(14.3)--14-3离合器机械设计概述.ppt

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1、作用：作用：在机器运转过程中，使两轴随时接合或分离；用来操纵机器在机器运转过程中，使两轴随时接合或分离；用来操纵机器传动的断续，以便进行变速或换向；传动的断续，以便进行变速或换向；第三节第三节 离合器离合器分类分类一、离合器的分类一、离合器的分类 按其工作原理分按其工作原理分 机械离合器机械离合器电磁离合器电磁离合器液压离合器液压离合器气压离合器气压离合器 超越离合器超越离合器离心离合器离心离合器 安全离合器安全离合器嵌入式嵌入式摩擦式摩擦式按离合控制方法分按离合控制方法分操纵式操纵式自动式自动式按操纵方式分按操纵方式分二、对离合器的基本要求二、对离合器的基本要求 分离、接合迅速，平稳无冲击，

2、分离彻底，动作准确可靠；分离、接合迅速，平稳无冲击，分离彻底，动作准确可靠；结构简单，重量轻，惯性小，外形尺寸小，工作安全，效率高；结构简单，重量轻，惯性小，外形尺寸小，工作安全，效率高；接合元件耐磨性好，使用寿命长，散热条件好；接合元件耐磨性好，使用寿命长，散热条件好；操纵方便省力，制造容易，调整维修方便。操纵方便省力，制造容易，调整维修方便。1)1)牙嵌式离合器牙嵌式离合器结构：结构：由端面带牙的固定套筒、活动套筒、对中环组成。由端面带牙的固定套筒、活动套筒、对中环组成。固定套筒固定套筒活动套筒活动套筒滑环滑环对中环对中环工作原理：工作原理：利用操纵杆移动滑环，实现两套筒的结合与分离。利用

3、操纵杆移动滑环，实现两套筒的结合与分离。三、常用离合器简介三、常用离合器简介 牙型牙型3030 4040 2 2 8 8 2 2 8 8 6060 三角形三角形梯梯 形形锯齿形锯齿形-传递中小转矩、牙数为传递中小转矩、牙数为1660-传递较大转矩、牙数为传递较大转矩、牙数为315梯形牙可以补偿磨损后的牙侧间隙。梯形牙可以补偿磨损后的牙侧间隙。锯齿形只能单向工作。锯齿形只能单向工作。制造要求：制造要求：各牙应精确等分，以使载荷均匀分布。各牙应精确等分，以使载荷均匀分布。特点：特点：结构简单、外廓尺寸小、能传递较大的转矩。结构简单、外廓尺寸小、能传递较大的转矩。材料：材料：低碳合金钢：低碳合金钢：

4、20Cr、20MnB。渗碳淬火后牙面渗碳淬火后牙面硬度：硬度：5662 HRC;中碳合金钢：中碳合金钢：40Cr、45MnB。表面淬火后牙面表面淬火后牙面硬度：硬度：4858 HRC;承载能力：承载能力：取决于齿根的弯曲强度取决于齿根的弯曲强度:hKATzWD0b b=b b 2KATzD0ah p =p W-齿根弯曲截面系数；齿根弯曲截面系数；D0-牙平均直径；牙平均直径；a-牙的宽度。牙的宽度。D0ah式中：式中：h为牙齿高度；为牙齿高度；z为牙齿数；为牙齿数；232)2)单片式圆盘单片式圆盘摩擦离合器摩擦离合器摩擦扭矩摩擦扭矩:Tmax=Fa f Rf结构：结构：由固定圆盘由固定圆盘1、

5、活动圆盘、活动圆盘2、滑环组成。、滑环组成。工作原理：工作原理：移动滑环，可实现两圆盘的结合与分离，靠移动滑环，可实现两圆盘的结合与分离，靠 摩擦力带动从动轴转动。摩擦力带动从动轴转动。2.2.过载时打滑，起保护作用；过载时打滑，起保护作用；3.3.结合平稳、冲击和振动小。结合平稳、冲击和振动小。优点：优点：1.1.在任何转速条件下两轴都可以在任何转速条件下两轴都可以进行结合；进行结合；Fa213Fa1Rf缺点：缺点：结合过程中不可避免出现结合过程中不可避免出现 打滑，引起磨损和发热；打滑，引起磨损和发热；主动摩擦片主动摩擦片杠杆杠杆滑环滑环工作原理：工作原理：移动滑环，移动滑环，通过杠杆作用

