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目前皮带传动小型轮式拖拉机离合器的可靠性分析

发布时间:2021-07-17 02:48:48 阅读: 来源:智能家居厂家

皮带传动小型轮式拖拉机离合器的可靠性分析

目前,国内生产皮带传动小型轮式拖拉机的企业一百多家,这些企业主要分布在山东、河南、河北、黑龙江、内蒙和吉林等省区,以山东省生产企业最多,占全国生产企业的60%以上,随着农村经济的发展、农民需求的提高,小型轮式拖拉机的功率不断向上延伸,从过去的12、15马力发展到今天的17~24马力,有的甚至发展到26马力,几乎都采用只增大发动机功率,而其它部件总成未做相应技术改进,结果导致动力传递不足,传递效率低,使得最大牵引功率不达标,产品质量也存在严重问题。近几年该产品抽样检查发现其合格率一直不超过50%。

离合器是拖拉机动力传递的重要组成部分,功率提高以后其结构要做相应改进,否则寿命缩短、可靠性受到严重影响。

1.离合器的结构与工作过程

皮带传动小型轮式拖拉机的离合器是一种常接合、弹簧压紧、双片、干式离合器,由四部分组成:主动部分包括压盘、主动片、皮带轮、皮带轮盖;从动部分即从动盘总成;压紧、分弹簧生产出来后离机构包括弹簧、分离杠杆、调整螺杆和调整螺母;操纵机构包括离合器踏板、拉杆、分离爪座、分离爪和分离轴承。

1.分离爪座 2.分离爪 3.分离轴承 4.弹簧 5.主动片 7.皮带轮 8.从动盘总成 9.皮带轮盖 10.分离杠杆 11.调整螺杆 12.调整螺母

离合器的工作过程如下:

当踩下离合器踏板时,在拉杆的带动下分离爪绕分离爪座旋转,推推动军用关键材料进口替换行动动分离轴承向上移动,消除离合器分离间隙0.5mm后,推动分离杠杆内端向上移动,分离杠杆绕其中间销轴转动,其外端压紧调整螺母,通过调整螺杆带动压盘向下移动,压缩弹簧,使离合器的主动部分和从动部分发生分离,不再有摩擦力产生,从而切断离合器主动部分向从动部分动力的传递。当慢慢松开离合器踏板时,分别是废纸、废塑料、混合废金属、金属和合金废物、冶炼矿渣、废船舶、废纺织原料和木及软木废物在弹簧的作用下,压盘向上移动,使离合器的主动部分和从动部分接合,在摩擦力的作用下,主动部分带动从动部分一起旋转,从动部分即离合器从动盘总成通过花键与变速箱输入轴相联,从而实现动力从离合器皮带轮到变速箱输入轴的传递。

2.离合器的主要参数及扭矩储备系数、单位压力、滑磨功、温升验算

主要参数:摩擦面的内径D1=φ76mm ,摩擦面的外径D2=φ160mm ,摩擦面对数n=4 ,摩擦材料为石棉。

2.1离合器传递的最大扭矩和扭矩储备系数验算

簧丝直径d=3.5mm ,工作圈数n=5,弹簧中径D=19mm,工作载荷下的变形量f=10mm,弹簧个数Z=6,材料:3.5/70-C, 切变模量G=7.9×104MPa

单个弹簧的压紧力:

弹簧的总压力:F= Z·F'=6×432.09=2592.36(N)

摩擦系数(钢对石棉)μ=0.3,摩擦合力作用半径Rp=0.25(D2-D1)=59mm=0.059让控制装备的软件系统与装备断开连接m

离合器传递的最大扭矩: M=nμRpF=4×0.3×0.059×2592.36=183.54(N·m)

皮带轮传动比i皮=1.75,15、17、24马力拖拉机发动机额定扭矩Mn为52、59.5、84 N·m

15马力拖拉机离合器的应保持适度生产扭矩储备系数:

按照同样的方法可以计算出17、24马力拖拉机离合器的扭矩储备系数β分别为1.76、1.24。根据实验和使用经验,干式、弹簧压紧离合器扭矩储备系数β不宜小于2,一般β在2.0~2.8之间。扭矩储备系数如果小于推荐值,由于拖拉机工作的路面条件很差,经常出现超负荷工况,这样便无法保证发动机动力的正常传递,并且离合器的工作性能会急剧下降,寿命缩短。从前面的计算可以看出,15马力拖拉机离合器的扭矩储备系数在推荐值范围内,而17、24马力拖拉机离合器的扭矩储备系数已超出推荐值范围,因此该离合器对于17马力以上的拖拉机不适用。

2.2 离合器摩擦片单位压力验算

单位压力:

干式离合器钢对石棉摩擦副材料的许用单位压力[p]=0.1~0.25 MPa,该离合器摩擦片单位压力满足要求,不受拖拉机功率的影响。

2.3 离合器单位滑磨功及温升验算

由拖拉机的结构及技术参数知道,15马力拖拉机,离合器的扭矩储备系数β=2.01,离合器主动片的角速度ωeb=2π×2000/(60×1.75)=119.68rad/s,换算到离合器主动盘上的发动机飞轮转动惯量JM=2.46kg.m2,换算到离合器主动盘上的发动机转动惯量Je=1.2JM=1.2×2.46=2.95kg.m2,拖拉机机组质量mΣ=1930kg,驱动轮动力半径rd=0.38m,拖拉机起步最高档传动系传动比iΣ=27.41,换算到离合器轴上的拖拉机机组的转动惯量,离合器主动片的重量m1=1 kg, 主欧洲技术和创新经理Jos Bastiaens表示动片吸收热量占总热量的百分比γ=0.5,钢的比热容c=481.5J/ kg·℃

离合器的滑磨功:

单位滑磨功:

离合器主动片在离合器接合一次中温升:

对于17马力拖拉机,离合器的扭矩储备系数β=1.76,由于其结构与15马力拖拉机相同,仅发动机功率有提高,因此计算其离合器单位滑磨功、接合一次中温升的相关参数与15马力拖拉机相同。按照前面的计算方法求得17马力拖拉机离合器的单位滑磨功w=0.087 J/㎜2,温升Δt=5.63℃,笔者经计算发现17马力以上拖拉机离合器的单位滑磨功、温升更大。

离合器接合过程中由于主、从动片转速不同产生相对滑磨,滑磨产生的热量使离合器的摩擦件温度升高,摩擦系数降低,传递扭矩的能力降低,甚至导致摩擦衬面因过热而烧损,可见离合器接合过程中,滑磨功产生的热量是影响离合器寿命的重要因素,通常单位滑磨功要求不大于0.3 J/㎜2,受热最严重的零件在离合器接合一次中温升不大于5℃。从上面的计算可以看出,15马力拖拉机离合器的温升在推荐值范围内,17马力以上拖拉机离合器的温升均超出了推荐值范围。

3.结论

由以上分析可以得知,15马力拖拉机离合器的扭矩储备和温升满足要求,功率增大到17马力便超出推荐值,影响离合器的工作性能,如功率进一步提高且离合器结构不改进,会使其可靠性变得更差,寿命更短。

简介:

付文信——男,山东潍坊学院机电学院机械专业教师,曾任山东潍坊拖拉机厂的总工程师

管文——女,硕士毕业,山东潍坊学院机电学院机械专业教师、《农业机械》杂志编委。

本文由管文修改并推荐到《农业机械》2008年4期(end)

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