超越离合器的特点、型式及应用

超越离合器

超越离合器

超越离合器是靠主、从动部分的相对速度变化或回转方向变换能自动接合或脱开的离合器。超越离合器有嵌合式与摩擦式之分摩擦式又分为滚柱式与楔块式。

单向超越离合器只能在一个方向传递转矩双向超越离合器可双向传递转矩。超越离合器的从动件可以在不受摩擦力矩的影响下超越主动件的速度运行。带拨爪的超越离合器拨爪为从动件。

超越离合器的特点、型式及应用

超越离合器的一般特点

改变速度:在传动链不脱开的情况下可以使从动件获得快、慢两种速度

防止逆转:单向超越离合器只在一个方向传递转矩而在相反方向转矩作用下则空转

间歇运动:双向超越离合器与单向超越离合器适当组合可实现从动件做某种规律的间歇运动。

超越离合器的一般特点

超越离合器型式、特点及应用

型式

棘 轮 式

内齿棘轮超越式

外齿棘轮超越式

B6D3D80a

1—钢球;2—弹簧;3—外圈;4—棘爪;

5—内圈;6—挡圈

B6D3D80B

当内圈逆时针旋转时,通过棘爪带动外圈输出转矩,同时,外圈可超越内圈的速度转动。内圈顺时针旋转时,棘爪与外圈的内齿呈分离状态,内圈空载旋转

常用于农业机械、自行车传动

棘轮向一个方向(图中为逆时针)转动时,棘轮和棘爪处于分离状态,但棘爪将时刻预防棘轮的逆转

用于绞车提升和下放重物

型式

滚 柱 式

单向滚柱超越式

带拨爪单向滚柱式

B6D3D80C

1外环; 2星轮; 3滚柱; 4弹簧

B6D3D80D

1拨爪;2滚柱

滚柱3受弹簧4的弹力,始终与外环1和星轮2接触。滚柱在滚道内自由转动,磨损均匀,磨损后仍能保持圆柱形,短时过载滚柱打滑不会损坏离合器。星轮加工困难,装配精度要求较高。星轮与外环运动关系比较多样化

外环1主动(逆时针转)时:当n1n2,离合器接合

n1n2,离合器超越

星轮2主动(顺时针转)时:当-n2-n1,离合器接合

当|-n2|<|-n1|,离合器超越

外环和星轮不论哪一个做主动,都只能单向传递运动。如果用拨爪1拨动滚柱2,可以使运动中断。拨爪与起操纵作用的另一条运动相连接,在传动链未中断前和离合器一齐转动

带拨爪双向滚柱式

B6D3D80E

1外环; 2星轮; 3滚柱; 4拨爪

与单向型滚柱超越离合器相比,工作面和滚柱由单向布置改为相邻对称布置。外环为主动时,能两个方向传递运动和转矩,拨爪主动时,不论转向如何,只要n4n1,均使离合器脱开,件4做超越运动,而且可通过拨爪使运动中断,是一种可逆离合器

楔 块 式

单向超越离合器

B6D3D80F

双向超越离合器

B6D3D80G

非接触式单向超越离合器

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1主动(逆时针转)时:

n1n2,离合器接合

n1n2,离合器超越

2主动(顺时针转)时:

-n1-n2,离合器接合

|-n2||-n1|,离合器超越

当拨叉1作正反向转动时,均可带动内套2同步转动

当拨叉不动,内套被楔住不能转动

n1n2时,偏心楔块放松,离合器超越

n1n2时,偏心楔块楔紧,离合器接合,内外环一起低速转动

应用

接触点曲率半径大,楔块多,承载能力高,结构紧凑,外形尺寸小,自锁可靠,反向脱开容易,制造容易。但接触点固定磨损后,会产生一小平面,严重时,楔块可能翻转,不能自动恢复工作

常用于止逆机构,将主动轴的动力和运动传给从动轴,而从动轴受外力时不能逆转,仍保持原位

当外圈逆时针转动时,受离心力作用,偏心楔块绕反向转动,与内环表面脱开,保持一定间隙,实现无接触超载,可避免高速超载时,楔块与内环面发生磨损,其缺点是制造精度高,需保持内外环有较高的同心度

超越离合器型式、特点及应用

楔块、滚柱超越离合器的比较

项目

滚柱式离合器

楔块式离合器

承载能力

相同滚道尺寸的情况下,放置的滚柱数目少,接触应力大,承载能力低

放置的楔块数量多,楔块与滚道接触的圆弧面之曲率半径大于滚柱的半径,即楔块与滚道接触面积大,与内滚道接触应力虽然大,但因楔块数量多,总承载能力比滚柱式高(一般为5~10)

自锁性能

比较可靠

可靠,反向解脱轻便

传动效率

0.95~0.99

0.94~0.98

超载时工作情况

极端超载情况下,滚柱趋于滑动而自锁失效,当转矩减小时,滚柱复位,滚柱可重新楔紧正常运转

极端超载情况下,可能有一个或几个楔块转动超过最大的撑线范围,而使楔块翻转,离合器两个方向都自锁不得转动,当转矩减小后楔块也不能复位

零件磨损情况

滚柱能在滚道内自由转动,磨损后仍能保持圆形,滚柱与内,外圈的接触点在楔紧状态与分离状态时并不相同,磨损较均匀

楔块由于不能自由转动,楔块与内外滚道的接触部位仅局限在一小段工作圆弧上,容易磨损成小平面。但因传递转矩时楔块式比滚柱式离合器直径小,圆周速度低而且楔块数量多,因而使楔块磨损量减小,使用寿命长

主动元件的选择

通常选择内圈。外圈空转时可以避免滚柱因离心力对外圈产生压力

通常选择外圈。内圈空转时工作表面的圆周速度低,减小空转时的磨损

动作准确度

溜滑角不超过,工作灵敏,准确度高

溜滑角一般在2°~7°,要提高工作灵敏度,需减小溜滑角

制造工艺

星轮加工较复杂,工艺性差,装配时要求高

楔块采用冷拉异型钢。内外圈滚道均为圆柱面,加工容易。因此工艺性好,适于批量生产,容易装配