超越离合器

关于超越离合器的原理介绍
超越离合器分为单向和双向两种
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<T c≤T n≤[T]<[T m ax ]<T m ax
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
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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0.94-0.98 0.94-0.99
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-CKA26 CKB1-CKB16 CKZ1-CKZ40 CKF1-CKF70 CKS1-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
适用范围极限转速为：
800-2500r/min，
公称转矩为：
31.5-2800N·m。

常用于包装、印
刷、食品机械、斗
式提升机运输机
等机械传动
极限转速为：
1000-2000r/min，
公称转矩为：
35.5-1250N·m。

常
用于包装机、瓦楞
纸生产线、减速机、
电动滚筒等机械传
动（亦称逆止器、
单向轴承）。

极限转速为：
600-1500r/min，
公称转矩为：
180-8000N·m。

常
用于包装机、起重
运输机械、冶金、
矿山、石油化工、
电站等（亦称逆止
器）。

极限转速为：
400-1500r/min，
公称转矩为：
400-2500N·m。

常
与减速器配套用
于起重运输机械、
提升机、冶金、矿
山、水泥机械，作
为防止逆转机构，
一般用于高速。

公称转矩为：
20-300N·m。

常与
滚珠丝杠副或其
它部件配套，作为
防止逆转机构，也
可单独使用，作为
精确定位。

参考文献
1 孔庆堂，楔块式超越离合器的结构及其应用，离合器技术（第3集），1993
2 实用机械设计手册编写组编，实用机械设计手册（第2版）下册，北京：机械工业出版社，1995
3 成大先主编，机械设计手册（第三版）第2卷，北京：化学工业出版社，1994
诸暨市特种离合器厂
本厂是超越离合器专业生产厂家，专业生产和***各种楔块式超越离合器、逆止器和滚柱式超越离合器、逆止器。

我们是通过对进口产品的吸收、消化，而成功开发出的二种新型结构的超越离合器即异型滚柱类超越离合器（日本式结构）和楔块式超越离合器（德国式结构），二种产品较之传统离合器具有如下突出的特点：
1、传递力矩大相同尺寸传递扭结提高100%以上。

2、灵敏度高主、从动轴超越时相对转角小于1.5/。

3、寿命长结合次数6*10000000次。

4、适应范围广超越时，极限转速3000转/分。

5、工作环境优越在油脂润滑下工作
超越离合器是利用主、从动部分的速度变化或旋转方向的变换，具有自行离合功能的离合器。

是机电一体化机械传动中的基础件。

其联接形式分为：键联接、螺栓联接、齿轮联接、带轮联接、链轮联接等。

其主要功能作为防止逆转、精确定位、传递转矩或切断转矩。

因此，有的行业称逆止器或单向轴承。

广泛用于机床、包装机械、印刷机械、轻工机械、纺织机械、石化机械、水泥机械、治金机械、起重运输机械、减速机、发电设备及试验台等机械传动中。

产品已销往全国，经众多厂家上机使用，其各项性能指标均高于国内同类产品，达到或接近同类进口产品，可以替代进口产品。

我们可根据用户要求，研制和生产标准和非标准超越离合器。

利用牙的啮合、棘轮-棘爪的啮合或滚柱、楔块的楔紧作用单向传递运动或扭矩的离合器。

常用的是滚柱式超越离合器（见图[滚柱式超越离合器，它由内圈、滚柱、外圈、弹簧和顶
销等组成。

一般内圈为主动件，外圈为从动件。

当内圈逆时针转动时，滚柱被楔紧而带动外
圈转动，离合器接合；当内圈顺时针转动时，滚柱退入宽槽部位，外圈则不动，离合器分离。

如外圈由另一系统带动与内圈同向转动,当外圈转速低于内圈时,离合器即自动接合；若外圈
转速高于内圈，离合器则自动分离。

滚柱式超越离合器的滚柱数目较少，元件接触应力大，
故承载能力低。

滚柱能在滚道内自由滚转，与内、外圈接触点经常变化，磨损比较均匀，但
内圈制造工艺较复杂，安装精度要求较高。

楔块式超越离合器和滑块式超越离合器因楔块和
滑块较多，承载能力较高，其工作原理与滚柱式离合。