分体式摩擦离合-制动器异常发热磨损分析

2012-10-20高小燕高伟江苏省徐州锻压机床厂集团有限公司

锻造与冲压 2012年12期

文／高小燕，高伟·江苏省徐州锻压机床厂集团有限公司

分体式摩擦离合-制动器异常发热磨损分析

文／高小燕，高伟·江苏省徐州锻压机床厂集团有限公司

离合-制动器是机械压力机中的重要部件之一，通常被比作机械压力机的心脏，由此也可以看出其重要性。离合-制动器的性能好坏直接关系到压力机的生产效能、安全性能以及操作者、模具的安全。在压力机特别是大型闭式压力机的日常维修保养工作中，离合-制动器的维修工作量占到相当大的比重，因此，保证离合-制动器性能正常，避免异常发热磨损，对压力机延长使用寿命，提高生产效能、安全性能等都有着十分现实的意义。

分体式摩擦离合-制动器主要用于大型闭式机械压力机中，从联锁性来说一般分为顶杆式刚性联锁和气动式气路联锁；从摩擦盘数量来说一般分为单盘式和多盘式；从摩擦片（块）的安装来说一般分为固定烧结式和浮动镶块式。分体式摩擦离合-制动器依靠主、从动部分工作面间产生的摩擦力来传递扭矩，在传动系统中用来接上或脱开旋转的飞轮与装有模具的滑块之间的运动。其动作原理一般是，在需要离合时，通过压缩空气推动活塞，活塞推动摩擦盘和摩擦片紧密接合，靠摩擦力传递扭矩，此时制动器在顶杆或压缩空气的作用下处于脱开状态；在需要制动时，靠弹簧推动活塞盘将摩擦盘紧紧压在摩擦片上，也是同样靠摩擦力传递扭矩，此时离合器在顶杆或复位弹簧的作用下处于脱开状态。

在离合器接合时，从动盘要克服惯性阻力和摩擦阻力，所以从动轴的角速度不是很快地由零提高到最大速度，而是借助于工作表面间的滑动逐渐提高到最大速度。从主动、从动摩擦面接触开始，到主动、从动件开始运动之前，这个阶段称为空滑阶段，此时主动部分的角速度在减小，而主动部分作用于从动部分的摩擦力矩在增加。当摩擦力矩稍大于从动部分的阻力力矩时，从动部件便开始运动，这个阶段称为工作滑动阶段，此时从动部分的角速度逐渐增加，主动部分的角速度继续下降，直至与从动部分的角速度相等为止，此后主动部分与从动部分共同旋转，实现离合器完全接合。在离合器完全接合前的空滑阶段和工作滑动阶段，主动、从动摩擦面有相对位移和摩擦损耗，而摩擦功几乎全部转变为热能，此热能一部分由旋转体的转动直接散发到空气中，其余部分则传给离合器，从而使离合器的温度升高。同理，制动器接合也与离合器一样，会使制动器的温度升高。离合-制动器这种温度的升高是必然的，而且在一定限度内的升温也属正常现象，国家标准JB/T 9964—1999《闭式压力机技术条件》规定，离合器与制动器的温升不应大于70℃，最高温度不应高于100℃。压力机使用正常的话，离合-制动器的温度升高到一定程度后会稳定在一定范围内，一般来说，离合器的稳定工作温度应在50～70℃范围内，制动器的稳定工作温度应在70～90℃范围内（注：此温度为离合器、制动器外壳测定值）。制动器的稳定工作温度高于离合器，这是因为离合器尺寸较大，热容量也大，在脱开状态下，主动盘处于旋转状态，散热情况良好，所以其稳定工作温度较低。

当离合-制动器的温度超过其稳定工作温度时，就会使摩擦片（块）的磨损加剧，从而导致动作失灵，严重的会造成人身、设备安全事故。离合-制动器的异常发热磨损原因是多方面的，有设计不合理、安装不当、使用调整不当等，本文主要根据现场维修经验从以下几方面来分析离合-制动器的异常发热磨损。

