離合器的作用是在機器運轉過程中將傳遞係統隨時分離或接合。對離合器的要求有:接合平穩,分離迅速而徹底,調節和修理方便;外廓尺寸小,質量小,耐磨性好和有足夠的散熱能力等。離合器種類很多,按其工作原理主要可以分為嵌入式和摩擦式兩類。另外,還有電磁離合器和自動離合器。電磁離合器在自動化機械中作為控製轉動的元件而被廣泛應用。自動離合器能夠在特定的工作條件下,如一定的轉矩、一定的轉速或一定的回轉方向下自動接合或分離。
14.2.1牙嵌式離合器
牙嵌式離合器是嵌入式離合器中常用的一種,它由兩個端麵帶牙的半離合器組成。半離合器1用平鍵和主動軸相連接,另一半離合器2通過導向平鍵與從動軸連接,利用操縱杆移動滑環4可使離合器接合或分離,對中環5固定在半離合器1上,使從動軸能在環中自由轉動,保證兩軸對中。
牙嵌式離合器常用的牙型有矩形、梯形和鋸齒形三種。矩形牙不便離合,磨損後無法補償,故使用較少;梯形牙容易離合,牙根部強度高,能補償牙齒的磨損與間隙從而減少衝擊,故應用較廣。鋸齒形牙強度最高,但隻能傳遞單方向的轉矩。
牙嵌式離合器的主要特點是結構簡單、尺寸緊湊,傳遞準確。其失效形式是接合表麵的磨損和牙的折斷,因此離合器的接合必須在兩軸轉速差很小或停轉時進行。
14.2.2圓盤摩擦離合器
摩擦離合器是靠接觸麵的摩擦力來傳遞轉矩的,與嵌入式離合器相比有以下優點:①兩軸能在任何不同角度下進行連接;②改變摩擦麵間的壓力就能調節從動軸的加速時間,可保證啟動平穩;③過載時摩擦麵將發生打滑,可防止損壞其他零件等。
圓盤摩擦離合器是摩擦式離合器中應用最廣泛的一種。它分為單片式和多片式。所示為單片式摩擦離合器,它靠一定壓力下主動盤1和從動盤2之間接合麵上的摩擦力傳遞轉矩,操縱環3使從動盤作軸向位移實現離合。單片摩擦離合器結構簡單,散熱性好,易於分離,但一般隻能用於轉矩在2000N·m以下的輕型機械(如包裝機械、紡織機械),且徑向尺寸大。
采用多片摩擦離合器既能傳遞較大的轉矩,又可以減小徑向尺寸,降低轉動慣量。所示為多片圓盤摩擦離合器。這種離合器有兩組摩擦片,其中一組外摩擦片4和外殼2形成花鍵連接,另一組內摩擦片5和套筒9也形成花鍵連接。外殼2和套筒9則分別與主動軸1、從動軸10固連,兩組摩擦片相間疊合。將操縱滑環7向左轉動,使杠杆8通過壓板3將摩擦片相互壓緊在一起,隨同主動軸1和外殼2一起旋轉的外摩擦片4通過摩擦力將轉矩和運動傳給內摩擦片5,從而使套筒9和從動軸10旋轉。此時,離合器處於接合狀態;將操縱滑環7向右撥動,杠杆8在彈簧11作用下將摩擦片放鬆,則離合器分離;螺母6用來調節摩擦片放鬆時的間隙,以保證接合時所需壓力和摩擦力矩,並確保能正常分離。
摩擦片常用淬火鋼片或壓製石棉片製成。摩擦片越多,其所能傳遞的轉矩越大;但片數過多,將使各片間壓力分布不均勻,影響離合器分離靈活性,故常限製片數小於25~30。摩擦片在工作時若相對滑動,易導致發熱升溫,因此要盡量避免離合器處於半分離狀態工作。