歐米茄離合器摩擦片磨損性研究

劉煒

中交二航局第一工程有限公司 湖北武漢 430000

歐米伽離合器（多片濕式離合器）作為該裝置最關(guān)鍵和最有技術(shù)含量的單元。摩擦片是其至關(guān)重要的一項(xiàng)摩擦元件，一旦摩擦片出現(xiàn)嚴(yán)重的磨損或是形變等問題，將會(huì)直接影響濕式離合器的正常運(yùn)行。在這一背景下，本文將通過該系統(tǒng)提供的技術(shù)資料以及筆者對(duì)系統(tǒng)維修保養(yǎng)，自身實(shí)踐觀察，重點(diǎn)針對(duì)o歐米茄離合器摩擦片在不同工況下磨損性進(jìn)行簡(jiǎn)要分析研究，以期能夠?yàn)橄嚓P(guān)維修保養(yǎng)人員提供必要技術(shù)參考。

1 歐米伽離合器基本構(gòu)成以及應(yīng)用特點(diǎn)

1.1 濕式離合器

濕式離合器在實(shí)際運(yùn)行過程中，在液壓油的推動(dòng)作用下，活塞將克服回位彈簧作用力并進(jìn)行左移，直至牢牢壓緊濕式離合器摩擦片和鋼片，完成動(dòng)力傳遞過程的一次接合。在濕式離合器摩擦片同鋼片相互分離時(shí)，在控制油道的作用下，壓力油將返至油箱中，此時(shí)活塞在回位彈簧的推動(dòng)作用下將慢慢回至初始位置，徹底分離濕式離合器摩擦片和鋼片[1]。圖1展示的就是濕式離合器的結(jié)構(gòu)組成示意圖：

圖1 濕式離合器的基本構(gòu)成

圖2 歐米茄總成離合器支架總成

1.2 歐米伽離合器

歐米伽離合器組件位于連接到轉(zhuǎn)換器殼體的前殼體內(nèi)部。安裝在離合器載體外周上的歐米伽閥通過與歐米伽控制閥和偏壓閥的聯(lián)動(dòng)來控制離合器作用壓力，使得轉(zhuǎn)換器輸入旋轉(zhuǎn)自由改變。通過供給閥減壓的機(jī)油通過變矩器輸入軸的機(jī)油孔進(jìn)入離合器活塞室，并且對(duì)離合器活塞施壓。同時(shí)，它向上推動(dòng)歐米伽閥活塞的底部。同時(shí)，在歐米伽閥活塞頂部起作用的歐米伽控制閥油壓（Pc）按壓歐米伽閥活塞并使排放口關(guān)閉。通過ω形閥活塞的旋轉(zhuǎn)獲得的離心力用于打開閥的排出端口。歐米伽控制閥油壓（Pc）的最大值可將歐米伽閥活塞壓向下直至排出口完全關(guān)閉。因此，機(jī)油壓推動(dòng)活塞到最大值，并且在離合器中發(fā)生完全嚙合，獲得與發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)量相同的變矩器輸入軸旋轉(zhuǎn)。

當(dāng)離合器處于滑動(dòng)狀態(tài)時(shí)，歐米伽控閥油（Pc）壓力，推動(dòng)離合器活塞的閥油壓（Pa）和歐米伽閥（F）的離心力處于平衡。在這種條件下，轉(zhuǎn)換器輸入軸旋轉(zhuǎn)的數(shù)量可以根據(jù)歐米伽油壓的變化而變化。

因此，通過改變影響歐米伽離合器滑動(dòng)程度的歐米伽控制閥油壓，可以在原動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不變工況下地自由控制輸出軸的轉(zhuǎn)數(shù)。

離合器中使用的摩擦副的組成構(gòu)件為對(duì)偶碟形內(nèi)齒鋼片（13片）和外齒摩擦片（12片），其中摩擦片高強(qiáng)度纖維材質(zhì)，鋼片則使用65Mn材料制成。在外齒摩擦片中，使用厚度為2.5mm的鋼片作為基片，并在其兩側(cè)位置處均勻粘著厚度在0.9mm左右的強(qiáng)度纖維材質(zhì)。內(nèi)齒鋼片則使用厚度為4mm的碟形鋼片，且蝶形量在4.5mm。

2 濕式離合器摩擦片磨損量的計(jì)算

通過結(jié)合相關(guān)研究資料。測(cè)量摩擦片8等分，即分成8個(gè)完全相同的相位，各相位按照內(nèi)徑由外向內(nèi)的順序選取5個(gè)點(diǎn)，最后取均值即可。通過根據(jù)磨損前與磨損后，濕式離合器摩擦片的厚度變化情況客觀反映出摩擦片的具體磨損量。圖2展示的就是測(cè)量濕式離合器摩擦片的具體位置：

