CN102900788B - 通用汽油机摩擦式离合器总成及其摩擦材料层的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及通用汽油机摩擦式离合器总成及其摩擦材料层的制备方法。目的是提供的离合器总成应具有扭力传递能力强、剪切强度高的特点，提供的方法应具有工艺简单、制作方便的特点。技术方案是：一种通用汽油机摩擦式离合器总成，包括连接轴、连接套、档板、若干个铁基粉末冶金离心块及拉簧，铁基粉末冶金离心块的摩擦面上粘接固定着摩擦材料层；摩擦材料层中包含的成分为：纳米铜改性酚醛树脂，氢化丁腈橡胶，氟橡胶，陶瓷纤维，芳纶纤维；上述离合器总成摩擦材料层的制备方法，其步骤是：1)按配方称取原材料；2)将部分原料混拌，得到初混物；3)将其余原料混炼，再加入步骤2)获得的初混物混炼，获得混合物；4)模压成型；4)热固化。

Description

通用汽油机摩擦式离合器总成及其摩擦材料层的制备方法

技术领域

本发明涉及一种通用汽油机摩擦式离合器总成的关键部件及其制造方法，尤其是一种通用汽油机摩擦式离合器总成及其制造方法。

背景技术

通用汽油机摩擦式离合器总成是通用汽油机的一个核心部件，其功能为:a,汽油发动机产生的扭力通过离合器总成传递到工作转轴而带动工作部件工作,b,当工作部件出现机械故障或过载时保护汽油发动机；由此可见摩擦式离合器总成是一个十分关键的动力传递及过载保护部件，它的品质好坏直接影响整个汽油机的性能。

上世纪九十使年代，欧美及日本等发达国家和地区，已经在园林机械、沙滩车、儿童摩托车、农用机械等领域，广泛应用了通用汽油机而且通用汽油机的离合方式都采用摩擦式离合器总成，且已经普及到了每个家庭，年需求量非常大。随着我国通用汽油机制造业的高速发展，近几年通用汽油机在国内的使用量大幅增长，特别是在园林机械、农用机械领域每年以150％的速度递增。国内通用汽油机行业的快速发展，带动了通用汽油机摩擦式离合器总成的需求。目前，通用汽油机摩擦式离合器总成，已广泛运用于各种规格的通用汽油机中，是通用汽油机不可或缺的一部分，关系到通用汽油机的可靠性与安全性。

通用汽油机摩擦式离合器总成是一种构造简单、适用性广、安装维护方便的离合器；通用汽油机摩擦式离合器总成对摩擦材料有较高的要求：要有稳定的摩擦、磨损性能和一定的耐高温性；同时材料还要求满足无石棉和欧盟ROHS环保及相关限用物质指令的要求，不含石棉、铅、镉、汞、六价铬等影响人体健康的物质。现有的国内摩擦材料仍然未能达到上述要求，已成为制约我国通用汽油机行业发展的重要因素。

发明内容

本发明的目的是克服上述背景技术的不足，提供一种通用汽油机摩擦式离合器总成的改进，该离合器总成应具有扭力传递能力强、剪切强度高的特点， 并且耐高温、耐磨损以及环保、低噪音。

本发明的另一个目的是提供一种通用汽油机摩擦式离合器总成摩擦材料层的制作方法，该方法应具有工艺简单、制作方便以及成本较低的特点。

本发明提供的技术方案是：一种通用汽油机摩擦式离合器总成，包括制有轴孔的连接轴、固定在连接轴外圆周面的连接套、通过铆钉铆接在连接套两个端面的档板、定位在连接套周边的若干个铁基粉末冶金离心块以及分布在周向上相邻的两两铁基粉末冶金离心块之间且两端分别勾扎着相邻的铁基粉末冶金离心块的拉簧，所述铁基粉末冶金离心块的摩擦面上粘接固定着摩擦材料层；其特征在于所述摩擦材料层中包含的成分及重量份为：

