项目一 机械式传动系构造与维修
任务一 主离合器构造与维修
知识目标:
1.学会描述传动系功用、类型、组成。
2.学会描述主离合器功用、类型、原理、典型结构。
3.学会分析主离合器常见故障原因。
技能目标:
1.能够正确拆装并调整离合器间隙。
2.能够对离合器主要零部件进行检修。
3.能够正确诊断和排除典型结构离合器常见故障。
任务咨询:
咨询一 传动系相关知识
一、工程机械底盘概述
工程机械有自行式和拖式两大类,本教材主要介绍自行式工程机械。自行式工程机械按其行驶方式的不同可分为轮式和履带式两种。自行式工程机械虽然种类很多,结构形式各异,但基本上可以划分为动力装置(内燃机)、工作装置和底盘三大部分。
(1)动力装置:发动机为自行式工程机械提供动力。通常采用柴油机,其输出的动力经过底盘传动系传给行驶系使机械行驶,经过底盘的传动系或液压传动系统等传给工作装置使机械作业。
(2)工作装置:工程机械直接完成各种工程作业任务而进行作业的装置,是机械作业的执行机构。不同类型的工程机械有不同的工作装置,如推土机的推土铲刀、推架等组成推土装置,装载机的装载铲斗、动臂等组成装载装置,挖掘机的铲斗、斗杆、动臂等组成挖掘装置。
(3)底盘:接受动力装置发出的动力,使机械能够行驶或同时进行作业。底盘是全机的基础,柴油机、工作装置、操纵系统及驾驶室等都装在它上面。底盘通常由传动系、行驶系、转向系和制动系组成。
底盘按行驶系的构造特点不同,可分为轮式和履带式两种。按传动系的构造特点不同,一般可分为机械传动式、液力机械传动式、全液压传动式和电传动式四种类型。
传动系的功用是将发动机输出的动力按需要传给驱动轮,使其适应各种工况下机械行驶或作业的需要。轮式机械传动系主要由主离合器(变矩器)、变速器、万向传动装置、主传动装置、差速器及轮边减速器等组成。履带式机械传动系主要由主离合器(变矩器)、变速器、中央传动装置、转向制动装置及侧减速器等组成。
行驶系的功用是将发动机输出的扭矩转化为驱动机械行驶的牵引力,并支承机械的重量和承受各种力。轮式机械行驶系主要由车轮、车桥、车架及悬挂装置等组成。履带式机械行驶系主要由行驶装置、悬架及车架等组成。
转向系的功用是使机械保持直线行驶及灵活准确地改变或回复其行驶方向。轮式机械转向系主要由转向盘、转向器、转向传动机构等组成。履带式机械转向系主要由转向离合器和转向制动器等组成。
制动系的功用是使机械减速或停车,并使机械可靠地停车而不滑溜。轮式机械制动系主要由制动器和制动传动机构等组成。履带式机械没有专门的制动系,而是利用转向制动装置进行制动。
随着工程机械的不断发展,工程机械新技术的应用更为普遍,给工程机械的维修带来许多新的问题。底盘是工程机械极为重要、极具共性的组成部分,本书根据工程机械的特点,以工程机械底盘构造与工作原理、常见故障诊断与排除、故障排除实例、典型底盘维修为主干,讲解工程机械底盘。
二、传动系的功用
工程机械的传动系是将发动机发出的动力按需要传给驱动轮或工作装置,使其在不同使用条件下正常行驶或作业的系统。其具体功用有以下几点。
1.减速增扭
只有当作用在驱动轮上的牵引力足以克服外界对工程机械的阻力时,工程机械方能起步、行驶和作业。
2.变速变扭
工程机械的使用条件(如负载大小、道路坡度、路面状况等)都在很大范围内变化,这就要求工程机械牵引力和速度应有足够的变化范围。为了使发动机能保持在有利转速范围(保证发动机功率较大而燃料消耗率较低的曲轴转速范围)内工作,而工程机械牵引力和速度又能在足够大的范围内变化,应使传动系传动比i有足够大的变化范围,即传动系应起变速作用。
3.实现机械倒驶
工程机械在作业时或进入停车场、车库,在窄路上掉头时,常常需要倒退行驶。然而,发动机是不能反向旋转的,故传动系必须保证在发动机旋转方向不变的情况下,能使驱动轮反向旋转,一般结构措施是在变速器内加设倒退挡。
4.结合或切断动力
发动机只能在无负荷情况下启动,而且启动后的转速必须保持在最低稳定转速以上,否则可能熄火。所以在工程机械起步之前,必须将发动机与驱动轮之间的传动路线暂时切断,以便启动发动机。在变换传动系挡位(换挡)以及对工程机械进行制动之前,也有必要暂时中断动力传递。为此,在发动机与变速器之间,应装设一个主动和从动部分能分离和结合的短时分离机构,这就是离合器。
在工程机械长时间停车时,以及在发动机不熄火、工程机械短时间停车时,或高速行驶的工程机械靠自身惯性进行长距离滑行时,传动系应能长时间保持在中断传动状态,故在变速器中设有空挡。
5.差速作用
当工程机械转弯行驶时,左、右车轮在同一时间内滚过的距离不同,如果两侧驱动轮仅用一根刚性轴驱动,则二者转速相同,因而转弯时必然产生车轮相对于地面滑动的现象,这将造成转向困难、动力消耗增加、传动系内某些零件和轮胎加速磨损。所以,驱动桥内应装有差速器,使左、右两驱动轮能以不同的转速旋转。
此外,由于发动机、离合器和变速器都固定在车架上,而驱动桥和驱动轮是通过悬挂装置与车架连接的。因此在工程机械行驶过程中,变速器与驱动轮之间的相互位置会产生一定的变化。在此情况下,二者之间不能用简单的整体传动轴连接,而应采用由万向节和传动轴组成的万向传动装置。
三、传动系的类型
目前工程机械传动系类型有机械式传动系统、液力机械式传动系统、全液压式传动系统、电力传动系统等。
1.机械式传动系统
(1)轮式工程机械传动系。
如图1-1-1所示,它主要由以下几个总成组成。
图1-1-1 轮式工程机械用机械式传动系的一般组成及布置
1—离合器;2—变速器;3—万向节;4—驱动桥;5—差速器;6—半轴;7—主传动装置;8—传动轴
主离合器:位于内燃机和变速器之间,由驾驶员操纵,可以根据机械运行作业的实际需要,切断或接通传给变速器等总成的动力。
变速器:驾驶员通过操纵变速器,改变机械的行驶速度,或改变机械的行驶方向。
万向传动装置:由于变速器动力输出轴与传动系其他装置的动力输入轴不在同一直线上,而且动力输入轴和输出轴的相对位置在机械行驶过程中是变化的,所以需要用万向节传动装置连接并传递动力。万向传动装置包括万向节和传动轴。
主传动器:主传动器由一对或两对齿轮组成,它进一步降低转速、增大转矩。同时,还将万向传动装置传递来的动力方向改变90°后,传给差速器。
差速器:工程机械在行驶过程中,因弯道等原因,会出现在同一行驶时间内左、右驱动轮所滚过的路程不相等的现象。为此,把驱动左、右轮的驱动轴做成两段,形成两根半轴,由差速器把两半轴连接起来,实现左、右驱动轮不等速滚动,保证机械正常行驶。
(2)履带式工程机械传动系
如图1-1-2所示,内燃机纵向前置,与之连接的是主离合器。动力从内燃机输出,经离合器、联轴器传给变速器。变速器动力输出轴和主传动齿轮制成一体。动力方向改变90°后,由紧固在驱动轴上的从动锥齿轮传给左、右转向离合器,最后经终传动装置传到驱动链轮。
图1-1-2 履带式工程机械传动系简图
l—内燃机;2—齿轮箱;3—主离合器;4—变速器;5—主传动齿轮;6—转向离合器;7—终传动装置;8—驱动链轮;
A—工作装置液压油泵;B—离合器液压油泵;C—转向离合器液压油泵
履带式工程机械传动系因转向制动方式与轮式工程机械传动系不同,故在驱动桥内设置了转向制动装置。另外,在动力传至驱动链轮之前,为进一步减速增矩,增设了终传动装置,以满足履带式机械较大牵引力的需求。
2.液力机械式传动系统
工程机械工作负荷变化剧烈,需要根据负荷大小不断改变工作机构的速度,以取得必要的作业能力和生产率,并防止发动机熄火,使得驾驶员劳动强度大、生产力低、作业能力小。如果用液力传动可改善上述缺点,生产率可提高30%~50%,驾驶员劳动强度降低,发动机不会熄火,可以重载启动,简化变速箱结构,减少挡数,延长机械使用寿命等。由于液力机械传动的优点突出,因此液力机械式传动系在工程机械上得到重视和发展。图1-1-3为ZL50型装载机传动系简图。
从图1-1-3 中可以看出,和机械式传动系主要区别是内燃机动力经液力变矩器及具有双行星排的动力换挡变速器传给前后驱动桥。液力变矩器有以下工作特点:
图1-1-3 ZL50型装载机传动系简图
1—液力变矩器;2—超越离合器;3—动力换挡变速器;4—主离合器;5—脱桥机构;6—传动轴
(1)提高了机械的使用寿命。液力变矩器工作时,泵轮输入能量,蜗轮输出能量,两者之间有 2mm 左右的间隙,相互没有刚性连接,而是通过油这种介质把它们之间的能量进行交换的。这种连接可称为柔性连接,前后没有机械冲击,会起到相互的保护作用,提高了机械的使用寿命。据统计,采用液力机械式传动和机械式传动相比,发动机寿命增加 47%,变速器寿命增加100%,驱动桥寿命增加93%。对于载荷变化较剧烈的工程机械,效果更为显著。
(2)液力变矩器能自动变矩而适应外载荷的变化。柴油机转矩适应性系数较小(仅为1.05~1.20),故超载能力有限。为了适应机械作业时工作阻力急剧变化的特点及避免超载时发动机熄火,往往不得不提高发动机的功率储备,因而导致在正常工作范围内发动机功率利用程度降低,经济性下降。应用液力变矩器能大大地改善发动机的输出特性,使其在正常载荷条件下发动机处于额定工况下工作;而当载荷增大时,变矩器能自动增大输出转矩并降低输出转速(液力变矩器的最大变矩系数可达2.5以上),保持发动机的负荷与转速不变或变化很小,因此可充分利用发动机的最大功率工作,大大改善了机械作业时的牵引性能和动力性能。
