底盘第三四章 主离合器.docx

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底盘第三四章主离合器

第三章主离合器

第一节主离合器的功用、分类和工作原理

一、主离合器的功用

1、在变速箱换挡时,及时地分离动力,防止齿轮产生冲击；

2、在工程机械起步时,柔和地接合动力,使其平稳不产生冲击力；

3、在外载负荷急剧增加时,依靠离合器打滑以防止传动系和内燃机等部件超载；

4、在不摘挡的情况下,分离动力使工程机械短暂停车.实现内燃机不熄火时的制动。

二、要求：

1、分离应彻底，保证平顺换档。

2、结合要柔顺，其摩擦副应具有吸收振动、噪声和冲击的能力，以保证机械的起步及行驶平稳。

3、具有一定的动力传递能力，既能传递柴油机产生的最大扭矩，以保证机械具有良好的动力性，又能防止传动系的零部件过载。

4、离合器中的摩擦副摩擦系数要高，且耐磨、耐高温，并具有较长的使用寿命。

5、散热性能好、工作性能稳定。

6、从动部分零件质量要轻，便于迅速换档。

7、操作轻便、调整简便，减轻驾驶员的劳动强度。

8、各零件质量均匀，结构与布置应保证离合器的平衡精度，使机械运动平稳。

三、主离合器的分类

1、按传递扭矩的方式分：

摩擦式、液力式、电磁式、综合式；

2、按工作状况分为：

经常结合式、非经常结合式；

3、按摩擦片数量分为：

单片式、双片式、多片式；

4、按摩擦片工作条件分为：

干式、湿式；

5、按操纵方式分为：

人力操纵式、液压助力式、其他方式助力式；

四、主离合器的工作原理

1、主离合器的基本组成：

（1）摩擦机构：

主动盘、从动盘；

（2）操纵机构：

离合器罩、压盘、弹簧、拉杆、分离拉杆、分离轴承等；（3）辅助装置：

反压弹簧、润滑、散热、挡油等装置。

2、工作过程：

主离合器的基本原理是利用摩擦原理来传递动力。

利用两个摩擦圆盘间产生的摩擦力来传递转矩。

要在两个圆盘间产生摩擦力，必需在它们之间施加压紧力，然后才能实现摩擦传动。

第二节经常结合式主离合器

一、双片干式主离合器：

1、主要结构：

（1）主动部分:

