滑块离心式摩擦离合器的设计
机械压力机干湿式离合器性能分析张燕辉
机械压力机干湿式离合器性能分析张燕辉发布时间：2021-08-09T03:37:08.317Z 来源：《防护工程》2021年11期作者：张燕辉[导读] 在压力机的传动系统中，都装有离合器和制动器，用来控制滑块的运动和停止。
压力机开动后，电动机通过皮带带动飞轮旋转，当需要滑块运动时，离合器结合，飞轮的能量通过离合器传递给压力机的各从动部件（即压力机的传动系统），使压力机开始工作；滑块需要停止时，离合器脱开，从动部分储有的惯性动能使曲轴继续旋转，这时制动器结合，吸收从动部分的惯性动能，使滑块停止在需要的位置上。
中国一重集团大连核电石化有限公司辽宁大连 116600摘要：本文对机械压力机干式离合制动器与湿式离合器的工作原理及结构进行了分析，并对其两者在摩擦片的发热和磨损，噪声，价格和维护等方面做了比较，为离合器的选择提供一定的参考。
关键词：压力机；离合器；制动器；干式；湿式在压力机的传动系统中，都装有离合器和制动器，用来控制滑块的运动和停止。
压力机开动后，电动机通过皮带带动飞轮旋转，当需要滑块运动时，离合器结合，飞轮的能量通过离合器传递给压力机的各从动部件（即压力机的传动系统），使压力机开始工作；滑块需要停止时，离合器脱开，从动部分储有的惯性动能使曲轴继续旋转，这时制动器结合，吸收从动部分的惯性动能，使滑块停止在需要的位置上。
所以，它们是压力机中比较重要的部分，是保证压力机正常工作的主要部件，其性能的好坏直接影响压力机的生产能力，对提高生产率，人身和设备安全以及是否便于维护和保养都有着极大的影响。
曲柄压力机的摩擦离合器-制动器结构形式有很多，按照其工作介质的不同可以分为干式和湿式两种[1]。
下面以常用的浮动镶块式摩擦离合器制动器为例与湿式离合器进行分析比较。
1、工作原理图1.小松机械压力机单盘浮动镶块式摩擦离合器和制动器1.飞轮2.离合器动力盘3.离合器从动摩擦盘4.离合器摩擦块5.离合器主动盘6.离合器气缸7.离合器旋转接头8.离合器弹簧9.制动器制动盘10.制动器从动摩擦盘11.制动器摩擦块12.制动器主动盘13.制动器弹簧14.制动器旋转接头15.制动器活塞16.制动器气缸17.从动轴从动盘在圆周方向加工出许多的孔洞，摩擦块镶在孔洞中，可以轴向移动。
联轴器、离合器及制动器
联轴器、离合器及制动器
12.3 离 合 器
根据工作原理不同，离合器可分为牙嵌式和摩擦式两 类，它们分别用牙（齿）的啮合和工作表面的摩擦力来传 递转矩。离合器还可按控制离合的方法不同，分为操纵式 和自动式两类。下面介绍几种典型的离合器。
联轴器、离合器及制动器
1.牙嵌式离合器
图12-12 弹性套柱销联轴器
联轴器、离合器及制动器
3）弹性柱销联轴器
弹性柱销联轴器的结构如右图 所示，它采用尼龙柱销 1 将两半 联轴器连接起来，为防止柱销滑 出，两侧装有挡板 2 。其特点及 应用情况与弹性套柱销联轴器相 似，而且结构更为简单，维修安 装方便，传递转矩的能力很大， 但外形尺寸和转动惯量较大。
电磁外抱块式制动器已有标准，可按标准规定的方 法选用。
联轴器、离合器及制动器
（2）内涨蹄式制动器 图 12 -18 所示为内涨蹄式制 动器工作简图。两个制动蹄分别通过两个销轴与机架铰
接，制动蹄表面装有摩擦片，制 动轮与需制动的轴固联。当压力 油进入双向作用的泵后，推动左 右两个活塞，克服弹簧的作用使 制动蹄压紧制动轮，从而使制动 轮（或轴）制动。油路卸压后， 弹簧的拉力使两制动蹄与制动轮 分离而松闸。这种制动器结构紧 凑，广泛应用于各种车辆以及结 构尺寸受限制的机械中。
联轴器、离合器及制动器
结构图
实物图 图12-8 齿轮联轴器
3）万向联轴器
