第三章离合器

1、1 一一 摩擦离合器的功用摩擦离合器的功用 (1) (1) 传递与切断动力；传递与切断动力； (2) (2) 微动操作；微动操作； (3) (3) 实现柔性传动；实现柔性传动； (4) (4) 过载保护。过载保护。 (5) (5) 保证动力机空载启动。保证动力机空载启动。 二二 对摩擦离合器的要求对摩擦离合器的要求 (1) (1) 能传递足够的动力；能传递足够的动力； (2) (2) 结合平稳，分离彻底；结合平稳，分离彻底； (3) (3) 易损件的寿命较长；磨损后容易更换和调整；易损件的寿命较长；磨损后容易更换和调整； (4) (4) 尽量减小从动件的转动惯量，以减少结合时的时间和冲击。尽量

2、减小从动件的转动惯量，以减少结合时的时间和冲击。 (5) (5) 具有良好的散热性能。具有良好的散热性能。 3 3-2 3-2 目前钻机采用的主离合器绝大多数为摩擦式离合器。目前钻机采用的主离合器绝大多数为摩擦式离合器。 一个完整的离合器部件，通常包括一个完整的离合器部件，通常包括 主动部分主动部分 从动部分从动部分 压紧压紧 调整机构调整机构和和操纵机构操纵机构 等四个组成部分。等四个组成部分。 摩擦离合器按摩擦离合器按摩擦片数、压紧机构摩擦片数、压紧机构和和工作条件工作条件的不同而分类。的不同而分类。 按离合器中摩擦片的数目可分为按离合器中摩擦片的数目可分为-单片、双片与多片式；单片、双片

3、与多片式； 按离合器压紧机构的结构和原理可分为按离合器压紧机构的结构和原理可分为-非常压式（杠杆压紧）非常压式（杠杆压紧） ）和常压式（弹簧压紧）和常压式（弹簧压紧） 按离合器摩擦片的工作条件可分为按离合器摩擦片的工作条件可分为-干式和湿式；干式和湿式； 一、摩擦离合器的结构类型一、摩擦离合器的结构类型 4 二、摩擦离合器的工作原理原理二、摩擦离合器的工作原理原理 （一）非常压式离合器的工作原理（杠杆压紧式）（一）非常压式离合器的工作原理（杠杆压紧式） 特点：结合时靠杠杆压紧、常态为分离状态、操纵较省力、传递功率大小特点：结合时靠杠杆压紧、常态为分离状态、操纵较省力、传递功率大小 不易控制、不

4、易控制、 需要经常调整间隙、结合时平稳定性较好、适用于单独驱动的钻机。需要经常调整间隙、结合时平稳定性较好、适用于单独驱动的钻机。 5 （二）常压式离合器的工作原理（弹簧压紧式）（二）常压式离合器的工作原理（弹簧压紧式） 特点：结合时靠弹簧压紧、常态为压紧状态、压紧弹簧有自动补偿作用，特点：结合时靠弹簧压紧、常态为压紧状态、压紧弹簧有自动补偿作用， 无须经常调整间隙、传递功率大小能较准确的设计、分离时需要较大的操纵力、无须经常调整间隙、传递功率大小能较准确的设计、分离时需要较大的操纵力、 适合联合驱动的钻机。适合联合驱动的钻机。 6 3-3 3-3 典型钻机摩擦离合器结构型式典型钻机摩擦离合器

5、结构型式 ( (一一)XY-4)XY-4型钻机摩擦离合器型钻机摩擦离合器 特点：结构简单、散热好、间隙容易保证，但结合时的平稳定性特点：结构简单、散热好、间隙容易保证，但结合时的平稳定性 较差、传递大功率的单片式摩擦离合器的径向尺寸大。较差、传递大功率的单片式摩擦离合器的径向尺寸大。 该离合器为单片非常压型干式磨该离合器为单片非常压型干式磨 擦离合器。离合器的一端通过联轴擦离合器。离合器的一端通过联轴 节与柴油机飞轮连接；另一端通过节与柴油机飞轮连接；另一端通过 主轴和被动轴将动力传给变速箱。主轴和被动轴将动力传给变速箱。 离合器的外壳由罩壳和壳体组成，离合器的外壳由罩壳和壳体组成， 其间用其

