多片式摩擦离合器的装置和工作原理
在很多SUV和一些四驱不同改型的乘用车技术特点的描述中，经常可以找到多片离合器的概念。 该摩擦元件是所谓的插入式全轮驱动的一部分。 如有必要，此元素的操作可以使非活动轴成为引导轴。 例如，这种设计用于 xDrive 系统中，关于它有 单独的文章.
除汽车外，多片离合器还成功用于各种机械设备中，其中动力输出发生在两种不同的机构之间。 该设备作为过渡元件安装，用于调平和同步两个机构的驱动器。
考虑一下这个设备的工作原理，有哪些品种，以及它们的优缺点。
离合器如何工作
多片摩擦离合器是一种允许从动机构从主机上取下动力的装置。 它的设计包括一包圆盘（使用摩擦和钢类型的零件）。 该机构的作用是通过压缩圆盘来提供的。 通常在汽车中，这种类型的离合器被用作锁定差速器的替代品（这种机制有详细描述） 在另一则评论中）。 在这种情况下，它安装在分动箱中（关于它是什么以及为什么在传输中需要它，请阅读 这里）并连接第二车轴的从动轴，由于该扭矩，扭矩被传递到不活动的车轮，变速器开始转动它们。 但在更简单的版本中，这种装置用于离合器篮中。
这些机制的主要任务是连接/断开两个运行单元。 在连接驱动盘和从动盘的过程中，离合器平稳发生，驱动单元中的功率逐渐增加。 相反，当扭矩超过最大允许值时，安全离合器会断开设备。 这样的机制可以在消除峰值负载之后独立地连接单元。 由于这种类型的联轴器精度低，因此它们用于经常形成适当过载但持续时间很短的机构中。
要了解该机构的工作原理，只需记住变速箱（机械或机器人）的离合器或离合器篮的工作原理就足够了。 描述了有关此车单元的详细信息 另... 简而言之，一个强大的弹簧将圆盘压在飞轮表面上。 因此，动力从动力装置传递到变速箱的输入轴。 该机制用于暂时断开变速器与内燃机的连接，驾驶员能够换入所需的档位。
多片离合器和锁定差速器之间的主要区别在于所考虑的机构提供驱动轴和从动轴的平滑连接。 动作是通过摩擦力来实现的，摩擦力在盘之间提供了强大的附着力，并将动力传递给从动单元。 根据压缩圆盘的设备，它们上的压力可以由强大的弹簧、电动伺服或液压机构提供。
扭矩系数与圆盘的压缩力成正比。 当动力开始传递到从动轴时（每个圆盘逐渐相互压紧，离合器开始扭转从动轴），执行器之间的摩擦使作用在辅助机构轴上的力平稳增加。 加速平稳。
而且，扭矩取决于离合器中的盘数。 由于接触元件的接触面增加，多盘视图在将功率传输到次级节点方面具有更高的效率。
为了使设备正常工作，必须在光盘的表面之间保持一定的间隙。 该参数由制造商设置，因为工程师会计算需要施加的力，以便机构有效地传递扭矩。 如果盘间隙小于指定参数，驱动盘也会旋转从动元件，而无需它们工作。
因此，光盘的涂层磨损得更快（多快取决于间隙的大小）。 但是增加的圆盘之间的距离将不可避免地导致设备的过早磨损。 原因是制动盘不会受到如此大的压力，并且随着旋转功率的增加，离合器会打滑。 联轴器维修后正确操作的基础是设置零件接触面之间的正确距离。
装置及主要零件
因此，离合器由钢结构组成。 里面有几个摩擦盘（这些元件的数量取决于机构的修改，以及它必须传递的力矩的强度）。 这些圆盘之间安装了钢制对应物。
摩擦元件与光滑的钢类似物接触（在某些情况下，所有接触部件都有相应的溅射），涂层材料提供的摩擦力（允许使用陶瓷，因为 在陶瓷制动器中、芳纶、复合碳材料等），让您在机构之间传递必要的力。
