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超越離合器摩擦副間接強(qiáng)度的計(jì)算

   ZL40、ZL50系列輪式裝載機(jī)上廣泛使用的超越離合器，配合導(dǎo)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(dòng)比范圍的變矩系數(shù)和效率，而且展寬了效率區(qū)域，對(duì)于提高傳動(dòng)效率和改善裝載機(jī)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(gè)月的時(shí)間。超越離合器壽命短的原因在于其磨擦副間的接觸強(qiáng)度不足。下面根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》推薦的方法以及利用彈性力學(xué)的基本公式進(jìn)行兩種強(qiáng)度計(jì)算來說明這一問題。

1 《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》推薦的強(qiáng)度計(jì)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(dòng)機(jī)有效輸出轉(zhuǎn)矩，它等于發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的轉(zhuǎn)矩T'e減去發(fā)動(dòng)機(jī)全部輔件（如風(fēng)扇、發(fā)電機(jī)、空壓機(jī)……）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(dāng)裝載機(jī)起、制動(dòng)和作業(yè)時(shí)，常出現(xiàn)“零速工況”，此時(shí)超越離合器傳遞的轉(zhuǎn)矩T可用下式計(jì)算：T=K0TBZ2/Z1 （2）

式中，K0為I=0時(shí)變矩器的變矩系數(shù)；Z1為一級(jí)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(dòng)機(jī)有關(guān)的動(dòng)載系數(shù)，發(fā)動(dòng)機(jī)為6缸內(nèi)燃機(jī)，K1=0.4；K2為與工作類型有關(guān)的動(dòng)載系數(shù)，對(duì)于輪式裝載機(jī)可取K2=2.00;K3為精度系數(shù)，對(duì)于平面星輪K3=1.10-1.50。故有Tc=（2.64-3.60）T （3'）

1.4接觸強(qiáng)度計(jì)算

對(duì)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(dāng)星輪工作面為平面時(shí)，在滾柱與兩面接觸處的強(qiáng)度取決于大切應(yīng)力條件，可按下式計(jì)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(xué)中的Herz公式的計(jì)算方法

2.1超越高合器磨擦副間的正壓力Fn

因?yàn)椤傲闼俟r”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(dāng)離合順傳遞1.3中式（3）所算得的計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tc時(shí)，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(yīng)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(yīng)力 σH發(fā)生在窄帶中線各點(diǎn)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?？扇1=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(duì)于平面型內(nèi)星輪ρ2=∞，對(duì)于外環(huán)齒輪，ρ2=R(mm)（即外環(huán)滾道半徑）； “+”號(hào)用于外接觸，“-”號(hào)用于內(nèi)接觸。

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

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

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產(chǎn)品的可靠性和安全性

由于產(chǎn)品在過載條件下主要是處于一個(gè)相對(duì)合理的滾動(dòng)摩擦狀態(tài)，所以產(chǎn)品即使是較長時(shí)間過載打滑也不會(huì)造成過熱和非正常損壞，過載因素一解除，機(jī)構(gòu)立即正常工作。在頻繁正反轉(zhuǎn)等惡劣工況下，一般也不會(huì)出現(xiàn)過熱的現(xiàn)象。工作工作平穩(wěn)，安全性和可靠性相對(duì)叫高。

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只有內(nèi)圈轉(zhuǎn)動(dòng)的斜坡滾子式單向離合器適合于比較低的速度。如果需要的轉(zhuǎn)速高于被推薦的轉(zhuǎn)速時(shí)，建議使用楔塊式單向離合器。當(dāng)作為一個(gè)分度單向離合器使用時(shí)，外圈經(jīng)常被看成擺動(dòng)元件，內(nèi)圈經(jīng)常被看成從元件。否則，滾子和彈簧的慣量將導(dǎo)致誤差，特別是在高頻率分度時(shí)。稀釋了的潤滑油和強(qiáng)力彈簧的運(yùn)用提供了高速分度的準(zhǔn)確性和高質(zhì)量性