纳米铜改性酚醛树脂7～10份，氢化丁腈橡胶12～18份，氟橡胶2～5份，陶瓷纤维4～6份，芳纶纤维5～8份，矿物纤维12～25份，氧化铝1～2份，铬铁矿粉3～6份，轻质氧化镁3～5份，氢氧化铝3～7份，硅灰石3～9份，沉淀硫酸钡3～8份，硬脂酸0.5～1份，腰果壳油摩擦粉4～7份，钢纤维8～12份，辉铜矿粉3～10份，聚四氟乙烯树脂1～4份，钛酸钾晶须4～6份，氧化亚铜3～5份，促进剂DM0.5～2份，防老剂BLE-W1～2份，硫磺1～3份。

所述陶瓷纤维直径30um，长度6～9mm；所述芳纶纤维直径20um，长度9～12mm；矿物纤维直径15um，长度8～10mm；钛酸钾晶须长径比20:1；硅灰石长径比10:1；钢纤维直径60um，长度6～12mm。

所述各种原材料中，纳米铜改性酚醛树脂、沉淀硫酸钡、氧化铝、辉铜矿粉、氧化亚铜、氢氧化铝、聚四氟乙烯树脂、铬铁矿粉、轻质氧化镁、防老剂BLE-W、促进剂DM、硫磺粒度≥350目，所述腰果壳油摩擦粉、硬脂酸粒度为40～60目。

上述的一种通用汽油机摩擦式离合器总成摩擦材料层的制备方法，按照以下步骤进行：

1)按配方称取各种原材料备用；

2)先将芳纶纤维、矿物纤维、氧化铝、铬铁矿粉、轻质氧化镁、氢氧化铝、硅灰石、沉淀硫酸钡、腰果壳油摩擦粉、钢纤维、辉铜矿粉、钛酸钾晶须、氧 化亚铜投入高速混料机内，混拌6～7分钟，再把陶瓷纤维投入高速混料机内，混拌时间为1～2分钟后取出，得到初混物；

3)材料混炼：先将氢化丁腈橡胶、氟橡胶、促进剂DM、防老剂BLE-W、硬脂酸投入密炼机内混炼5～8分钟，然后加入纳米铜改性酚醛树脂和聚四氟乙烯树脂混炼3～5分钟，再加入步骤2)获得的初混物混炼12～16分钟，最后加入硫磺混炼1～2分钟，获得混合物；

4)模压成型：在预热过的模具型腔内涂脱模剂，然后将混合物投入到模具型腔中进行模塑，在铁基粉末冶金离心块骨架上一次性热压成型为铁基粉末冶金离心块，其热压温度为200±10℃，热压时间为8～10分钟，热压压力为18±0.5Mpa；

4)热固化：升温至160±3℃时保温2±0.3小时；接着在0.5±0.1小时内升温至170±3℃保温2±0.3小时；又在0.5±0.1小时内升温至180±4℃保温1±0.2小时；即成。

还对固化后的铁基粉末冶金离心块表面抛丸防锈处理，然后进行磨削加工后组装。

本发明的工作原理是：

该离合器总成安装在汽油机上后，铁基粉末冶金离心块的摩擦材料层正对着被动盘的内圆周面；在自由状态下，铁基粉末冶金离心块与连接套紧扣在一起，铁基粉末冶金离心块上的摩擦材料层与被动盘的内圆周面保持一段间距。工作状态时，传动轴跟随着总成的中心轴旋转；当传动轴达到设定转速时铁基粉末冶金离心块即往外径方向被甩开，致使摩擦材料层接触被动盘，并带动被动盘与传动轴一起转动，从而实现了离心离合的驱动的目的。

本发明的有益效果是：该离合器总成摩擦材料具有耐高温、耐磨损、低噪音以及传递力矩大、环保等特点；经测试：在300℃时摩擦系数仍高于同类产品13％，而磨损率(10^-7cm³/N·m)则为同类产品80％；而且，所有原材料均可外购获得，不但符合环保要求，而且制造简便，成本较低，具有广阔的市场前景。