对这种盘的修改最常见的修改是钢，其上涂有特殊涂层。 不太常见的是类似的选项，但由高强度塑料制成。 一组圆盘固定在主动轴的轮毂上，另一组固定在从动轴上。 没有摩擦层的光滑钢盘固定在从动轴鼓上。
活塞和复位弹簧用于将圆盘紧紧地压在一起。 活塞在驱动压力（液压或电动机）的作用下移动。 在液压版本中，系统中的压力降低后，弹簧将圆盘返回到位，扭矩停止流动。
在所有品种的多片离合器中，有两种类型：
- 干... 在这种情况下，滚筒中的圆盘具有干燥的表面，由此实现了部件之间的最大摩擦系数；
- 湿... 这些修改使用少量的油。 润滑剂是必要的，以改善圆盘的冷却和润滑机构部件。 在这种情况下，将观察到摩擦系数的显着降低。 为了弥补这个缺点，工程师为这种离合器提供了更强大的驱动器，它可以更强力地按压盘。 此外，零件的摩擦层将包括现代高效的材料。
盘式摩擦离合器有很多种，但它们的工作原理都是一样的：摩擦盘强力压在类似钢的表面上，由此连接不同单元和机构的同轴轴/ 断开连接。
建筑材料
传统上，钢盘由高合金钢制成，并涂有防腐剂。 在现代车辆中，可以使用由碳复合材料或 Kevlar 制成的选项。 但是今天最有效的是常规摩擦选项。
制造商使用不同的组件来制造此类产品，但最常见的是：
- 视网膜... 这种材料的成分包括重晶石、石棉、酚醛树脂和黄铜屑；
- bon石... 这种材料由一些石油产品和复合物质的混合物制成。 此类产品更耐氧化反应，因此设备可以在高湿度条件下运行；
- 压制复合... 除了确保产品完整性的关键部件外，这种材料还含有高强度纤维，可延长产品的使用寿命，防止过早磨损。
零件发布表格
如前所述，多片离合器至少由两个盘片组成。 这些产品是板状产品，上面涂有特殊涂层或固定有摩擦衬片（也制造上述材料）。 还有一些非标准的零件修改，能够提供单元的错位耦合。
物种多样性
根据使用多片离合器的机构，可以安装不同设计的修改。 让我们考虑一下它们的显着特征是什么。 简而言之，它们在尺寸、形状、接触盘的数量和设备可以传递的扭矩方面彼此不同。
正如我们已经注意到的，设备的主要元素通常是磁盘。 但作为替代方案，根据所需的动作，可以使用鼓、锥形或圆柱形零件。 这种修改用于那些以非标准模式传递扭矩的单元，例如，如果单元的轴没有对齐。
磁盘驱动器
这种类型的联轴器是最常见的。 在这种修改的设计中，有一个鼓，驱动轴固定在鼓上。 摩擦类似物安装在固定在从动轴上的钢盘之间。 这些套件中的每一个都使用一个支架（或多个系带）连接到一个装置上。
盘式联轴器的使用有几个特点：
- 首先，可以使用多个驱动器来提高可靠性和效率；
- 其次，磁盘的设计可能很复杂，因此，磁盘的生产可能会带来各种额外的浪费，因此，视觉上相同的元件的价格范围很广；
- 第三，这些元件的优点之一是零件尺寸小。
锥
锥形联轴器常用于离合器机构。 这是一种用于各种驱动装置的变体，这些驱动装置将大量扭矩从驱动元件连续传递到从动元件。
该机构的装置由几个由板连接的鼓组成。 释放元素的叉子大小不一。 该修改的特征在于，该设备的从动部件的板可以强烈旋转，并且指状物以一定角度安装在机构中。
这些联轴器改装的特点包括：
- 扭矩上升的最大平滑度；
