超越离合器原理介绍教学文稿

超越离合器原理介绍

超越离合器原理介绍

双向楔块超越离合器，它一端轴孔接主动轴，另一端轴孔接从动轴，当外环不动，主动轴顺时针或逆时针转动时，从动轴也同步转动，而当从动轴受外力矩的作用时，顺时针和逆时针都不能转动。常与滚珠丝杠副或其它部件配套，作为防止逆转机构，也可以单独使用作为精确定位，传递力矩或切断力矩的传递。

北京机械工业学院朱春梅

北京新兴超越科技开发公司孔庆堂孔炜朱自成

[摘要]本文介绍了楔块超越离合器国内外发展的概况，阐述楔块超越离合器的特点、结构形式及其适用范围。

关键词楔块超越离合器特点

1、楔块超越离合器的发展及其应

超越离合器是机械传动的基础件之一。它是用主、从动部件的速度变化或旋转方向的变换，具有自行离合功能的一种离合器，用途广泛。滚柱式超越离合器历史悠久，据文献报道于1878年以“换向电动机”为题载入德国DRP2804.47h5专利中，用在换向机构上。随后的近百年，滚柱超越离合器不断的发展和完善，结构型式增多，应用也较普遍。

楔块超越离合器是继滚柱超越离合器之后开发的一种新型离合器。自问世以来，以承载能力大，自锁可靠，反向解脱轻便，结构紧凑，操作方便，在机械传动中得到广泛的应用。首先美国在汽车和飞机上得到发展和推广应用。例如美国在波音707飞机和

F4-C轰炸机及M102-105轻型榴弹炮上采用。在日本、德国也已广泛应用。

近年来，随着新产品开发和引进产品配套国产化的需要，楔块超越离合器得以迅速的发展，从结构、性能和可靠性等日趋完善，而且离合器的型式、规格更加齐全，产品质量逐渐提高。北京新兴超越科技开发公司生产的CK系列楔块超越离合器不但能满足国内科研和生产的需求。而且替代了引进日本、美国、意大利等国家瓦楞纸生产线和无氧铜生产线上的超越离合器，使用效果良好。目前还有出口，具有很好的发展潜力和开发前景。

楔块超越离合器常与滚珠丝杆副或其他部件配套，作为防止逆转机构，也可以单独使用，作为主动轴和从动轴之间的精确定位，传递转矩或切断转矩，具有自行离合功能的一种离合器。因此，有称谓逆止器或单向轴承。在包装机械、印刷机械、食品机械、轻工机械、农业机械、冶金矿山、石油化工、机床、汽车、兵器、航空、电站等机械设备中广泛的应用。

2、楔块超越离合器的特点

楔块超越离合器是在内环和外环间（滚道）放置楔紧元件（楔块），使其回转时在一个可以传递转矩，而在另一个具有相对空转性能。只有当内、外环转向相同，转速相等时，才能传递转矩，否则均为相对滑动，这种不传递转矩的滑动状态称之超越。

1）滚道的形状

楔块超越离合器的滚道形式有两种形式：内外环滚道均为圆形和将内环加工出若干凹圆槽。

（1）内环为整圆形（见图1a）。离合器的内外环均为光滑柱面，为了保证工作时不打滑，楔块的楔角不得超过楔块与内外环之间的最小摩擦角。设计时，一般可取3º-4º，在实用中楔合角开始时，楔角大约为2º-2.5º，当内、外环受力产生弹变形后，楔角相应增大。

（2）内环带凹圆槽形（见图1b）。楔块具有与内环圆弧槽相同的半径，使两者为面接触，改善了受力状态，提高了楔块的承载能力和使用寿命。但楔块的数量受结构的影响而有所减少。

2）楔块的形状

楔块超越离合器所用的楔块形状大都为特殊的异形，如拳形、鞋形等，设计离合器时，可根据作用要求选用不同形状的楔块。

3）楔块与滚柱式超越离合器由于内外环之间放置的楔紧元件不同，使其都具有各自的特点（如表1）。

3、楔块超越离合器选用计算

为保证离合器工作可靠，通常在设计和选用离合器时，明确离合器在传动系统中的综合功能，从传动系统总体设计考虑选择离合器的品种、型式。而规格的选定主要是根据计算转矩。

1）离合器各转矩间的关系

离合器的主参数是公称转矩，选用离合器时，各转达矩间应符合以下的关系：

T

式中 T—理论转矩，N·m;

Tc—计算转矩，N·m;

Tn—公称转矩，N·m;

[T]—许用转矩，N·m;

[Tmax]—最大许用转矩，N·m;

Tmax—最大转矩，N·m。

2）离合器计算转矩

离合器计算转矩是根据传动系统的功率，工作转速、储备系数及其有关因素计算的。

Tc=ßT

式中 Tc—计算转矩，N·m;

ß—储备系数（一般取1.2-3.2）；

T—理论转矩，N·m。

储备系数ß值的大小与原动机和工作机性能、离合器的结构型式等因素有关。一般工作条件较好，负载较轻，ß值取小值；工作条件恶劣，负载较大，ß值取大值。

4、楔块超越离合器结构形式及其适用范围

楔块超越离合器按GB10043-1988《离合器分类》标准可分为接触型、非接触型和双向型，前两类型实为单向型。表2列出各种类型楔块超越离合器结构形式和适用范围。

图1 楔块超越离合器内环形状

表1 楔块式与滚柱式超越离合器的比较

项目楔块超越离合器滚柱超越离合器

承载能力

放置楔块的数量多，楔块与滚道接触的圆弧角之曲率半

径大于滚柱离合器中的滚柱半径，故接触应力小。承载能力大。

相同滚道尺寸的情况下，放置滚柱数目少，接触应力大，故承载能大小。

自锁性能可靠，反向解脱轻便比较可靠传动效率0.94-0.980.94-0.99

超载时工作情况

极端超载情况，可能有一个或几个楔块转超过最大的撑

线范围，而使其楔块翻转，当转矩减小后，楔块也不能复位。但

这是非正常使用状态。

极端超载情况，滚柱趋于滑动而自

锁失效，当转矩减小，滚柱复位并可重新楔

紧，正常运转。

零件磨损情况

楔块由于不能转动，楔块与内外滚道的接触部位又局限

在一小段工作圆弧上，容易磨损小平面，但因传递转矩时，楔块

式比滚柱式离合器直径小，圆周转速低，而且楔块数量多，因而

使楔块磨损量减小，使用寿命长。

滚柱能在滚道内自由转动，磨损后

仍能保持圆形，滚柱与内、外环的接触点在

楔紧状态与分离状态时不同，磨损较均匀。

往往在星轮与滚柱接触点磨出一个凹痕，影

响使用

制造工艺

楔块采用特殊工艺制造，批量生产，加工方便。内外环

加工容易，容易装配。

星轮加工复杂，工艺性差

表2 楔块超越离合器结构形式及适用范围

单向型

双向型接触式非接触式

结构型式基本型无内环型带轴承型非接触带轴承型1

型号CKA1-CKA26CKB1-CKB16CKZ1-CKZ40CKF1-CKF70CKS1-CKS12图示

联接型式键联接、螺柱联接、齿轮联接、带轮联接、链轮联接