CN101055005B - 超大滚柱工程机械超越离合器 - Google Patents

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一种超大滚柱工程机械超越离合器，涉及机械技术领域。将超越离合器的滚柱数量为变为14-18个，滚柱直径为20-27mm，滚柱长度为25-30mm，外环齿轮滚道直径为200-225mm，楔形角α为7.2-7.8度。本发明超越离合器外形尺寸不变的情况下，工作稳定可靠，使用寿命长，造价低。

Description

超大滚柱工程机械超越离合器
技术领域
本发明涉及机械技术领域。具体地说是一种用于工程机械的超越离合器。
背景技术
国产轮式装载机上大部分采用双涡轮结构变矩器，与其配合使用的超越离合器为液力换档变速箱输入动力。双涡轮变矩器与超越离合器配合的动力输出方式，能自动适应装载机外负荷大小变化，减少变速箱档位数量，降低驾驶操作人员的劳动强度。因此，超越离合器对于提高传动效率，改善装载机牵引、操作性能起着非常重要的作用。
传统超越离合器由滚柱、内环凸轮、外环齿轮、隔离环、弹簧组成，其中滚柱数量为24个或20个，尺寸为φ12x26mm小直径滚柱，外环齿轮内滚道作用于滚柱上力的方向与凸轮作用于滚柱上力的方向形成的夹角，即楔形角α一般为5-7.1度。存在着对零件加工精度要求高、摩擦副间的接触强度不足等缺陷。因零件制造精度难以达到图纸要求，不能达到设计中对各滚柱均匀承载的要求，造成超越离合器使用寿命短，一般仅有几个月到一年的时间，严重制约了我国工程机械产品质量的提高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种工作性能可靠，使用寿命长的超大滚柱工程机械超越离合器。
本发明的解决问题的技术方案是将超越离合器的滚柱数量为变为14-18个，滚柱直径为20-27mm，滚柱长度为25-30mm，外环齿轮滚道直径为200-225mm，楔形角α为7.2-7.8度。
其主要性能特点为：
1、与现有的传统超越离合器在外形连接尺寸上完全互换。
2、采用大直径滚柱，装配时能准确检查出每个滚柱与凸轮、外环齿轮结合情况，能有效提高超越离合器工作的稳定性，避免了部分滚柱工作部分滚柱不工作，甚至起反作用的缺陷。
3、采用φ25x30mm的大直径滚柱，代替传统结构中的φ12x26mm小直径滚柱，因此，在相同连接结构尺寸条件下，较传统超越离合器有更高的承载能力，有利于改善摩擦副间的接触强度，延长使用寿命。同时滚柱直径的加大使超越离台器工作时对凸轮、隔离环的加工精度误差，如凸轮表面粗糙度，敏感度降低，有利于降低产品的加工成本。
4、滚柱长径比，即长度与直径之比为1.2，滚柱在结合和分离过程中直线前行能力强，提高了超越离合器工作的平稳性。克服了传统超越离合器工作时，滚柱的结合和分离出现拐动、偏摆的不平稳现象。
5、有利于保证凸轮、隔离环等零件的分度加工精度。减少了零件分度加工中，因机械设备分度累积误差造成的超越离合器滚柱不均匀承担承载现象。提高了滚柱装配后位置达到理论设计位置的准确性，使每个滚柱均能均匀承担负载，提高超越离合器的工作可靠性和使用寿命。
6、提高了超越离合器的承载能力，其承载能力超过4500Nm。
7、使用寿命，其设计寿命可以达到6000小时以上。
8、生产成本略低于市场现有的滚柱式超越离合器。
9、将楔形角最终设定为7.5度左右，最大限度地利用了零件摩擦副间的自锁性能，有利于改善摩擦副间的接触强度。
10、降低了摩擦副间的接触应力，根据零件材料的使用情况，现用材料实际的许用应力为[σ]＝2100Mpa，新设计结构的超越离合器的摩擦副间接触应力值为：1963Mpa，满足材料的许用应力要求。
设计参数范围
 
最大传递功率 设计传递扭矩 设计楔形角 外环齿轮滚道直径 设计滚柱直径 滚柱长度 滚柱个数 材料许用应力[σ]
175KW 4500Nm 7.2-7.8° 200-225mm 20-27mm 25-30mm 14-18个 2100MPa
为了克服传统超越离合器的隔离环处于悬臂式的浮动状态，在超越离合器结合和分离过程中，因各滚柱受力不均使隔离环容易变形，变形后的隔离环易被凸轮加工后形成的锋利棱角切刮而出现凹痕，从而降低了隔离架在结合和分离过程中运动平顺性的缺点。在内环凸轮装有增加采用隔离环支撑盘，对隔离环进行支撑，通过凸轮和支撑盘对隔离环的支承形成标准简支梁结构，提高了隔离环的结构刚性。
本发明超越离合器外形尺寸不变的情况下，工作稳定可靠，使用寿命长，造价低。
附图说明：
图1为本发明剖视图；
图2为外环齿轮内滚道与滚柱和内环凸轮形成的夹角示意图。
具体施例方式：
本发明超越离合器由滚柱1、内环凸轮2、外环齿轮3、隔离环4、弹簧5构成，其中滚柱1数量为16个，滚柱1直径为5mm，滚柱1长度为30mm，外环齿轮3滚道直径为210mm，楔形角α为7.5度，在内环凸轮2上装有隔离环支撑盘6。

Claims (2)

1.一种超大滚柱工程机械超越离合器，由滚柱、内环凸轮、外环齿轮、隔离环、弹簧组成，其特征在于：滚柱数量为14-18个，滚柱直径为20-27mm，滚柱长度为25-30mm，外环齿轮滚道直径为200-225mm，楔形角α为7.2-7.8度。
2.根据权利要求1所述的超大滚柱工程机械超越离合器，其特征在于：内环凸轮上装有隔离环支撑盘。
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