一種安裝在掃路車副發(fā)動(dòng)機(jī)上的雙離合器裝置

沈衛(wèi)琴 吳新芳

本文通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)掃路車副發(fā)動(dòng)機(jī)離合器裝置的結(jié)構(gòu)分析，介紹一種應(yīng)用在副發(fā)動(dòng)機(jī)上的雙離合器裝置。該裝置可使掃路車傳動(dòng)平穩(wěn)可靠，接合柔和，分離徹底，并可有效防止逆轉(zhuǎn)，確保副發(fā)動(dòng)機(jī)突然熄火時(shí)，無(wú)反帶無(wú)損傷。

掃路車作為環(huán)衛(wèi)設(shè)備之一，是一種集路面清掃、垃圾回收和運(yùn)輸為一體的新型高效清掃設(shè)備。掃路車的形式、結(jié)構(gòu)多種多樣，如按傳動(dòng)方式分類，可分為單發(fā)動(dòng)機(jī)掃路車和雙發(fā)動(dòng)機(jī)掃路車。其中，雙發(fā)動(dòng)機(jī)掃路車具有性能穩(wěn)定，故障率低、清掃效率高等優(yōu)勢(shì)，成為目前掃路車行業(yè)中的主打產(chǎn)品。

雙發(fā)動(dòng)機(jī)掃路車安裝在底盤上的發(fā)動(dòng)機(jī)稱為主發(fā)動(dòng)機(jī)，主要負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)車輛行駛；另一安裝于車架上的發(fā)動(dòng)機(jī)稱為副發(fā)動(dòng)機(jī)，作為掃路車專用裝置的動(dòng)力源，主要用于驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)、水泵、液壓齒輪泵等元件工作，實(shí)現(xiàn)清掃、灑水、垃圾收集等一系列作業(yè)。在副發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的元件中，風(fēng)機(jī)的負(fù)載最大，如在聯(lián)接風(fēng)機(jī)的情況下，啟動(dòng)副發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)十分困難。因此，雙發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)的掃路車，傳動(dòng)部分均需設(shè)計(jì)離合器裝置。

1 傳統(tǒng)離合器裝置

掃路車副發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的傳統(tǒng)離合器裝置，主要形式是在副發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸端與風(fēng)機(jī)之間，安裝一離心式自動(dòng)離合器(見圖1)，主要包括：副發(fā)動(dòng)機(jī)、飛輪殼、傳動(dòng)軸承座、帶輪、離心離合器、風(fēng)機(jī)。

離心離合器通過(guò)摩擦力來(lái)傳遞扭矩，其基本結(jié)構(gòu)由3個(gè)元件組成：主動(dòng)件、離心體和從動(dòng)件。離心體滑塊裝于主動(dòng)件上，與副發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸通過(guò)軸承座相聯(lián)，其從動(dòng)件與皮帶輪相聯(lián)。當(dāng)副發(fā)動(dòng)機(jī)怠速啟動(dòng)時(shí)，離心體的離心力較小，受彈簧的拉力作用，與從動(dòng)件分離，此時(shí)離合器不能傳遞動(dòng)力；當(dāng)副發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速逐漸增高，離心體滑塊的離心力增大，離心滑塊克服彈簧的拉力被徑向甩出，與從動(dòng)件內(nèi)壓緊，帶動(dòng)皮帶輪旋轉(zhuǎn)，并通過(guò)三角帶，帶動(dòng)風(fēng)機(jī)工作。

但是，傳統(tǒng)的離合器裝置存在以下不足：

(1)離合器的離心力跟速度的平方成正比，只有當(dāng)副發(fā)動(dòng)機(jī)加速到一定速度時(shí)，離心體滑塊才能在離心力作用下被徑向甩出，由摩擦力強(qiáng)制其進(jìn)入運(yùn)動(dòng)狀態(tài)而傳遞扭矩。因此，風(fēng)機(jī)不能從靜態(tài)一步到達(dá)同步副發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，且啟動(dòng)風(fēng)機(jī)的瞬間，累及副發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低，離心滑塊在離心力減少的情況下復(fù)位，出現(xiàn)風(fēng)機(jī)啟動(dòng)過(guò)程時(shí)的多次沖擊振動(dòng)。

(2)當(dāng)副發(fā)動(dòng)機(jī)突然熄火時(shí)，風(fēng)機(jī)的慣性反帶副發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，待減速至離心體滑塊復(fù)位，副發(fā)動(dòng)機(jī)才能脫開與風(fēng)機(jī)的傳動(dòng)聯(lián)接，風(fēng)機(jī)反帶的過(guò)程對(duì)已熄火的發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生不利影響，且容易引起發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸超負(fù)荷斷裂。

(3)該離心式自動(dòng)離合器在某一轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)，離心體滑塊相對(duì)于從動(dòng)件打滑，從而產(chǎn)生摩擦熱，消耗一部分能量，此時(shí)離合器也極易燒損。

2 雙離合器裝置

通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)離合器裝置的分析研究，提出一種雙離合器裝置，即在安裝一彈簧壓緊式摩擦離合器的基礎(chǔ)上，加裝一單向楔塊式超越離合器，以防止逆轉(zhuǎn)、精確定位、傳遞轉(zhuǎn)矩或切斷轉(zhuǎn)矩，使得啟動(dòng)風(fēng)機(jī)的過(guò)程無(wú)沖擊振動(dòng)，當(dāng)副發(fā)動(dòng)機(jī)突然熄火時(shí)，無(wú)反帶無(wú)損傷。