如右图所示，万向联轴 器由两个轴叉分别与中间 的十字轴以铰链相联。单 个万向联轴器工作时，会 引起冲击和扭转振动。为 避免这种情况，保证从动 轴和主动轴均以同一角速 度等速回转，应采用双万 向联轴器，如右下图所 示，并满足中间轴与主、 从动轴间夹角相等，及中 间轴两端轴叉应位于同一 平面内。
刚性离合器
结构组成（半圆形双转键离合器）：
主动部分——大齿轮、中套、滑动轴承等； 从动部分——曲轴、内套、外套等； 接合件——转键、工作键（主键）和副键； 操纵机构——关闭器等。
2023/2/14
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图2-25 双转键离合器
1.大齿轮 2、6.滑动轴承 3.内套 4.曲轴（右端） 5.中套 7.平键 8.外套 9.端盖 10.副键 11.凸块 12.工作键 13.润滑棉芯 14.弹簧 15.尾板 16.关闭器 17.副键柄 18.拉板 19.工作键柄
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图2-27 转键结构示意图
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图2-28 双转键键柄工作关系图
1、副键柄 2、主键柄 3、尾板
离合器接合与脱开工作过程：
1、离合器接合：
➢ 使关闭器转动，让开尾板，尾板连同工作键在弹簧的 作用下，反时针旋转。 ➢ 主键向反时针方向转过一个角度，镶入中套的槽中。 ➢ 与此同时，副键顺时针转动，镶入中套的另一个槽中。 ➢ 大齿轮带动曲轴一起转动，即离合器接合。
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图2-29 电磁铁控制的操纵机构
1、拉杆 2.4.9、弹簧 3、销子 5、齿轮 6、关闭器 7、凸块 8、打棒 10、齿条 11、机身 12、电磁铁 13、衔铁 14、摆杆
材料选用：
转键常用合金结构钢40Cr、50Cr或碳素工具钢T7、 T10制造，热处理硬度为50～55HRC，在两端30～40mm 长度处回火至30～35HRC。 关闭器采用40Cr钢，热处理硬度为50～55HRC。 中套用45钢，热处理硬度为40～45HRC。 内、外套用45钢，调质处理硬度220～250HBS。
构造关系：
离合器
离合器操纵系统包括离合器、制动器和操纵机构，是曲柄连杆机构的控制装置，用来结合或分离动力。
在输入动力时，制动器先松闸，离合器再结合;在切断动力时，离合器先分离，制动器上闸克服曲柄连杆机构的惯性，使运动迅速停止。
离合器与制动器工作异常，会导致滑块运动失去控制，引发冲压事故。
操纵系统是安全检查的重点。
离合器分为刚性离合器和摩擦离合器两类。
1.刚性离合器刚性离合器授接合零件的型式不同，可分为转键式和滚柱式。
滚柱式离合器安全性较好，但由于技术原因目前压力机较少使用。
压力机常用转键式离合器，按转键的数目分为单键和双键两种。
接转键的形状又分为半圆形转键和矩形转键(又称为切向转键)。
(1)刚性离合器的工作原理。
半圆形双转键离合器的结构原理图见图1，它由主动部分(动力输入端)、从动部分(与曲柄连杆机构相连)、接合部分组成。
①主动部分：包括图1中大齿轮8、中套4和滑动轴承1，5，中套借助平键14与大齿轮固定连接。
图1 双转键离合器E向图②从动部分：包括图1中曲轴3、内套2和外套6。
③接合部分：包括图1中转键16和15.转键操纵机构的关闭器9，弹簧12和拉板17。
关键元件的配合工作关系是这样的(见图1的D-D剖视图)：中套的内壁有四个缺月形槽，曲轴的外壁有两个丰月形的槽，内政h套的内壁各有两个缺月形槽，曲轴及中、内、外套的槽直径相同。
转键的中部为丰月形实体，两端为圆柱形轴颈，轴颈支承在由曲轴上的槽与内、外套的槽共同形成的圆形轴孔中;转键中部的丰月形实体与曲轴的丰月形槽配合，并在操纵机构控制下可绕转键自身的轴线在曲轴槽内转动。