附图说明

图1是本发明的主视结构示意图。

图2是图1的A-A剖视结构示意图(图中拉簧省略)。

图3是本发明的后视结构示意图(图中的挡板移去，以利于图面清晰)。

具体实施方式

以下通过具体实施例，对本发明的技术方案作进一步说明。

一种通用汽油机摩擦式离合器总成，包括制有轴孔的连接轴6、固定在连接轴外圆周面的连接套5、通过铆钉4铆接在连接套两个端面的档板3、定位在连接套周边的若干个铁基粉末冶金离心块2(以下简称以离心块)及分布在两两离心块之间且两端分别勾扎着相邻离心块的拉簧1，所述离心块的摩擦面上粘接固定着摩擦材料层7；所述离心块通过凸台凹槽配合结构定位在连接套的周边；

所述凸台凹槽配合结构中：离心块上的凹槽与连接套上的凸台可滑动地嵌合，该凸台自连接套的周向表面往外径方向凸出，且与连接套的直径构成一定角度B(作为优选，该角度B为20-40度)；本发明采用三个离心块(每个离心块的两端分别制有一用于拉簧穿扎的穿孔)，两两离心块的端部分别由一拉簧1勾挂穿孔后连成一体。再通过两个档板和铆钉将离心块和连接套铆接，最后通过连接轴与连接套贯穿连接成一个整体结构。离心块的外侧(即离合器总成的外径方向)粘接固定着摩擦材料层7(摩擦材料层固定在离心块的铁基粉末冶金骨架上)。

其中的摩擦材料层的结构如下：

实施例1

通用汽油机摩擦式离合器总成，包括离合块以及粘接在离心块骨架粘合面上的摩擦材料层2；其中摩擦材料层是由以下原材料组成：纳米铜改性酚醛树脂7份，氢化丁腈橡胶12份，氟橡胶2份，陶瓷纤维4份，芳纶纤维5份，矿物纤维14.7份，氧化铝1份，铬铁矿粉3份，轻质氧化镁5份，氢氧化铝3份， 硅灰石6份，沉淀硫酸钡5份，硬脂酸0.5份，腰果壳油摩擦粉4份，钢纤维8份，辉铜矿粉6份，聚四氟乙烯树脂1.5份，钛酸钾晶须5份，氧化亚铜4份，促进剂DM0.8份，防老剂BLE-W1份，硫磺1.5份。

制备方法：先将芳纶纤维、矿物纤维、氧化铝、铬铁矿粉、轻质氧化镁、氢氧化铝、硅灰石、沉淀硫酸钡、腰果壳油摩擦粉、钢纤维、辉铜矿粉、钛酸钾晶须、氧化亚铜投入高速混料机内，混拌6分钟，再把陶瓷纤维投入高速混料机内，混拌时间为1分钟后取出，得到初混物；再将氢化丁腈橡胶、氟橡胶、促进剂DM、防老剂BLE-W、硬脂酸投入密炼机内混炼5分钟，然后加入纳米铜改性酚醛树脂和聚四氟乙烯树脂混炼3分钟，再加入前述的初混物混炼12分钟，最后加入硫磺混炼1分钟，获得混合物；

接着将混合好的物料投入模具中进行模塑，在铁基粉末冶金离心块骨架上一次性热压成型为铁基粉末冶金离心块，其热压温度为200℃，热压时间为8分钟，热压压力为18.5Mpa，进行热固化：

升温至160℃时保温2小时；接着在0.5小时内升温至170℃保温2小时；又在0.5小时内升温至180℃保温1±0.2小时；对固化后的铁基粉末冶金离心块表面抛丸防锈处理，再进行磨削加工后组装即成。

实施例2

通用汽油机摩擦式离合器总成，包括离合块以及粘接在离心块骨架粘合面上的摩擦材料层2；其中摩擦材料层是由以下原材料组成：纳米铜改性酚醛树脂7份，氢化丁腈橡胶14份，氟橡胶2份，陶瓷纤维4份，芳纶纤维6份，增强矿物纤维12份，氧化铝1份，铬铁矿粉3份，轻质氧化镁3份，氢氧化铝3份，硅灰石4份，沉淀硫酸钡8份，硬脂酸0.5份，腰果壳油摩擦粉6份，钢纤维10份，辉铜矿粉4份，聚四氟乙烯树脂2份，钛酸钾晶须4份，氧化亚铜2.7份，促进剂DM0.8份，防老剂BLE-W1份，硫磺2份。