(3)简化了机械的操纵。因为液力元件本身就相当于一个无级变速器,其性能扩展了发动机的动力范围,故变速器的排挡数可以显著减少,简化了变速器的结构,加之采用动力换挡,因而使机械的操纵简化,减轻了驾驶人员的劳动强度。
(4)提高了机械的起步性能和通过性能。由于变矩器具有自动无级变速的能力,因而起步平稳,并能以任意小的速度稳定行驶,这使机械行驶部分与地面的附着力增加,从而提高机械的通过性能。这对机械在泥泞、沼泽地带行驶或作业都是有利的。
(5)提高了机械的舒适性。采用变矩器后,机械可以平稳起步并在较大速度范围内无级变速,此外还可以吸收和消除冲击和振动,从而提高机械的操纵舒适性。
(6)减少了维修工作。液力传动元件由于工作在油中,较少出现故障,一般无须经常维修。
(7)液力机械传动系统缺点。液力变矩器工作时,有较大的能量损失,使它的工作效率比机械传动的偏低。一般变矩器的最高效率只能达到 0.82~0.92,能量损失较大,油温会升高,还须要液压系统来补充油量和冷却油液。工程机械液力变矩器的工作效率一般都不大于88%。在行驶阻力变化小而连续作业时,由于效率低而增加了燃油消耗量。液力传动系统需要设置供油系统,其液力元件加工精度要求高、价格贵,工作油容易泄漏,这使其结构复杂化,同时增加了成本。
3.全液压式传动系统
全液压式传动系统也是一种无级变速传动系统,结构简单、布置方便、操纵轻便、工作效率高、容易改型换代等优点,近年来,在公路工程机械上应用广泛。例如,具有全液压式传动系的挖掘机目前已基本取代了机械式传动系的挖掘机。
图1-1-4 为挖掘机的全液压式传动系示意图。从图中可以看出,柴油机通过分动箱直接驱动5个液压泵,其中两个双向变量柱塞泵供行走装置中柱塞马达用,两个辅助齿轮泵作为行走装置液压系统补油用,另一个齿轮泵供工作装置用。行走装置是由柱塞马达通过减速箱来驱动4个行走轮的。也改变液压马达的供油量可改变机械行驶速度,改变供油方向使液压马达反转可使机械后退。有的机械直接用液压马达驱动行走轮,进一步简化了传动系统。
图1-1-4 全液压式传动系示意图
1—辅助齿轮泵;2—双向变量柱塞泵;3—小齿轮箱;4—行走轮;5—行走减速器;6—柱塞式液压马达;7—齿轮式液压泵;8—分动箱;9—柴油机
液压传动应用于工程机械行驶系的传动装置具有以下特点:
(1)能实现无级变速,变速范围大,并能实现微动,而且在相当大的变速范围内,保持较高的效率。
(2)用一根操纵杆便能改变行驶方向和速度。
(3)可利用液压传动系统实现制动。
(4)在履带式机械或以差速方式转向的轮式机械中,当左、右驱动轮分别采用独立的传动系统时,不需要主离合器、转向离合器及制动器等机构,因此传动系统中没有易损零件,结构简单,保养方便。另外,改变左、右驱动轮的转速能平稳地实现按任意转向半径转向及原地转向。
(5)便于实现自动化及远距离操纵。
工程机械工作时阻力大,前进、后退换向频繁及载荷变化剧烈工作条件恶劣,目前液压元件的性能还不能完全适应,要保证所有液压元件的耐久性和可靠性较困难,工程机械行驶系统中采用液压传动价格贵、噪声大。因此,目前在工程机械中液压传动使用较少。但是,随着液压元件性能的不断提高,预计会有更多的机械采用液压传动。
4.电力传动系统
工程机械中最常见的电力传动系统为电动轮的形式,如图1-1-5所示。其基本原理是由发动机带动直流发电机,然后用发电机输出的电能驱动装在车轮中的直流电动机,车轮和直流电动机(包括减速装置)装成一体,称为电动轮。电传动价格高、自重大。目前主要用于自卸载货汽车、铲运机以及矿用轮式装载机上。电动轮的结构如图l-1-6所示,这种传动系统的优点如下。
图1-1-5 电动轮传动系统示意图
1—柴油机;2—发电机;3—操纵装置;4—电动轮
图1-1-6 电动轮结构示意图
1—电动机;2—减速器;3—车架;4—车轮
(1)动力装置(柴油机发电机)和车轮之间没有刚性联系,便于总体布置及维修。
(2)变速操纵方便,可以实现无级变速,因而在整个速度变化范围内都可充分利用发动机功率。
(3)电动轮通用性强,可简单地实现任意多驱动轮驱动的方式,以满足不同机械对牵引性能和通过性能的要求。
(4)可以采用电力制动,在长坡道上行驶时可大大减轻车轮制动器的负荷,延长制动的寿命。
(5)容易实现自动化。
四、典型工程机械的传动系简图
工程机械传动系可用简图表示其动力的传递途径和系统组成情况。常见的工程机械中,快速履带式推土机、TL—120A推土机、74式Ⅲ挖掘机的传动系为机械传动,TL—180推土机、PY—160B平地机、ZL—40装载机、CL—7铲运机的传动系为液力机械式传动,TITAN355型轮胎式摊铺机为液压传动。其各自的传动系简图如图1-1-7~图1-1-11所示。
图1-1-7 快速履带式推土机传动简图
1—作业油泵;2—助力油泵;3—齿轮传动箱;4—发动机;5—侧减速器;6—转向离合器;7—变速器;8—主离合器
图1-1-8 TL—180推土机传动简图
1—发动机;2—锁紧离合器;3—变矩器;4—油泵;5—传动轴;6—变速器;7—换挡离合器;8—铰盘传动轴;9—手制动器;10—前驱动桥;11—轮边减速器;12—车轮;13—前传动轴;14—高低挡啮合套;15—后桥脱桥机构;16—后传动轴;17—后驱动桥
图1-1-9 CL—7铲运机传动简图
1—联轴器;2—工作油泵;3—变矩器;4—变速器;5—加力器;6—发动机;7—功率输出箱;8—转向油泵;9—前传动轴;10—轮边减速器;11—差速器;12—主传动器;13—后传动轴
图1-1-10 TITAN355型轮胎式摊铺机液压传动图
1—柴油机;2—供右刮板螺旋输送系统和转向用的三联泵;3—供左刮板螺旋输送系统和转向用的双联泵;4—油冷却器;5—供振捣梁用的油泵;6—用于行驶的油泵;7—行星减速器;8—驱动轮;9—制动器;10—万向传动轴;11—带差速锁的减速器;12—机械操作的蹄式停车制动器;13—液压马达
图1-1-11 PY—160B平地机传动简图
1—发动机;2—变矩器;3—主离合器;4、7—传动轴;5—变速器;6—手制动器;8—后驱动桥;9—平衡箱;10—车轮制动器;11—车轮
咨询二 主离合器概述
一、主离合器作用和要求
主离合器是根据工程机械的实际需要,由驾驶员操纵,实现分离和接合的机构。其具体功用如下:
(1)能迅速彻底地切断内燃机与传动系统间的动力传递,以防止变速器换挡时齿轮产生啮合冲击;
(2)能将内燃机动力和传动系柔和地接合,使工程机械平稳起步;
(3)当外界负荷剧增时,可利用离合器打滑作用起过载保护;
(4)利用离合器的分离,可使工程机械短时间驻车。
离合器工作时,分离应彻底,以保证平顺换挡;接合要柔顺,以保证机械平稳起步及行驶平稳;应具有足够的动力传递能力,既能传递内燃机产生的最大转矩,以保证机械具有良好的动力性,又能防止传动系的零部件过载;离合器中摩擦副的摩擦系数要高,耐磨、耐高温,具有较长的使用寿命;离合器散热性能要好,使其工作性能稳定、可靠。此外,离合器的操作要轻便,调整简便,以减小驾驶员的劳动强度;离合器从动部分的零件质量要小,以便迅速换挡;离合器各零件质量应均匀,结构和布置要对称,以保证整个离合器(以至内燃机)具有较高的动平衡精度,使机械(特别是传动系)运转平稳。
二、主离合器分类
离合器的类型较多,有摩擦式、液力式和电磁式等。工程机械应用最广泛的是根据摩擦原理设计而成的离合器,称为摩擦离合器。这种离合器结构简单,工作可靠。摩擦式离合器可根据以下情况分类。
(1)根据从动摩擦盘数,可分为单盘式、双盘式和多盘式离合器。
单盘式离合器有2个摩擦面。它的优点是结构简单、分离彻底、散热良好、调整方便、从动部分转动惯量小。
双盘式离合器有4个摩擦面。它的优点是接合较平顺、摩擦力大、可传递较大的扭矩。
多盘式离合器从动部分惯量大,不易分离彻底。一般只有在传递扭矩大,同时结构尺寸受到限制的机械上采用。
(2)根据压紧机构的类型,可分为弹簧压紧式和杠杆压紧式离合器。
弹簧压紧式离合器平时处于接合状态,故又称为常结合式。它只需要单向操纵,一般由脚控制,这种离合器操纵方便,便于机械在行驶时进行变速换挡。轮式机械多采用这种离合器。
杠杆压紧式离合器与弹簧压紧式离合器相比有两个特征:第一,摩擦副的正压力是由杠杆系统施加的。第二,此离合器接合和分离需要双向操纵,一般由手操纵杆进行控制,驾驶员不操纵时,既可以稳定地处于结合状态,又可以稳定地处于分离状态,故又称为非常结合式。若机械需要短时间停车,只需分离离合器即可,而不需将变速杆放入空挡。同时它便于驾驶员对其他操纵元件的操作,这对工程机械操作是十分必要的。履带式机械多采用这种离合器。
(3)根据摩擦盘的工作条件,可分为干式和湿式离合器。
干式离合器结构简单、制造容易,但使用中操纵要正确,该离合器磨损较快,需经常进行调整,否则易发生故障,并使磨损加剧,缩短寿命。
湿式离合器的摩擦盘是在油浴中工作,强制循环的工作液体对其进行润滑及冷却,所以磨损较小。摩擦面材料是用粉末冶金烧结而成的,因而它单位面积所允许承受的压力较高,耐磨性好,可使用较长时间不需调整,使用寿命长(一般比干式离合器长3~4倍),但需要增加压紧力来补偿。为了操纵轻便,一般都装有液压助力器。湿式离合器结构较复杂,但其优点突出,目前在工程机械中得到了广泛应用。
