超越離合器摩擦副間接強度的計算

1、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和效率，而且展寬了高效率區(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變矩器泵輪輸入轉矩TBTB=Te-T工-T轉-T變 （N m） （1）式中，Te為發(fā)動機有效輸出轉矩，它

2、等于發(fā)動機發(fā)出的轉矩T'e減去發(fā)動機全部輔件（如風扇、發(fā)電機、空壓機）消耗的轉矩T輔，即Te=T'e-T輔；T工為工作泵消耗的轉矩；T轉為轉向泵消耗的轉矩；T變?yōu)樽兯倨飨牡霓D矩。1.2 超越離合器所傳遞的轉矩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；Z1為一級輸入齒輪的齒數；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，發(fā)動機為6缸內燃機，K1=0.4；K2為與工作類型有關的動載系數，對于輪式裝載機可取K2=2.00;K3

3、為精度系數，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)齒輪均為同材質制成的內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最大切應力條件，可按下式計算： （4）式中 E為材料的彈性模量，可取E=206000N/mm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）所算得的計算轉矩Tc時，磨擦副間正壓力Fn=Tc/Zrtan(

4、/2） ×103(N) (5)式中各參數意義同前。2.2磨擦副間的最大接觸應力H流柱與平面型內星輪以及滾柱外環(huán)齒輪之間初始接觸為線接觸，受力以后呈窄帶形接觸面。最大接觸應力 H發(fā)生在窄帶中線各點上。根據Hertz公式有H =sqrt(1/( (1- 2)E1+（1- 2）/E)?Fn/l(1/1±1/2) ) (6)式中 E1、E2為滾柱和內星輪或外環(huán)齒輪材料的彈性模量?？扇1=E2=206000N/mm2； 1、 2為滾柱和內星輪或外環(huán)齒輪材料的泊松比，可取 1= 2=0.3；1為滾柱半徑，即1=r(mm);2為內星輪工作面或外環(huán)齒滾道的曲率半徑，對于平面型內星輪2=，

5、對于外環(huán)齒輪，2=R(mm)（即外環(huán)滾道半徑）； “+”號用于外接觸，“-”號用于內接觸。（5）、（6）聯(lián)立并代入有關數據經整理可得滾柱與內星輪間接觸應力H=1820*sqrt(Tc/RrlZtan(/2)*(N/mm2) (7)滾柱與外環(huán)齒輪間的接觸應力H=1820*sqrt(Tc/RlZtan(/2)*(N/mm) (8)3 計算實例以ZL50型輪式裝載機為例。發(fā)動機為6135AG型，其轉速在1250r/min左右時，最大轉矩T'e=718N.m。變矩器在“零速工況”下的變矩系數K0=4。工作泵為CBG3160，轉向泵CBG2080，變速泵為CBG120/15（或BB70A），一級

6、輸入齒輪數Z1=20，外環(huán)齒輪齒數Z=52。超越離合器滾柱Z=20個，滾柱半徑r=6.5mm,滾柱長度 l=24mm,滾柱楔角=6.68°,外環(huán)齒輪滾道半徑R=95mm.3.1 泵輪上的輸入轉矩由（1）式TB=Te-T工-T轉-T變，本例中發(fā)動機輔件消耗的轉矩按發(fā)動機發(fā)出轉矩的（8-10）%計，則發(fā)動機有效轉矩Te=T'e1-(8-10)%=7181-8-10顯然離合器的最大切應力條件不能滿足。3.4 按Hertz公式計算最大接觸應力H1=1820sqrt(Tc/RrlZtan(/2）)=1760-2055N/mm2滾柱與外環(huán)齒輪滾道之間的接觸力H2=1820sqrt(Tc/RrlZtan(/2）*（1/r-1/R1)=1698-1983N/mm2外環(huán)齒輪采用20Cr或20MnVB，滲碳淬火處理，HRC56-62；內星輪材料用GCr1