皮带传动小型轮式拖拉机离合器的可靠性分析脚踏剪板机
发布时间:2022-06-28 20:41:40
皮带传动小型轮式拖拉机离合器的可靠性分析
皮带传动小型轮式拖拉机离合器的可靠性分析 2011: 目前,国内生产皮带传动小型轮式拖拉机的企业一百多家,这些企业主要分布在山东、河南、河北、黑龙江、内蒙和吉林等省区,以山东省生产企业最多,占全国生产企业的60%以上,随着农村经济的发展、农民需求的提高,小型轮式拖拉机的功率不断向上延伸,从过去的12、15马力发展到今天的17~24马力,有的甚至发展到26马力,几乎都采用只增大发动机功率,而其它部件总成未做相应技术改进,结果导致动力传递不足,传递效率低,使得最大牵引功率不达标,产品质量也存在严重问题。近几年该产品抽样检查发现其合格率一直不超过50%。离合器是拖拉机动力传递的重要组成部分,功率提高以后其结构要做相应改进,否则寿命缩短、可靠性受到严重影响。1.离合器的结构与工作过程皮带传动小型轮式拖拉机的离合器是一种常接合、弹簧压紧、双片、干式离合器,由四部分组成:主动部分包括压盘、主动片、皮带轮、皮带轮盖;从动部分即从动盘总成;压紧、分离机构包括弹簧、分离杠杆、调整螺杆和调整螺母;操纵机构包括离合器踏板、拉杆、分离爪座、分离爪和分离轴承。
1.分离爪座 2.分离爪 3.分离轴承 4.弹簧 5.主动片 7.皮带轮 8.从动盘总成 9.皮带轮盖 10.分离杠杆 11.调整螺杆 12.调整螺母
离合器的工作过程如下:当踩下离合器踏板时,在拉杆的带动下分离爪绕分离爪座旋转,推动分离轴承向上移动,消除离合器分离间隙0.5mm后,推动分离杠杆内端向上移动,分离杠杆绕其中间销轴转动,其外端压紧调整螺母,通过调整螺杆带动压盘向下移动,压缩弹簧,使离合器的主动部分和从动部分发生分离,不再有摩擦力产生,从而切断离合器主动部分向从动部分动力的传递。当慢慢松开离合器踏板时,在弹簧的作用下,压盘向上移动,使离合器的主动部分和从动部分接合,在摩擦力的作用下,主动部分带动从动部分一起旋转,从动部分即离合器从动盘总成通过花键与变速箱输入轴相联,从而实现动力从离合器皮带轮到变速箱输入轴的传递。2.离合器的主要参数及扭矩储备系数、单位压力、滑磨功、温升验算主要参数:摩擦面的内径D1=φ76mm ,摩擦面的外径D2=φ160mm ,摩擦面对数n=4 ,摩擦材料为石棉。2.1离合器传递的最大扭矩和扭矩储备系数验算 簧丝直径d=3.5mm ,工作圈数n=5,弹簧中径D=19mm,工作载荷下的变形量f=10mm,弹簧个数Z=6,材料:3.5/70-C, 切变模量G=7.9×104MPa单个弹簧的压紧力:
弹簧的总压力:F= Z·F'=6×432.09=2592.36(N)摩擦系数(钢对石棉)μ=0.3,摩擦合力作用半径Rp=0.25(D2-D1)=59mm=0.059m离合器传递的最大扭矩: M=nμRpF=4×0.3×0.059×2592.36=183.54(N·m)皮带轮传动比i皮=1.75,15、17、24马力拖拉机发动机额定扭矩Mn为52、59.5、84 N·m15马力拖拉机离合器的扭矩储备系数:
按照同样的方法可以计算出17、24马力拖拉机离合器的扭矩储备系数β分别为1.76、1.24。根据实验和使用经验,干式、弹簧压紧离合器扭矩储备系数β不宜小于2,一般β在2.0~2.8之间。扭矩储备系数如果小于推荐值,由于拖拉机工作的路面条件很差,经常出现超负荷工况,这样便无法保证发动机动力的正常传递,并且离合器的工作性能会急剧下降,寿命缩短。从前面的计算可以看出,15马力拖拉机离合器的扭矩储备系数在推荐值范围内,而17、24马力拖拉机离合器的扭矩储备系数已超出推荐值范围,因此该离合器对于17马力以上的拖拉机不适用。2.2 离合器摩擦片单位压力验算单位压力:
干式离合器钢对石棉摩擦副材料的许用单位压力[p]=0.1~0.25 MPa,该离合器摩擦片单位压力满足要求,不受拖拉机功率的影响。2.3 离合器单位滑磨功及温升验算由拖拉机的结构及技术参数知道,15马力拖拉机,离合器的扭矩储备系数β=2.01,离合器主动片的角速度ωeb=2π×2000/(60×1.75)=119.68rad/s,换算到离合器主动盘上的发动机飞轮转动惯量JM=2.46kg.m2,换算到离合器主动盘上的发动机转动惯量Je=1.2JM=1.2×2.46=2.95kg.m2,拖拉机机组质量mΣ=1930kg,驱动轮动力半径rd=0.38m,拖拉机起步最高档传动系传动比iΣ=27.41,换算到离合器轴上的拖拉机机组的转动惯量,离合器主动片的重量m1=1 kg, 主动片吸收热量占总热量的百分比γ=0.5,钢的比热容c=481.5J/ kg·℃离合器的滑磨功:
单位滑磨功:
离合器主动片在离合器接合一次中温升:
对于17马力拖拉机,离合器的扭矩储备系数β=1.76,由于其结构与15马力拖拉机相同,仅发动机功率有提高,因此计算其离合器单位滑磨功、接合一次中温升的相关参数与15马力拖拉机相同。按照前面的计算方法求得17马力拖拉机离合器的单位滑磨功w=0.087 J/㎜2,温升Δt=5.63℃,笔者经计算发现17马力以上拖拉机离合器的单位滑磨功、温升更大。离合器接合过程中由于主、从动片转速不同产生相对滑磨,滑磨产生的热量使离合器的摩擦件温度升高,摩擦系数降低,传递扭矩的能力降低,甚至导致摩擦衬面因过热而烧损,可见离合器接合过程中,滑磨功产生的热量是影响离合器寿命的重要因素,通常单位滑磨功要求不大于0.3 J/㎜2,受热最严重的零件在离合器接合一次中温升不大于5℃。从上面的计算可以看出,15马力拖拉机离合器的温升在推荐值范围内,17马力以上拖拉机离合器的温升均超出了推荐值范围。3.结论由以上分析可以得知,15马力拖拉机离合器的扭矩储备和温升满足要求,功率增大到17马力便超出推荐值,影响离合器的工作性能,如功率进一步提高且离合器结构不改进,会使其可靠性变得更差,寿命更短。简介:付文信——男,山东潍坊学院机电学院机械专业教师,曾任山东潍坊拖拉机厂的总工程师管文——女,硕士毕业,山东潍坊学院机电学院机械专业教师、《农业机械》杂志编委。本文由管文修改并推荐到《农业机械》2008年4期(end)
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