这样可能出现两种情况，当转键的丰月形实体与曲轴的丰月形槽完全重合时，转键与曲轴共同组成一个实整圆(见图1中D-D的左剖视图)，该整圆可相对中套滑动，曲轴不随大齿轮转动，离合器。
摩擦系数的测定-摩擦综合实验
摩擦综合实验摩擦是一个比较复杂的问题，它所涉及的相关因素也较多(如物体的材质、表面粗糙度、相对运动速度、接触面积以及环境的温度)。
同时摩擦在我们日常生活和工作中无处不在(如人的行走、夹取物体以及各种机械的传送带)，因此对摩擦问题的研究就显得非常重要。
在理论力学的课程学习中，摩擦是比较抽象而又难于理解的内容，为了提高学生的感性认识，可以通过摩擦实验来使学生更好地理解其本质。
本实验用MC50摩擦实验装置来完成。
一、实验内容本实验主要是测定木材与铁、木材与木材以及铁与铁之间的静、动摩擦系数，以及演示当滑块高度较大时，不同载荷下滑块翻倒和滑动的情况。
（1） 通过改变滑板的倾角，测量不同材料之间的静摩擦系数。
（2） 通过测量两点之间的平均加速度，测量不同材料之间的动摩擦系数。
（3） 当滑块高度较高，加载不同载荷时，其在自重作用下，测定滑块向下翻倒和滑动的最大倾角以及滑块向上翻倒和滑动的最大倾角。
二、实验装置MC50摩擦实验装置是由滑板倾角调整机构、角度显示机构和数字测时器三部分组成。
通过滑块在不同材质的滑道上运动，可以测定静、动摩擦系数及物体的加速度。
并可以进行在不同情况下物体滑动、翻倒的演示。
１2 3 5466 789 1011121314图1 MC50摩擦实验装置图1 滑道角度显示仪2 手动微调按钮3 电动调节按钮4 电动调节角度（与3配合）5 角度调节电源开关6 光电门7 滑道8 手动微调（与2配合）9 计时器显示仪 10 计时器操作键 11 光电门接入端口 12 计时器电源开关 13 活动平台调节仪 14 活动平台三、实验原理1 滑道倾角调整机构该部分是实验装置的基础：由机架、滑道、减速电机、电磁离合器、蜗轮箱等组成。
在调整滑道倾角的传动方式上，采用蜗轮蜗杆传动，用来传递两交错轴之间的运动和动力。
该传动平稳，运动精度高，噪音和振动较小，并能实现0～50度设定工作范围内的任意角度调整。
调整分为电机快速调整和手动慢速微调二部分。
圆盘摩擦式离合器设计说明书
林业与园林机械课程设计
设计题目圆盘摩擦式离合器的设计
学院工学院
专业名称机械设计制造及其自动化
班级机械08-2
学号081014201
姓名陈晓东
指导教师俞国胜老师
一、小型摩擦离合器设计任务书
《林业与园林机械》课程设计
1、目的
通过本课程设计，掌握滑块离心式摩擦离合器的设计方法、步骤，进一步了解离合器的工作状况和性能，提高机械产品的设计能力。
2、时间
两周（截止于11月11日下午六时）
3、应完成的设计文件
3.1 设计计算说明书（包括离合器性能曲线）
3.2 完整的工程设计图（包括总装配图、部件图和零件图）
要求：
1. 图纸幅面和标题栏采用国标，总装配图为A3幅面复印纸，其余为A4幅面复印纸；
2. 总装配图为手工绘图，其余图纸可以是计算机绘制。
4·设计原始参数
4.1发动机参数表
4.2、其他参数要求表
设计说明书。
曲柄压力机滑块的毕业设计
本次设计是结合中型压力机的工作实际，对JB31-160型曲柄压力机进行改造性设计。由于传统JB31-160型曲柄压力压力机，存在滑块运动精度底，装模高度调节麻烦，滑块行程量小等缺点，严重影响了生产效率。本次设计鉴于以上缺点对其进行了如下改正：1改进部件结构设计，采用新型材料。例如离合器部件，尽量减小其从动惯量，采用新兴摩擦材料。2调节装置方面，采用二级的锥齿——蜗杆蜗轮调节，节省了工人劳动量，又提高了精度。3采用了曲轴代替同类型的偏心轴，用变位齿轮代替普通齿轮，这样就减小了机身的高度，更方便按装。
6.导轨间距离：880mm
7.滑块底面尺寸：700mm