制备方法：先将芳纶纤维、矿物纤维、氧化铝、铬铁矿粉、轻质氧化镁、氢氧化铝、硅灰石、沉淀硫酸钡、腰果壳油摩擦粉、钢纤维、辉铜矿粉、钛酸钾晶须、氧化亚铜投入高速混料机内，混拌7分钟，再把陶瓷纤维投入高速混料机内，混拌时间为2分钟后取出，得到初混物；再将氢化丁腈橡胶、氟橡胶、 促进剂DM、防老剂BLE-W、硬脂酸投入密炼机内混炼8分钟，然后加入纳米铜改性酚醛树脂和聚四氟乙烯树脂混炼5分钟，再加入前述的初混物混炼16分钟，最后加入硫磺混炼2分钟，获得混合物；

接着将混合好的物料投入模具中进行模塑，在铁基粉末冶金离心块骨架上一次性热压成型为铁基粉末冶金离心块，其热压温度为210℃，热压时间为10分钟，热压压力为18Mpa，进行热固化：

升温至163℃时保温2.3小时；接着在0.6小时内升温至173℃保温2.3小时；又在0.6小时内升温至184℃保温1.2小时；对固化后的铁基粉末冶金离心块表面抛丸防锈处理，再进行磨削加工后组装即成。

实施例3

通用汽油机摩擦式离合器总成，包括离合块以及粘接在离心块骨架粘合面上的摩擦材料层2；其中摩擦材料层是由以下原材料组成：纳米铜改性酚醛树脂8份，氢化丁腈橡胶18份，氟橡胶3份，陶瓷纤维6份，芳纶纤维5份，增强矿物纤维12份，氧化铝1份，铬铁矿粉3份，轻质氧化镁3份，氢氧化铝3份，硅灰石3份，沉淀硫酸钡3份，硬脂酸0.5份，腰果壳油摩擦粉5.9份，，钢纤维11份，辉铜矿粉3份，聚四氟乙烯树脂1份，钛酸钾晶须4份，氧化亚铜3份，促进剂DM0.8份，防老剂BLE-W1份，硫磺1.8份。

制备方法：先将芳纶纤维、矿物纤维、氧化铝、铬铁矿粉、轻质氧化镁、氢氧化铝、硅灰石、沉淀硫酸钡、腰果壳油摩擦粉、钢纤维、辉铜矿粉、钛酸钾晶须、氧化亚铜投入高速混料机内，混拌6.5分钟，再把陶瓷纤维投入高速混料机内，混拌时间为1.5分钟后取出，得到初混物；再将氢化丁腈橡胶、氟橡胶、促进剂DM、防老剂BLE-W、硬脂酸投入密炼机内混炼7分钟，然后加入纳米铜改性酚醛树脂和聚四氟乙烯树脂混炼4分钟，再加入前述的初混物混炼14分钟，最后加入硫磺混炼1.5分钟，获得混合物；

接着将混合好的物料投入模具中进行模塑，在铁基粉末冶金离心块骨架上一次性热压成型为铁基粉末冶金离心块，其热压温度为190℃，热压时间为9分钟，热压压力为17.5Mpa，进行热固化：

升温至157℃时保温1.7小时；接着在0.4小时内升温至167℃保温1.7小 时；又在0.4小时内升温至176℃保温0.8小时；对固化后的铁基粉末冶金离心块表面抛丸防锈处理，再进行磨削加工后组装即成。

所以本发明中的纳米铜改性酚醛树脂购自圣莱科特化工(上海)有限公司

上述加工方法获得的制动片，经过了对比检测，获得数据如下：

表中数据可知：摩擦系数明显优于对比产品(国内外同类产品)；而磨损率则显著小于对比产品(国内外同类产品)。

Claims (5)