6、，压紧或通过杠杆作用，压紧或放松摩擦片，来实现两放松摩擦片，来实现两轴的结合与分离。轴的结合与分离。调整螺母调整螺母被动摩擦片被动摩擦片3)3)多片式圆盘多片式圆盘摩擦离合器摩擦离合器结构特点：结构特点：多个摩擦片叠加在一起；多个摩擦片叠加在一起；摩擦片材料：摩擦片材料：淬火钢片、压制石棉片。淬火钢片、压制石棉片。摩擦片数量摩擦片数量z z传递扭矩传递扭矩T 但但z z过大将使各层间压力不均匀，一般取过大将使各层间压力不均匀，一般取:z=1215摩擦扭矩摩擦扭矩:Tmax=z Fa f Rfz Fa f(D1+D2)=4 KA T4 Fap=(D1+D2)表面压强表面压强:p D1D2有润滑剂

7、有润滑剂 无润滑剂无润滑剂 p/MPa常用摩擦片材料的常用摩擦片材料的 f 和和 p 摩擦片材料摩擦片材料 f 圆盘摩擦离合器圆盘摩擦离合器铸铁铸铁铸铁或钢铸铁或钢 0.050.06 0.15 0.2 0.250.30淬火钢淬火钢淬火钢淬火钢 0.050.06 0.18 0.60.8青铜青铜钢或铸铁钢或铸铁 0.08 0.17 0.18 0.40.5压制石棉压制石棉钢或铸铁钢或铸铁 0.12 0.3 0.5 0.200.30对于频繁启动的离合器，可将表中对于频繁启动的离合器，可将表中p降低降低1530%。类型类型反应敏捷，但摩擦片易磨损。反应敏捷，但摩擦片易磨损。油式磨擦离合器油式磨擦离合器干

8、式磨擦离合器干式磨擦离合器磨损轻微、寿命长、并能磨损轻微、寿命长、并能 在繁重的条件下运转。在繁重的条件下运转。四、离合器的选用四、离合器的选用嵌入式离合器的结构简单，外形尺寸较小，两轴间的联接嵌入式离合器的结构简单，外形尺寸较小，两轴间的联接无相对运动，一般适用于低速接合，转矩不大的场合；无相对运动，一般适用于低速接合，转矩不大的场合；摩擦式离合器可在任何转速下实现两轴的接合或分离；接合摩擦式离合器可在任何转速下实现两轴的接合或分离；接合过程平稳，冲击振动较小；可有过载保护作用。但尺寸较大，过程平稳，冲击振动较小；可有过载保护作用。但尺寸较大，在接合或分离过程中要产生滑动摩擦，故发热量大，磨

9、损也较在接合或分离过程中要产生滑动摩擦，故发热量大，磨损也较大。大。第四节第四节 安全联轴器及安全离合器安全联轴器及安全离合器 作用：作用：当工作转矩超过机器允许的极限转矩时，联接件将发生当工作转矩超过机器允许的极限转矩时，联接件将发生折断、脱开或打滑，从而使从动轴自动停止转动，以保护机器折断、脱开或打滑，从而使从动轴自动停止转动，以保护机器中的重要零件不致损坏。中的重要零件不致损坏。一、剪切销安全联轴器一、剪切销安全联轴器 安全联轴器安全联轴器-断开联接后不能自动恢复断开联接后不能自动恢复工作能力，用于很少过载处；工作能力，用于很少过载处；双剪式双剪式单剪式单剪式安全离合器安全离合器断开联接

10、后能够自动恢复工断开联接后能够自动恢复工作能力，用于经常过载处；作能力，用于经常过载处；分分单剪单剪和和双剪双剪两种类型。两种类型。结构：结构：类似于凸缘联轴器，但不用螺类似于凸缘联轴器，但不用螺钉，而用钢制销钉联接。销钉装入经钉，而用钢制销钉联接。销钉装入经过淬火的两个套管中，过载时被剪断。过淬火的两个套管中，过载时被剪断。销钉直径可按如下公式计算：销钉直径可按如下公式计算：Dm其中其中：T-公称扭矩；公称扭矩；Dm-销钉分布圆直径；销钉分布圆直径；z-销钉数目；销钉数目；-许用剪切应力；许用剪切应力；K-为过载限制系数；为过载限制系数；过载限制系数过载限制系数K载载 荷荷发电机、小型通风机

