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第七节 离合器的结构元件1从动盘总成从动盘总成主要由摩擦片、从动片、减振器和花键毂等组成。从动盘对离合器工作性能影响很大,应满足如下设计要求:1)转动惯量应尽量小,以减小变速器换挡时轮齿间的冲击。2)应具有轴向弹性,使离合器接合平顺,便于起步,而且使摩擦面压力均匀,减小磨损。3)应装扭转减振器,以避免传动系共振,并缓和冲击。为了使从动盘具有轴向弹性,常用的方法有:1)在从动盘上开“T”形槽,外缘形成许多扇形,并将扇形部分冲压成依次向不同方向弯曲的波浪形。两侧的摩擦片则分别铆在每相隔一个的扇形上。“T”形槽还可以减小由于摩擦发热而引起的从动片翘曲变形。这种结构主要应用在货车上。2)将扇形波形片的左、右凸起段分别与左、右侧摩擦片铆接。由于波形片比从动片薄,故这种结构轴向弹性较好,转动惯量较小,适宜于高速旋转,主要应用于轿车和轻型货车。3)利用阶梯形铆钉杆的细段将成对波形片的左片铆在左侧摩擦片上,并交替地把右片铆在右侧摩擦片上。这种结构弹性行程大,弹性特性较理想,可使汽车起步极为平顺。它主要应用于中、高级轿车。4)将靠近飞轮的左侧摩擦片直接铆合在从动片上,只在靠近压盘侧的从动片铆有波形片,右侧摩擦片用铆钉与波形片铆合。这种结构转动惯量大,但强度较高,传递转矩能力大,主要应用于货车上,尤其是重型货车。离合器摩擦片在性能上应满足如下要求:1) 摩擦因数较高且较稳定,工作温度、单位压力、滑磨速度的变化对其影响要小。2) 有足够的机械强度与耐磨性。3) 密度要小,以减小从动盘转动惯量。4) 热稳定性好,在高温下分离出的粘合剂少,无味,不易烧焦。5)磨合性能好,不致刮伤飞轮和压盘表面。6)接合时应平顺而不产生“咬合”或“抖动”现象。7)长期停放后,摩擦面间不发生“粘着”现象。离合器摩擦片所用的材料有石棉基摩擦材料、粉末冶金摩擦材料和金属陶瓷摩擦材料。石棉基摩擦材料具有摩擦因数较高(大约为03045)、密度较小、制造容易、价格低廉等优点。但它性能不够稳定,摩擦因数受工作温度、单位压力、滑磨速度的影响大,目前主要应用于中、轻型货车中。由于石棉在生产和使用过程中对环境有污染,对人体有害,所以现在正以玻璃纤维、金属纤维等来替代石棉纤维。粉末冶金和金属陶瓷摩擦材料具有传热性好、热稳定性与耐磨性好、摩擦因数较高且稳定、能承受的单位压力较高以及寿命较长等优点,但价格较贵,密度较大,接合平顺性较差,主要用于重型汽车上。摩擦片与从动片的连接方式有铆接和粘接两种。铆接方式连接可靠,更换摩擦片方便,适宜从动片上装波形片,但其摩擦面积利用率小,使用寿命短。粘接方式可增大实际摩擦面积,摩擦片厚度利用率高,具有较高的抗离心力和切向力的能力,但更换摩擦片困难,且使从动盘难以装波形片,无轴向弹性,可靠性低。花键毂是离合器中承受载荷最大的零件,它装在变速器输入轴前端的花键上,一般采用齿侧对中的矩形花键,花键轴与孔采用动配合。花键毂轴向长度不宜过小,以免在花键轴上滑动时产生偏斜而使分离不彻底,一般取1014倍的花键轴直径。花键毂一般采用锻钢(如45钢,40Cr等),表面和心部硬度一般在2632HRC。为提高花键内孔表面硬度和耐磨性,可采用镀铬工艺,对减振弹簧窗口及与从动片配合处应进行高频处理。从动片要求质量轻,具有轴向弹性,硬度和平面度要求高。材料常用中碳钢板(如50钢)或低碳钢板(如10钢),一般厚度为1325mm,表面硬度3540HRC。波形片一般采用65Mn,厚度小于1mm,硬度为4046HRC,并经过表面发蓝处理。减振弹簧常采用60Si2MnA、50CrVA、65Mn等弹簧钢丝。2离合器盖总成离合器盖总成除了压紧弹簧外还有离合器盖、压盘、传动片、分离杠杆装置及支承环等。对离合器盖结构设计的要求:1)应具有足够的刚度,以免影响离合器的工作特性,增大操纵时的分离行程,减小压盘升程,严重时使摩擦面不能彻底分离。为此可采取如下措施:适当增大盖的板厚,一般为2540mm;在盖上冲制加强肋或在盖内圆周处翻边;尺寸大的离合器盖可改用铸铁铸造。2)应与飞轮保持良好的对中,以免影响总成的平衡和正常的工作。