(4)按照操纵机构方式,可分为机械式、液压式、气动式3种,其中机械式和液压式操纵机构又常和各种形式的助力器配合使用。助力器有弹簧助力、液压助力和气动助力等形式。
三、主离合器组成与原理
1.常合式摩擦离合器组成及原理
常合式摩擦离合器(图1-1-12为离合器工作原理简图)一般由摩擦副、压紧与分离机构、操纵机构等组成。摩擦副包括主动摩擦盘和从动摩擦盘。这种摩擦离合器是直接利用内燃机飞轮的外端面作主动盘,从动盘通过花键和离合器轴相连,既可带动离合器轴一起旋转,又能沿离合器轴做轴向移动。离合器轴前端靠滚动轴承支承在飞轮中心凹孔中。
压紧与分离机构包括压盘、压紧弹簧、分离拉杆、分离杠杆等,它们都安装于离合器盖上,离合器盖用螺钉固紧在飞轮上。因而,压紧与分离机构是随飞轮一起旋转的。同时,压盘又可在压紧弹簧或分离拉杆的作用下做轴向移动。操纵机构包括分离轴承、分离套筒、分离拨叉、拉杆及离合器脚踏板等。因压紧弹簧装配时有预紧力,在此预紧力作用下,借助压盘将从动盘紧紧地压在飞轮的外端面上。此时离合器处于“接合”状态,内燃机动力由飞轮经从动盘、离合器轴传至变速器。
驾驶员踩下离合器脚踏板时,分离杠杆向右移动,分离拨叉推动分离滑套,分离轴承左移,使分离杠杆内端受压。当操纵力大于压紧弹簧预紧力时,分离杠杆外端通过分离拉杆将压盘向右拉,压缩压紧弹簧,直至使压盘、从动盘及飞轮表面间出现0.5mm的间隙为止,此时离合器处于“分离”状态,内燃机动力传递被“切断”。
常合式离合器是靠压紧弹簧的预紧力传递动力的,当驾驶员不操纵时处于“接合”状态(由此而称其为常合式弹簧压紧摩擦离合器),传递转矩的大小取决于弹簧压紧力、摩擦副平均直径、摩擦系数等因素。“分离”状态时主、从动摩擦副之间必须保持一定的间隙。
结合状态时,分离轴承与分离杠杆内端之间预留的间隙称为离合器的自由间隙,它防止离合器从动盘摩擦片磨损变薄后压盘不能前移而造成的离合器打滑。消除离合器自由间隙及分离机构、操纵机构零件弹性变形所需要的离合器踏板行程称为离合器踏板自由行程。其大小可以调整。
图1-1-12 离合器的组成和工作原理示意图
2.非常合式离合器的组成及原理
非常合式摩擦离合器的工作原理如图1-1-13所示。
非常合式摩擦离合器摩擦副包括主动盘和前从动盘、后从动盘。主动盘上的外花键和飞轮上的内花键相连,既可随飞轮一起旋转,又能做轴向移动。前从动盘用键和离合器轴紧固连接,并利用前端螺母定位,防止其产生轴向移动。在其轮毂的后端外圆上,分别铣有花键和螺纹。后从动盘通过内花键套装在轮毂的外花键上,而压紧与分离机构则拧在轮毂的螺纹上。
压紧与分离机构包括以螺纹拧在前从动轮毂上的十字架、加压杠杆、弹性推杆等。当利用操纵杆使分离套6向左移动时,弹性推杆8使加压杠杆9向内收紧,使加压杠杆9的凸起处将后从动盘4向左推移,直至将后从动盘4及主动盘3与前从动盘2压紧。当分离套移到图1-1-13(b)所示的位置(即处于中立位置)时,弹性推杆处于垂直位置。此时,作用在后从动盘上的压紧力达到最大,但此位置是不稳定的,稍有振动,加压杠杆就有退回到分离位置[图1-1-13(c)]的可能。为避免出现这种情况,应将分离套继续向左推移,让弹性推杆越过垂直位置,稍向后倾斜[图1-1-13(a)],这样,尽管压紧力减小了一些,但可以保证离合器处于稳定的接合位置。
当扳动操纵杆带动分离套6右移,加压杠杆9的凸缘离开后从动盘4,主离合器分离,动力被切断[图1-1-13(c)]。
图1-1-13 非常合式摩擦离合器工作原理
l—飞轮;2—前从动盘;3—主动盘;4—后从动盘;5—十字架;6—分离套;7—离合器轴;8—弹性推杆;9—加压杠杆;10—杠杆销轴
咨询三 典型主离合器构造原理
常合式离合器工程汽车及某些工程机械,中小马力的机械大多用单片或双片干式离合器,如解放牌汽车、黄河牌汽车、74式挖掘机、PY160型平地机等。一些工程机械采用汽车底盘,如混凝土泵车采用奔驰底盘,所以离合器为单片干式离合器,直径430mm,液压助力的类型。采用沃尔沃底盘的离合器为干式双片、液力辅助类型。常合式离合器一般多采用弹簧压紧机构,如单片、双片、多片干式离合器。
非常合式离合器一般用于动力较大的履带底盘工程机械,可以长时间处于分离状态,有较大摩擦系数、承受较高正压力的粉末冶金材料的多片摩擦离合器,弹性杠杆既是压紧机构,又是松放机构。上海TY120型推土机、移山80型推土机、TY220推土机及一些挖掘机上采用非常合式离合器。
一、单片常合式摩擦离合器
图1-1-14为东风EQ1090型载货汽车用单片常合式摩擦离合器,它具有结构简单、分离彻底、散热性好、调整方便、尺寸紧凑等优点。
图1-1-14 单片常合式摩擦离合器
l—传动片;2—螺钉;3—铆钉;4—从动盘;5—扭转减振器;6—分离杠杆;7—支承螺栓;8—压盘;9—离合器盖;10—摆动支承片;11—调整螺母;12—浮动销;13—支承弹簧;14—压紧弹簧
(1)摩擦副
离合器摩擦副包括飞轮、压盘和从动盘。为减小从动盘的转动惯量,减小变速器换挡时的冲击,从动盘一般用薄钢板制成,用铆钉和从动盘毂铆接在一起。从动盘毂以花键和离合器输出轴连接。在从动盘两端面上,用铝质埋头铆钉铆有模压石棉衬面,用以提高摩擦副的摩擦系数和耐磨性。从动盘上还装有扭转减振器,以吸收冲击和振动。
(2)压紧与分离机构
为保证压盘具有足够的刚度并防止其受热后翘曲变形,压盘为铸铁制成的具有一定厚度的圆盘,它通过4组弹性传动片和离合器盖相连接。传动片一端用铆钉铆在离合器盖上,另一端用螺钉紧固于压盘上。离合器盖以2个定位孔与飞轮对正后,用8个螺钉固定在飞轮上,通过传动片带动压盘随飞轮一起旋转。为保证离合器分离时的对中性及离合器工作的平稳性,4组传动片相隔90°并沿圆周切向均匀分布。离合器分离时,弹性传动片发生弯曲变形,从而使压盘相对于离合器盖向右移动。压盘与离合器盖采用这种传动片连接方式,具有结构简单、传动效率高、噪声小、接合平稳、压盘与离合器盖间不存在磨损等优点。在压盘的右侧,沿圆周方向分布着16个压紧弹簧,当离合器处于接合状态时,它将压盘、从动盘紧紧压在飞轮上。
4 个用薄钢板冲压而成的分离杠杆,通过调整螺母的支承螺栓及浮动销支承在离合器盖上。支承螺栓的左端插入压盘相应的孔中。支承弹簧使分离杠杆的中部通过浮动销紧靠在支承螺栓方形孔的左内侧面上。分离杠杆的外端通过摆动支承片顶住压盘。离合器接合时,摆动支承片。
呈凹字形(图1-1-14中B—B剖视),其平直的一边支承在分离杠杆外端的凹面处,两者保持完全接触,而其凹边则嵌入压盘的凸起部。离合器分离时,分离杠杆内端绕浮动销转动,外端则通过摆动支承片将压盘拉向右方。此时,一方面浮动销沿与支承螺栓方形孔的左内侧接触面向离合器中心滚动一个很小距离;另一方面,摆动支承片与压盘接触边向外倾斜。这样,可消除运动件间的干涉,并减小摆动支承片与分离杠杆接触面间的滑动摩擦。这种结构因其工艺结构简单、零件数目少,而得到广泛的应用。
为保证离合器在分离和接合过程中,压盘位置和飞轮外端面平行,防止因压盘歪斜而造成分离不彻底及起步时发生“颤抖”现象,可通过调整螺母进行调整,使4个分离杠杆内端处在平行于飞轮端面的同一平面内。
离合器处于接合状态时,自由间隙可通过调整螺母进行调整。由于离合器自由间隙的存在,驾驶员在踩下离合器踏板后,要先消除自由间隙,然后才能使离合器分离。这样,离合器踏板行程就由两部分组成:对应自由间隙的踏板行程称为离合器踏板自由行程,余下的踏板行程称为离合器踏板工作行程。离合器踏板自由行程是通过调整踏板拉杆前端的螺母来实现的。
为保证内燃机与离合器整体的动平衡,除应严格控制运动零件的质量外,在离合器盖的紧固螺栓(图1-1-14中未画出)上还装有平衡片,拆卸时应做上记号,装复时要按原样装回。必要时,离合器连同内燃机要进行动平衡复试,否则会破坏曲轴与飞轮的动平衡,使曲轴发生早期疲劳损坏。内燃机若运转不平稳,会使整个传动系产生较大的振动与噪声。
二、双片常合式摩擦离合器
以 74 式Ⅲ挖掘机的主离合器为例进行分析。主离合器为弹簧压紧双盘干式离合器,主要由主动部分、压紧机构、从动部分和操纵机构等组成(图1-1-15)。
图1-1-15 74式Ⅲ挖掘机主离合器
1—压盘;2—分离臂;3—离合器盖;4—支承弹簧;5—回位弹簧;6—分离叉;7—壳体;8—分离套;9—拉臂;10—压紧弹簧;11—传动销;12—隔热环;13—主动盘;14—曲轴;15—离合器轴;16—从动盘;17—分离弹簧;18—飞轮
(1)主动部分与压紧机构
