混凝土攪拌車離合系統(tǒng)故障分析及改進

張鴻剛

摘 要：某批次4x2型混凝土攪拌車在使用不到3個月的時間里，多輛車出現(xiàn)離合分離不徹底、離合器打滑、動力性變差等現(xiàn)象。針對該問題提出了離合系統(tǒng)優(yōu)化改進方案，并對優(yōu)化改進后的車輛進行了跟蹤驗證。試驗結果表明，車輛離合系統(tǒng)未再出現(xiàn)上述現(xiàn)象，用戶反饋效果良好，從而驗證了改進措施的可行性，對日后設計工作具有指導意義。

關鍵詞：混凝土攪拌車 離合系統(tǒng) 匹配 分析改進

1 前言

在混凝土攪拌車實際使用過程中，由于各種原因會造成離合器出現(xiàn)打滑、離合器和飛輪燒蝕、離合分離不徹底、離臺發(fā)抖異響等失效形式，從而直接導致車輛無法正常工作，影響車輛出勤率。有效地減小離合器的失效是離合系統(tǒng)設計時需重點考慮的問題，離合系統(tǒng)示意圖如圖1所示。

2 離合器故障現(xiàn)象及原因分析

2.1離合器故障現(xiàn)象

某用戶團購某4x2型混凝土攪拌車，在使用不到3個月的時間里，用戶反映多輛車出現(xiàn)離合分離不徹底、離合器打滑，動力性變差等現(xiàn)象，經(jīng)檢查離合踏板無自由行程，拆解后離合器從動盤燒蝕，并且個別發(fā)動機出現(xiàn)曲軸止推片磨損脫離故障。

2.2離合器故障原因分析

2.2.1離合器后備系數(shù)校核

針對離合器從動盤燒蝕現(xiàn)象，專門對發(fā)動機和變速器離合機構匹配進行了重點校核，由于用戶反映車輛動力性變差，首先對離合器后備系數(shù)β進行校核。

離合器壓盤額定壓緊力F_e=11.5kN，從動盤外徑D₁=350mm，內(nèi)徑D₂=200mm，離合器傳遞轉矩M_e的計算公式：

M_e=F_e×R_CP×n×μ×η

（1）式中：R_CP為摩擦面的有效半徑；n為離合器摩擦面系數(shù)（單面n=2；雙面n=4），取n=2；μ為壓盤對摩擦面的摩擦系數(shù)，取μ=0.3；η為傳動效率，取η=0.95。

R_CP按均壓法計算：R_CP=（D₁³—D₂³）/[3X（D₁²—D₂²）]，計算得RCP=140.9mm。

離合器所能傳遞的最大摩擦轉矩為：M_e=923.6N·m。

已知該車輛發(fā)動機輸出的最大轉矩M_emax=430N·m，根據(jù)后備系數(shù)計算公式：β=M_c/M_emax=2.15。

計算結果符合中、重型車輛后備系數(shù)在1.5～2.25范圍的要求。

2.2.2離合器滑磨功校核

汽車起步或換擋時，因離合器的從動盤和壓盤的轉速不同，從而產(chǎn)生相對滑動摩擦，通過相對摩擦使汽車平穩(wěn)起步或平順換擋，離合器結合過程中所產(chǎn)生的滑磨功不僅消耗一部分發(fā)動機功率、引起從動盤磨損，而且還產(chǎn)生熱量，使離合器工作溫度升高；工作溫度過高，會使壓盤受熱后翹曲變形，影響摩擦面之間的良好接觸，甚至產(chǎn)生裂紋和開裂，也會使從動盤翹曲變形，甚至表面熱龜裂或燒損，因此對離合器滑磨功W和位滑磨功w的計算尤為重要。滑磨功W的計算公式：

W=π²n_e²mR_R²/（1 800×i_gl×i₀²）

（2）式中，n為汽車起步時發(fā)動機的轉速，根據(jù)經(jīng)驗豐富的試車員提供的數(shù)據(jù)，取n_e=1 000r/min；m為整車質量16 000kg；R_R為輪胎滾動半徑，R_R=0.497m；i_gl為變速器一檔速比7.31；i₀為驅動橋總速比6.33。

將相關參數(shù)帶入式（2）計算可得：W=1O.11kJ。

對于滑磨功W相同，摩擦面積不同的離合器，其發(fā)熱和磨損情況顯然也不相同，因此通常以單位滑磨功w的計算來評價離臺器的耐磨性能。單位滑磨功w的計算公式：

w=W/（nA）

（3）式中，A為從動盤單面摩擦面的面積，取A=64 763mm²。

由式（3）計算可得：w=7.8lxl0^-5kJ/mm²（一檔）；根據(jù)《膜片彈簧與碟形彈簧離合器的設計與制造》中推薦的許用單位面積滑磨功：[w]≤25×l0^-5kJ/mm²，可知該離合器單位面積滑磨功符合使用要求。

2.2.3離合器踏板自由行程和踏板總行程設計校核

該車離合器操縱機構采用液壓傳動，自動補償氣壓免調(diào)助力器，離合踏板采用吊掛式踏板。離合器踏板的總行程S是由工作行程S₁和離合器踏板自由行程S₀兩部分組成，即：S=S₁+S₀。

2.2.3.1離合器踏板自由行程S₀的計算

離合器踏板自由行程S₀計算公式：

S₀=（△S₁+△S₂×i₂i₃）i₁，

（4）式中：△S₁為離合主泵活塞與推桿間隙，△S₁=1.6mm； △S₂為變速器分離軸承自由行程，因該車裝配自動補償氣壓助力器，故△S₂=O；i₂離合系統(tǒng)液壓傳動比，i₂=1.44；i₃為離合器分離杠桿傳動比，i₃=1.38；i₃為離合踏板傳動比，i₁=3.1。

將數(shù)據(jù)帶入式（4）可得：S₀=4.96mm。

2.2.3.2離合器工作行程S₁的計算

離合器工作行程S₁計算公式：

S₁=i₁i₂i₃ξ△S

（5）式中，ξ為液壓離合銅制油管系數(shù)，取ξ=l； △S為離合器分離行程，△S=14mm。

經(jīng)式（5）計算可得：S₁=86.2mm。

離合器踏板的總行程S=S₁+S₀=91.16mm，此時離合總泵活塞的行程△S₃=S/i₁=29.4mm3