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(wèn)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)與歐米伽控制閥和偏壓閥的聯(lián)動(dòng)來(lái)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(guò)供給閥減壓的機(jī)油通過(guò)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(guò)ω形閥活塞的旋轉(zhuǎn)獲得的離心力用于打開(kāi)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(guò)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(chē)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?yè)P(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(yǔ)

通過(guò)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(guò)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(guò)許可值（連續(xù)運(yùn)行時(shí)最大值為100攝氏度）。如果超過(guò)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。