超越離合器摩擦副間接強(qiáng)度的計(jì)算

1、超越離合器摩擦副間接強(qiáng)度的計(jì)算ZL40、ZL50系列輪式裝載機(jī)上廣泛使用的超越離合器，配合導(dǎo)輪固定的雙渦輪液壓液力變矩器，顯著提高了變矩器在小傳動(dòng)比范圍的變矩系數(shù)和效率，而且展寬了高效率區(qū)域，對(duì)于提高傳動(dòng)效率和改善裝載機(jī)牽引性能起著非常重要的作用。但是超越離合器的作用壽命長(zhǎng)，一般僅有1-2年，甚至只有幾個(gè)月的時(shí)間。超越離合器壽命短的原因在于其磨擦副間的接觸強(qiáng)度不足。下面根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)推薦的方法以及利用彈性力學(xué)的基本公式進(jìn)行兩種強(qiáng)度計(jì)算來說明這一問題。1 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)推薦的強(qiáng)度計(jì)算方法1.1變矩器泵輪輸入轉(zhuǎn)矩TBTB=Te-T工-T轉(zhuǎn)-T變 （N m） （1）式中，Te為發(fā)動(dòng)機(jī)有效輸出轉(zhuǎn)矩，它

2、等于發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出的轉(zhuǎn)矩T'e減去發(fā)動(dòng)機(jī)全部輔件（如風(fēng)扇、發(fā)電機(jī)、空壓機(jī)）消耗的轉(zhuǎn)矩T輔，即Te=T'e-T輔；T工為工作泵消耗的轉(zhuǎn)矩；T轉(zhuǎn)為轉(zhuǎn)向泵消耗的轉(zhuǎn)矩；T變?yōu)樽兯倨飨牡霓D(zhuǎn)矩。1.2 超越離合器所傳遞的轉(zhuǎn)矩T當(dāng)裝載機(jī)起、制動(dòng)和作業(yè)時(shí)，常出現(xiàn)“零速工況”，此時(shí)超越離合器傳遞的轉(zhuǎn)矩T可用下式計(jì)算：T=K0TBZ2/Z1 （2）式中，K0為I=0時(shí)變矩器的變矩系數(shù)；Z1為一級(jí)輸入齒輪的齒數(shù)；Z2為Tc=K3(K1+K2)T (N?m) (3)式中 K1為與原動(dòng)機(jī)有關(guān)的動(dòng)載系數(shù)，發(fā)動(dòng)機(jī)為6缸內(nèi)燃機(jī)，K1=0.4；K2為與工作類型有關(guān)的動(dòng)載系數(shù)，對(duì)于輪式裝載機(jī)可取K2=2.00;K3

3、為精度系數(shù)，對(duì)于平面星輪K3=1.10-1.50。故有Tc=（2.64-3.60）T （3'）1.4接觸強(qiáng)度計(jì)算對(duì)于星輪、滾柱和外環(huán)齒輪均為同材質(zhì)制成的內(nèi)星輪滾柱式超越離合器，當(dāng)星輪工作面為平面時(shí)，在滾柱與兩面接觸處的強(qiáng)度取決于最大切應(yīng)力條件，可按下式計(jì)算： （4）式中 E為材料的彈性模量，可取E=206000N/mm為滾柱楔角（o）。2 按彈性力學(xué)中的Herz公式的計(jì)算方法2.1超越高合器磨擦副間的正壓力Fn因?yàn)椤傲闼俟r”下超越離合器的滾信處于靜力平衡狀態(tài)，所以滾柱與外環(huán)齒輪滾道之間的正壓力。當(dāng)離合順傳遞1.3中式（3）所算得的計(jì)算轉(zhuǎn)矩Tc時(shí)，磨擦副間正壓力Fn=Tc/Zrtan(

4、/2） ×103(N) (5)式中各參數(shù)意義同前。2.2磨擦副間的最大接觸應(yīng)力H流柱與平面型內(nèi)星輪以及滾柱外環(huán)齒輪之間初始接觸為線接觸，受力以后呈窄帶形接觸面。最大接觸應(yīng)力 H發(fā)生在窄帶中線各點(diǎn)上。根據(jù)Hertz公式有H =sqrt(1/( (1- 2)E1+（1- 2）/E)?Fn/l(1/1±1/2) ) (6)式中 E1、E2為滾柱和內(nèi)星輪或外環(huán)齒輪材料的彈性模量?？扇1=E2=206000N/mm2； 1、 2為滾柱和內(nèi)星輪或外環(huán)齒輪材料的泊松比，可取 1= 2=0.3；1為滾柱半徑，即1=r(mm);2為內(nèi)星輪工作面或外環(huán)齒滾道的曲率半徑，對(duì)于平面型內(nèi)星輪2=，

5、對(duì)于外環(huán)齒輪，2=R(mm)（即外環(huán)滾道半徑）； “+”號(hào)用于外接觸，“-”號(hào)用于內(nèi)接觸。（5）、（6）聯(lián)立并代入有關(guān)數(shù)據(jù)經(jīng)整理可得滾柱與內(nèi)星輪間接觸應(yīng)力H=1820*sqrt(Tc/RrlZtan(/2)*(N/mm2) (7)滾柱與外環(huán)齒輪間的接觸應(yīng)力H=1820*sqrt(Tc/RlZtan(/2)*(N/mm) (8)3 計(jì)算實(shí)例以ZL50型輪式裝載機(jī)為例。發(fā)動(dòng)機(jī)為6135AG型，其轉(zhuǎn)速在1250r/min左右時(shí)，最大轉(zhuǎn)矩T'e=718N.m。變矩器在“零速工況”下的變矩系數(shù)K0=4。工作泵為CBG3160，轉(zhuǎn)向泵CBG2080，變速泵為CBG120/15（或BB70A），一級(jí)

6、輸入齒輪數(shù)Z1=20，外環(huán)齒輪齒數(shù)Z=52。超越離合器滾柱Z=20個(gè)，滾柱半徑r=6.5mm,滾柱長(zhǎng)度 l=24mm,滾柱楔角=6.68°,外環(huán)齒輪滾道半徑R=95mm.3.1 泵輪上的輸入轉(zhuǎn)矩由（1）式TB=Te-T工-T轉(zhuǎn)-T變，本例中發(fā)動(dòng)機(jī)輔件消耗的轉(zhuǎn)矩按發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)出轉(zhuǎn)矩的（8-10）%計(jì)，則發(fā)動(dòng)機(jī)有效轉(zhuǎn)矩Te=T'e1-(8-10)%=7181-8-10顯然離合器的最大切應(yīng)力條件不能滿足。3.4 按Hertz公式計(jì)算最大接觸應(yīng)力H1=1820sqrt(Tc/RrlZtan(/2）)=1760-2055N/mm2滾柱與外環(huán)齒輪滾道之間的接觸力H2=1820sqrt(Tc/RrlZtan(/2）*（1/r-1/R1)=1698-1983N/mm2外環(huán)齒輪采用20Cr或20MnVB，滲碳淬火處理，HRC56-62；內(nèi)星輪材料用GCr1