曲柄压力机摩擦离合器顶杆的稳定性计算分析

张学银，张 寒

（1.徐州锻压机床厂集团有限公司 技术中心，江苏 徐州 221116；2.江南大学 机械工程学院，江苏 无锡 214122）

曲柄压力机摩擦离合器顶杆的稳定性计算分析

张学银1，张 寒2

（1.徐州锻压机床厂集团有限公司 技术中心，江苏 徐州 221116；2.江南大学 机械工程学院，江苏 无锡 214122）

对曲柄压力机摩擦离合器结构分析，提出了离合器顶杆的稳定性校核的必要性，给出了离合器顶杆稳定性的计算方法和计算实例。提出应尽量将离合器顶杆设计成中粗杆，其临界力可通过提高材料的屈服强度极限来增大。

机械制造；顶杆；离合器；曲柄压力机

1 引言

在曲柄压力机传动系统中，离合器是最重要的部件。大型机械压力机一般用摩擦离合器，摩擦离合器的结构形式很多，图1所示为一种常用的盘式刚性联锁的摩擦离合器。图中左端是离合器，右端是制动器，它们间用顶杆3刚性联锁。离合制动器主要由气缸1，活塞2，摩擦片4，空心传动轴5，刹车体6，制动摩擦片7，弹簧8等组成。

总成动作原理：压缩空气进入离合器气缸，向右推动活塞，使空心传动轴内的顶杆向右运动，压缩制动弹簧，于是制动器松开，离合器摩擦片被压紧，飞轮可带动从动轴转动，当双联电磁阀断电后，离合器气缸与大气相通，在制动弹簧的作用下，顶杆向左运动，离合器脱开，制动器摩擦片被压紧，产生制动作用，迫使从动部分停止运动。

结构动作可靠，操纵系统简单，动作迅速，其中顶杆作用十分关键。顶杆一旦出现问题，将会使离合器动作失灵。由于飞轮轴为空心轴，顶杆直径受到轴孔尺寸限制，加之受压力机上横梁宽度及传动结构的限制，顶杆长度L不能太短，因此，校核它的稳定性非常必要。

2 受力模型及计算公式

顶杆的稳定性计算模型可简化为两端固定的压杆模型，如图2所示。图中的Pcr为压杆失稳的临界压力，按欧拉公式计算：

（注：欧拉公式的适用范围为细长杆，即只有当σcr≤σP时才适用，其中σP为压杆材料的比例极限，计算前需校核，若超出计算范围，需按中粗杆计算。）

压杆的稳定性安全系数为：

式中：[nw]——许用安全系数，可取[nw]＝4～8；

Pg——顶杆工作时所受到的最大压力，当忽略其所受到的摩擦力时，就和制动弹簧所给予的最大压缩力相等。

3 计算实例

一曲柄压力机，顶杆长度l=2800mm，直径d=55mm，材料45钢调质，E=200MPa，采用12根制动弹簧制动，每根弹簧的最大压缩力为8.0kN。现校核该顶杆的稳定性，计算如下：

4 结论

通过计算临界力欧拉公式可知，细长杆临界力Pcr与材料的弹性模量E成正比，由于各种钢材的弹性模量E相差不大，采用普通碳素钢制造即可。在实际工作的过程中，离合器顶杆受力状况较为恶劣，且承受交变载荷，有时会出现别劲现象，这时顶杆所受的力要大于制动弹簧给的压力，所以安全系数应尽量取大些。可将顶杆尽量设计成中粗杆，其临界力将随材料的屈服强度极限提高而增大，当直径尺寸限制时，就可采用高强度钢制造，可提高其稳定性。另外在加工顶杆时，应保证其同轴度，必要时需校直。

[1]单辉祖.材料力学.北京：高等教育出版社，1999.

[2]杨 雄，张 晶.曲柄压力机连杆的稳定性计算.长江大学学报（自然版），2005，（7）.

[3]何德誉.曲柄压力机[M].北京：机械工业出版社，1987.

[4]孙玉胜，等.压力机离合器制动器系统结构优化.锻压机械，2001,36（2）：25-25，35.

[5]仲太生，季雪冬.分体式气阀连锁离合器制动器分离不清的因素分析.锻压装备与制造技术，2011，46（1）:40-41.

Stability calculation and analysis of ejector rod on friction clutch of crank press

ZHANG Xueyin1，ZHANG Han2
（1.Xuzhou Metalforming Machine（Group）Co.，Ltd.,Xuzhou 221116，Jiangsu China；2.School of Mechanical Engineering of Jiangnan University，Wuxi 214122，Jiangsu China）

The structure of friction clutch on crank press has been analyzed.The check necessity of the stability of the ejector rod on clutch has been put forward.The calculation method and instance of the stability for ejector rod have been given.It is pointed out that the clutch rod should be coarse rod of which the critical force can be increased as improving the yield strength limit of the material.

Ejector rod；Clutch；Crank press

TG315.5

B

1672－0121(2011)06－0052－02

2011-08-02

张学银（1966-），男，高工，从事压力机设计研究