商用車離合器匹配研究

王永紅

摘要： 隨著全球汽車工業(yè)的快速發(fā)展，汽車零部件產(chǎn)業(yè)已然成為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重點(diǎn)。而離合器作為車輛的重要組成零件也成為國(guó)內(nèi)外零部件企業(yè)生產(chǎn)和研發(fā)的核心產(chǎn)品，承擔(dān)著適時(shí)傳遞和切斷發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩的重任。其作用能夠保證汽車平穩(wěn)起步，保證換擋時(shí)的平順，同時(shí)也可以防止傳動(dòng)系統(tǒng)過(guò)載。離合器介于發(fā)動(dòng)機(jī)與變速器之間，就像橋梁一樣承前啟后，貫穿著整個(gè)動(dòng)力總成。離合器與整車的匹配是否合理，直接決定著整車起步、換擋性能，以及駕駛舒適性和整車可靠性。

關(guān)鍵詞：離合器；平穩(wěn)起步；動(dòng)力總成；整車性能

1.離合器的組成

（1）主動(dòng)部分：飛輪、壓盤(pán)、離合器蓋等；

（2）從動(dòng)部分：從動(dòng)盤(pán)、從動(dòng)軸（即變速器第一軸）；

（3）壓緊部分：壓緊彈簧；

（4）操縱機(jī)構(gòu)：分離杠桿、分離杠桿支承柱、擺動(dòng)銷、分離套筒、分離軸承、離合器踏板等。

2.離合器的分類

按照從動(dòng)盤(pán)數(shù)目，離合器可以分為單片離合器和雙片離合器。雙片離合器理論上在保證壓緊力一定的情況下，離合器傳遞扭矩能力較單片離合器可以增加1倍，同時(shí)分離力可基本保持不變；按照分離軸承型式，可分為拉式離合器和推式離合器。拉式離合器即分離離合器時(shí)，分離軸承遠(yuǎn)離飛輪方向運(yùn)動(dòng)；推式離合器即分離離合器時(shí)，分離軸承靠近飛輪方向運(yùn)動(dòng)。拉式離合器由于杠桿比較大，相同傳扭情況下分離力較小，但分離軸承需通過(guò)連接裝置連接到蓋總成上，安裝和拆卸較推式離合器復(fù)雜一些。

3.離合器分離系統(tǒng)

離合器分離系統(tǒng)一般由離合器踏板、主缸、助力分泵、分離撥叉、油管等零件組成。駕駛員踩下離合器踏板，踏板左移，推桿左移，通過(guò)缸、工作缸推動(dòng)膜片彈簧分離板左移。受此影響膜片彈簧又以固定在離合器蓋上的支承銷為支點(diǎn)使大端向右移動(dòng)，同時(shí)經(jīng)分離板的作用拉壓盤(pán)右移。最終達(dá)到從動(dòng)盤(pán)與飛輪、壓盤(pán)之間各存有一間隙，離合器實(shí)現(xiàn)分離，至此離合器分離過(guò)程結(jié)束。

4.影響離合器性能關(guān)鍵參數(shù)和因素分析、研究

4.1 從動(dòng)盤(pán)摩擦材料選擇

陶瓷離合器在內(nèi)蒙古霍林河礦區(qū)的運(yùn)行表現(xiàn)，整車為礦用自卸車，整車車重（GCW）80t 左右。從以上拆解、統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可以看出，無(wú)論是離合器摩擦片自身，還是壓盤(pán)和飛輪，磨損量都很小。減少了離合器摩擦片更換頻率的同時(shí)，另?yè)?jù)司機(jī)反饋結(jié)合平順性也非常好，與有機(jī)片相差無(wú)異。

