混凝土攪拌車離合系統故障分析及改進
2015-10-21 18:23:18張鴻剛
專用汽車 2015年9期
張鴻剛
摘 要：某批次4x2型混凝土攪拌車在使用不到3個月的時間里，多輛車出現離合分離不徹底、離合器打滑、動力性變差等現象。針對該問題提出了離合系統優化改進方案，并對優化改進后的車輛進行了跟蹤驗證。試驗結果表明，車輛離合系統未再出現上述現象，用戶反饋效果良好，從而驗證了改進措施的可行性，對日后設計工作具有指導意義。
關鍵詞：混凝土攪拌車 離合系統 匹配 分析改進
1 前言
在混凝土攪拌車實際使用過程中，由于各種原因會造成離合器出現打滑、離合器和飛輪燒蝕、離合分離不徹底、離臺發抖異響等失效形式，從而直接導致車輛無法正常工作，影響車輛出勤率。有效地減小離合器的失效是離合系統設計時需重點考慮的問題，離合系統示意圖如圖1所示。
2 離合器故障現象及原因分析
2.1離合器故障現象
某用戶團購某4x2型混凝土攪拌車，在使用不到3個月的時間里，用戶反映多輛車出現離合分離不徹底、離合器打滑，動力性變差等現象，經檢查離合踏板無自由行程，拆解后離合器從動盤燒蝕，并且個別發動機出現曲軸止推片磨損脫離故障。
2.2離合器故障原因分析
2.2.1離合器后備系數校核
針對離合器從動盤燒蝕現象，專門對發動機和變速器離合機構匹配進行了重點校核，由于用戶反映車輛動力性變差，首先對離合器后備系數β進行校核。
離合器壓盤額定壓緊力Fe=11.5kN，從動盤外徑D1=350mm，內徑D2=200mm，離合器傳遞轉矩Me的計算公式：
Me=Fe×RCP×n×μ×η
（1）式中：RCP為摩擦面的有效半徑；n為離合器摩擦面系數（單面n=2；雙面n=4），取n=2；μ為壓盤對摩擦面的摩擦系數，取μ=0.3；η為傳動效率，取η=0.95。
RCP按均壓法計算：RCP=（D13—D23）/[3X（D12—D22）]，計算得RCP=140.9mm。
離合器所能傳遞的最大摩擦轉矩為：Me=923.6N·m。
已知該車輛發動機輸出的最大轉矩Memax=430N·m，根據后備系數計算公式：β=Mc/Memax=2.15。
計算結果符合中、重型車輛后備系數在1.5～2.25范圍的要求。
2.2.2離合器滑磨功校核
汽車起步或換擋時，因離合器的從動盤和壓盤的轉速不同，從而產生相對滑動摩擦，通過相對摩擦使汽車平穩起步或平順換擋，離合器結合過程中所產生的滑磨功不僅消耗一部分發動機功率、引起從動盤磨損，而且還產生熱量，使離合器工作溫度升高；工作溫度過高，會使壓盤受熱后翹曲變形，影響摩擦面之間的良好接觸，甚至產生裂紋和開裂，也會使從動盤翹曲變形，甚至表面熱龜裂或燒損，因此對離合器滑磨功W和位滑磨功w的計算尤為重要。滑磨功W的計算公式：
W=π2ne2mRR2/（1 800×igl×i02）
（2）式中，n為汽車起步時發動機的轉速，根據經驗豐富的試車員提供的數據，取ne=1 000r/min；m為整車質量16 000kg；RR為輪胎滾動半徑，RR=0.497m；igl為變速器一檔速比7.31；i0為驅動橋總速比6.33。
將相關參數帶入式（2）計算可得：W=1O.11kJ。
對于滑磨功W相同，摩擦面積不同的離合器，其發熱和磨損情況顯然也不相同，因此通常以單位滑磨功w的計算來評價離臺器的耐磨性能。單位滑磨功w的計算公式：
w=W/（nA）
（3）式中，A為從動盤單面摩擦面的面積，取A=64 763mm2。
由式（3）計算可得：w=7.8lxl0-5kJ/mm2（一檔）；根據《膜片彈簧與碟形彈簧離合器的設計與制造》中推薦的許用單位面積滑磨功：[w]≤25×l0-5kJ/mm2，可知該離合器單位面積滑磨功符合使用要求。
2.2.3離合器踏板自由行程和踏板總行程設計校核
該車離合器操縱機構采用液壓傳動，自動補償氣壓免調助力器，離合踏板采用吊掛式踏板。離合器踏板的總行程S是由工作行程S1和離合器踏板自由行程S0兩部分組成，即：S=S1+S0。
2.2.3.1離合器踏板自由行程S0的計算
離合器踏板自由行程S0計算公式：
S0=（△S1+△S2×i2i3）i1，
（4）式中：△S1為離合主泵活塞與推桿間隙，△S1=1.6mm； △S2為變速器分離軸承自由行程，因該車裝配自動補償氣壓助力器，故△S2=O；i2離合系統液壓傳動比，i2=1.44；i3為離合器分離杠桿傳動比，i3=1.38；i3為離合踏板傳動比，i1=3.1。
將數據帶入式（4）可得：S0=4.96mm。
2.2.3.2離合器工作行程S1的計算
離合器工作行程S1計算公式：
S1=i1i2i3ξ△S
（5）式中，ξ為液壓離合銅制油管系數，取ξ=l； △S為離合器分離行程，△S=14mm。
經式（5）計算可得：S1=86.2mm。
離合器踏板的總行程S=S1+S0=91.16mm，此時離合總泵活塞的行程△S3=S/i1=29.4mm