主动盘、离合器罩、压盘

（2）从动部分：

摩擦盘（薄钢片、有内花键的轮毂、摩擦衬片）、离合器轴。

（3）压紧分离机构：

压紧弹簧（双弹簧）、分离杠杆、分离拉杆、分离销、分离轴承滑动套筒等。

为增大传递动力的能力，采用了两个摩擦片，为保证离合器彻底分离，在飞轮与中间压盘、中间压盘与后压盘之间各装有三个小弹簧。

2、工作过程：

由于压紧弹簧在装配后处于压紧状态，可将压盘推向主动盘，将摩擦盘压紧在它们之间。

发动机的动力经飞轮、离合器罩和压盘、摩擦片传给离合器轴。

踩下离合器踏板，通过推杆、摇臂、分离叉、分离套筒使分离轴承移动，推动分离杠杆绕拉杆转动，使压盘右移，压缩弹簧，消除摩擦盘上的摩擦力。

使离合器分离。

3、离合器辅助机构：

（1）反压弹簧：

用来保证分离杠杆外端上的分离板进顶住压盘的凸缘，以免杠杆随意摆动，保持分离杠杆内端分离盘与分离轴承之间一定的间隙。

（2）百叶窗

4、小制动器（便利换档机构）：

只有行驶速度低，且行驶阻力大的机械上使用。

其基本作用是：

与离合器联动，当离合器分离时，使离合器轴迅速停止转动，以便换动齿轮顺利进入啮合

5、离合器的调整

（1）基本要求：

1）使所有分离杠杆的内端处于同一平面；

2）保证合适的自由间隙。

过大则分离不彻底，过小则压不紧易打滑。

（2）调整部位：

1）分离拉杆上的调整螺母；

2）分离叉与踏板之间的推杆长度。

第三节非经常结合式主离合器

可长时间使离合器处于分离状态。

分离和结合时都需要操纵力。

摩擦机构用杠杆压紧。

常用于履带式机械。

一、非经常结合时主离合器工作原理

1、基本组成：

主动部分：

主动盘

从动部分：

摩擦盘、压盘、离合器轴

压紧分离机构：

压杆、弹性推杆、操纵杠杆支架、操纵杠杆等。

2、离合器的工作过程

分离位置：

操纵套筒处于离合器轴右侧。

使滚轮离开施压盘，主从动盘脱离接触，摩擦力消失，动力被截断，离合器分离。

不稳定位置：

操纵套筒左移，当推杆垂直时，压紧力最大，但不能稳定在常结合状态，稍有振动整个机构将退回分离位置。

结合位置：

操纵套筒稍微左移，顶靠在支架上，此时压紧力稍有下降，

但弹性推杆处于稳定状态，离合器稳定结合。

二、T220推土机主离合器

采用双片或多片式结构；摩擦面压紧力较大，故采用承载能力大、且耐磨的铜基粉末冶金，且采用液压助力方式，减轻驾驶员劳动强度；主要应用于中、大型履带式机械。

1、结构：

（1）摩擦、传动部件：

飞轮凸沿上加工有内齿，主动片有外齿，与飞轮内齿啮合；从动片有内齿与从动轮毂的外齿啮合；内有六个碟形弹簧；从动轮毂经花键套在离合器轴上；离合器轴：

前端通过轴承支撑在飞轮中心孔内。

（2）压紧机构主要部件的结构：

离合器盖与飞轮螺栓连接；调整环与离合器盖螺纹连接；滚轮飞锤杠杆两端分别与调整环和推杆铰接；推杆与分离滑套铰接；

压紧力的调整：

通过转动调整环调整，旋进量等于磨损量。

2、离合器的工作原理

（1）主离合器的分离：

离合器套右移，推杆拉动杠杆，使滚轮离开压盘。

（2）主离合器非稳定结合：

离合器套左移，推杆使杠杆垂直于压盘，此时压紧力最大，但是状态不稳定。

（3）主离合器稳定结合：

继续移动离合器套，使推杆与离合器轴成一夹角。

离合器处于稳定结合状态。

（4）小制动器：

履带式机械一般是停车换档，为避免换档时齿轮冲击，设置小制动器。

此为一带式制动器，由制动毂与制动带组成。

3、液压助力器：

由于大功率推土机离合器传递的转矩大，离合器压紧机构产生的压紧力也很大，分离和结合所需操纵力较大，为减轻驾驶员负担，设置液压助力器。

位于离合器壳体的上方，是一液压随动机构。

组成：

阀芯、活塞、弹簧、阀体等。

要求：

助力、随动、无助力操纵。

工作过程：

中立位置：

油经abo或dco回油。

滑阀右移：

油经a、f推活塞右移，使离合器分离。

E腔油经c、o回油。

滑阀左移与上述过程相反。

由中立与左移（右移）过程的相互交替实现随动。

当液压油路失灵、或发动机停止运转时，油路提供不了高压油，助力器将不起作用，此时离合器的接合、分离仍可以机械传动方式操纵，只不过大大增加了人的操纵力而已。

第四章变速箱

第一节变速箱的功用、工作原理及类型

一、变速箱的功用

（1）变换档位：

改变柴油机与驱动轮之间的传动比，从而改变机械的行驶速度和牵引力，适应作业和行驶工况的需要。

（2）实现倒档：

在曲轴旋转方向不变时使机械能倒退行驶。

（3）实现空档：

可切断传给行走装置的动力，在柴油机运转时机械能长期停车，便于发动机启动和动力输出的需要。

二、对变速箱的要求：