主动部分与压紧机构主要由传动销、主动盘、压盘、离合器盖、压紧弹簧和分离臂等组成。6 个传动销压装在飞轮上,并用螺母固定。主动盘和压盘套装在传动销上,可做轴向移动。离合器盖用螺钉固定在传动销的端部。6 个分离臂的中部均制有凹槽,用以卡装在离合器盖的窗口内,并以此作为工作时的支点。分离臂外端用螺栓和压盘连接在一起,这样当向左压分离臂内端时,压盘便随之右移。分离臂外端的螺栓还可以用来调整分离臂内端工作面的高度。为防止离合器转动时分离臂发生振动,在分离臂中部和分离臂固定螺栓上装有支承弹簧。12个压紧弹簧的两端分别支承在离合器盖的凸台和压盘的隔热环上,隔热环用螺钉固定在压盘上。为防止主动盘在离合器分离时与前从动盘接触而造成离合器不能彻底分离,故在飞轮与主动盘之间装有3个锥形分离弹簧,并在离合器盖上旋装有3个限位螺钉,限位螺钉内端穿过压盘上的专用孔,以便在离合器分离时限制主动盘后移量。但在离合器结合后,其端部与压盘之间应有一定间隙(1~1.25mm)。发动机在工作时,上述所有部件跟随飞轮一起旋转。
(2)从动部分
从动部分由前、后两个从动盘和离合器轴(即变速器主动轴)组成。每个从动盘都由从动盘毂、钢片和摩擦片组成,其中从动盘毂和钢片、钢片和摩擦片均铆接在一起。从动盘毂通过内花键套装在变速器主动轴的前部花键上,并可轴向移动。从动盘毂两端是不对称的,在安装时应使短的部分相对,否则离合器将不能正常工作。从动盘毂用铆钉与钢片铆接,钢片上开有6条径向槽,用以防止受热后翘曲变形。在钢片的两侧用铆钉铆有摩擦片,两个从动盘分别处于飞轮、主动盘、压盘之间,由压紧弹簧将它们相互压紧在一起。
三、弹簧压紧液压助力多盘干式离合器
轮式推土机的主离合器采用弹簧压紧液压助力多盘干式的结构形式,它前面与齿轮传动箱连接,后面与变速器连接(图1-1-16)。
图1-1-16 轮式推土机主离合器
1—活动盘拉臂;2—压紧弹簧;3—连接螺栓;4—联轴器;5—定位锁片;6—启动齿圈;7—轴盖;8—连接齿轮;9—风扇联动装置主动轴;10—主动毂支承球轴承;11—接合盘;12—压盘;13—从动摩擦片;14—主动摩擦片;15—主动毂;16—从动毂;17—弹簧销;18—活动盘;19—活动盘分离环;20—注油接管;21—固定盘分离环;22—向定盘;23—球轴承;24—分离弹子;25—密封衬套;26—毡垫盖;27、33—调整垫片;28—变速器主动轴;29—套筒;30—套筒弹簧;31—主动轴支承轴承;32—压缩轮盘;34—变速器箱体
1.结构
主离合器由主动部分、从动部分、分离机构部分和操纵装置组成。
(1)主动部分
主动部分由连接齿轮及接合盘、主动毂、主动摩擦片、球轴承及毡垫盖等组成。
连接齿轮和接合盘制成一体,在连接齿轮毂内制有花键,风扇联动装置的主动轴插入其中。为防止轴窜出,在连接齿轮外端装有轴盖。接合盘上有两个甩油孔,用以将进入接合盘内的润滑脂甩出。主动毂用螺栓与接合盘连接,毂内制有齿槽,外周制有启动齿圈,启动发动机时,启动电动机的启动齿轮与它啮合,以带动主动毂转动。
主动摩擦片(9 片)制有外齿,与主动毂内的齿槽啮合。主动毂支承球轴承装在变速器主动轴上,内圈顶住从动毂,并用螺母固定,螺母用锁紧垫圈锁紧。毡垫盖套在轴承外圈上,用螺栓与接合盘相连,从而把主动部分支承在变速器主动轴上,并使主、从动部分很好地对中,另一方面当主离合器分离或打滑时,主动部分可在变速器主动轴上空转毡垫盖上装有毡垫,毡垫与从动毂接触,以防止轴承内的润滑脂流到摩擦片上。
(2)从动部分
从动部分由从动毂、从动摩擦片、压盘、压缩轮盘、弹簧销和压紧弹簧等组成。
从动毂内制有花键槽,套在变速器主动轴的花键上,在从动毂与变速器手动轴密封衬套之间装有调整垫片,用以在安装主离合器时,调整分离弹子间隙。从动毂外周制有齿槽及凸边,齿槽与从动摩擦片内齿啮合,凸边用以支承摩擦片,并兼起摩擦面的作用。从动毂中部制有18个圆孔,弹簧销从其中穿过。从动毂上制有3道轴向油道,以沟通分离弹子与球轴承之间的油道从动摩擦片(8片)制有内齿,与从动毂的外齿槽啮合。
弹簧销两端用螺栓分别固装着压盘和压缩轮盘,中间穿过压紧弹簧和从动毂,从而将主、从动摩擦片压紧。在压盘与每根弹簧销台肩之间装有调整垫片(垫片厚度为 0.5mm),它可以调整分离弹子的间隙。
(3)分离机构
分离机构由固定盘、活动盘、向心球轴承、分离弹子、顶压装置(29和30)等组成。
固定盘与变速器主动轴支承轴承的固定套一起用螺栓固定在变速器箱体上,并起轴承盖的作用,固定盘上铆有分离环,并焊有注油接管。分离环上有3个带斜度的弹子槽和3个钻孔。注油接管与固定在变速器上的注油管相连,用以向主离合器分离装置及轴承内加注润滑脂。在固定盘的内缘的环形槽内,装有密封毡垫。
活动盘套在从动毂上,其上铆有分离环,环内也有3个带斜度的弹子槽,但倾斜方向与固定盘分离环上的斜槽方向相反。活动盘的外缘有两道环槽,槽内装环形密封环,密封环与压缩轮盘配合,防止球轴承内的润滑脂外溢。活动盘内缘环形槽内装有密封毡垫,防止分离装置内的润滑脂外溢。活动盘拉臂,借连接销与操纵装置相连。
向心球轴承套在活动盘毂上,外圈装在压缩轮盘毂内,用于分离主离合器时,将分离装置的推力传给压缩轮盘,并可保证活动盘不随压缩轮盘转动。
分离弹子共3个,装在活动盘与固定盘的弹子槽内。主离合器结合时,分离弹子与弹子深槽保持一定的间隙,此间隙称为弹子间隙。当活动盘逆时针转动时,弹子由深槽滚向浅槽,弹子间隙消失后,继续转动活动盘,弹子便推动活动盘、压缩轮盘、弹簧销和压盘做轴向移动,使主离合器分离。
顶压装置共有3个,装在固定盘分离环的钻孔内,套筒的平面借弹簧的张力压向活动盘,有利于保持钢球间隙。
(4)操纵装置
操纵装置为液压助力式,主要由操纵杆系和液压助力系统组成。
① 操纵杆系。操纵杆系由踏板、空心轴、前拉杆、中拉杆、横轴、后拉杆、助力弹簧等组成(图1-1-17)。
图1-1-17 主离合器操纵杆系
1—前拉杆;2—助力弹簧;3—调整螺母;4—横轴;5—后拉杆;6—中拉杆;7—液压助力器;8—调整螺栓;9—空心轴;10—踏板
踏板固定在空心轴的平板上。空心轴以两边的滚针轴承支承在脚制动器踏板轴上。空心轴中部有注油螺塞,用以向轴承加注润滑脂。为防止润滑脂外溢,轴承外端装有毡垫。空心轴上焊有闭锁杠杆、平板和拉臂。闭锁杠杆在踏下制动器踏板并固定时,就被制动器踏板固定器的齿条挡住,而使主离合器踏板踏不下去,用以防止机械在制动的情况下起步。平板上有5个螺栓孔,用来固定和调整踏板在平板上的位置。平板前端上、下各有一限制螺栓,用来限制踏板的位置和拉杆的总行程。
中拉杆前端与助力器拉臂相连,后端与横轴左端的拉臂相连。拉杆中部有调整接头,用来在使用中调整自由行程。后拉杆一端与横轴上的拉臂相连,另一端与活动盘拉臂相连。后拉杆上有调整接头叉,用来在使用中调整自由行程。
助力装置由钩板、助力弹簧、支架和调整螺栓组成,用来帮助驾驶员分离主离合器,并使踏板处于最后位置。钩板与空心轴上拉臂相连,另一端挂助力弹簧。弹簧通过调整螺栓和螺母固定在支架上,调整螺栓可调整弹簧的长度,使助力装置正常工作。
② 液压助力系统。液压助力系统主要由助力器、齿轮泵(YBC30/80)、精滤器(YL-3)、液动顺序阀(XY- B63B)、单向阀(L-63B)等组成。液压助力系统的作用在于借助油液压力作用把操纵离合器结合或分离所需的作用力减小,使操纵轻便灵活。液压助力系统原理图如图1-1-18所示。
图1-1-18 液压助力系统原理图
1—齿轮泵;2—精滤器;3—单向阀;4—液动顺序阀;5—压力表;6—液压助力器;7—主离合器;8—右转向液压助力器;9—左转向液压助力器
2.工作情况
(1)分离[图1-1-19(b)]。踩下主离合器踏板时,通过操纵装置带动活动盘拉臂向前转动,分离弹子由深槽滚向浅槽,先使弹子间隙消失,而后推动活动盘、球轴承、压缩轮盘、弹簧销,使压盘向齿轮传动箱方向做轴向移动,弹簧被压缩,压盘松开摩擦片,主、从动摩擦片之间产生间隙,主离合器分离,动力被切断。
图1-1-19 主离合器的工作情形
1—从动毂;2、8—弹簧;3—球轴承;4—分离弹子;5—主动摩擦片;6—从动摩擦片;7—压板;9—固定盘;10—活动盘;11—压缩轮盘;12—活动盘拉臂
(2)结合[图1-1-19(a)]。松开主离合器踏板时,主离合器弹簧伸长,推动压缩轮盘、球轴承向变速器方向移动,迫使活动盘回转,分离弹子由浅槽滚向深槽。弹簧张力通过弹簧销带动压盘,压紧主、从动摩擦片踏板回到最高位置时,弹子间隙恢复,主离合器完全结合,发动机动力经齿轮传动箱、主离合器传给变速器。
(3)过载打滑。当推土机运动速度或负荷急剧变化(如撞击障碍物等)时,作用在主离合器上的扭矩大于它的摩擦力矩,主离合器便产生滑磨(即打滑),从而保证了传动系和发动机各机件不致因过载而损坏。
四、杠杆压紧单片干式非常合式摩擦离合器
图1-1-20为国产TY—120型推土机用单片非常合式摩擦离合器。
图1-1-20 TY—120型推土机离合器
1—扇形摩擦片;2—橡胶连接片组;3—主动盘轴承;4—挡油盘;5—回拉片弹簧;6—压爪;7—耳簧;8—油嘴;9—分离轴承;10—轴承壳;11—制动片;12—松放圈;13—销轴;14—分离滑套;15—导向传动销;16—压爪支架;17—压盘;18—主动盘;19—前从动盘;20—离合器轴;21—螺母;22—主动盘内套。
(1)摩擦副
摩擦副由铸铁制成的主动盘和铆有摩擦衬片的从动盘及从动压盘组成。主动盘通过5个用橡胶帆布制成的弹性连接块与飞轮相连。
为保证离合器轴的中心线在略有偏移或倾斜的情况下,离合器仍能可靠地传递转矩,主动盘除用弹性块和飞轮连接外,还用滚柱轴承通过内齿套支承在离合器轴上。