- 高附着率；
- 在短时间内，此设计允许您调整配合单元的转速。 为此，您只需要改变摩擦元件的压力。
尽管效率高，但该产品结构复杂，因此与以前的类似物相比，机制成本要高得多。
圆柱型
这种改装在汽车中极为罕见。 它们最常用于水龙头。 设备中驱动鼓的宽度很大，并且机架可以具有不同的尺寸。 夹管销也很大，机构中可以包含多个轴承。 这种类型的联轴器的特点是它们能够承受重载。
在制造此类产品时，使用的材料可以承受高温。 这些机制的主要缺点是它们的尺寸很大。
多盘视图
如前所述，汽车中经常使用多片离合器。 这种元件的装置包括其中放置三个板的一个鼓。 垫圈安装在系杆销上。 根据设备的型号，结构中可以使用多个支撑物。 有两种弹簧选择。 它们提供了很大的下压力，并且前叉直径较大。 这些类型的联轴器通常安装在驱动器上。 该摩擦元件的主体是锥形的。
联轴器的这种修改允许在不牺牲性能的情况下减小装置的径向尺寸。 以下是适用于此修改的关键因素：
- 它们允许减小装置的径向尺寸，但同时提高机构的生产率；
- 此类设备已成功用于货运；
- 摩擦元件的数量允许您增加摩擦力，因此可以传递更大功率的扭矩（设备可以具有无限的厚度）；
- 这种离合器可以是干式或湿式（带有润滑摩擦盘）。
单鼓类型
在这种修改中，一个或多个板位于滚筒内部。 下压力由弹簧销调节。 类似的机制仍在一些汽车模型中使用，但更常见的是在起重机中发现它们。 这样做的原因是能够承受重轴载荷。
结构中的夹杂物塞安装在其基座附近。 摩擦盘为先导，从动磨光，可高速旋转。 这些产品的特点包括：
- 小尺寸;
- 缺乏摩擦或磨蚀性材料（大多数品种）；
- 该设计允许减少设备运行过程中的热量；
- 如果使用摩擦模拟，则可以增加扭矩功率。
多卷轴类型
通常您可以找到摩擦式安全离合器，其设计包括多个鼓。 此类设备的优点包括下压力大、强调质量高，以及能够应对重载。 在这些修改中，很少使用覆盖。
带有多个鼓的型号使用大齿轮，而一些型号使用张力销和双齿条。 连接插头位于设备的正面。
这些设备修改未在驱动器中使用，因为它们的连接速度较慢。 一些制造商已经开发了使用释放盘的多鼓模型版本。 在这个设计中，茎是水平的，手指很小。
这些修改具有很大的下压力。 滚筒只向一个方向旋转。 驱动盘可以位于释放板的前面或后面。
衬套
这种修改仅用于离合器。 有时它们可以安装在传动系统中。 它们使用释放弹簧，其上安装了系杆，内部可能有几个隔板。 该机构的每块板都水平放置，衬套安装在隔板之间（此外，它还起到阻尼器的作用）。
联轴器的这种修改的缺点是盘的弱压缩。 轴的强烈旋转是不允许的。 由于这些原因，此类别中的设备不用于驱动器。
法兰
法兰联轴器的优点是滚筒不会磨损太多。 光盘固定在机架后面。 产品内部的隔板很小。 为了使机架可以在一个地方，它用特殊的板夹住。 通常，此类联轴器中的弹簧安装在结构底部。 一些修改可以与驱动器配对。 驱动轴通过插头连接到设备。 有时有使用宽挤压盘的选项。 该机构体积小，主体为锥形。
法兰联轴器更易于安装和维护。 此类产品使用寿命长，可靠性高。 尽管此类设备很流行，但并不总是安装它们。
铰接式
联轴器的这种修改可用于具有不同功率的驱动器中。 这种机制的设计使用了宽隔板（上面可能有凹口）和短指。 圆盘固定在板的底部。 这种类型的设备的主体可以具有不同的尺寸，具体取决于其元件的尺寸。 紧固销安装在机架前面。
