电磁离合器与超越离合器介绍

一、超越离合器原理介绍

1.超越离合器原理介绍：

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器相似。

2.超越离合器

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

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，