面。當(dāng)全部嚙合后，摩擦盤就形成了一個普通平面。這種像彈簧一樣作用的正弦摩擦盤可以使摩擦盤剛性脫開。由于是正弦曲線，脫開后僅僅為線接觸，從而產(chǎn)生很少的阻力熱量。如果使用維護(hù)得當(dāng)，可以終身免維修。目前國內(nèi)如杭州粉末冶金研究所等公司可以生產(chǎn)燒結(jié)式粉末冶金摩擦片，但是在大規(guī)格摩擦片及平面度等方面與國外產(chǎn)品還是有一定的差距。

圖5 SINUS摩擦盤

圖6 SINUS摩擦盤表面形狀

干式摩擦盤為多個摩擦片鉚接在齒盤上，其工藝流程先是在摩擦片上粘上AB膠，并在表面壓上重物，將摩擦片中的空氣排出，摩擦片牢固的粘在齒盤上24小時，然后再用紫銅鉚釘鉚在齒盤上。干式摩擦盤裝上設(shè)備使用初期要先進(jìn)行磨合，摩擦面從線接觸磨合到面接觸。據(jù)國產(chǎn)摩擦片在本公司使用壽命統(tǒng)計，國產(chǎn)摩擦片壽命為1年左右，進(jìn)口摩擦片（兩班制）可使用10年左右。

冷卻方式

濕式離合器摩擦盤的表面有油槽，冷卻介質(zhì)為液壓油。液壓冷卻油可以在摩擦盤結(jié)合的時候帶走摩擦產(chǎn)生的熱量。本公司使用的帶有濕式離合器和制動器的壓力機(jī)連續(xù)生產(chǎn)時，冷卻油的溫度一直控制在40～60℃之間。

干式離合器摩擦盤的冷卻方式為空氣冷卻，干式制動器摩擦盤的冷卻方式一般是水冷卻?；蛘咄ㄟ^與干式摩擦盤接觸的鋼板來冷卻摩擦盤。通過冷卻與干式摩擦盤接觸的鋼板來冷卻摩擦盤。對本公司使用的設(shè)備摩擦盤進(jìn)行跟蹤測量發(fā)現(xiàn)，冬天溫度可以控制在40～60℃，夏天溫度可以控制在60～80℃。如果摩擦盤溫度長期大于100℃，摩擦塊表面容易產(chǎn)生龜裂，使用壽命將急劇減小。

控制方式不同

濕式離合器和制動器可以實現(xiàn)軟離合和軟制動。軟離合：離合器嚙合時可以控制扭矩的形成，先產(chǎn)生一定的初始壓力，使離合器摩擦片結(jié)合，然后再達(dá)到設(shè)定的加速扭矩。軟制動：制動時可以控制制動扭矩的形成，先靠一定的背壓使制動彈簧伸長，然后達(dá)到設(shè)定的制動扭矩，有效地減緩制動沖擊，控制方式比較復(fù)雜。圖7為功能控制圖，圖8為控制閥組。

干式離合器和制動器在熱模鍛壓力機(jī)中，是通過凸輪控制器的角度變化，來控制氣動雙聯(lián)安全閥動作，實現(xiàn)離合器和制動器的動作，控制系統(tǒng)相對比較簡單。

圖7 功能控制圖

圖8 控制閥組

調(diào)試注意事項

⑴濕式離合器/制動器調(diào)試開始時，要對管道進(jìn)行沖洗。將進(jìn)油管和回油管相連，避免管道中的雜物及焊渣進(jìn)入控制閥、離合器及制動器摩擦片中。

⑵保證離合器/制動器的過濾精度為10μm,加油和換油時必須使用過濾小車加注。

⑶填充蓄能器壓力為設(shè)定值。

⑷設(shè)定從初始壓力轉(zhuǎn)換成系統(tǒng)壓力的信號點時，離合器/制動器加速時間盡可能長。工作開始前，必須轉(zhuǎn)換結(jié)束。最佳時間應(yīng)是設(shè)備控制系統(tǒng)發(fā)出信號，且要求凸輪開關(guān)位置角度在90°之前完成。軟制動開始信號的設(shè)定應(yīng)在下死點之后進(jìn)行，并且應(yīng)在停止角之前使用電子凸輪發(fā)信。每個行程速度對應(yīng)不同的軟制動起始角度，制動發(fā)信點必須在軟制動背壓設(shè)定好后進(jìn)行。

干式離合器/制動器只需要調(diào)整好壓縮空氣的壓力在合理范圍，并對離合器/制動器的控制角度進(jìn)行調(diào)整，使電子凸輪在規(guī)定的設(shè)定范圍內(nèi)發(fā)信即可。

維護(hù)

濕式離合器和制動器的結(jié)構(gòu)決定了它使用壽命更長，如果保養(yǎng)得當(dāng)，可以實現(xiàn)免維護(hù)。但是使用者在日常維護(hù)中必須注意以下幾點。

⑴定期更換液壓油或清理油箱，保證油液的清潔度。

⑵液壓系統(tǒng)使用時保證油液溫度在30～55℃之間。

⑶定期檢查蓄能器的氮氣壓力，如果壓力偏低必須及時補(bǔ)充。

干式離合器和制動器的摩擦片通常使用1～2年。摩擦盤之間的間隙超過一定范圍后，會出現(xiàn)打擊無力或者滑塊不能到達(dá)上死點的故障，必須更換新鉚的摩擦盤。定期檢查，定期更換。

結(jié)束語

濕式離合器和制動器已經(jīng)在壓力機(jī)中廣泛使用，例如舒勒公司的PK系列壓力機(jī)，西馬克公司的AMP系列壓力機(jī)。本文分析了濕式離合器和制動器在壓力機(jī)中的布局特點，比較了濕式離合器/制動器跟干式離合器/制動器的優(yōu)缺點，為壓力機(jī)的設(shè)計者提供了選擇素材。我國在濕式離合器/制動器的研究和使用方面起步較晚，濕式離合器/制動器的生產(chǎn)制造和研發(fā)技術(shù)還沒有完全掌握。應(yīng)該加大在這方面的投入，來降低使用成本。