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超越離合器摩擦副間接強度的計算

   ZL40、ZL50系列輪式裝載機上廣泛使用的超越離合器，配合導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比范圍的變矩系數和效率，而且展寬了效率區域，對于提高傳動效率和改善裝載機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，一般僅有1-2年，甚至只有幾個月的時間。超越離合器壽命短的原因在于其磨擦副間的接觸強度不足。下面根據《機械設計手冊》推薦的方法以及利用彈性力學的基本公式進行兩種強度計算來說明這一問題。

1 《機械設計手冊》推薦的強度計算方法

1.1變矩器泵輪輸入轉矩TB

TB=Te-T工-T轉-T變 （N m） （1）

式中，Te為發動機有效輸出轉矩，它等于發動機發出的轉矩T'e減去發動機全部輔件（如風扇、發電機、空壓機……）消耗的轉矩T輔，即Te=T'e-T輔；T工為工作泵消耗的轉矩；T轉為轉向泵消耗的轉矩；T變為變速器消耗的轉矩。

1.2 超越離合器所傳遞的轉矩T

當裝載機起、制動和作業時，常出現“零速工況”，此時超越離合器傳遞的轉矩T可用下式計算：T=K0TBZ2/Z1 （2）

式中，K0為I=0時變矩器的變矩系數；Z1為一級輸入齒輪的齒數；Z2為Tc=K3(K1+K2)T (N?m) (3)

式中 K1為與原動機有關的動載系數，發動機為6缸內燃機，K1=0.4；K2為與工作類型有關的動載系數，對于輪式裝載機可取K2=2.00;K3為精度系數，對于平面星輪K3=1.10-1.50。故有Tc=（2.64-3.60）T （3'）

1.4接觸強度計算

對于星輪、滾柱和外環齒輪均為同材質制成的內星輪滾柱式超越離合器，當星輪工作面為平面時，在滾柱與兩面接觸處的強度取決于大切應力條件，可按下式計算： τ≤[ τ] （4）

式中 E為材料的彈性模量，可取E=206000N/mmα為滾柱楔角（o）。

2 按彈性力學中的Herz公式的計算方法

2.1超越高合器磨擦副間的正壓力Fn

因為“零速工況”下超越離合器的滾信處于靜力平衡狀態，所以滾柱與外環齒輪滾道之間的正壓力。當離合順傳遞1.3中式（3）所算得的計算轉矩Tc時，磨擦副間正壓力Fn=Tc/Zrtan(α/2） ×103(N) (5)

式中各參數意義同前。

2.2磨擦副間的大接觸應力σH

流柱與平面型內星輪以及滾柱外環齒輪之間初始接觸為線接觸，受力以后呈窄帶形接觸面。大接觸應力 σH發生在窄帶中線各點上。根據Hertz公式有σH =sqrt(1/(π ((1-μ 2)E1+（1-μ 2）/E))?Fn/l(1/ρ1±1/ρ2) ) (6)

式中 E1、E2為滾柱和內星輪或外環齒輪材料的彈性模量。可取E1=E2=206000N/mm2；μ 1、μ 2為滾柱和內星輪或外環齒輪材料的泊松比，可取μ 1=μ 2=0.3；ρ1為滾柱半徑，即ρ1=r(mm);ρ2為內星輪工作面或外環齒滾道的曲率半徑，對于平面型內星輪ρ2=∞，對于外環齒輪，ρ2=R(mm)（即外環滾道半徑）； “+”號用于外接觸，“-”號用于內接觸。

（5）、（6）聯立并代入有關數據經整理可得滾柱與內星輪間接觸應力σH=1820*sqrt(Tc/RrlZtan(α/2))*(N/mm2) (7)

滾柱與外環齒輪間的接觸應力σH=1820*sqrt(Tc/RlZtan(α/2))*(N/mm) (8)

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  特別是對于較長的帶式輸送機，在停機時還會產生折帶現象，使物料灑落堆積，影響正常生產。在驅動功率較大時，一般采用電機、液力耦合器（或軟啟動裝置如CST等）、減速機等組成的驅動單元。液力耦合器的作用是改善輸送機的啟動性能，降低電機的啟動系數和電機在啟動程中的輸送帶拉力，這對延長輸送帶的使用壽命是非常有效的

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                    產品的基本工作原理是利用傳統的滾柱式超越離合器的基本工作原理改進而成的，所以對一般需要軟啟動的原動機都可以適用，而且匹配也很方便。產品可以根據用戶要求設計成單向驅動型和正、反轉都可以工作的雙向驅動型。