这种设备的取力直接取决于滚筒的尺寸。 通常，它的墙很宽。 由于锐化和使用铰链，其边缘不会与圆盘接触。
凸轮
这种类型的联轴器用于工业机器。 大多数修改能够承受重负荷，但这取决于滚筒的尺寸。 滚筒固定有隔板的种类很多，它们的设计中也可能存在板。 为了将部件保持在一起，主体制成锥形。
最常见的修改是使用挤压盘。 在这种情况下，滚筒会很小。 这个模型中的叉子连接到杆上。 某些类型的离合器使用这些类型的联轴器。 系杆（使用小部件）的固定可以在隔板底部附近进行。 这些类型的联轴器的优点是从动滚筒实际上不会磨损。
这种修改的操作原理如下：
- 当驱动器被触发时，位于一个联轴器半部的凸轮进入另一半联轴器的突出部。 两个元素的连接是刚性的；
- 工作部件使用花键连接沿轴移动（也可以使用另一个导向元件代替花键）；
- 减少机构磨损的运动部件应安装在从动轴上。
有一些修改，其中凸轮是三角形、梯形和矩形。 凸轮由硬化钢制成，因此它们可以承受重载。 在某些情况下，可以使用不对称轮廓。
驱动器选项
对于驱动机构，使用这种多片离合器，其中可以使用一个和多个鼓。 在这些版本中，阀杆适合安装在小轴上。 滚筒水平放置。 这些联轴器中的许多都使用铝盘（或它们的合金）。 此外，这种机构可以带有弹簧加载元件。
在经典情况下，驱动离合器有两个膨胀盘，在两个膨胀盘之间安装了一个盘。 套管连接在设备的杆后面。 为了防止鼓过早磨损，该机构的设计提供了轴承的存在。
大功率安装中使用的型号的设计略有不同。 压榨盘附近安装隔板，从动滚筒固定在宽机架上。 弹簧可以配备系带。 叉子固定在底座上。 一些修改的主体是锥形的。 机械装置可以包括小的工作板。
袖指
指套式联轴器也很常见。 它们用于构建各种机制。 此修改的功能包括以下因素：
- 大多数情况下，这些产品都是按照一定的标准制造的，这样您就可以轻松地为特定的机芯选择合适的型号；
- 设计此机构时，您可以从互联网上下载详细图纸的几个选项；
- 根据耦合的目的，可以使用不同的材料。
通常，这些类型的联轴器用作保险丝。
摩擦
摩擦离合器用于那些必须确保平稳传递扭矩的机构中，而不管驱动轴和从动轴的转速如何。 此外，这种修改能够在负载下运行。 该机构效率的特点在于高摩擦力，可确保最大可能的动力输出。
摩擦离合器的特性包括以下因素：
- 没有冲击载荷，因为在连接盘的过程中，啮合会随着滑动而顺利进行。 这是此修改的主要好处；
- 由于它们之间的盘的强大压力，减少了滑动，并且摩擦力增加。 这导致从动单元上的扭矩增加到轴的转数变得相同的程度；
- 从动轴的旋转速度可以使用圆盘的压缩力进行调节。
尽管有这些优点，摩擦离合器也有明显的缺点。 其中之一是接触盘摩擦面的磨损增加。 另外，随着摩擦力的增加，碟片会变得非常热。
优点和缺点
多片离合器的优点包括：
- 紧凑的设计尺寸；
- 使用这种联轴器的装置本身也会更小；
- 无需安装巨大的圆盘来增加扭矩。 为此，制造商使用带有多个光盘的超大设计。 由于这个原因，该设备尺寸适中，能够传输不错的扭矩指标；
- 动力供给传动轴平稳，无抖动；
- 可以在同一平面内连接两个轴（同轴连接）。