从动盘用花键装在离合器轴上,并用螺母作轴向定位,只允许它随离合器转动。从动压盘用内齿圈套在压盘毂上,压盘毂通过花键套在离合器轴上。在从动压盘外端面上铆有一组片式弹簧,片式弹簧的内缘压在压盘毂上。离合器轴的前端通过滚柱轴承、
弹性连接块间接地支承在飞轮上,后端通过铆有摩擦衬片的连接盘与变速器输入轴连接盘相连。
(2)压紧与分离机构
压紧与分离机构由拧在压盘毂上的支架、压紧杠杆和弹性推杆组成。这种机构的分离与接合动作,都必须由驾驶员来操纵。
(3)操纵机构
操纵机构如图1-1-21所示。套在离合器轴上的分离接合套的前端和弹性推杆铰接在一起。在分离接合套后端的轮毂上装有分离轴承、分离拨圈,通过连接销与分离轴承外座圈相连,然后,经一系列杆件将分离拨圈和离合器操纵手柄连接起来。
图1-1-21 操纵机构示意图
1—分离拨圈;2—连接销;3—分离轴承外座圈
(4)小制动器
工程机械一般作业速度都较低,当离合器分离、变速器挂入空挡时,机械就会很快停下来。而此时离合器输出轴因惯性力矩作用,仍以较高的转速旋转,这就给换挡带来了困难,容易出现打齿现象或延迟换挡时间。为此,特在离合器输出轴上设置一个小制动器。当离合器分离时,可迫使离合器轴迅速停止转动。
单片非常合式摩擦离合器在使用过程中,当摩擦衬片磨损后,压紧杠杆对从动压盘的压紧力会急剧下降,致使离合器严重打滑。因此,当摩擦衬片磨损超过限度、离合器出现打滑时,应当及时进行离合器摩擦副间的间隙调整。调整的方法将在实践训练中说明。
五、杠杆压紧多片湿式非常合式摩擦离合器
干式离合器结构简单,分离彻底,但能传递的转矩较小,散热条件较差,并且在使用中必须经常保持摩擦面干燥、清洁。一般用于中小功率、以运输为主的工程机械中。如重型、大功率的工程机械(如重型履带推土机等),因所需传递的转矩较大,普遍采用多片湿式非常合摩擦离合器。
多片湿式非常合摩擦离合器一般具有2~4个从动盘,其摩擦副浸在油液中。由于润滑油的清洗、润滑和冷却作用,所以湿式离合器摩擦副的磨损小,寿命长,使用中无须进行调整。又因为摩擦片多用粉末冶金(一般为铜基粉末冶金)烧结而成,承压能力强,加之采用多片,故可传递较大的转矩。图1-1-22为国产TY—180型推土机用多片湿式非常合摩擦离合器结构简图。
图1-1-22 TY—180型推土机离合器
(1)摩擦副
在飞轮的内齿圈上,安装有带轮齿的主动盘和压盘,它们可随飞轮一起旋转,也可做轴向移动。
离合器轴前端的花键上装有从动齿毂,并靠轴承支承在飞轮的中心孔内。
从动齿毂的外齿圈上安装了3片带轮齿的从动盘。从动盘除轴向移动外,还可带动从动齿毂、离合器轴旋转。从动盘(图1-1-23)由2片锰钢片铆接而成,其外端面分别有一层烧结的铜基粉末冶金片。与石棉材料相比,用这种材料做成的摩擦衬片,具有承受比压高、高温下耐磨性好、摩擦系数稳定、使用寿命长等优点,但其质量较大,且成本较高。在粉末冶金片的外表面上开有螺旋形油槽,润滑油通过油槽对摩擦片进行润滑、冷却和清除杂质(磨削物)。2片锰钢片内侧圆周方向上均布有4个蝶形弹簧,保证离合器接合时柔和、平稳。
图1-1-23 从动盘结构
1—铜基粉末冶金片;2—锰钢片;3—蝶形弹簧
(2)压紧与分离机构
TY—180型推土机离合器的分离与接合动作是采用重块肘节式压紧与分离机构来完成的。这种结构具有借助重块离心力自动促进离合器接合或分离的特点,其工作原理如图1-1-24所示。离合器处于分离状态[图1-1-24(c)]时,分离接合套架处于最右端,重块的离心力通过连接片对分离接合套产生一个向右的推力,从而保证离合器处于稳定的分离状态。当分离接合套在分离叉作用下沿离合器轴向左移至图1-1-24(b)的位置时,滚轮对压盘毂的压紧力达到最大,但此位置是不稳定的。所以,要将分离接合套再向左移到达图1-1-24(a)的位置,此时,重块的离心力对压爪架产生一个向左的推力,使离合器处于稳定的接合状态。
图1-1-24 压紧与分离机构工作简图
l—压盘毂;2—压杆;3—小滚轮;4—分离结合套;5—离合器轴;6—分离圈;7—重块;8—调节圈;9—离合器盖;a、b、c—销子
为便于离合器压紧与分离,在压盘上装有压盘毂及复位螺栓。复位螺栓右端借助复位弹簧安装在离合器盖上。当小滚轮向左压紧压盘毂时,复位弹簧受压缩,离合器处于接合状态。
小滚轮由销子与连接片的重块铰接在一起,连接片的内端通过销子口铰接于压爪架的耳块上。重块则通过销子铰接于调整圈上。具有外螺纹的调整圈拧装在离合器盖上,转动调整圈时,调整圈就会相对于离合器盖做轴向移动,从而调整了小滚轮与压盘毂的间隙。分离接合套的后端用螺钉固定,装有后盖板,两者之间形成一环槽,分离圈就安装在带衬套的环槽内。分离圈通过两个对称的衬块与离合器分离拨叉(图1-1-22中未画出)相连。
(3)操纵机构
因TY-180型推土机的功率较大,离合器传递的转矩大,离合器摩擦副间所需的压紧力就比较大,所以需要有较大的离合器操纵力。为减小驾驶员的劳动强度,减小离合器的操纵力,在离合器操纵机构中设置了液压助力器。液压助力器(图1-1-25)是由滑阀、活塞、大小弹簧及阀体等主要零件组成的一个随动滑阀。
图1-1-25 液压助力器离合器分离状态
助力器的阀体横装在离合器的外壳后上方。阀体内的滑阀的右端,通过双臂杠杆与驾驶室内的操纵杆(图中未画出)相连。活塞的左端经球座接头并借助球头杠杆连接在离合器分离叉轴上。这样,驾驶员只需用很小的力量(约60N左右)拨动操纵杆,带动滑阀做微量的移动,就可借助压力油推动活塞左右移动,实现离合器接合与分离动作的操纵。
当需要接合离合器时,驾驶员拨动操纵杆,通过双臂杠杆使滑阀克服弹簧中大弹簧的压力而右移,导致滑阀中央的两个凸台将油口A和油口C堵死,压力油自进油腔经油口D进入右工作腔,推动活塞左移,带动分离叉轴摆动,使离合器趋于接合,与此同时,左工作腔内的油经回油腔流出,形成低压油腔。
离合器完全接合后,驾驶员松开操纵杆,滑阀在小弹簧作用下移,将油口A、C同时开启。此时,阀体进出油腔和左右工作腔彼此连通,滑阀处于中立位置,作用于活塞上的力处于平衡状态,活塞静止不动,离合器处于稳定的接合状态。
离合器分离时,在驾驶员的操纵下,滑阀克服大弹簧的压力左移,利用凸台将油口B、D堵死,压力油自进油腔进入左工作腔,推动活塞右移,使离合器趋于分离。
同时,右工作腔与出油腔连通,形成低压油腔。当离合器完全分离后,操纵杆松开,滑阀在弹簧作用下右移,油口A、B、C、D全打开,滑阀处于中立位置,活塞两端油压处于平衡状态,活塞保持不动,离合器处于稳定的分离状态。
离合器操纵机构的油液是循环使用的(图1-1-26)。油泵从离合器壳内(经滤油器过滤后)将油液吸出,直接送入助力器,随后油液进入冷却器得到冷却,再进入离合器内润滑各运动部件,最后流回离合器壳。
图1-1-26 离合器油路图
1—离合器壳;2—滤油器;3—油泵;4—安全阀;5—液压助力器;6—冷却器;7—润滑离合器各运动部件;8—润滑动力输出装置各部件;9—泄油阀
在循环油路中,有安全阀与助力器并联。当离合器完全接合或分离时,驾驶员可能仍未松开操纵手柄,这样,滑阀就不能在弹簧的作用下移动,使油口始终有2个处于关闭状态,封闭油泵的排油通道,导致油泵出口处的油压剧增,与助力器并联设置安全阀,则可有效解决上述问题,避免由于系统内油压剧增而造成油泵及助力器等元件的损坏。
泄油阀与冷却器并联的目的是,当冷却器出故障(如堵塞等)时,可使油液直接经泄油阀流回离合器壳中,不至于使管路中压力升高。
TY—180型推土机在离合器轴上安装有带式小制动器。它主要由离合器轴、制动带及制动杠杆等零件所组成。装有摩擦衬片的制动带左端固定在离合器壳上,另一端用螺钉与制动杆连接,然后经制动杠杆等和离合器的分离机构联动。制动带与离合器轴一起旋转。当离合器分离时,离合器操纵杆通过制动杠杆拉紧制动带,迫使离合器轴停止转动,以利换挡。
咨询四 离合器的故障诊断排除
一、离合器打滑
1.故障现象
离合器打滑是指离合器不能将发动机的扭矩和转速可靠地传给传动系。其表现为:
(1)机械起步困难;
(2)机械的行驶速度不能随发动机的转速提高而提高;
(3)机械行驶或作业阻力增大时,机械不走而离合器发出焦糊臭味。
2.原因分析
摩擦式主离合器是依靠其摩擦副的摩擦力矩来传递发动机扭矩的,如果离合器的摩擦力矩小于发动机的输出扭矩,离合器就会出现打滑现象。离合器摩擦力矩的大小主要取决于其摩擦副的摩擦力的大小,离合器的摩擦力是作用在压盘上的正压力与摩擦副的摩擦系数的乘积。如果作用在压盘上的压力减小或摩擦系数减小或者两者都减小,摩擦力也相应减小,离合器的摩擦力矩也会减小,会导致离合器打滑。具体原因如下:
(1)离合器摩擦片变质。离合器摩擦衬片在工作时与压盘或飞轮之间出现滑动摩擦,所产生的高温易使摩擦衬片中的有机物质发生变质,从而导致摩擦副的摩擦系数下降,严重时可导致摩擦片龟裂,影响离合器的正常工作。
(2)摩擦衬片表面因长期使用而硬化,也会导致摩擦副的摩擦系数减小。
(3)摩擦衬片表面有油污或水时,摩擦系数将大大下降。
(4)常结合式主离合器压盘总压力是由压紧弹簧产生的,其大小取决于压紧弹簧的刚度和工作长度。如果压紧弹簧的刚度减小或工作长度增加,则压盘的总压力减小。引起弹簧压紧力减小的原因有:离合器摩擦片磨损变薄后,压盘的工作行程增加,使弹簧的工作长度增加,导致压盘压紧力减小;离合器长期工作或打滑产生的高温使压紧弹簧的刚度下降,导致压紧力不足;压紧弹簧长期承受交变载荷,使其疲劳而导致弹力衰退、压紧力下降。
