星型摩擦离合器的设计

2013-03-14李德军张横云

中国新技术新产品 2013年11期

李德军张横云

（四川科技职工大学，四川成都 610101）

1 背景技术

摩擦离合器是通过主、从动组件之间的摩擦力来传递旋转运动的动力和转矩，在运动中接合和分离方便，有过载保护性能。摩擦离合器按其结构形式的不同，可分为圆盘式、圆锥式、块式和带式等类型，其中最常用的是圆盘式摩擦离合器，而根据摩擦面的数量不同，圆盘式摩擦离合器又分为单盘式和多盘式。目前单片式和多片式摩擦离合器都存在一定的不足，例如，离合器传递的转矩较小，只能在低转矩的场合下使用；离合器圆盘的径向尺寸较大，从而使离合器体积都较大，在某些空间比较狭小的地方应用很不方便。

2 星型摩擦离合器的工作原理

星型摩擦离合器，包括相互连接的主动机构和从动机构；主动机构包括传动轴，与传动轴连接的齿轮系，以及与齿轮系输出端连接的花键轴；从动机构包括齿轮定位圆盘、静摩擦片以及压紧操纵机构，如图1所示。

图1

传动轴上通过方键固定一个大齿轮，大齿轮周围啮合16个呈星型排列的小齿轮，相邻两个小齿轮之间有间隙，不发生干涉。16个小齿轮由定位圆盘确定其位置，在小齿轮一端的花键轴上交替叠放有36层带有花键孔的动摩擦圆片（一共576片）和带有圆孔的静摩擦片，在最后一层摩擦片上面安装一个离合器压板，离合器压板上有16个圆孔，小齿轮的花键轴穿过圆孔使离合器压板压在摩擦片上，而不会影响小齿轮花键轴的旋转，在小齿轮花键轴的末端套上弹簧，在弹簧的末端压上弹簧压板，在弹簧压板上有16个弹簧定位盲孔，使弹簧压住离合器压板，离合器压板压紧摩擦片。在离合器压板上装有两个提升杆，提升杆穿过弹簧压板露于离合器外面。以上部件都安装在一个圆筒内，圆筒一端安装盖板，另一端安装弹簧压板。

当提升杆被提起时，离合器压板与摩擦片分离，这时动摩擦片和静摩擦片之间没有摩擦力，传动轴带动大齿轮旋转，大齿轮带动小齿轮旋转，小齿轮带动动摩擦圆片旋转，由于动摩擦片和静摩擦片之间处于分离状态，实现了离合器的分离操作，当提升杆被放下时，由于弹簧的压力作用使离合器压板压紧摩擦片，在动摩擦片与静摩擦片之间产生一定的摩擦力，使离合器的主动机构与从动机构处于结合状态，实现了转矩的输出。

星型摩擦离合器采用的大齿轮与小齿轮的转速比为1:6，在大齿轮的周围分布有16个小齿轮，从而实现了把大齿轮上的转矩平均分配到16个小齿轮上，每个小齿轮的花键轴上穿有36个动摩擦圆片，这样实现了每个小齿轮上的摩擦力矩分配到36个动摩擦圆片上，所以在摩擦片上施加较小的摩擦力，就可以输出非常大的转矩。

星型摩擦离合器已经成功应用在矿用单体螺旋支柱上，实现了施加1500N的压力产生1200N.M转矩，并且取得了很好的效果。实物如右图所示。矿用单体螺旋支柱是一种煤矿井下的顶板支护设备，是通过星型摩擦离合器来控制不自锁螺杆的旋转来实现支柱的工作阻力和过载保护功能，当顶板的压力在螺杆上产生的转矩低于离合器的输出转矩时，支柱处于正常工作状态，当大于输出转矩时，离合器的中间螺杆开始旋转，从而实现过载保护的功能。