圖3 測(cè)量濕式離合器摩擦片厚度位置示意圖

如果用h表示磨損深度，并將其作為濕式離合器摩擦片的具體磨損量，則其計(jì)算公式如下：

在這一公式當(dāng)中，V與K分別代表著磨粒體積與磨損系數(shù)，其中磨損系數(shù)的取值通常在10-2到10-7之間。W代表作用于活塞上的控制壓力與活塞回位彈簧力的差值，即摩擦副上作用的法向載荷。而An代表著摩擦副理論接觸面積，L與H各自代表滑動(dòng)距離與摩擦副當(dāng)中較軟材料的硬度，α代表接觸比例系數(shù)[2]。根據(jù)具公式可以知道如果其他的系數(shù)均一樣，影響h摩擦深度取決于2個(gè)因素：時(shí)間積累、W法向載荷！摩擦片于鋼片的接觸比是由W法向載荷決定的。濕式離合器摩擦片的滑磨時(shí)間長(zhǎng)度也會(huì)在一定程度上直接影響著摩擦片自身的磨損性能。

濕式離合器摩擦片接觸比與時(shí)間和磨損量的變化趨勢(shì)圖

通過分析上圖可知，當(dāng)濕式離合器摩擦片的滑磨時(shí)間不斷延長(zhǎng)的情況下，隨著摩擦片接觸比的逐漸增大，其磨損量也會(huì)出現(xiàn)明顯的遞增變化趨勢(shì)。但當(dāng)滑磨時(shí)間在80min以上時(shí)，雖然濕式離合器摩擦片的磨損量仍然出現(xiàn)增大的變化趨勢(shì)，但增幅相對(duì)較小。因此，如果濕式離合器長(zhǎng)期處于低接觸比滑磨行狀態(tài)，將會(huì)在一定程度上增大摩擦片的磨損量，進(jìn)而對(duì)摩擦片的使用性能產(chǎn)生不良影響，縮短摩擦片使用壽命。雖然歐米茄離合器長(zhǎng)期處于滑磨，在相同W法向載荷下能在最短時(shí)間得到合適的接觸比是減少磨損量最好的辦法。

3 歐米茄合器摩擦片在起重，挖泥工況下的壽命對(duì)比

以下在大修過2套 TDCYN-21-6001A在不同工況下的對(duì)比：

“海力802”在純起重的工況下在2014年6月份經(jīng)行大修跟換了整套的摩擦片和鋼片，通過測(cè)量計(jì)算在運(yùn)轉(zhuǎn)8000小時(shí)后，摩擦片砂片磨損量0.35mm.平均起重負(fù)荷重量120噸。由于屬于起重作業(yè)要求作業(yè)時(shí)吊車運(yùn)行平穩(wěn)速度均勻，所以摩擦副上作用的法向載荷比較平順。同時(shí)單片機(jī)根據(jù)變矩器壓力和流速、以及卷揚(yáng)機(jī)的速度和操作人員的模擬指令在最短時(shí)間給出對(duì)應(yīng)的適合接觸比。

“津航浚405”是一艘18方非自航抓斗挖泥船，挖斗和泥沙總質(zhì)量不到80噸。大修時(shí)運(yùn)行時(shí)間6000小時(shí)，摩擦片砂片磨損量0.48mm。但由于挖泥工況的特殊性負(fù)荷變化比較大，在抓泥工況下單片機(jī)往往反應(yīng)不及起重工況。這也導(dǎo)致歐米茄離合器不能在最短時(shí)間得到合適的接觸比一個(gè)原因。

4 結(jié)語

通過原理和案的分析研究，歐米茄離合器作為濕式離合器一種，摩擦片接觸比與摩擦片磨損性能之間具有直接的影響關(guān)系。因此在日常管理操作中要避免暴力操作減少過度滑磨，定期更換變矩器油減少油料污染對(duì)摩擦片的影響。預(yù)熱要充分，直到變矩器變矩器油入口處的機(jī)油溫度至少達(dá)到50℃時(shí)，以便變矩器和歐米伽離合器全效率運(yùn)行，變矩器出口處的溫度不超過許可值（連續(xù)運(yùn)行時(shí)最大值為100攝氏度）。如果超過100攝氏度，應(yīng)立即停止運(yùn)行降低油溫，防止高溫下摩擦片與鋼片粘連。務(wù)必確認(rèn)主機(jī)油壓、變矩器油壓力和歐米伽離合器控制壓力在正常范圍內(nèi)。使之設(shè)備可以長(zhǎng)期高效、穩(wěn)定運(yùn)行。