（1）具有足够的档位和传动比，以满足使用要求，使机械具有良好的牵引性和燃料经济性以及高的生产率。

（2）工作可靠、传动效率高、使用寿命长、结构简单、使用方便。

（3）操纵轻便可靠、可防止乱档、掉档和跳档等现象。

（4）对于动力变速箱要求换档离合器结合平稳、传动效率高。

三、变速箱的工作原理

1、基本原理：

利用不同传动比的齿轮副改变传动系的扭矩和转速。

不同齿轮啮合时，其传动比i为：

i=

一般机械的变速箱主要是减速增扭。

为实现较大范围内变速，以满足机械不同作用工况的需要，通常变速箱采用多对齿轮组成不同的传动比，即实现不同档位，并通过操纵机构按需要变换，即换档。

2、变速箱变速原理：

（1）空档；

（2）不同档位的变换；（3）反向行驶原理

四、变速箱的类型：

（1）按传动比的确定方式

有级式：

变速箱的档位是有限的，各档传动比之间有一定的间隔。

无级式：

传动比可任意改变。

（2）按换档方式

1）人力换档：

拨动滑动齿轮换档或拨动啮合套换档。

人力换档的特点：

结构简单、工作可靠、制造方便、重量轻、传动效率高；但人力操纵劳动强度大，而且人力换档变速箱换档时，动力切断时间长，影响生产效率，使机械在恶劣路面上的通过性差。

2）动力换档：

通过相应的换档离合器，分别将不同档位的齿轮与固定轴固定连接，从而实现换档。

动力换档：

结构复杂，制造困难，要求高，换档元件有摩擦损失，传动效率低。

但动力换档操纵轻便、换档快、动力切断时间短、可实现在负荷下不停车换档。

（3）按轮系形式分：

1）定轴式变速箱：

变速箱中所有齿轮都有固定的旋转轴线。

其换档方式有两种：

人力换档和动力换档。

2）行星式变速箱：

变速箱中有些齿轮在空间旋转，既有公转，又有自传，故称为行星轮。

其换档方式只有动力换档。

第二节人力换档变速箱

组成部分：

传动变速部分、换档操纵部分。

一、传动变速部分

1、T220推土机变速箱变速传动机构：

属于斜齿常啮合、强制润滑、有级组合式变速箱，具有五个前进档和四个倒档，采用啮合套换档的空间三轴式变速箱。

（1）结构特点：

1）变速箱共有三根轴：

输入轴、中间轴和输出轴。

这三根轴呈空间三角形布置以保证各档齿轮副的传动关系。

2）三根轴都是前端用双列球面滚柱轴承支承，后端用滚柱轴承支承。

前端支承可防止轴向移动；后端支承允许轴向移动，以防止受热膨胀而卡死。

采用双列球面滚柱轴承还可以自动调心，允许内、外因有较大的偏斜（小于2度），对轴线偏差起补偿作用。

3）所有轴上的定位隔套，通过键或花键与轴连接，以防止轴套相对轴转动。

4）变速箱体采用前盖可卸式筒状结构，以改善箱体的工艺性；前盖和箱体通过止口定心，用一个销钉在圆周方向定位，用螺钉固定。

（2）润滑方式：

强制润滑。

二、变速操纵机构：

由换档机构、锁止机构组成，其功用是保证按需要顺利可靠地进行换档。

1、换档机构：

由变速杆、滑杆（滑轨）、拨叉组成。

工作原理：

2、锁止机构

（1）锁定机构（自锁机构）

功用：

保证变速箱内各齿轮处于正确的工作位置，使工作齿轮以全部齿长啮合，在工作中不会产生自动脱档。

类型：

锁定销式、钢球式

基本组成：

弹簧、锁定销（钢球）、滑赶上的V型槽。

（2）互锁机构

功用：

防止同时拨动两根滑杆而同时挂上两个档位。

类型：

框板式、摆架式、锁销式。

（3）联锁机构

功用：

防止在离合器还未彻底分离时换档。

基本原理：

锁定机构与离合器踏板联动。

（4）倒档锁定机构

功用：

防止误挂倒档。

三、便利换档机构

1、小制动器：

用于行驶速度低、行驶阻力大的轮式机械和履带式机械。

2、同步器：

利用摩擦的原理使须进入啮合的齿轮在同步前不能进入啮合。

第三节动力换档变速箱

特点：

与液力变矩器配合，可在不切断动力传递的情况下，进行换档变速，有助于减轻驾驶员的劳动强度，保护机械，提高生产效率。

类型：

定轴式、行星齿轮式

一、定轴式动力换档变速箱：

以TL160型推土机变速箱为例：

１、基本特点：

为定轴式动力换挡变速箱，系平行五轴常啮合齿轮式，由四个动力换挡离合器和高低挡变换啮合套进行换挡，有四个前进挡和四个倒退挡。

两轮驱动或四轮驱动可由变换拨叉使滑动接合套分离或接合来实现。

２、主要结构：

（1）前四轴的结构基本相同，由轴、离合器、固定齿轮等组成。

（2）换档离合器的构造

1）离合器的传动部分：

摩擦片、压盘、内鼓、离合器壳等。

2）离合器压紧分离部分：

油缸、活塞、碟形弹簧等。

3）卸除离心压力的结构措施

3、工作原理：

分析各档动力传递路线。

二、行星齿轮式动力换档变速箱

１、基本特点:

