离合器的种类、工作原理

（二）工作原理
离合器的主动部分和从动部分借接触面间的摩擦作用，或是用液体作为传动介质(液力偶合器)，或是用磁力传动(电磁离合器)来传递转矩，使两者之间可以暂时分离，又可逐渐接合，在传动过程中又允许两部分相互转动。
发动机发出的转矩，通过飞轮及压盘与从动盘接触面的摩擦作用，传给从动盘。当驾驶员踩下离合器踏板时，通过机件的传递，使膜片弹簧大端带动压盘后移，此时从动部分与主动部分分离。
对拖拉机离合器的基本要求：
(1)保证能传递发动机发出的最大转矩，并且还有一定的传递转矩余力。
(2)能作到分离时，彻底分离，接合时柔和，并具有良好的散热能力。
(3)从动部分的转动惯量尽量小一些。这样，在分离离合器换档时，与变速器输入轴相连部分的转速就比较容易变化，从而减轻齿轮间冲击。
(4)具有缓和转动方向冲击，衰减该方向振动的能力，且噪音小。
离合器主、从动侧结合过程中的滑摩功可以写作
Wf=∫0tTsω1 dt-∫0t TLω2 dt- JLω02/2
不难看出上述三式中，只有当Ts 、TL 、Tf、ω都是时间t的函数或转矩均为常数时才能进行积分；但当转矩T是角位移＆、角速度ω或随机函数时，则不便计算。下面假设Ts、Tf、 TL均为常量，则在结合过程中，对主、从动侧可有
(5)压盘压力和摩擦片的摩擦系数变化小，工作稳定。
(6)操纵省力，维修保养方便。
四、离合器有关参数的确定
拖拉机离合器的有关参数主要包括离合器的接合时间、滑摩功、温升和磨损率等。
离合器的接合过程是一个由两个独立的单自由度系统通过接合同步转变成一个单自由度系统的过程，随后犹如联轴器那样工作，并可多次分离、接合、工作。其动力学过程的分析基本采用刚体动力学的分析方法。
二、离合器的种类、工作原理
(一) 离合器的种类
离合器有摩擦式离合器、液力偶合器、电磁离合器等几种。摩擦式离合器又分为湿式和干式两种。
1、液力偶合器靠工作液（油液）传递转矩，外壳与泵轮连为一体，是主动件；涡轮与泵轮相对，是从动件。当泵轮转速较低时，涡轮不能被带动，主动件与从动件之间处于分离状态；随着泵轮转速的提高，涡轮被带动，主动件与从动件之间处于接合状态。
摩擦离合器每接合一次的滑摩功为
Wm= Tf∆﹠/2=Tf(ω1-ω2) t0/2
=5.48×10-3JAJL(n1-n2)2[JL(1-Ts/Tf)+ JA(1-TL/Tf)] (J)
式中，n1、n2为主、从动侧轴开始结合时的转速，r·min-1,
常数5.48×10-3=π2/1800。
摩擦表面结合一次的单位面积平均滑摩功W应小于允许的单位面积滑摩功[W]，即W=Wm/A≤[W]（J·m2）
2.便于换档
行驶过程中，拖拉机经常换用不同的变速箱档位，以适应不断变化的行驶条件。如果没有离合器将发动机与变速箱暂时分离，那么变速箱中啮合的传力齿轮会因载荷没有卸除，其啮合齿面间的压力很大而难于分开。另一对待啮合齿轮会因二者圆周速度不等而难于啮合。即使强行进入啮合也会产生很大的齿端冲击，容易损坏机件。利用离合器使发动机和变速箱暂时分离后进行换档，则原来啮合的一对齿轮因载荷卸除，啮合面间的压力大大减小，就容易分开。而待啮合的另一对齿轮，由于主动齿轮与发动机分开后转动惯量很小，采用合适的换档动作就能使待啮合的齿轮圆周速度相等或接近相等，从而避免或减轻齿轮间的冲击。
对于摩擦式离合器，设Ts、JA=J1+Jz、ω1分别为其主动侧的驱动转矩、转动惯量和角速度；TL、JL=J2+Jz、ω2分别为其从动侧的负载转矩、转动惯量和角速度；Tf为离合器所需传递的摩擦力矩。
ω1=∫0t(Tf-Ts)dt/JA=ω1(t)
ω2=∫0t(Tf- TL)dt/ JL=ω2(t)
由ω1=ω2便可求出结合时间t0及同步角速度ω0。
3.防止传动系过载
紧急制动时，拖拉机车轮突然急剧降速，而与发动机相连的传动系由于旋转的惯性，仍保持原有转速，这往往会在传动系统中产生远大于发动机转矩的惯性矩，使传动系的零件容易损坏。由于离合器是靠磨擦力来传递转矩的，所以当传动系内载荷超过摩擦力所能传递的转矩时，离合器的主、从动部分就会自动打滑，因而起到了防止传动系过载的作用。
式中 A－摩擦副总工作面积，m2；
[W] －允许的单位面积平均滑摩功，J·m2，其值视摩擦副材质、工作条件而异。
摩擦离合器的温升及其限制条件为
干式 ∆t= Wm /mC≤[∆t]
湿式 ∆t=zቤተ መጻሕፍቲ ባይዱm/60ρCｑ≤[∆t]
式中 ∆t－摩擦元件的温升，℃；
z－离合器每小时的结合次数，h-1；
C－吸热体比热容，J·（kg·℃）-1;
主动侧 ω1-ω0=ε1t0= (Ts- Tf) t0/ JA
从动侧 ω2-ω0=ε2t0=( Tf- TL) t0/ JL
联立以上二式得结合时间t0及同步转速n0=30ω0/π为
t0= JA JL（n1 -n2）/9.55[JL（Tf -Ts）+ JA（Tf- TL）]
n0= [JA（Tf- TL）n1+ JL（Tf- Ts）n2]/[ JL（Tf -Ts）+ JA（Tf -TL）]
2、电磁离合器靠线圈的通断电来控制离合器的接合与分离。如在主动与从动件之间放置磁粉，则可以加强两者之间的接合力，这样的离合器称为磁粉式电磁离合器。
3、目前，与手动变速器相配合的绝大多数离合器为干式摩擦式离合器，按其从动盘的数目，又分为单盘式、双盘式和多盘式等几种。湿式摩擦式离合器一般为多盘式的，浸在油中以便于散热。
m－吸热体的质量，kg，取摩擦副中金属部分的质量；
ρ－冷却液的密度，一般ρ=800~900kg·m-3;
ｑ－冷却液的流量，m3·min-1；
三、拖拉机上安装离合器的目的和作用
1.平稳起步
如果发动机与变速箱是刚性连接的，一旦挂上档，拖拉机将由于突然接上动力突然前冲，不但会造成机件的损伤，而且驱动力也不足以克服拖拉机前冲产生的巨大惯性力，使发动机转速急剧下降而熄火。如果在起步时利用离合器暂时将发动机和变速箱分离，然后离合器逐渐接合，由于离合器的主动部分与从动部分之间存在着滑磨的现象，可以使离合器传出的扭矩由零逐渐增大，而拖拉机的驱动力也逐渐增大，从而让拖拉机平稳地起步.