6、间用1010个螺栓联结。罩壳用四个个螺栓联结。罩壳用四个 双头螺栓双头螺栓2525联接在变速箱壳上，并联接在变速箱壳上，并 用浮动支架与变速箱一起以螺拴紧用浮动支架与变速箱一起以螺拴紧 固于钻机的后机架上。固于钻机的后机架上。 7 摩擦离合器主要由主动件、从动件、压紧调整机构、操纵机构组成摩擦离合器主要由主动件、从动件、压紧调整机构、操纵机构组成 8 主动件包括主动轴主动件包括主动轴3 3和主动摩擦盘和主动摩擦盘1010。主动轴由两盘。主动轴由两盘212212单列向心球轴承单列向心球轴承2 2支承，支承， 其左端与半弹性联轴器其左端与半弹性联轴器1 1用花键联接，并用圆螺母用花键联接，并用圆螺

7、母4 4及止动垫圈使联轴器轴向固定；及止动垫圈使联轴器轴向固定； 其右端为带有六个槽口的轮状凸缘；两侧铆有石棉板的主动摩擦盘其右端为带有六个槽口的轮状凸缘；两侧铆有石棉板的主动摩擦盘1010以凸台与主动以凸台与主动 轴轴3 3的槽相嵌合并可轴向移动；轴心处由带防尘罩的单列向心球轴承的槽相嵌合并可轴向移动；轴心处由带防尘罩的单列向心球轴承5 5与变速箱输入与变速箱输入 轴左端装合。动力机运转时，联轴器、主动轴及主动摩擦盘一起随着转动。轴左端装合。动力机运转时，联轴器、主动轴及主动摩擦盘一起随着转动。 离合器主动件离合器主动件 9 主动件结构图主动件结构图 10 XY-4型钻机离合器立体结构型钻机

8、离合器立体结构 11 离合器从动件离合器从动件 从动件包括从动摩擦盘（静盘从动件包括从动摩擦盘（静盘9)9)和压力盘和压力盘( (动盘动盘11),11),从动摩擦盘轴套部分用平键与变速箱从动摩擦盘轴套部分用平键与变速箱 输入轴装合，轴套上分两段加工成齿轮状，其外段轮齿表而还加工有螺纹。里段的齿轮与输入轴装合，轴套上分两段加工成齿轮状，其外段轮齿表而还加工有螺纹。里段的齿轮与 动盘内齿装合，故动盘可随静盘一起转动并可在其上轴向移动。外段齿面螺纹上拧有调隙动盘内齿装合，故动盘可随静盘一起转动并可在其上轴向移动。外段齿面螺纹上拧有调隙 螺母螺母2222。从动摩擦盘和压力盘分别装置在主动摩擦盘两侧，其

9、间还装有四个弹簧。从动摩擦盘和压力盘分别装置在主动摩擦盘两侧，其间还装有四个弹簧8 8。 12 从动件的结构从动件的结构 13 压紧分离机构压紧分离机构 压紧分离机构由滑套压紧分离机构由滑套1616，连杆，连杆1515、压脚、压脚1414、弹簧、弹簧1212等组成。连杆及压脚共三副。连杆压脚与弹簧结构等组成。连杆及压脚共三副。连杆压脚与弹簧结构 见图。连杆一端用销子装在滑套上，另一端与压脚以销子相联；而压脚的另一端又以销子装在压力盘见图。连杆一端用销子装在滑套上，另一端与压脚以销子相联；而压脚的另一端又以销子装在压力盘 上。当滑套轴向移动时，就带动连杆、连杆压脚而使动盘轴向移动。上。当滑套轴向

10、移动时，就带动连杆、连杆压脚而使动盘轴向移动。 14 压紧机构结构图压紧机构结构图 15 操纵机构由轴承操纵机构由轴承1818、轴承盒、轴承盒松紧滑套松紧滑套1717、操纵手柄、操纵手柄2424、半圆键、半圆键2323、拨叉、拨叉1919 、拨叉轴、拨叉轴2020等组成。轴承装在滑套、轴承盒和压盖中间，并用弹性挡圈卡住。当等组成。轴承装在滑套、轴承盒和压盖中间，并用弹性挡圈卡住。当 扳动操纵手柄时通过拨叉轴、拨叉、轴承盒、压盖和轴承可带动滑套轴向移动。扳动操纵手柄时通过拨叉轴、拨叉、轴承盒、压盖和轴承可带动滑套轴向移动。 离合器操纵机构离合器操纵机构 16 离合器的间隙调整离合器的间隙调整 离

11、合器的间隙调整由调整螺母离合器的间隙调整由调整螺母2222、保险片、保险片1313等组成。保险片（即定位齿片）用螺钉装在等组成。保险片（即定位齿片）用螺钉装在 调整螺母的边缘。当调整螺母装到静盘上时，保险片恰与静盘轮齿呈啮合状态。当旋转调整螺母的边缘。当调整螺母装到静盘上时，保险片恰与静盘轮齿呈啮合状态。当旋转 调整螺母时，它可沿被动摩擦盘轴套作轴向移动，从而改变动压力盘轴向移动的间隙。调整螺母时，它可沿被动摩擦盘轴套作轴向移动，从而改变动压力盘轴向移动的间隙。 17 间隙调整间隙调整 18 离合器的接合与分离是通过扳动离合器操纵手柄离合器的接合与分离是通过扳动离合器操纵手柄2424来实现的。

