10.4 离合器
摩擦盘常用材料及其性能见下表。
摩擦离合器的材料及其性能
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摩擦副的材料及工作条件 |
摩擦系数 |
圆盘摩擦离合器 | |
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在油中工作 |
淬火钢-淬火钢 淬火钢-青铜 铸铁- 铸铁或淬火钢 钢- 夹布胶木 淬火钢-陶质金属 |
0.06 0.08 0.08 0.12 0.1 |
0.6～0.8 0.4～0.5 0.6～0.8 0.4～0.6 0.8 |
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不在油中工作 |
压制石棉-钢或铸铁 淬火钢-陶质金属 铸铁- 铸铁或淬火钢 |
0.3 0.4 0.15 |
0.2～0.3 0.3 0.2～0.3 |
注：（1） 基本许用压力为标准情况下的许用压力。
多盘摩擦离合器所能传递的最大转矩Tmax和作用在摩擦盘接合面上的压力p为:
式中；D1,D2—摩擦盘接合面的内径和外径，mm；
z—接合面的数目；
Q—操作轴向力，N；
f—摩擦系数；
[p]--许用压力，它等于基本许用压力[p]0与系数ka、kb、kc的乘积，即
式中[p]0见表<摩擦离合器的材料及其性能>；ka、kb、kc分别为根据离合器平均圆周速度、主动摩擦盘的数目、每小时的接合次数等不同而引入的修正系数，其值见表<修正系数ka、kb、kc>。
摩擦离合器和牙嵌离合器相比，有下列优点：不论在何种速度时，两轴都可以接合或分离；接合过程平稳，冲击、振动较小；从动轴的加速时间和所传递的最大转矩可以调节；过载时可发生打滑，以保护重要零件不致损坏。其缺点为外廓尺寸较大；在接合、分离过程中要产生滑动摩擦，故发热量较大，磨损也较大。为了散热和减轻磨损，可以把摩擦离合器浸入油中工作。根据是否浸入润滑油中工作，把摩擦离合器分为干式与油式两种。
修正系数ka、kb、kc
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平均圆周速度 |
1 |
2 |
2.5 |
3 |
4 |
6 |
8 |
10 |
15 |
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ka |
1.35 |
1.08 |
1 |
0.94 |
0.86 |
0.75 |
0.68 |
0.63 |
0.55 |
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每小时接合次数 |
90 |
120 |
180 |
240 |
300 |
≥360 |
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kc |
1 |
0.95 |
0.8 |
0.7 |
0.6 |
0.5 |
设计时，可先选定摩擦面材料和根据结构要求初步定出摩擦盘接合面的直径D1和D2。对油式摩擦离合器，取D1=(1.5～2)d，d为轴径；D2=(1.5～2)D1；对干式摩擦离合器，取D1=(2～3)d；D2=(1.5～2.5)D1。然后来出轴向压力Q及所需的摩擦结合面数目z。因为z增加过大时，传递转矩并不能随之成正比增加，故一般对油式取z=5～15；对干式取z=1～6。并限制内外摩擦盘总数不大于25～30。 摩擦离合器在接合与分离时，从动轴的转速总是小于主动轴的转速，因而内外摩擦盘间必有相对滑动产生，从而 消耗摩擦功，并引起摩擦盘的磨损和发热。当温度过高时，就会引起摩擦系数改变，严重时还可能导致摩擦盘胶合与塑性变形。一般对钢制摩擦盘，应限制其表面最高温度不遇过300～400℃，整个离合器的平均温度不大100～120℃。
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摩擦离合器的操纵方法有机械的、电磁的、气动的和液压的等数种。机械式操纵多用杠杆机构(参看图<多盘摩擦离合器>)；当所需轴向力较大时，也有采用其它机械的(如螺旋机构)。 下面介绍一种电磁操纵的多盘摩擦离合器。如右图所示，当直流电经接触环1导人电磁线圈2后，产生磁通量φ使线圈吸引衔铁5，于是衔铁5将两组摩擦片3、4压 紧，离合器处于接合状态。当电流切断时，依靠复位弹簧6将衔铁推开，使两组摩擦片松开，离合器处于分离状态。电磁摩擦离合器可实现远距离操纵，动作迅速，没有不平衡的轴向力，因而在数控机床等机械中获得了广泛的应用。 |
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