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湿式离合器设计计算
3.2多片湿式离合器的设计
3.2.1摩擦副元件材料与形式
离合器的结构中,摩擦片对离合器工作性能影响很大,而摩擦片材料的选择就尤为重要。下面进行摩擦副元件的选择:
离合器摩擦副元件由摩擦元件及对偶元件两部分组成。其特点是:可在主、从动轴转速差较大的状态下接合,而且接合时平稳、柔顺。离合器摩擦副(又称摩擦对偶)可分为两大类:第一类是金属性的,它的摩擦衬面具有金属性质,如钢对钢,钢对粉末冶金等;第二类是非金属性的,它的摩擦衬面摩擦材料具有非金属性质,如石墨树脂等,它们的对偶可用钢和铸铁。对于坦克离合器摩擦副,由于其工况和传递动力的要求,选择金属型摩擦材料。目前广泛应用的是铜基粉末冶金,它的主要优点是:
有较高的摩擦系数,单位面积工作能力为0.22千瓦/厘米;
在较大温度变化范围内,摩擦系数变化不大;
允许表面温度高,可达,非金属在以下。故高温耐磨性好,使用寿命长;
机械强度高,有较高的比压力;
导热性好,加上表面开槽可获得良好冷却,允许较长时间打滑而不致烧蚀。
此次设计选择摩擦副材料为钢对铜基粉末冶金,根据坦克设计180页表6—1可得:可取摩擦副的摩擦系数μ=0.08,许用压强=4。
3.2.2摩擦转矩计算
多片摩擦离合器的摩擦转矩与摩擦副数、摩擦系数、压紧力和作用半径有关。其关系式为:
式中—摩擦转矩;
—摩擦系数,从动力换档传递扭矩出发,取动摩擦系数;
—摩擦片压紧力;
—换算半径,将摩擦力都换算为都作用在这半径上;
—摩擦副数。
下面求换算半径:(如下图示)
一对摩擦副上一个单元圆环的摩擦转矩为:
式中—单位压力或比压;
—圆环半径;
—单位圆环面积。
而
带入前式可得
摩擦副全部面积的摩擦转矩为
式中、—分别为摩擦片的内外半径。
单位圆环上的压紧力为
摩擦片上全部压紧力为
㎜,摩擦片总数Z=13,换算作用半径re=224.9。
3.2.4摩擦片的压紧力
根据上面所得出的基本参数的尺寸,由摩擦片的压紧力的公式:
将数据带入得
摩擦面的比压公式
将所得数据带入得
查手册表得许用压强,即满足,符合设计要求。
3.2.5压板行程
多片式离合器分离时,各摩擦表面间隙并不均匀,但可以用平均间隙来衡量。
值按统筹学在初步计算时取。
故压板行程
3.3液压油缸压力的计算
油缸是实现离合器工作的重要元件,关于油缸的设计和压力计算如下:
油缸的结构一般如下图示
可初步选取R2=132㎜。
由设计任务知离合器操纵系统压力为,取计算。
主油压作用在活塞上的压力
------------=1\*GB3①
式中P—离合器操纵油压,取;
而活塞缸压紧力F应满足式:
-----------=2\*GB3②
其中—密封圈的摩擦阻力。
—复位弹簧力
封圈的摩擦阻力,对于型圈,由式:-------=3\*GB3③
对于转动缸复位弹簧力,其计算式为:
------------------------------------=4\*GB3④
—排油需要的压力。且有式
----------------------------=5\*GB3⑤
式中—排油需要压力,通常取。
将式=1\*GB3①、=2\*GB3②、=3\*GB3③、=4\*GB3④、=5\*GB3⑤联力解得
96㎜
则复位弹簧力可由:
得。
且活塞缸压紧力F为:
3.4回位弹簧的设计选择
在离合器中,弹簧对离合器的整体性能有很大影响,当弹簧设计不当时,会使离合器产生阻滞现象和离合器早期打滑失效。根据离合器结构的要求,离合器弹簧可分为拉伸弹簧和压缩弹簧两种,根据此次设计的要求,选择压缩弹簧,且为圆柱螺旋压缩弹簧。选用代号为的热卷压缩弹簧,两端并紧并磨平。对于弹簧的材料选择,因需回位力较大,故选用弹簧材料为油淬火回火硅锰弹簧钢丝;在根据弹簧受负荷的性质,,受到变载荷作用,次数在之间,故为第类弹簧。查机械设计手册表,得出:该弹簧的许用切应力。
3.4.1弹簧平均直径D和钢丝直径d的确定
一般圆截面圆柱螺旋弹簧的主要尺寸有:平均直径,弹簧的钢丝直径,有效圈数和自由长度等。当外径和钢丝直径中有一个决定后,按卷绕比来确定另一个。卷绕比由式:
得出。
由,可得:
式中—弹簧的最大外径。
对于坦克离合器用的压缩弹簧,其卷绕比通常取为,在此取。
初步确定钢丝直径为,弹簧数量为
弹簧的静强度条件为:
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