1.一种通用汽油机摩擦式离合器总成，包括制有轴孔的连接轴(6)、固定在连接轴外圆周面的连接套(5)、通过铆钉(4)铆接在连接套两个端面的档板(3)、定位在连接套周边的若干个铁基粉末冶金离心块(2)以及分布在周向上相邻的两两铁基粉末冶金离心块之间且两端分别勾扎着相邻的铁基粉末冶金离心块的拉簧(1)，所述铁基粉末冶金离心块的摩擦面上粘接固定着摩擦材料层(7)；其特征在于所述摩擦材料层中包含的成分及重量份为：

纳米铜改性酚醛树脂7～10份，氢化丁腈橡胶12～18份，氟橡胶2～5份，陶瓷纤维4～6份，芳纶纤维5～8份，矿物纤维12～25份，氧化铝1～2份，铬铁矿粉3～6份，轻质氧化镁3～5份，氢氧化铝3～7份，硅灰石3～9份，沉淀硫酸钡3～8份，硬脂酸0.5～1份，腰果壳油摩擦粉4～7份，钢纤维8～12份，辉铜矿粉3～10份，聚四氟乙烯树脂1～4份，钛酸钾晶须4～6份，氧化亚铜3～5份，促进剂DM0.5～2份，防老剂BLE-W1～2份，硫磺1～3份。

2.根据权利要求1所述的一种通用汽油机摩擦式离合器总成，其特征在于：所述陶瓷纤维直径30um，长度6～9mm；所述芳纶纤维直径20um，长度9～12mm；矿物纤维直径15um，长度8～10mm；钛酸钾晶须长径比20:1；硅灰石长径比10:1；钢纤维直径60um，长度6～12mm。

3.根据权利要求2所述的一种通用汽油机摩擦式离合器总成，其特征在于：所述各种原材料中，纳米铜改性酚醛树脂、沉淀硫酸钡、氧化铝、辉铜矿粉、氧化亚铜、氢氧化铝、聚四氟乙烯树脂、铬铁矿粉、轻质氧化镁、防老剂BLE-W、促进剂DM、硫磺粒度≥350目，所述腰果壳油摩擦粉、硬脂酸粒度为40～60目。

4.权利要求1所述的一种通用汽油机摩擦式离合器总成摩擦材料层的制备方法，按照以下步骤进行：

1)按配方称取各种原材料备用；

2)先将芳纶纤维、矿物纤维、氧化铝、铬铁矿粉、轻质氧化镁、氢氧化铝、硅灰石、沉淀硫酸钡、腰果壳油摩擦粉、钢纤维、辉铜矿粉、钛酸钾晶须、氧化亚铜投入高速混料机内，混拌6～7分钟，再把陶瓷纤维投入高速混料机内，混拌时间为1～2分钟后取出，得到初混物；

3)材料混炼：先将氢化丁腈橡胶、氟橡胶、促进剂DM、防老剂BLE-W、硬脂酸投入密炼机内混炼5～8分钟，然后加入纳米铜改性酚醛树脂和聚四氟乙烯树脂混炼3～5分钟，再加入步骤2)获得的初混物混炼12～16分钟，最后加入硫磺混炼1～2分钟，获得混合物；

4)模压成型：在预热过的模具型腔内涂脱模剂，然后将混合物投入到模具型腔中进行模塑，在铁基粉末冶金离心块骨架上一次性热压成型为铁基粉末冶金离心块，其热压温度为200±10℃，热压时间为8～10分钟，热压压力为18±0.5Mpa；

4)热固化：升温至160±3℃时保温2±0.3小时；接着在0.5±0.1小时内升温至170±3℃保温2±0.3小时；又在0.5±0.1小时内升温至180±4℃保温1±0.2小时；即成。

5.根据权利要求4所述的一种通用汽油机摩擦式离合器总成摩擦材料层的制备方法，其特征在于还对固化后的铁基粉末冶金离心块表面抛丸防锈处理，然后进行磨削加工后组装。