超越离合器及其工作原理

超越离合器工作原理

超越离合器是利用主动件和从动件的转速变化或回转方向变换而自动接合和脱开的一种离合器。当主动件带动从动件一起转动时，称为结合状态；当主动件和从动件脱开以各自的速度回转时，称为超越状态。

超越离合器是一种特殊的机械离合器，在机械传动中由主从动部分相对运动速度变化或旋转方向的改变使其自动结合或脱开。驱动元件只能从单一方向使从动元件转动，如果驱动元件改变方向，从动元件就自动脱离不传递动力，故又称单向离合器或单向轴承。一般按超运转速度选择，故统称为超越离合器。

超越离合器具有以下功能:

a.在快速进给机械中实现快慢速转换、超越功能。

b.实现步进间隙运动和精确定位的分度功能。

c.当它与滚珠丝杠或其它部件配套使用，防止逆转，实现自锁和逆止功能。

常用的超越离合器有棘轮超越离合器、滚柱超越离合器和楔块超越离合器三种。楔块超越离合器通常又分为接触型楔块超越离合器、非接触型楔块超越离合器和双向楔块超越离合器。回转窑传动装置采用的超越离合器属于非接触型楔块超越离合器。

1.楔块超越离合器

图l所示的非接触型楔块超越离合器由外环、内环、楔块、固定挡圈、挡环、端盖、轴承和挡圈等组成。在低速运行时，楔块在弹簧作用下与内环保持接触，当超越转速达到某一极限时，偏心楔块的离心力矩克服弹簧和其他阻力矩，使楔块径向与内环工作面脱开，形成一个微小间隙，从而避免了摩擦与磨损，离合器实现非接触工作。使用时将内环安装在高速轴，外环套装在内环的两个轴承上，并由螺钉与两个端盖紧固在一起；内环工作面与外环之间的滚道由楔块、固定挡圈、轴承和挡圈组成，复位扭簧分别在楔块两端圆柱上，扭簧的一端插入楔块断面的小口中，另一端靠在挡销上，固定挡环将内环和楔块装置连在一起，外环通过螺钉与法兰连接。

当主电机启动后，驱动主减速高速轴伸带动内环和楔块装置一起旋转产生离心力，对楔块支撑点形成一个转矩，其方向与扭簧施加给楔块的转矩相反，有使楔块与外环脱离接触的趋势；当楔块离心力产生的转矩不足以克服扭簧施加给楔

块的转矩，楔块与内环工作面相互接触，与外环产生相对滑动摩擦。随着转速的提高，楔块离心力增加，当内环转速达到或超过离合器的最小非接触转速时，楔块离心力产生的转矩增加到大于扭簧施加给楔块的转矩，迫使楔块偏转而与外环脱离接触，实现离合器无摩擦的非接触旋转，这时不再带动从动件旋转。

图1. 楔块超越离合器

2.滚柱定向离合器

定向离合器只能按一个转向传递转矩，反向时能够自动分离。其中应用较广泛的是滚柱定向离合器，也称超越离合器，如图2所示。它主要由星轮1、外圈2、弹簧顶杆4和滚柱3组成。弹簧的作用是将滚柱压向星轮的楔形槽内，使滚柱与星轮、外圈相接处。

图2.滚柱定向超越离合器

图3.滚柱超越离合器的爆炸图

滚柱超越离合器中滚柱和外圆均可作为主动轮。当行星轮为主动件并按照图4所示方向旋转时，滚柱受摩擦力的作用被楔紧在槽内，因而带动外圆一起旋转，这时离合器处于接合状态。当行星轮反转时如图5所示，滚柱在摩擦力的作用下被推到槽中较宽的部分，不再楔紧在槽内，这时离合器处于分离状态。

如果行星轮仍按图4所示方向旋转时，而外圈还能够从另一条运动链获得与行星轮旋转方向相同但是速度比行星轮大的速度时，离合器仍旧处于分离状态。

图4.滚柱超越离合器的运动示意图1

图5.滚柱超越离合器的运动示意图2

定向离合器常用于汽车、拖拉机和机床等设备中。

超越离合器是机械传动中的重要通用基础件，历史悠久。其分类为:嵌入型、摩擦型、非接触型。嵌入型分转动滑销式，棘轮式等。摩擦型分滚柱式、楔块式等。非接触型为楔块不接触式。随着技术进步，产品结构不断更新，功能日趋完善，应用领域逐步扩大。