氣胎離合器原理及應用

李鑒明

（四川大學)

氣胎離合器是以壓縮空氣為動力的一種摩擦離合器，一般用于需要傳遞大扭矩的場合，如用于球磨機、大型機械壓力機等。氣胎離合器具有傳遞扭矩大、離合平穩、能吸振、結構緊湊、可自動補償磨損間隙、維護方便等優點。本文結合某化工廠使用徑向式氣胎離合器的情況，對其結構、原理及應用作一分析介紹。

1 結構和工作原理

氣胎離合器按氣胎和摩擦片的安裝位置不同可分為徑向式和軸向式兩種類型。其中，徑向式氣胎又可配置為單排氣胎和雙排氣胎兩種結構。本文將重點介紹目前廣泛應用的單排徑向式氣胎離合器（如圖1所示）。

在圖1中，氣胎2在充入壓縮空氣時發生膨脹，氣壓均勻分布在摩擦瓦組件7上，從而推動摩擦瓦組件7抱住安裝在從動軸上的鼓輪 （圖2件6）。摩擦瓦組件由鋁制墊板及摩擦片10鉚接而成，并由固定在側板11上的扭矩桿12導向。

圖1 單列式氣胎離合器主動件結構

在圖2中，力矩從減速機輸出，通過主動輪轂4傳遞到氣胎離合器主動件5，再由圖1中的氣胎充氣推動摩擦瓦組件，將動力傳遞到從動鼓輪上。

當泄放驅動氣壓時，在氣胎回位彈簧13(圖1)及離心力作用下，可使離合器分離。

圖2 氣胎離合器傳動系統

由于向氣胎供氣的壓縮空氣進氣管 （圖1件8）隨離合器一起轉動，因此，離合器輸入的減速機軸設計為中空軸，并通過一機械密封裝置與外部壓縮空氣管道實現連接。機械密封的結構如圖3所示。

圖3 氣胎離合器進氣機械密封

2 選型

徑向式氣胎離合器傳遞扭矩的能力用下式計算 [1]：

式中Q——氣胎與瓦塊的結合力，N；

Fe——作用在閘瓦上的離心力，N；

R——摩擦半徑 （或為摩擦鼓輪半徑），m；

μ——摩擦片與鼓輪的摩擦系數。

式中R0——氣胎內表面半徑，cm；

b——氣胎內寬度，cm；

Pg——壓縮空氣工作壓力，MPa；

ΔP——壓力損失，一般取0.03～0.07 MPa。

選型時，其扭矩Tp大于計算扭矩Te即可。

3 裝配時應注意的問題

（1）主、從動軸對中偏差必須控制在規定范圍內，一般徑向偏差控制在±0.127 mm內，端面偏差小于0.5/1000（mm/mm），超出誤差范圍將導致摩擦片非正常磨損。

（2）離合器主動輪轂 （圖2件4）安裝時，要注意與輸入軸徑向孔對位，以保證進氣通暢。

（3）離合器進氣的機械密封裝置與外部空氣管路必須采用軟管連接，防止其承受附加力，降低使用壽命。

（4）離合器安裝完畢，必須先設定好氣路系統工作壓力、低氣壓跳閘壓力、系統空氣流量等重要運行參數。

4 使用與維護

（1）氣胎離合器傳遞的扭矩與壓縮空氣壓力成正比，因氣胎強度限制，空氣壓力一般不得高于0.85 MPa。

（2）啟動過程中，由于壓縮空氣逐步流入氣胎，使其需要4～8 s的接合時間，此時要注意摩擦瓦的磨損情況，防止因打滑而產生過熱現象。若未發生過載，而不能在4～8 s內啟動，則需要加大空氣流量。為了達到在4～8 s內啟動的要求，一般在壓縮空氣進入氣胎的管線上需設置流量控制閥，通過調節進氣流量來調節離合器結合的速率。

（3）氣胎離合器的摩擦瓦開有磨損指示槽。日常維護時應注意，若摩擦瓦磨損至指示槽底部，則應及時更換。

從氣胎離合器的上述特點可以看出，氣胎離合器在中低速大扭矩動力機與工作機的聯結或脫離、工作機的帶載啟動等場合有非常好的適應性。氣胎離合器在國外重型機械上已有廣泛應用，并且已系列化。近年來，國內已有廠家開始仿制氣胎離合器，但其應用還不是很廣泛，技術水平相對于進口產品還有差距。研究與推廣氣胎離合器，對于提高國內基礎傳動件的制造水平具有重要意義。

[1] 成大先.機械設計手冊：軸及其聯接 [M].第5版.北京：化學工業出版社，2010：6-276.