12、将手柄向左扳动，转动来实现的。将手柄向左扳动，转动 拨叉，带动轴承盒、滑套、连杆与压脚，推动压力盘向左压紧，使主动摩擦盘拨叉，带动轴承盒、滑套、连杆与压脚，推动压力盘向左压紧，使主动摩擦盘1010与静盘与静盘9 9 、动盘、动盘1111紧密地贴合在一起，靠摩擦力所造成的力矩来传递动力，此时旋转着的摩擦盘带紧密地贴合在一起，靠摩擦力所造成的力矩来传递动力，此时旋转着的摩擦盘带 动动盘、静盘、压紧分离机构和变速箱输人轴一起转动，这就是离合器接合工况。将操纵动动盘、静盘、压紧分离机构和变速箱输人轴一起转动，这就是离合器接合工况。将操纵 手柄向右扳动，由于弹簧手柄向右扳动，由于弹簧8 8的张力，使动盘

13、、静盘与主动摩擦盘，分离时保证各片迅速分开，的张力，使动盘、静盘与主动摩擦盘，分离时保证各片迅速分开， 动力被切断。弹簧动力被切断。弹簧8 8还有一个作用就是摩擦片结合时减小冲击。离合器的压紧分离机构是一还有一个作用就是摩擦片结合时减小冲击。离合器的压紧分离机构是一 种连杆机构，它还起自锁作用，以保证离合器能保持其状态而不自行变换。种连杆机构，它还起自锁作用，以保证离合器能保持其状态而不自行变换。 19 （二）（二）XU-600-3XU-600-3型钻机摩擦离合器型钻机摩擦离合器 特点：结合平稳、片的尺寸相同时，能传递较大的功率，特点：结合平稳、片的尺寸相同时，能传递较大的功率， 但结构较复杂

14、、分离时片间间隙不易保持均匀、散热较差。但结构较复杂、分离时片间间隙不易保持均匀、散热较差。 该离合器为多片非常压型干式该离合器为多片非常压型干式 磨擦离合器。磨擦离合器。 （三）（三） 该离合器为油浸式离合器该离合器为油浸式离合器 （湿式）、多片式（湿式）、多片式 特点：片数多、摩特点：片数多、摩 擦系数小、许用比压大、使用寿命长、散热效果好、结合平稳、无需擦系数小、许用比压大、使用寿命长、散热效果好、结合平稳、无需 经常调整间隙，但主要零件加工精度要求高但野外修配不太方便。经常调整间隙，但主要零件加工精度要求高但野外修配不太方便。 21 特点：摩擦系数大、许用比压小、特点：摩擦系数大、许用

15、比压小、 摩擦片的寿命短、结合平稳性差、调正摩擦片的寿命短、结合平稳性差、调正 间隙次数多，片数少、结构较简单间隙次数多，片数少、结构较简单,采用采用 自然冷却，暴露在空气中。自然冷却，暴露在空气中。 特点：片数多、摩擦系数小、许特点：片数多、摩擦系数小、许 用比压大、使用寿命长、结合平稳、采用比压大、使用寿命长、结合平稳、采 用油冷无需经常调整间隙、但零件加工用油冷无需经常调整间隙、但零件加工 要求精度高，野外维修不太方便。要求精度高，野外维修不太方便。 结合过程是指离合器主、被动片开始接触到二者同步转动这结合过程是指离合器主、被动片开始接触到二者同步转动这 一过程。一过程。 可分为三个阶段

16、：可分为三个阶段： ： 1 1 ， 2 2=0=0， M Mm m由由0 0增增 加到加到M MZ Z。主、被片间的转速差最大。主、被片间的转速差最大。 其滑磨功也大。其滑磨功也大。 ： 1 1 ， 2 2 ，M Mm m 继续增 继续增 大到大到M Mm m。虽然主、被片间的转速差减。虽然主、被片间的转速差减 小，但摩擦转矩增大，其滑磨功仍然小，但摩擦转矩增大，其滑磨功仍然 很大。很大。 ： 1 1 ， 2 2 ，M Mm m保持不保持不 变。主、被片间仍然有转速差，离合变。主、被片间仍然有转速差，离合 器还产滑磨功。器还产滑磨功。 由上述分析可知由上述分析可知: :在结合过程中在结合过程中