8.工作台尺寸：800mm
机械设计基础 第十四章
(3) 弹性柱销联轴器
如图14-6所示，弹性柱销联轴器(LX型，GB/T5014-2003， 附表5) 是用尼龙柱销将两个半联轴器连接起来。这种联轴器结 构简单，维修安装方便，具有吸振和补偿轴向位移及微量径向 位移和角位移的能力。允许径向位移为0.1~0.25 mm。
图14-6 弹性柱销联轴器
14.1 联轴器 14.1.1 联轴器的功能和分类
联轴器是机械传动中一种常用的轴系部件，它的基本功 用是连接两轴，有时也用于连接轴和其他回转零件，以传递 运动和转矩。有时也可作为一种安全装置用来防止被连接机 件承受过大的载荷，起到过载保护的作用。
联轴器所连接的两轴，由于制造和安装的误差，承载后 的变形以及温度变化、轴承磨损等原因，都可能使被连接的 两轴相对位置发生变化，如图14-1所示。
14.3 制动器
制动器是用来降低机械运转速度或迫使机械停止运转的 装置。制动器通常装在机构中转速较高的轴上，这样所需制 动力矩和制动器尺寸可以小一些。
14.3.1 制动器的类型
制动器的分类有很多种，常见的有以下几种：
按照制动零件的结构特征，制动器可分为带 式、块式、盘式等形式的制动器。
按机构不工作时制动零件所处状态，制动器可 分为常闭式和常开式两种制动器。
图14-3 夹壳联轴器
2. 可移式联轴器
(1) 十字滑块联轴器
如图14-4所示，十字滑块联轴器是由两个端面带槽的半联 轴器1和3以及一个两面具有凸榫的浮动盘2所组成。浮动盘的 两凸榫互相垂直并分别嵌在两半联轴器的凹槽中，凸榫可在 半联轴器的凹槽中滑动。利用其相对滑动来补偿两轴之间的 偏移。
图14-4 十字滑块联轴器
图14-10 牙嵌式安全离合器
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2.确定V 带的带型
由计算功率ca P 和带轮转速1n ，查表选取V 带带型为Y 型；设V 带根数为4根,Z=4.
故确定带轮觳各部分尺寸：
查表得b=5.3mm ，min 1h =4.7mm ，80.3e =±mm ，min 2h =1.6mm ，ϕ=36︒ 11）花键的选择和校核
已知发动机的额定功率P=2.97KW ，额定转速n=5250r/min ； 由初始数据，选取矩形花键，轻系列⨯⨯4-18145
键的输入端为发动机输出轴，输出端为离合器，花键结合长度取l=86mm 工作齿高：
min w h =h =（D-d ）/2-2C=1mm 。
材料取低碳合金钢，表面渗碳淬火，表面硬度为58~64HRC 。
此矩形花键如下图：
花键联接的挤压强度和耐磨性校核公式：
2m
T
p ZhlD ψ=
T ——输入转矩，N.M
ψ——各齿间载荷分布不均匀系数，通常取0.7~0.8； Z ——齿数；
h ——齿的工作高度； l ——花键的工作长度； m D ——平均直径。
14）胶粘剂的选择：
石棉与滑块，石棉与被动盘的连接均使用胶粘剂，根据离合器各项性能参数，为保证稳定持久和高强度粘接，选用热固性树脂：环氧—聚硫橡胶类胶粘剂。
五．离合器性能曲线：
由怠速为2100r/min时，离合器传递转矩为0
P=126.8N，
结合转速2625r/min时，
n
而（P－P n）·f·R·Z＝Me，可得离合器性能曲线如下：
M=5.83N.m，小于此时离图中当转速为4400r/min时，发动机最大输出转矩
f
合器能传递的扭矩7.116N.m，故此离合器性能符合使用要求。
六．设计小结
这次关于草坪修剪机上的滑块离心式摩擦离合器的课程设计是我们真正理论联系实际、深入了解设计概念和设计过程的实践考验，对于提高我们机械设计的综合素质大有用处。
通过近三个月的设计实践，使我对机械设计的过程有了更多的了解和认识. 大大提高了独立设计的能力，为我们以后的学习和工作打下了坚实的基础.。