(5)非经常结合式主离合器是由杠杆系统压紧的,其压紧力的大小取决于其加压杠杆与压盘受力点距离的大小,即加压杠杆与其距离大,压紧力小;反之,压紧力大。在使用过程中,由于摩擦面的不断磨损,使主、从动摩擦盘越来越靠近,而使加压杠杆与压盘受力点越来越远,导致压紧力减小、离合器打滑。各铰链销及孔磨损;压臂磨损;压盘及摩擦片磨损过多;耳簧及各弹性连接臂弹性减弱;调整圈上的导向销松动伸出;离合器前端螺母松动等均能造成离合器打滑。
弹性推杆的弹力对压盘压紧力也有直接影响,若弹性推杆材料选择不当或受交变载荷而疲劳,会使其弹力下降,导致压盘压紧力相应减小。
另外,使用操作不当如离合器分离不迅速;大油门高挡位起步;低挡换高挡时,车速没有足够高时就挂高挡并猛加油门;用突然猛加油门的方法克服大的阻力;使离合器处于半结合状态的时间过长等也可能造成离合器打滑。
3.诊断与排除
(1)试车判断
判断常接合式离合器是否打滑,可将发动机启动,拉紧手制动器,挂上挡,慢慢抬起离合器踏板,徐徐加大油门,如车身不动,发动机也不熄火,说明离合器打滑。另一方法是挂上挡,拉紧手制动器,用摇手柄摇转发动机,若发动机能够摇转,但车身并不移动,也说明离合器打滑。
判断非常接合式离合器是否打滑,可启动发动机,挂上三挡或四挡,结合离合器,机械行驶速度明显减慢;挂上一挡或二挡爬坡或作业,加大油门仍感到无力,但发动机不熄火,则说明离合器打滑。
(2)排除故障
① 检查自由行程。
常合式主离合器踏板自由行程的检查。离合器在结合状态下,测量分离轴承距分离杠杆内端的间隙应不小于 2~2.5mm,或将直尺放在踏板旁,先测出踏板完全放松时最高位置的高度,再测出踩下踏板感到有阻力时的高度,两者之差即为离合器踏板的自由行程。若检查出踏板自由行程正常时,应查看离合器分离杠杆内端是否在同一平面内,当个别分离杠杆调整不当或弯曲变形时,会影响踏板自由行程的检查,应进行处理。若踏板无自由行程,应按规定要求进行调整。
非常合式主离合器杠杆最大压紧力的调整。机械工作时若出现离合器打滑,扳动离合器操纵杆,手感很轻,说明离合器打滑多是由于杠杆压紧机构的最大压紧力减小所致,应予以调整。调整步骤如下:
a.将变速操纵杆置于空挡位置。
b.扳动离合器操纵杆,使其处于分离状态。
c.拆下离合器罩的检视孔盖,拨转加压杠杆的十字架,使其压紧螺钉处于易放松的位置。将变速操纵杆置入任一挡位,以阻止离合器轴的转动。
d.放松夹紧螺钉,转动十字架,旋入则杠杆最大压紧力增加,旋出则减小。将离合器调整到机械全负荷工作时不打滑为止。
e.调整完毕后拧紧压紧螺钉。
② 检查摩擦片。步骤如下:
a.拆下离合器检视孔盖,观察离合器有无甩出的油迹。若有油迹,则会使摩擦副的摩擦系数减小而引起离合器打滑。此时应拆下离合器,用汽油或碱水清洗油污并加热干燥。
b.若摩擦片厚度小于规定值,如铆钉头低于表面不足 0.5mm,或摩擦片产生烧焦破裂时,应更换摩擦片。若摩擦片厚度足够,但表面硬化,应进行修磨,消除硬化层,并增加其表面粗糙度,以恢复摩擦副的摩擦系数。
③ 检查压紧弹簧。经过以上检查和处理后离合器打滑现象仍未消除,则可能是压紧弹簧弹力减小所造成的,应更换压紧弹簧。
二、离合器分离不彻底
1.现象
离合器分离不彻底是指踩下离合器踏板或扳动离合器操纵杆使离合器分离时,动力传递未完全切断的现象。表现为挂挡困难或挂挡时变速器内发出齿轮撞击声。
2.原因分析
离合器分离不彻底是由于主动盘与从动盘未完全分离而造成的,使发动机的动力仍能够传递给变速箱输入轴。
(1)常合式主离合器分离不彻底的主要原因如下。
① 离合器踏板自由行程过大。
② 从动盘变形。
③ 分离杠杆调整不当。若分离杠杆内端高度不在同一平面内,会使离合器在分离过程中压盘发生歪斜,导致离合器局部分离不彻底。若分离杠杆内端调整过低,也会使压盘分离行程不足而使离合器分离不彻底。
④ 摩擦衬片过厚。
⑤ 双片式离合器中间压盘限位螺钉调整不当。为了限制中间主动盘的行程,防止它与后摩擦片接触,双片式离合器盖的外端圆周上,装有3个限位螺钉,如图1-1-27所示。如果限位螺钉调整不当,会使中间主动盘位移量不足,导致离合器分离不彻底。
图1-1-27 双片式离合器限位螺钉
1—限位螺钉;2—压盘;3—中间主动盘;4—飞轮
⑥ 从动盘花键毂涩滞。离合器分离时摩擦片不能灵活地轴向移动使离合器分离不彻底。
⑦ 摩擦(衬)片破碎。离合器分离时摩擦(衬)片碎片可能填挤在主、从动盘之中,使离合器分离不彻底。
⑧ 分离弹簧失效。双片式离合器在飞轮与中间主动盘之间装有 3 个分离弹簧,以保证两从动盘与中间主动盘、压盘及飞轮外端面彼此彻底分离。若分离弹簧折断、脱落或严重变形而使弹力减小,便失去其作用,进而使离合器分离不彻底。
⑨ 双片式离合器传动销的影响。双片式离合器沿周向均布有 6 个传动销,中间主动盘与压盘均滑套在传动销上,若传动销与销孔的形位偏差过大或锈蚀,可导致在分离时压盘轴向移动阻力增大,不能与从动盘产生间隙,使离合器分离不彻底。
⑩ 变速箱第一轴支承轴承的影响。变速箱第一轴用轴承支承在飞轮中心的承孔内,如果轴承锈蚀或烧蚀,会使飞轮与变速箱第一轴直接连接,离合器分离时即使其分离良好,发动机的动力仍能通过轴承向变速箱第一轴传递,容易被误认为离合器分离不彻底。
⑪ 液压操纵式离合器油液不足或液压管路中进入空气,也会导致离合器分离不彻底。
(2)非常合式主离合器分离不彻底的主要原因如下。
① 调整不当。非常合式主离合器最大压紧力调整时,杠杆压紧机构的十字架旋入过多,使主、从动摩擦盘的分离间隙过小而导致离合器分离不彻底。
② 板弹簧的影响。在离合器后盘上铆接有三组板弹簧,其作用是在离合器分离时,使主、从动摩擦盘产生分离间隙。如果由于铆钉松脱或板弹簧本身疲劳而使其弹力下降,会导致离合器分离不彻底。
③ 摩擦盘锈蚀的影响。机械在潮湿的环境中停放过久,容易使离合器的摩擦盘产生锈蚀,导致主、从动摩擦盘之间的分离间隙减小而造成离合器分离不彻底。
离合器主动盘轴承的锈蚀或因缺乏润滑油而导致烧蚀,会使发动机的动力不经离合器摩擦副而直接传给离合器轴,离合器不能切断动力。
3.诊断与排除
判断离合器是否分离不彻底,可将变速杆放空挡位置,使离合器处于分离状态,用起子推动从动盘,如能轻轻推动,则说明离合器分离彻底,反之,则说明分离不彻底。
(1)常合式主离合器故障诊断排除。
① 检查踏板自由行程,方法同前所述。若自由行程过大,可能是引起离合器分离不彻底的原因,应进行调整。
② 检查分离杠杆内端。打开离合器检视孔,观察分离杠杆内端的高度是否在同一平面内,若出现高低不一的现象应进行调整。
③ 双片式离合器限位螺钉的检查。检查离合器限位螺钉端头距中间压盘的间隙是否符合规定,若不符合则应进行调整。
④ 检查离合器摩擦(衬)片的厚度。离合器新换摩擦(衬)片后分离不彻底,可能是由于摩擦(衬)片过厚所导致的,应调整离合器的分离距离。
如果经过上述检查与调整后离合器仍分离不彻底,其原因可能是摩擦片翘曲变形、破裂或分离弹簧失效等原因,应做进一步分析。
(2)非常合式主离合器故障诊断排除。
① 如果机械停机时分离正常,停放过久后出现离合器分离不彻底,且驾驶员扳动操纵杆费力,说明离合器分离不彻底大多是因为锈蚀导致的,应予以排除。
② 如果机械刚维修后出现离合器分离不彻底,则说明是因为离合器杠杆压紧机构的十字架调整不当导致的,应重新调整。
三、离合器发抖
1.现象
当离合器按正常操作平缓地接合时,机械不是平滑的增加速度,而是间断起步甚至使机械产生抖动或机械突然闯出。离合器发抖也称为离合器接合不平顺,是由于发动机向传动系输出较大扭矩时,离合器传递动力不连续。
2.原因分析
根本原因是主从动盘间传递的扭矩时大时小,不能平顺地增加。
离合器发抖故障的具体原因如下。
① 主、从动摩擦盘接触面不平,如主、从动盘翘曲、变形,导致发动机的动力传递断断续续,而使离合器发抖。
② 压盘正压力不均匀。离合器压紧弹簧弹力不一致或分离杠杆内端不在同一平面内,均会造成压盘压力不均匀,进而使离合器发抖。
③ 离合器从动盘钢片键槽松旷或变速箱第一轴花键轴磨损过大而松旷,也会导致动力传递不连续及离合器发抖。
④ 从动盘毂铆钉松动,从动钢片断裂,转动件动平衡不符合要求等。
⑤ 操作不当。如油门小,挡位高,起步过猛。
3.诊断与排除
离合器发抖故障的诊断与排除的步骤及方法如下。
① 检查分离杠杆内端与分离轴承的间隙是否一致。若不一致,说明分离杠杆内端不在同一平面内,应进行调整。反之,可检查发动机前后支架及变速箱的固定情况。如果以上检查均正常,说明离合器发抖可能是由于机件变形或平面度误差过大导致的,应分解离合器检查测量。
② 从动盘的检查。从动摩擦片的端面跳动量应不大于0.8mm,平面度约1mm,若不符合要求,应进行修磨。
③ 压紧弹簧的检查。将压紧弹簧拆下,在弹簧弹力检查仪上检测其弹力是否一致。也可测量弹簧的高度并作比较,若弹簧的自由长度不一致,则其弹力也不一样,应予以更换。
四、离合器异响
1.现象