17、, ,主、被动摩擦片间均存在相对运主、被动摩擦片间均存在相对运 动，易引起摩擦片较大的磨损与温升。为保证工作机平稳启动和防止动，易引起摩擦片较大的磨损与温升。为保证工作机平稳启动和防止 离合器过度的磨损及产生过高的温度，离合器过度的磨损及产生过高的温度， 当主、被片的转速达到一致，且逐步恢复到动力机的额定转速，离当主、被片的转速达到一致，且逐步恢复到动力机的额定转速，离 合器进入正常工作过程。只要合器进入正常工作过程。只要M Mz z M Mm m离合器均能正常工作。这时可把离合器均能正常工作。这时可把 离合器看成离合器看成。 当当Mz MmMz Mm时，主、被片间产生打滑，离合器的温度会急剧

18、升高。出现时，主、被片间产生打滑，离合器的温度会急剧升高。出现 此种情况应此种情况应。 1 1= = e e 2 2迅速下降到迅速下降到0 0。一般要求离合器。一般要求离合器。 24 摩擦离合器的主要参数包括：摩擦离合器的主要参数包括： 1. 1.摩擦离合器所需传递的最大扭矩摩擦离合器所需传递的最大扭矩 ； 2. 2.摩擦力矩摩擦力矩 ； 3. 3.所需的轴向压力所需的轴向压力 ； 4. 4.摩擦片的主要参数（摩擦片的主要参数（1 1）单位压力）单位压力 ; ; （2 2）摩擦系数）摩擦系数 ; ;（3 3）摩擦面有效内外径）摩擦面有效内外径 ; ; （4 4）摩擦面数）摩擦面数 ； max

19、M m M Q q f Dd、 m 25 一一 摩擦离合器所需传递的最大扭矩摩擦离合器所需传递的最大扭矩： e e n N M 9550 max mN 式中式中 动力机的额定功率动力机的额定功率, , 动力机的额定转速，动力机的额定转速， 储备系数储备系数1.252.51.252.5；联合驱动，采用弹；联合驱动，采用弹 簧压紧式离合器，簧压紧式离合器， 取取1.251.51.251.5，单独驱，单独驱 动，采用杠杆压紧式离合器动，采用杠杆压紧式离合器, , 取取1.52.51.52.5 。 e N KW e nmin/r 26 二二 离合器产生的摩擦力矩离合器产生的摩擦力矩 令平衡摩擦半径为令

20、平衡摩擦半径为 ： 则摩擦力矩公式简化为：则摩擦力矩公式简化为： m M 22 33 3 1 dD dD mfQM m - - mN p R 22 33 3 1 dD dD Rp - - pm RmfQMmN m 27 式中：式中： 轴向压紧力，轴向压紧力， ； 材料的摩擦系数；材料的摩擦系数； 摩擦面数；摩擦面数； 摩擦面有效外径，摩擦面有效外径， ； 摩擦面有效内径，摩擦面有效内径， 。 设计时应使：设计时应使： 或或 式中式中 动力机的额定扭矩，动力机的额定扭矩， 。 Q N f m D d m max MM m em MM)0 . 25 . 1 ( e M mN m 28 三三 所需的

21、轴向压紧力所需的轴向压紧力 p Rmf M Q e N q 四四 摩擦片的主要参数摩擦片的主要参数 （1 1）单位压力）单位压力 应使摩擦面上所受单位压力小于许用单位应使摩擦面上所受单位压力小于许用单位 压力压力 即：即： q Pa 式中式中 - - 摩擦面面积，摩擦面面积， 。 F 2 m )( 4 22 dD Q F Q q - - q 29 各种摩擦材料在不同工作条件下的各种摩擦材料在不同工作条件下的 值列入下表：值列入下表： q （2 2）摩擦系数）摩擦系数 取决于摩擦材料组合和工作条件，参见上表；取决于摩擦材料组合和工作条件，参见上表； f （3 3）摩擦面有效内、外径）摩擦面有效内、外径 ； 根据，根据， 并令，并令， ，带入，带入 式式 ， 则得：则得： Dd、 max MM m DdC/ m M 3 3 )1 ( 12 Cmqf M D e - m 摩擦片的外径尺寸主要受外形尺寸和圆周速度限制。为使离心力不致太大，摩擦片的外径尺寸主要受外形尺寸和圆周速度限制。为使离心力不致太大， 一般圆周速度限制为一般圆周速度限制为 6570 6570 。 sm/ 值一般在值一般在0.530.680.530.68范围内选取。范围内选取。 C 30 当外径一定时，当外径一定时， 值增大，即内径值增大，即内径 增大，使有效