（1）由若干个简单行星排组成；

（2）载荷由几对齿轮传递，减轻每对齿的负荷；

（3）结构紧凑；（4）输入轴与输出轴同心转动。

２、简单行星排

（１）基本组成：

太阳轮、齿圈、行星架、行星轮（三元件）

（２）传动特点：

１）闭锁任意两个元件，则形成直接档传递。

２）在前三个元件中只固定其中一个，另外两个之间形成一个传动比。

３）前三个元件都不受约束，则各元件处于运动不定的自由状态。

由机械原理中对单排行星传动的运动学分析可得出，行星排转速方程为（也称特征方程），单行星轮行星排：

通过对单排行星传动的运动学分析可知，这种简单的行星机构具有二个互相独立的构件，而仅有一个表征转速关系的二元一次线性方程，故而其具有两个自由度。

当以某种方式固定某一构件后，则行星排变成一自由度系统，即可由转速方程式确定另外两构件的转速比（即行星排传动比）。

这样．通过将行星排三个基本构件分别作为固定件、主动件、从动件或任意两构件闭锁，则可组成6种方案。

由上式可求得这些方案的传动比。

直接档传动：

若使用闭锁离合器将三元件中的任何两个元件连成一体，则行星排中所有元件（包括行星轮）之间都没有相对运动，如像一个整体，各元件以同一转速旋转，传动比为1，从而形成直接档传动。

３、ZL50装载机行星式动力换档变速箱：

由两个行星排组成，只有两个前进档和一个倒档。

基本组成：

超越离合器、行星变速机构、分动箱

（1）超越离合器：

基本结构：

内环棘轮、外环齿轮、滚子、隔离环、压盖、弹簧。

单向离合器的外环和齿轮18固定在一起，其内环和输出轴齿轮固定在一起，内环上铣有斜面齿槽故称内环凸轮，齿槽中放有滚柱，它在弹簧的作用下与内环斜面齿槽、外环的滚道面相接触。

若带齿内环和输出轴齿轮一起沿箭头方向转动，并且内环转速大于外环（和齿轮18一起）的转速时，单向离台器中的滚柱与外环的接触点处作用一摩擦力，该力企图使滚柱沿图示箭头A的方向转动，同时在滚柱与内环斜面的接触点处亦有摩擦力。

该力企图阻止滚柱的转动，这样滚柱就朝着压缩弹簧的方向滚动而离开楔紧面，内外环之间不能传递转矩，单向离合器分离。

若外环转速大于内环转速时，外环作用在滚柱上摩擦力企图使滚柱沿图示箭头B的方向转动，而滚柱与内环斜面的接触点处仍有阻止滚柱转动的摩擦力。

这样滚柱就朝弹簧伸长、张开的方向滚动，并楔入外环与内环的斜面之间，单向离合器楔紧。

（2）行星变速机构：

由两个行星排和一个闭锁离合器组成，构成两个前进档和一个倒档。

（3）分动箱：

前后桥离和套，可由拨叉拨动。

（5）传动路线：

1）前进一档：

当接合制动器9时，实现前进一档传动。

制动器9将后行星排齿圈固定，而前行星排则处于自由状态，不传递动力，仅后行星排传动。

动力由输入轴5经太阳轮从行星架、二档受压盘11传出，并经分动箱常啮齿轮副C、D传给前、后驱动桥。

传动比的计算：

前进一档行星排的传动比：

=1+a

２）前进二档：

当闭锁离合器12接合时，实现前进二档。

这时闭锁离合器将输入轴5、输出轴和二档受压盘11直接相连，构成直接档，此时行星排传动比为1，故变速箱前进二档总传动比为：

３）倒档：

当制动器6接合时，实现倒退档。

这时，制动器将前行星排行星架固定，后行星排空转不起作用，仅前行星排传动。

因为行星架固定，太阳轮主动，齿圈从动，属于简单行星排方案5，行星排传动比为-a，故得变速箱倒退档总传动比为：

３、966D型装载机行星式动力换档变速箱

（1）基本结构：

五个行星排组成，前两个构成换向部分。

后三个构成三个档。

一个闭锁离合器构成一个前进档。

五个制动器由液压操纵系统进行换档。

第四节动力换档变速箱的液压操纵系统

介绍ZL50装载机变速箱液压操纵系统

１、基本组成：

油底壳、变速泵、滤油器、调压阀、切断阀、变速操纵分配阀、变矩器入口压力阀、背压阀、散热器及管路等组成。

２、工作原理：

（1）调压阀：

既起调压作用，又起安全阀的作用。

（２）分配阀：

扳动分配阀可分别结合Ⅰ档、Ⅱ档和倒档。

（３）切断阀：

机械制动时利用切断阀使变速箱自动进入空挡。