离合器异响是指离合器工作时发出不正常的响声。异响可分为连续摩擦响声或撞击声,可以出现在离合器的分离或接合过程中,也可能是分离后或接合后发响。
2.诊断排除
离合器异响故障的原因分析及诊断、排除的步骤与方法如下。
① 启动发动机后即出现“沙沙”的摩擦声时,应先检查离合器踏板自由行程。若无自由行程,但离合器踏板放松后还能抬起少许,且异响随之消失,说明异响的原因是踏板回位弹簧过软或折断,应予以更换。若踏板放松后不能抬起,则原因是调整不当,应重新调整。若离合器踏板自由行程正常,但在发动机转速变化时有间断撞击声或摩擦声,异响的原因是离合器套筒回位弹簧脱落、折断或过软,应拆开离合器盖认真检查或更换弹簧。
② 发动机怠速运转时踩下离合器踏板少许,使其自由行程消除。若此时出现干摩擦响声,说明分离轴承缺少润滑油,注入润滑油后再次试验。若有效则为轴承松旷,若无效再踩下踏板少许,并略提高发动机转速,如果异响增大,说明分离轴承损坏,应予以更换。
③ 在踩下离合器踏板的过程中无异响,但踩到底后出现金属敲击声,且随着发动机转速升高而加重,但在中速稳定运转时声响又明显减弱或消失。对于双片式离合器,此异响原因是中间主动盘的传动销与销孔配合松旷,使中间主动盘失去定心作用,在自重的作用下,每转过一个角度就会向下跌落一次,使传动销与销孔撞击而产生金属敲击响。对于单片离合器,此异响原因可能为压盘与离合器盖配合松旷,可在离合器踏板踩到底后,用螺丝刀拨动压盘进一步检查并予以排除。
④ 连续踩动离合器踏板,在将要分离或结合的瞬间出现异响,多数是因为分离杠杆或支架销孔磨损松旷或摩擦衬片铆钉松动外露引起的。
⑤ 如果在离合器接合时有撞击声,可能是从动盘花键毂的铆钉松动或从动盘花键毂与变速箱第一轴配合松旷引起的。可根据离合器异响的原因分析和异响的特征进行判断,必要时应解体确诊,并予以排除。
五、故障实例
W4—60挖掘机上采用CA—10汽车离合器,结构如图1-1-28所示。
图1-1-28 离合器结构图
1—曲轴;2—飞轮;3—从动盘;4—中间盘;5—压盘;6—隔热环;7—分离杠杆弹簧;8—分离弹簧螺母;9—分离杠杆螺杆;10—分离杠杆;11—离合器盖;12—支承弹簧;13—分离套筒及轴承;14—分离轴承回位弹簧;15—分离叉;16—变速器输入轴;17—拉臂;18—压紧弹簧;19—壳体;20—传动销;21—轴承;22—分离弹簧;23—限位螺钉
有一台W4—60挖掘机,曾出现离合器分离不彻底的故障,此故障的排除过程如下:
① 查得踏板自由行程为32mm,较正常值偏大,将其调整为20mm,经试验无明显改进。
② 按规定重新调整限位螺钉23,试验后发现故障没有被排除。
③ 检查分离杠杆10内端高度,结果是高低不一。按要求调整后试验,故障依旧。
④ 因该离合器更换摩擦片后已经正常工作了一个时期,所以排除了摩擦片过厚或从动盘3装反的问题。
⑤ 经拆检发现,3个分离弹簧22状况良好;从动盘3没有翘曲不平的现象;变速器输入轴16上虽有少量油污,但不至于影响离合器的分离。
进一步检査,发现离合器盖11和压盘5明显不平行,如果调整分离杠杆10外端的螺母使离合器盖11和压盘5趋于平行,则分离杠杆10内端的高度就严重不一致。进一步分解发现,12个压紧弹簧18的高度差别较大,压盘5和压紧弹簧18等都有发蓝退火的痕迹。至此,找到故障的真正原因是:在此之前曾因离合器打滑烧坏了摩擦片,其产生的高温使主动部分,尤其是压紧弹簧18退火,弹性减退。当时未曾仔细检查就更换了摩擦片,装复使用后开始尚能正常工作,但压紧弹簧18退火变软的问题随着工作时间的增加逐渐显露出来,因为退火程度的不同,弹性减弱的程度也大不相同,使得离合器盖11与压盘5之间产生偏斜,分离杠杆10内端的高度也不一致,在弹簧最弱的一边离合器盘5与压盖11靠得最近,其分离杠杆10内端也最低。虽然分离杠杆10内端的高度可通过调整使之一致,但使压盘5的偏斜更大,因此根本无助于故障的排除。更换压紧弹簧18后,排除了故障。
实践训练1 常结合式离合器维修
一、离合器的维护
为了减少离合器故障的发生,使用时,分离应迅速、彻底,接合要平稳、缓慢、柔和;合理使用半联动,且一般应尽量少用;绝不允许离合器长时间处于半分离状态。离合器应根据说明书的规定及时维护,按时润滑离合器的各润滑点,且润滑时注意不要使油污浸入离合器的摩擦面,以免引起离合器打滑。
若因离合器沾有油污而引起打滑时,应及时进行清洗(干式)。在清洗前先旋下飞轮壳下部放油螺塞,放出积聚的废油,再启动发动机并使离合器片处于分离状态下,将汽油或煤油喷射在摩擦片的工作表面。经过一定时间(2~3min),待油污彻底清洗干净后,再旋紧放油螺塞。清洗后的离合器应按规定重新给各润滑点注油。
离合器一级维护时,应检查离合器踏板的自由行程。二级维护时,还要检查分离轴承复位弹簧的弹力,如有离合器打滑、分离不彻底、接合不平顺、分离时发响发抖等故障发生,还要对离合器进行拆检,以及更换从动盘、中压盘、复位弹簧及分离轴承等附加作业项目。
对其他车型应根据用户手册推荐的行驶里程按离合器维护项目进行。
二、常结合式离合器的拆装与调整
离合器的装配与调整是离合器修复后的重要工序,它直接影响离合器的正常工作。在进行装配与调整时,应注意零件之间的相互联系和遵循其客观规律。以74式Ⅲ挖掘机的主离合器为例。
1.离合器的拆装
(1)离合器分解
从车上拆下离合器,首先应拆下变速器,再拆下离合器总成。离合器盖总成分解时,首先应用压具把弹簧压缩,再拆下分离杠杆调整螺钉等,最后慢慢松开压具将其分解。
(2)离合器装配
① 装配注意事项
离合器从动盘装配时要仔细观察离合器从动盘的结构,检查表面是否有油污,应短毂相对,面向中间压盘。如果一片装反了,将使两从动盘之间的距离大于中间压盘的厚度,工作中从动盘受压变形;如两片都装反了则离合器不能装复。中压盘装复时,有弹簧座孔的一面朝向飞轮,其锥形支承弹簧大端装在座孔内。否则前从动盘与飞轮和中间压盘之间的摩擦力无法解除,从而造成分离不彻底。
中压盘装复时,有弹簧座孔的一面朝向飞轮,其锥形支承弹簧大端装在座孔内。否则前从动盘与飞轮和中间压盘之间的摩擦力无法解除,从而造成分离不彻底。
装车时用专用修理工具(或校正杆或变速器输入轴)插入离合器从动盘键槽做导杆,使离合器从动盘键槽中心对正,将离合器从动盘装在飞轮上(图1-1-29)。使前、后从动盘花键孔对正,否则将造成变速器装车困难。
图1-1-29 从动盘的安装
② 离合器盖总成装配。
离合器盖总成装配应在专用压具上进行,按照分解的相反顺序,将后压盘、弹簧、分离杠杆依次组合,用压具压紧后,在装上分离杠杆固定螺钉。
同时注意离合器盖装配时要对正原记号,同时也要注意对正和飞轮上所做的装配记号,以免增加不平衡。再均匀地以规定的拧紧顺序和力矩分几次拧紧各螺栓。装配时,要在各活动部位(如分离叉支承衬套、分离轴承内腔、连接销等处)涂以润滑脂。
③ 离合器总成装配。
总成装配时依次装上前从动盘、中间压盘、后从动盘、离合器盖总成,用变速器第一轴作导向后,拧紧固定螺栓。
2.离合器的调整
(1)分离杠杆高度的调整。分离杠杆高度调整不当将影响离合器的分离状况。其调整部位及要求与车型有关。74式Ⅲ挖掘机的主离合器分离杠杆内端上平面至后压盘的工作面距离为(34.5±0.25)mm,高度差不超过0.25mm,一般测量从动盘毂平面至分离杠杆内端上平面的距离,应为(33.5±0.25)mm,如图1-1-30所示。调整时通过分离杠杆外端的调整螺母进行调整,拧进螺母,距离增大,反之减小。
图1-1-30 分离杠杆高度调整距离
1—调整螺母;2—离合器盖;3—分离杠杆;4—压紧弹簧;5—螺栓;6—飞轮
(2)中间压盘行程的调整。中间压盘与限位螺钉之间应保持1~1.25mm的间隙。间隙过大或过小都会造成分离不彻底。间隙过小,中压盘后移量不足,使前从动盘与飞轮和中压盘之间的摩擦力不能彻底解除,造成离合器分离不彻底。间隙过大,则中压盘后移量太大,使之与后从动盘摩擦片产生摩擦,同样造成分离不彻底。调整时,使离合器处于接合状态,旋入中间压盘三只限位螺钉至与中间压盘接触,再退回 2/3~5/6 圈,一般听到锁片发出 4~5响,此时,中间压盘有1.25mm的移动行程。
(3)离合器机械操纵机构要有踏板自由行程的调整。踏板自由行程是指踏板踩至离合器临界分离位置,此时的踏板高度与踏板在自由状态的高度之差。检查时,先测出踏板在完全放松时的高度,再测出用手掌按下踏板感觉有阻力时的高度,前后两数值之差就是踏板的自由行程。
三、离合器主要零件的检修
(1)飞轮
飞轮后端面易出现磨损、沟槽、翘曲和裂纹等。磨损沟槽深度超过0.5mm、平面度误差超过0.12mm时,应修整平面。当飞轮工作面摆差超过极限值时需更换飞轮。飞轮摆差的检查方法如图1-1-31所示。
图1-1-31 飞轮摆差测量
(2)导向轴承
导向轴承通常是永久加以润滑而不需清洁或加注润滑油的。检查导向轴承时,一面用手转动轴承,一面向转动方向施加压力,如轴承卡住或阻力过大,则应更换导向轴承。更换导向轴承时,需用特种修理工具拆装,拆装的方法如图1-1-32所示。
图1-1-32 导向轴承的更换
(3)压盘和离合器盖
离合器压盘和中间压盘的主要耗损是工作表面的磨损,严重时会出现磨损沟槽。使用不当时,甚至引起翘曲或破损现象。
