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超越離合器摩擦副間接強度的計算

超越離合器摩擦副間接強度的計算

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ZL40、ZL50系列輪式裝載機上廣泛使用的超越離合器，配合導輪固定的雙渦輪液壓液力變矩器，明顯進步了變矩器在小傳動比范圍的變矩系數(shù)和效率，而且展寬了率區(qū)域，對于進步傳動效率和改善裝載機牽引性能起著非常重要的作用。但是超越離合器的作用壽命長，一般僅有1-2年，甚至只有幾個月的時間。超越離合器壽命短的原因在于其磨擦副間的接觸強度不足。下面根據(jù)《機械設計手冊》推薦的方法以及利用彈性力學的基本公式進行兩種強度計算來說明這一題目。

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超越離合器摩擦副間接強度的計算

   ZL40、ZL50系列輪式裝載機上廣泛使用的超越離合器，配合導輪固定的雙渦輪液壓液力變矩器，顯著提高了變矩器在小傳動比范圍的變矩系數(shù)和效率，而且展寬了效率區(qū)域，對于提高傳動效率和改善裝載機牽引性能起著非常重要的作用。但是超越離合器的作用壽命長，一般僅有1-2年，甚至只有幾個月的時間。超越離合器壽命短的原因在于其磨擦副間的接觸強度不足。下面根據(jù)《機械設計手冊》推薦的方法以及利用彈性力學的基本公式進行兩種強度計算來說明這一問題。

1 《機械設計手冊》推薦的強度計算方法

1.1變矩器泵輪輸入轉(zhuǎn)矩TB

TB=Te-T工-T轉(zhuǎn)-T變 （N m） （1）

式中，Te為發(fā)動機有效輸出轉(zhuǎn)矩，它等于發(fā)動機發(fā)出的轉(zhuǎn)矩T'e減去發(fā)動機全部輔件（如風扇、發(fā)電機、空壓機……）消耗的轉(zhuǎn)矩T輔，即Te=T'e-T輔；T工為工作泵消耗的轉(zhuǎn)矩；T轉(zhuǎn)為轉(zhuǎn)向泵消耗的轉(zhuǎn)矩；T變?yōu)樽兯倨飨牡霓D(zhuǎn)矩。

1.2 超越離合器所傳遞的轉(zhuǎn)矩T

當裝載機起、制動和作業(yè)時，常出現(xiàn)“零速工況”，此時超越離合器傳遞的轉(zhuǎn)矩T可用下式計算：T=K0TBZ2/Z1 （2）

式中，K0為I=0時變矩器的變矩系數(shù)；Z1為一級輸入齒輪的齒數(shù)；Z2為Tc=K3(K1+K2)T (N?m) (3)

式中 K1為與原動機有關的動載系數(shù)，發(fā)動機為6缸內(nèi)燃機，K1=0.4；K2為與工作類型有關的動載系數(shù)，對于輪式裝載機可取K2=2.00;K3為精度系數(shù)，對于平面星輪K3=1.10-1.50。故有Tc=（2.64-3.60）T （3'）

1.4接觸強度計算

對于星輪、滾柱和外環(huán)齒輪均為同材質(zhì)制成的內(nèi)星輪滾柱式超越離合器，當星輪工作面為平面時，在滾柱與兩面接觸處的強度取決于大切應力條件，可按下式計算： τ≤[ τ] （4）

式中 E為材料的彈性模量，可取E=206000N/mmα為滾柱楔角（o）。

2 按彈性力學中的Herz公式的計算方法

2.1超越高合器磨擦副間的正壓力Fn

因為“零速工況”下超越離合器的滾信處于靜力平衡狀態(tài)，所以滾柱與外環(huán)齒輪滾道之間的正壓力。當離合順傳遞1.3中式（3）所算得的計算轉(zhuǎn)矩Tc時，磨擦副間正壓力Fn=Tc/Zrtan(α/2） ×103(N) (5)

式中各參數(shù)意義同前。

2.2磨擦副間的大接觸應力σH

流柱與平面型內(nèi)星輪以及滾柱外環(huán)齒輪之間初始接觸為線接觸，受力以后呈窄帶形接觸面。大接觸應力 σH發(fā)生在窄帶中線各點上。根據(jù)Hertz公式有σH =sqrt(1/(π ((1-μ 2)E1+（1-μ 2）/E))?Fn/l(1/ρ1±1/ρ2) ) (6)

式中 E1、E2為滾柱和內(nèi)星輪或外環(huán)齒輪材料的彈性模量。可取E1=E2=206000N/mm2；μ 1、μ 2為滾柱和內(nèi)星輪或外環(huán)齒輪材料的泊松比，可取μ 1=μ 2=0.3；ρ1為滾柱半徑，即ρ1=r(mm);ρ2為內(nèi)星輪工作面或外環(huán)齒滾道的曲率半徑，對于平面型內(nèi)星輪ρ2=∞，對于外環(huán)齒輪，ρ2=R(mm)（即外環(huán)滾道半徑）； “+”號用于外接觸，“-”號用于內(nèi)接觸。

（5）、（6）聯(lián)立并代入有關數(shù)據(jù)經(jīng)整理可得滾柱與內(nèi)星輪間接觸應力σH=1820*sqrt(Tc/RrlZtan(α/2))*(N/mm2) (7)

滾柱與外環(huán)齒輪間的接觸應力σH=1820*sqrt(Tc/RlZtan(α/2))*(N/mm) (8)