离合器与制动器工作协调性异常

离合器与制动器的动作顺序，应当是离合器接合时制动器先脱开，制动器制动时离合器先脱开，并互相联锁，一般来说动作间隔时间为0.1～0.2s。这种联锁关系要灵敏可靠，否则不但影响离合器和制动器的使用寿命，还会造成安全事故。因此，压力机出厂前必须通过严格细致的检测，将离合器与制动器协调性调整到最佳状态。刚性联锁是靠顶杆来实现联锁，气动联锁则采用双联阀和节流阀来实现联锁。在使用一段时间后，由于磨损或其他原因，需要调节调节套或节流阀来保证其协调性，此调节相对复杂，需要专业人士或熟练操作工来调节。

气压过低

一般说来，压力继电器的设定值为0.35～0.4MPa，而离合-制动器工作压力为0.5～0.6MPa，当气路压力突然下降至0.4～0.5MPa时，压力继电器并未起作用，或者气路压力突然下降至0.35MPa以下，而压力继电器出现故障未起作用，这都会使离合器及制动器传递的扭矩不够，两摩擦面打滑，从而出现离合器、制动器异常发热的情况，同时，也会因为平衡缸气压过低而无法平衡滑块和上模重量，加重制动负荷，从而使制动器异常发热更为严重。解决的办法是：首先，检查压力继电器是否正常；其次，检查管路是否出现漏气现象；最后，检查活塞密封圈是否磨损。发现异常应及时调整或更换，在日常维护中应注意气路润滑，保持良好的润滑条件。

摩擦盘间隙过大

一般来说，摩擦盘正常间隙应该在2～5mm以内，当离合器、制动器的间隙大于5mm时，气缸工作行程过大，活塞动作迟缓，离合器、制动器会因此而动作不协调导致异常发热磨损。因此，在出现制动角过大或滑块启动较慢的情况时，必须检查离合器、制动器的活动间隙情况，并及时给予调整或更换摩擦片（块）。

摩擦片（块）异常

摩擦片（块）磨损不均和受热变形，会导致其厚度不一致，当制动器或离合器接合时摩擦片（块）与摩擦盘贴合不实，会引起打滑而出现异常发热磨损现象；摩擦片（块）与摩擦盘的接合面内进入异物或摩擦片（块）碎片等时，脱开状态也会因剧烈的摩擦而出现异常发热磨损现象。这两种情况一般都需要更换新的摩擦片（块），要特别注意的是，同一平面组的摩擦片（块）厚度差应保证在±0.05mm以内。另外，还有一种情况是摩擦片（块）的摩擦面沾上了油污，由于摩擦系数的降低而产生打滑现象，造成异常发热磨损，此时应拆卸、清理后再重新安装，同时应检查漏油原因并采取相应的措施，以防再次出现这种情况。

摩擦盘别劲

有内外齿的摩擦盘（图1），其相对的摩擦片（块）的内齿圈或外齿圈会因长期的冲击力作用使齿面磨出沟槽，使得其径向往复动作不灵敏甚至别劲卡住，从而使摩擦面接合不好而造成异常发热磨损，此时需要拆卸检查，修复齿圈上的齿形或者更换新的零件。

图1 有内外齿的摩擦盘

接通频次过高

用寸动进行模具调整、单次进行冲压生产时，当离合-制动器每分钟接合次数超过每分钟行程次数的50％以上时，会导致异常发热磨损。一般压力机生产厂家都会在说明书中明确说明本机的单次接通频率，在正常使用单次进行冲压生产时，应严格遵守。另外，需要注意的是，寸动只能用来调整模具，绝对不能用来正常冲压生产，有些厂家特别是使用红冲工艺的厂家习惯用寸动进行冲压，这是严格禁止的。

通风散热差

有些厂家的生产现场由于某些原因通风散热条件不良，这也会使摩擦片（块）异常发热磨损。为了改善通风散热条件，可在离合-制动器外壳再多打一些通风散热孔，在许可的情况下孔径最好在20mm以上，且尽量在其下端打孔，在通风散热的同时亦可作排渣孔（图2）使用。在采取了以上措施后而效果还不明显时，也可设置简单的强制冷却设备，如风扇等。