雙離合器裝置主要包括：帶輪、傳動(dòng)軸套管、單向楔塊超越離合器、離合分泵、離合總泵、離合撥叉、分離軸承、磨擦壓盤、傳動(dòng)軸、軟軸控制器、風(fēng)機(jī)等，見圖2。離合總泵安裝于風(fēng)機(jī)支架上(見圖3)，離合撥叉與分離軸承安裝在傳動(dòng)軸1上，與之相聯(lián)的離合分泵處于副發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪殼處，離合總泵推桿通過(guò)安裝于駕駛室內(nèi)的軟軸控制器操縱。

2.1 工作原理

當(dāng)將軟軸控制向后抬起時(shí)，離合總泵推桿推動(dòng)總泵活塞移動(dòng)，總泵壓力腔與供油腔隔離，壓力腔壓力上升，高壓油從總泵出油口排出，通過(guò)與分泵連接的油管輸向離合器分泵助力器油腔。此時(shí)，分離撥叉推動(dòng)分離軸承，使壓板后移，分開對(duì)離合器摩擦片的夾緊力，從而達(dá)到切斷動(dòng)力的目的，副發(fā)動(dòng)機(jī)可無(wú)負(fù)載啟動(dòng)。

當(dāng)將軟軸控制向前按下時(shí)，總泵活塞在回位彈簧的作用下快速移至初始位置，分泵的油回流進(jìn)油壺，分泵停止工作，壓力板在膜片彈簧彈力作用下，再次與飛輪一起夾緊離合器摩擦片，動(dòng)力逐漸接合。此時(shí)副發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)傳動(dòng)軸帶動(dòng)帶輪旋轉(zhuǎn)，此時(shí)安裝于傳動(dòng)軸套內(nèi)的楔塊超越離合器，內(nèi)、外環(huán)轉(zhuǎn)向相同、速度相等，可通過(guò)傳動(dòng)軸2傳遞轉(zhuǎn)矩使得風(fēng)機(jī)工作。

當(dāng)副發(fā)動(dòng)機(jī)突然熄火，風(fēng)機(jī)由于強(qiáng)大的慣性，不能迅速停止，出現(xiàn)反帶副發(fā)動(dòng)機(jī)，即副發(fā)動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)軸反轉(zhuǎn)現(xiàn)象。但此時(shí)由于楔塊超越離合器的內(nèi)、外環(huán)轉(zhuǎn)向相反，只能相對(duì)滑動(dòng)，而不能傳遞轉(zhuǎn)矩。所以副發(fā)動(dòng)機(jī)立刻停止轉(zhuǎn)動(dòng)，風(fēng)機(jī)在慣量作用下旋轉(zhuǎn)直至停止轉(zhuǎn)動(dòng)，副發(fā)動(dòng)機(jī)突然熄火的過(guò)程無(wú)損傷。

2.2 單向楔塊超越離合器的選用

為保證單向楔塊超越離合器工作可靠，通常在設(shè)計(jì)和選用時(shí)，明確該離合器在傳動(dòng)系統(tǒng)中的綜合功能，從傳動(dòng)系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)考慮選擇離合器的品種、型式。而規(guī)格的選定主要是根據(jù)計(jì)算轉(zhuǎn)矩，離合器計(jì)算轉(zhuǎn)矩是根據(jù)傳動(dòng)系統(tǒng)的功率、工作轉(zhuǎn)速、儲(chǔ)備系數(shù)及其有關(guān)因素計(jì)算的。

式中：Tc，計(jì)算轉(zhuǎn)矩，Nm；β，儲(chǔ)備系數(shù)，一般取1.2～3.2；T，理論轉(zhuǎn)矩，Nm。

儲(chǔ)備系數(shù)β的大小與原動(dòng)機(jī)和工作機(jī)性能、離合器的結(jié)構(gòu)型式等因素有關(guān)。一般工作條件較好，負(fù)載較輕，β值取較小值；工作條件惡劣，負(fù)載較大，β值取較大值。

按上述公式，如副發(fā)動(dòng)轉(zhuǎn)速N定為2 000 r/min，功率為P為45 kW，那么按照轉(zhuǎn)矩公式T=9 550×P/N，根據(jù)掃路車工況，取β為2，那么便可算出單向楔塊超越離合器所需轉(zhuǎn)矩Tc≈430 Nm。根據(jù)此轉(zhuǎn)矩和傳動(dòng)軸套的結(jié)構(gòu)尺寸，選取合適的單向楔塊超越離合器即可。

3 結(jié)語(yǔ)

上述雙離合器裝置，具有操縱省力、維修保養(yǎng)方便、分離徹底、接合柔和等特點(diǎn)。而具有良好的散熱能力，壓盤壓力和摩擦片的摩擦系數(shù)變化小，工作穩(wěn)定。風(fēng)機(jī)可從靜止?fàn)顟B(tài)緩慢啟動(dòng)逐漸被加速到同步發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，啟動(dòng)風(fēng)機(jī)的過(guò)程無(wú)沖擊振動(dòng)。單向楔塊超越離合器定位精確、有效防止逆轉(zhuǎn)，消除風(fēng)機(jī)反帶副發(fā)動(dòng)機(jī)隱患，延長(zhǎng)了副發(fā)動(dòng)機(jī)的使用壽命，降低了用戶的使用成本。

[1] 孔慶堂，段維民.楔塊式超越離合器的結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用[J].新技術(shù)新工藝.1990.3:28-29.