但是该设备也有一些缺点。 这种设计中最薄弱的一点是圆盘的摩擦表面，随着时间的推移自然过程会磨损。 但如果司机在汽车加速或在不稳定的路面上有猛踩油门的习惯，那么离合器（如果配备了变速箱）就会磨损得更快。
对于湿式离合器，油的粘度直接影响盘片之间的摩擦力——润滑油越稠，附着力越差。 为此，在装有多片离合器的机构中，需要及时换油。
联轴器应用
多片离合器可用于不同的车辆系统。 以下是可以配备此设备的机制和单元：
- 在离合器篮中（这些是变速器改装，其中没有变矩器）；
- 自动变速箱-在该单元中，离合器将扭矩传递到行星齿轮上；
- 在机器人变速箱中。 虽然这里没有使用经典的多片离合器，但干式或湿式双离合器的工作原理相同（有关预选变速箱的更多信息，请阅读 在另一篇文章中);
- 在全轮驱动系统中。 多片离合器安装在分动箱内。 在这种情况下，该机制用作阻塞中心差速器的类似物（有关为何可能需要阻塞该设备的详细信息，请阅读 另）。 在这种布置中，连接副轴的自动模式将比传统差速锁的情况更柔和；
- 在差速器的一些修改中。 如果在这种机构中使用多片离合器，则它可以完全或部分地闭锁该装置。
因此，尽管经典机制正逐渐被液压、电动或气动类似物所取代，但在许多系统中，还无法完全排除基于物理定律工作的部件的存在，例如摩擦力力量。 多片离合器就是证明。 由于其设计简单，许多单位仍然需要它，有时还可以替代更复杂的设备。
尽管这些元件经常需要维修或更换，但制造商无法用更高效的元件完全替换它们。 工程师所做的唯一一件事就是开发其他材料，以提高产品的耐磨性。
在评论的最后，我们提供了一个关于摩擦离合器的简短视频：
摩擦离合器的修理
根据摩擦离合器的修改和用途，它可以修理而不是购买新的。 如果设备制造商提供了这种可能性，那么首先有必要去除磨损的摩擦层。 它可以使用铆钉或环氧树脂固定在基材上。 拆卸后的底座表面必须清理干净胶水残留，如有毛刺需打磨。
由于摩擦材料的磨损是由于连接处的滑动而导致的磨损，因此不使用铆钉安装新衬里，而是使用环氧树脂材料将其连接到联轴器的金属底座上会更实用。在高温下运行。
如果用铆钉固定摩擦材料，随着这层磨损，铆钉会粘在连接盘的金属工作面上，这将导致它无法使用。 为了可靠地固定底座上的摩擦层，您可以使用VS-UT胶水。 这种粘合剂由溶解在有机溶剂中的合成树脂组成。
这种粘合剂的薄膜提供了摩擦材料与金属的牢固粘合。 该薄膜是耐火的，不会因暴露于水、低温和油品而受到破坏。
修复离合器后，需要确保摩擦层与金属盘的工作面充分接触。 为此，使用了红铅 - 一种橙色油漆。 接触点必须完全对应离合器摩擦元件的面积。 如果在运行过程中，质量差或损坏的摩擦元件损坏了压盘表面（出现划痕、毛刺等），除了修复摩擦片外，还必须打磨工作表面。 否则，摩擦片会很快磨损。
问题与解答：
什么是摩擦离合器？ 这种元件使用具有摩擦和光滑表面的圆盘提供两种机构的粘附。 这种连接的一个典型例子是离合器篮。
盘式离合器如何工作？ 带有主盘的驱动轴旋转，从动盘/盘被强大的弹簧压在它上面。 由于摩擦力，摩擦面确保扭矩从盘传递到齿轮箱。
当摩擦离合器接合时会发生什么？ 当摩擦离合器接合时，它吸收机械能（扭矩）并将其传递到机构的下一部分。 这会释放热能。
什么是多片摩擦离合器？ 这是对机构的修改，其目的是传递扭矩。 该机构由一组圆盘（一组为钢，另一组为摩擦片）组成，它们相互紧压。