11、、离心机械等发电机、小型通风机、离心机械等 1.1倍静载荷倍静载荷 接近静载荷接近静载荷 1.1轻型传动装置、车床、铣床、输送机轻型传动装置、车床、铣床、输送机 1.5倍静载荷倍静载荷 有微小变化有微小变化 1.6刨床、插床、有飞轮的压缩机等刨床、插床、有飞轮的压缩机等 2 倍静载荷倍静载荷 有较大变化有较大变化 2.1工程机械、破碎机、螺旋压力机工程机械、破碎机、螺旋压力机 3 倍静载荷倍静载荷 冲击载荷冲击载荷 3.2启动启动 工作工作机器名称机器名称K销钉材料：销钉材料：45号钢淬火，或高碳钢。在剪断处应预先切槽。号钢淬火，或高碳钢。在剪断处应预先切槽。特点：特点：由于材料机械性能不稳定

12、，以及制造尺寸误差等原因，使得由于材料机械性能不稳定，以及制造尺寸误差等原因，使得销钉剪断载荷不精确；销钉剪断载荷不精确；销钉被剪断后，不能自动恢复工作能力，需要停车更换；销钉被剪断后，不能自动恢复工作能力，需要停车更换；结构简单，常用于很少过载的机器中；结构简单，常用于很少过载的机器中；弹弹簧簧主动齿轮主动齿轮 从动盘从动盘 外套筒外套筒调节螺母调节螺母二、滚珠安全离合器二、滚珠安全离合器 转动方向工作原理：工作原理：扭矩扭矩 主动齿轮主动齿轮 滚珠滚珠 从动盘从动盘 外套筒外套筒 键键 从动轴。从动轴。过载时，弹簧被压缩，从动盘右移，主动齿轮空转，从动轴即过载时，弹簧被压缩，从动盘右移，主

13、动齿轮空转，从动轴即停止转动。停止转动。弹簧压力的大小可用螺母来调节。弹簧压力的大小可用螺母来调节。当载荷恢复正常时，重新传递转矩。当载荷恢复正常时，重新传递转矩。转转动动方方向向转动方向转动方向转动方向当外环反向转动时，则带动滚柱克当外环反向转动时，则带动滚柱克服弹簧力而滚到楔形空间的宽敞位服弹簧力而滚到楔形空间的宽敞位置，离合器处于分离状态。置，离合器处于分离状态。结构：结构：由星轮、外环、滚柱、弹簧推杆等零件组成。由星轮、外环、滚柱、弹簧推杆等零件组成。工作原理：工作原理：当外环逆时钟转动时，以摩擦力带动当外环逆时钟转动时，以摩擦力带动滚柱向前滚动，进一步楔紧内外接触滚柱向前滚动，进一步

14、楔紧内外接触面，从而驱动星轮一起旋转。面，从而驱动星轮一起旋转。1)滚柱式定向离合器滚柱式定向离合器 一、定向离合器一、定向离合器 滚柱在弹簧推杆作用下处于半楔紧状态。滚柱在弹簧推杆作用下处于半楔紧状态。14-5 14-5 特殊功用及特殊结构的联轴器及离合器特殊功用及特殊结构的联轴器及离合器结构：结构：由转子轴、左右轮辐、励磁线圈、磁粉等组成。由转子轴、左右轮辐、励磁线圈、磁粉等组成。工作原理：工作原理：通电后磁粉被磁化，彼此相互吸引聚集，依靠磁粉的结合通电后磁粉被磁化，彼此相互吸引聚集，依靠磁粉的结合力以及磁粉与两工作面之间的摩擦力拉传递转矩。力以及磁粉与两工作面之间的摩擦力拉传递转矩。输出

15、输出磁粉性能要求：磁粉性能要求：导磁率高、剩磁小、流动导磁率高、剩磁小、流动性好、耐磨、耐热、不烧性好、耐磨、耐热、不烧结性。结性。输入输入二、二、电磁粉末电磁粉末离合器离合器磁粉材料：磁粉材料：铁钴镍、铁钴钒等合金粉，加入少量二硫化钼。铁钴镍、铁钴钒等合金粉，加入少量二硫化钼。形状为球形或椭球形，颗粒直径为：形状为球形或椭球形，颗粒直径为：2070 m。优点：优点：1）励磁电流励磁电流 I 与转矩与转矩T呈线性关系、转矩调节简单而呈线性关系、转矩调节简单而 且精确，调节范围宽。且精确，调节范围宽。2)可用作恒张力控制，是造纸机、纺织机、印刷机、可用作恒张力控制，是造纸机、纺织机、印刷机、绕线机等的理想装置。绕线机等的理想装置。3)若将主动件固定，则可作制动器使用。若将主动件固定，则可作制动器使用。缺点：缺点：相对而言比较笨重。相对而言比较笨重。4)操纵方便、离合平稳、工作可靠。操纵方便、离合平稳、工作可靠。