4.2 離合器傳扭后備系數(shù)選擇

離合器傳扭后備系數(shù)即離合器從動(dòng)盤(pán)彈簧并圈時(shí)所能傳遞的最大扭矩與離合器標(biāo)定扭矩（發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩）的比值。后備系數(shù)對(duì)于離合器在工作過(guò)程中可靠、安全的傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩至關(guān)重要，當(dāng)后備系數(shù)不足時(shí)，可能會(huì)在某些特定工況爬坡等發(fā)生離合器滑摩、燒片現(xiàn)象。但這也不是意味著后備系數(shù)越大越好，過(guò)大的后備系數(shù)，一方面會(huì)造成材料的浪費(fèi)和成本的增加，另一方面也會(huì)降低結(jié)合過(guò)程中的平順性。離合器后備系數(shù)的選擇需考慮具體的車輛應(yīng)用類型和離合器自身的特性，如摩擦片摩擦系數(shù)高溫衰減情況、蓋總成磨損后期壓緊力衰減特性等。大量應(yīng)用實(shí)踐表明，對(duì)于長(zhǎng)途牽引工況一般后背系數(shù)選擇1.35-1.4，而對(duì)于一些特殊工況，如礦區(qū)、油井用車，由于路況比較復(fù)雜、沖擊較大，離合器安全系數(shù)選擇一般會(huì)大于1.65，甚至?xí)x擇到1.8左右。

4.3 整車起步能力

起步能力，即整車啟動(dòng)時(shí)能夠順利通過(guò)的坡度（一般用 % 表示，英文簡(jiǎn)寫(xiě)為 S），其表達(dá)公式為：

TC- 離合器結(jié)合扭矩，一般取發(fā)動(dòng)機(jī)在怠速或800RPM 時(shí)，離合器結(jié)合過(guò)程中所能傳遞的扭矩（單位：Nm）；R- 傳動(dòng)系總速比（變速器速比 × 分動(dòng)箱速比 × 驅(qū)動(dòng)橋速比）；M- 輪胎每英里滾動(dòng)圈數(shù)；GCW- 車輛總重（單位：Kg）。從以上公式可以看出起步能力與各參數(shù)之間的關(guān)系：離合器結(jié)合扭矩越大（換言之發(fā)動(dòng)機(jī)怠速扭矩越大），傳動(dòng)系總速比越大，輪胎滾動(dòng)半徑越小，整車的起步能力就會(huì)越好。而由以上公式 GCW 處于分母位置，可見(jiàn) GCW 越大，整車起步能力會(huì)變得越差。

對(duì)于起步能力，目前國(guó)內(nèi)主機(jī)廠沒(méi)有明確的規(guī)定要求，但起步能力對(duì)于整車性能和離合器使用壽命有著至關(guān)重要的影響，起步能力不足會(huì)造成整車無(wú)法起步和離合器滑摩，從而降低離合器使用壽命，甚至燒片。針對(duì)不同的應(yīng)用工況，對(duì)應(yīng)的起步能力也不盡相同，對(duì)于牽引車一般要求 S ≥ 12，城市公交 S ≥ 14，自卸車 S ≥ 17等。

4.4 離合器分離系統(tǒng)的合理匹配

基于液壓系統(tǒng)不可壓縮的前提下，離合器理論分離行程：

D=O/[（M+L）/L]*0.25πI2/（0.25πG2）/（A/B）

但考慮到管路膨脹及液壓系統(tǒng)傳遞效率，實(shí)際的分離行程D=D*85%。此時(shí)分離行程 D 需滿足離合器的允許分離行程范圍，一般情況下，430拉式離合器的分離行程為12-14mm，430推式離合器分離行程為10-12mm。計(jì)算得到的分離行程過(guò)小，會(huì)造成分離不清；過(guò)大，會(huì)造成離合器膜片彈簧過(guò)拉，離合器壽命后期會(huì)造成壓緊力衰減、滑摩、燒片等。

N（踏板回位彈簧力）= 回位彈簧力 * 踏板杠桿比；

P（踏板力）=J* 踏板杠桿比 +N+ 液體壓強(qiáng) * 主缸面積 * 踏板杠桿比，

其中“液體壓強(qiáng)”由整個(gè)系統(tǒng)確定。對(duì)于中重型商用車，一般推薦的踏板力范圍為120-150N，過(guò)大的踏板力會(huì)增加司機(jī)的勞動(dòng)負(fù)擔(dān)和抱怨，離合器分離系統(tǒng)設(shè)計(jì)、校核時(shí)需重點(diǎn)考慮。

5.結(jié)論

離合器及離合器分離系統(tǒng)種類多樣，各有千秋，匹配選型時(shí)應(yīng)根據(jù)具體的應(yīng)用車型和工況分類考慮，選擇最為合適的產(chǎn)品，方能體現(xiàn)出離合器在整個(gè)動(dòng)力總成單元中的重要作用。

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