对中方式采用定位销或定位螺栓,也可采用止口对中。3)盖的膜片弹簧支承处应具有高的尺寸精度。4)为了便于通风散热,防止摩擦表面温度过高,可在离合器盖上开较大的通风口,将离合器制成特殊的叶轮形状,或在盖上加设通风扇片等,用以鼓风。中、轻型货车及轿车的离合器盖一般用08F、08Al、08钢等低碳钢板,重型汽车则常用铸铁件或铝合金压铸件。对压盘结构设计的要求: 1)压盘应具有较大的质量以增大热容量、减小温升,防止其产生裂纹和破碎,有时可设置各种形状的散热肋或鼓风肋,以帮助散热通风。中间压盘可铸出通风槽,也可采用传热系数较大的铝合金压盘。2)压盘应具有较大的刚度,使压紧力在摩擦面上的压力分布均匀并减小受热后的翘曲变形,以免影响摩擦片的均匀压紧以及与离合器的彻底分离。3)与飞轮应保持良好的对中,并要进行静平衡。4)压盘高度尺寸(从承压点到摩擦面的距离)公差要小。压盘的温升可根据滑磨功W由下式来确定(2-38)mcvt式中,2为压盘温升( oC);c为压盘的比热容,铸铁:c=4814J(kgC);m为压盘质量(kg);v为传到压盘的热量所占的比例,单片离合器压盘:v=050,对双片离合器压盘:v=025,中间压盘:v=050。压盘通常采用灰铸铁,一般采用HT200、HT250、HT300,也有少数采用合金压铸件。传动片的作用是在离合器接合时,离合器盖通过它来驱动压盘共同旋转,分离时,又可利用它的弹性来牵动压盘轴向分离并使操纵力减小。由于各传动片沿圆周均匀分布,它们的变形不会影响到压盘的对中性和离合器的平衡。传动片常用34组,每组24片,每片厚度为0510mm,一般由弹簧钢带65Mn制成。对于分离杠杆装置的结构设计要求:1)分离杠杆应具有较大的弯曲刚度,以免分离时杆件弯曲变形过大,减小了压盘行程,使分离不彻底。2)应使分离杠杆支承机构与压盘的驱动机构在运动上不发生干涉。3)分离杠杆内端高度应能调整,使各内端位于平行于压盘的同一平面,其高度差不大于02mm。4)分离杠杆的支承处应采用滚针轴承、滚销或刀口支承,以减小摩擦和磨损。5)应避免在高速旋转时因分离杠杆的离心力作用而降低压紧力。6)为了提高通风散热能力,町将分离杠杆制成特殊的叶轮形状,用以鼓风。分离杠杆主要有钢板冲压和锻造成形两种生产方式。支承环和支承铆钉的安装尺寸精度要高,耐磨性要好。支承环一般采用3040mm的碳素弹簧钢丝。3分离轴承总成分离轴承总成由分离轴承、分离套等组成。分离轴承在工作中主要承受轴向分离力,同时还承受在高速旋转时离心力作用下的径向力。以前主要采用推力球轴承(图218a)或深沟球轴承,但其润滑条件差,磨损严重,噪声大,可靠性差,使用寿命低。目前,国外已采用角接触球轴承(图218b、c),并采用全密封结构和高温锂基润滑脂,其端部形状与分离指舌尖部形状相配合,舌尖部为平面时采用球形端面,舌尖部为弧形面时采用平端面或凹弧形端面。图219为一种拉式膜片弹簧离合器广泛采用的自动调心式分离轴承装置。在轴承外圈2与分离套筒5外凸缘和外罩壳3之间以及轴承内圈1与分离套筒内凸缘之间都留有径向间隙,这些间隙保证了分离轴承相对于分离套筒可径向移动lmm左右。在外圈2与套筒5的端面之间装有一波形弹簧4,用以将外圈紧紧顶在分离套筒凸缘的端面上,使轴承在不工作时不会发生晃动。当膜片弹簧旋转轴线与轴承不同心时,分离轴承便会自动径向浮动到与其同心的位置,以保证分离轴承能均匀压紧各分离指舌尖部。这样可减小振动和噪声,减小分离指与分离轴承端面的磨损,使轴承不会出现过热而造成润滑脂的流失分解,延长轴承寿命。另外,分离轴承由传统的外圈转动改为内圈转动、外圈固定不转而由内圈来推动分离指的结构,适当地增大了膜片弹簧的杠杆比,且由于内圈转动,在离心力作用下,润滑脂在内、外圈间的循环得到改善,提高了轴承使用寿命。这种拉式分离轴承是将膜片弹簧分离指舌尖直接压紧在碟形弹簧6与挡环7之间,再用弹性锁环8卡紧,结构较为简单。图2-18 分离轴承形式 图219 自动调心式分离轴承装置1一轴承内圈 2一轴承外圈 3一外罩壳 4一波形弹簧5一分离套筒 6一碟形弹簧 7一挡环 8一弹性锁环
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