工作表面的轻微磨损,可用油石修平,磨损沟槽超过0.5mm时应修平平面,压盘的极限减薄量不得大于1mm,修整后压盘的平面度误差不得大于0.10mm,而且应进行静平衡试验。
压盘有严重的磨损或变形甚至出现裂纹,磨削后厚度小于极限值,应更换新件。
离合器盖与飞轮接合面的平面度公差为0.50mm。如有翘曲、裂纹或变形,应更换新件。
(4)从动盘
离合器从动盘的常见耗损有摩擦片的磨损、烧蚀、表面龟裂、油污、铆钉外露或松动等。使用不当时,还会出现扭转减振器弹簧折断、钢片与花键毂铆钉松动等现象。
从动盘摩擦衬片表面有烧焦、开裂、松动和扭转减振器弹簧折断时,应更换新片。
从动摩擦衬片表面严重油污,应更换新摩擦衬片并检查曲轴后油封与变速器第一轴的密封情况。
从动摩擦衬片表面严重磨损,用卡尺测量铆钉头深度,如图1-1-33所示。铆钉头深度小于0.50mm时应更换新片。新的或经修复的从动盘装配前应按图1-1-34所示的方法检验其端面圆跳动,若超过允许值应进行校正。
图1-1-33 离合器摩擦片磨损检查
图1-1-34 从动盘端面圆跳动的检查
(5)螺旋压紧弹簧
自由长度减小值大于2mm,在全长上的偏斜量超过1mm,或出现裂纹时应予更换。
(6)分离杠杆、分离轴承和分离叉
分离杠杆的端面磨损严重或变形、分离轴承运转不灵活或有噪声,应更换。有些离合器分离叉采用尼龙衬套支承,应检查其磨损情况,如松旷会使离合器操纵沉重,应更换新件。
实践训练2 非常结合式离合器维修
一、干式非常结合式离合器拆装调整
1.非常接合式离合器的分解
非常接合式离合器如需从机械上拆下时(以TY-120推土机为例),则首先应拆掉驾驶室底板,然后拆下离合器壳上盖,拆掉离合器轴接盘与变速器轴接盘的固定螺钉及胶布节与 5个传动销连接的固定螺母,将胶布节与传动销分开,再从飞轮上卸掉2个传动销,使飞轮拆去传动销的部位处于上方,即可抬出离合器。
离合器总成的分解步骤:
(1)拆掉离合器轴前端固定螺帽。
(2)取下前压盘。
(3)取下主动盘。
(4)抽出离合器轴。
(5)松开调整圈上的夹紧螺钉,旋掉调整圈。
(6)取下后压盘及短轴套即可分解成几大部分。
(7)拆掉各铰链轴销,将压臂、耳簧,调整圈、松放套分解成零件。
(8)最后卸下分离轴承。
2.非常接合式离合器的装配
非常接合式离合器组装时一般可单独组装成一体。非常接合式离合器组装时应注意以下技术要求。
(1)压盘应在齿套上灵活滑动,尤其在离合器分离时,压盘在片状复位弹簧作用下应能很快后移。
(2)离合器分离时,中间主动盘不得与从动盘及压盘相摩擦,TY—120型推土机主离合器分离时主、从动盘间最小间隙应大于0.3mm,最大间隙应小于0.8mm。
(3)离合器各压爪应属同一重量组,其质量差应不大于15g。
(4)连接主动盘与飞轮时,应使橡胶连接块工作时产生拉力。如果装反,工作时将很快损坏。
3.非常接合式主离合器的调整
非常接合式离合器主要是调整压盘的正压力,以保证传递足够的转矩。正压力是通过压爪产生的,而压爪压力是由操纵杆上的操纵力经过一系列杠杆传递的(指非助力式操纵),因此压盘上压力与操纵力有一定的关系。托盘上的正压力是通过操纵力的大小来判断的。当操纵力小于要求数值过多时,说明正压力过小;当操纵力大于要求数值时,说明正压过大。不合要求时可通过改变压爪支架相对于压盘的轴向位置进行调整。具体方法是:在离合器分离状态下,旋松压爪支架夹紧螺栓,相对压盘转动压爪支架,支架接近压盘时压力增加,反之则减小。边调边试操纵力大小,调后使夹紧螺栓可靠锁紧。调后的离合器应既能可靠传递转矩,又能自锁。
TY-120型推土机主离合器是杠杆压紧非常接合式离合器。在使用过程中,随着从动盘与压盘上的摩擦衬片的磨损变薄而使离合器打滑或接合不良,进而影响机械的正常运转,因此必须进行调整,其调整程序如下:分开主离合器,打开检视口盖,并把变速器放空挡。转动压爪支架,使夹紧螺栓朝向检视口位置。并将其旋松,然后将变速杆置于任一挡位,再将压爪支架沿与飞轮转动相反的方向转动一个角度,于是它就沿压盘毂外的螺纹向压盘稍移一些,压盘压力增大,向相反方向调则压盘压力减小。边调边试操纵杆操纵力大小(150~200N为宜)。调好后拧紧夹紧螺栓并锁紧,调好的标志是满载下不打滑。
TY-120型推土机主离合器小制动器在使用过程中,主动盘与从动盘之间的间隙不需要调整。
二、湿式非常结合式离合器的拆装调整
以TY-180型推土机为例阐述湿式离合器的检修。
1.湿式离合器拆卸步骤
(1)拆下驾驶室底板、操纵拉杆、油管等表面连接件。
(2)拆下万向节和小制动带,抽出离合器轴。
(3)拆下离合器外壳固定螺栓,将离合器向后移动脱离稳定销,再向左移动(从后面看)使拨叉与松放圈分离,抬出离合器壳体等,再分别分解油泵、助力器等。
(4)拆下离合器盖固定螺栓,将离合器盖、调整圈、松放套、松放圈等一起取下,再进行分解。
(5)取下压盘、从动盘、主动盘。
(6)由从动齿毂三个拆装孔中,先将轴承座固定螺栓卸下,然后将从动齿毂、轴承、轴承座等一同取下,再将卡环取下,卸下轴承座和轴承。
2.湿式离合器的分解要点
(1)拆卸时,可参照图1-1-35、图1-1-36等各部分分解图,并依据装配情况,前后、左右、上下的关联,按顺序进行拆卸。
图1-1-35 TY-180主离合器分解图
图1-1-36 液压助力器分解图
(2)对定位销、零件加工面以及铝合金件严禁使用铁锤敲打,对于不易拆卸的螺栓、螺母,切不可勉强硬卸。
(3)对操纵联杆拆卸时,杆的调整值不得随意变动,必须变动时要事先量好长度,以使组装时按此值重调。
(4)拆卸主离合器从动齿轮时,待取出主、从动片后,应由从动齿轮孔先将轴承护圈螺栓拧下,然后再拆卸从动齿轮。
(5)拆卸分离弹簧时,使用专用工具先将分离弹簧压缩,取出锁片,再将弹簧拆除。
(6)各部件拆卸后要清洗干净。特别对油封、轴承、调整垫片等应妥善保管。组装时,对涂有防锈剂的新零件,须除净防锈剂后再组装。
(7)装配油封时,要注意油封唇部的方向,装妥后要涂以润滑油;组装轴承时,要特别注意防尘;轴承、油封、衬套等部件需用压力机或压入工具组装。
(8)组装时,依据装配关系,有对合记号要求的应特别注意,如飞轮和压盘应对合装配,不得随意组装。
(9)拆卸主离合器从动齿毂时,不得硬撬,应先将轴承座固定螺栓旋出,然后将从动齿毂拆下。
3.湿式离合器的装配
湿式离合器的装配可按分解时的相反顺序进行装入,同时应注意:各零件要特别注意清洗干净。对有记号要求的部位应特别注意,如飞轮和压盘应对合装配,不得随意组装。装轴承、油封、衬套等应用专用机工具;装油封时应注意油封唇部的方向;装轴承时特别注意防尘。组装离合器操纵杆部分时注意保持连接拉杆的规定长度。
4.湿式离合器的调整
(1)主离合器调整时,应将发动机熄火,并使其处于减压状态,打开主离合器检查盖,利用启动电动机转动飞轮,将锁板(两处相隔 180°)转到离合器壳体检查孔的下方,分别松开锁板的锁紧螺母。
用专用扳手转动调整环(顺时针转动调整环,离合器压紧),直到调好为止。重新将两个锁紧螺母拧紧,使锁板可靠紧固,并按下述步骤检查离合器的调整正确性。
使发动机全速运转,将变速杆置于五挡位置,踩下全部制动踏板,然后将主离合器操纵杆向后拉,使离合器接合。此时,如发动机能在2s内自行熄火,并且操纵离合器的作用力不超过60N时,则认为离合器调整合格。
(2)小制动器的调整步骤(图1-1-37)如下。
图1-1-37 小制动器的调整位置
1—复位臂;2、6—调整螺钉;3—螺钉;4—臂;5—制动臂;7—制动毂;8—制动衬带摩擦面;9—制动衬带
① 把离合器操纵杆前推,使主离合器处于分离位置。
② 将调整螺钉2拧紧,使制动器复位臂1与制动臂5分开。松开锁紧螺母,并拧紧调整螺钉3,使之与制动臂5分开。
③ 轻推制动臂5,使制动衬带刚好密贴制动毂,制动臂应保持在该位置,然后退回调整螺钉2,使制动器复位臂1与制动臂5接触为止,再转回1~2圈,并将锁紧螺母紧固。
④ 将调整螺钉 3 转回到能与制动臂 5 相接触的位置,然后紧固锁紧螺母,此时决不可使助力器阀杆移动,调好后,检查制动毂与衬片带的间隙,应为0.8mm。
在上述调整中,如果发现两个调整螺钉之一失效或更换新制动衬带(衬带磨损量超过2.3mm)时,应补充下述步骤:在完成步骤①至步骤③后,松开锁紧螺母,并拧紧调整螺钉6,直到制动臂5近似处于垂直位置,而制动衬带应与制动毂密贴,再将锁紧螺母紧固,其余按步骤④和⑤进行调整。
当小制动器衬片带磨损不大时,可直接按下述步骤调整:松开锁紧螺母,拧调整螺钉6,使衬带与制动毂密贴,再将调整螺钉6退回1~2圈,然后紧固锁紧螺母。
小制动器调整后,应检查其调整的正确性;待发动机运转正常后,将主离合器操纵杆向前推到底,离合器轴在3s内迅速制动,则认为调整合格。
任务思考题1
1.简述传动系的作用、种类及其优缺点。
2.简述主离合器的作用、种类。
3.简述非常结合式离合器结构特点及原理。
4.如何检修离合器从动盘?
5.74式Ⅱ型挖掘机离合器的装配注意事项有哪些?
6.简述74式Ⅱ型挖掘机离合器的调整。
7.离合器打滑和分离不彻底的现象及原因有哪些?怎样诊断?
8.74式Ⅱ型挖掘机离合器踏板自由行程随着从动盘摩擦片和主动盘的磨损增大是增大,还是减小?试分析原因。