一种安装在扫路车副发动机上的双离合器装置

沈卫琴 吴新芳

本文通过对传统扫路车副发动机离合器装置的结构分析，介绍一种应用在副发动机上的双离合器装置。该装置可使扫路车传动平稳可靠，接合柔和，分离彻底，并可有效防止逆转，确保副发动机突然熄火时，无反带无损伤。

扫路车作为环卫设备之一，是一种集路面清扫、垃圾回收和运输为一体的新型高效清扫设备。扫路车的形式、结构多种多样，如按传动方式分类，可分为单发动机扫路车和双发动机扫路车。其中，双发动机扫路车具有性能稳定，故障率低、清扫效率高等优势，成为目前扫路车行业中的主打产品。

双发动机扫路车安装在底盘上的发动机称为主发动机，主要负责驱动车辆行驶；另一安装于车架上的发动机称为副发动机，作为扫路车专用装置的动力源，主要用于驱动风机、水泵、液压齿轮泵等元件工作，实现清扫、洒水、垃圾收集等一系列作业。在副发动机驱动的元件中，风机的负载最大，如在联接风机的情况下，启动副发动机会十分困难。因此，双发动机结构的扫路车，传动部分均需设计离合器装置。

1 传统离合器装置

扫路车副发动机驱动的传统离合器装置，主要形式是在副发动机输出轴端与风机之间，安装一离心式自动离合器(见图1)，主要包括：副发动机、飞轮壳、传动轴承座、带轮、离心离合器、风机。

离心离合器通过摩擦力来传递扭矩，其基本结构由3个元件组成：主动件、离心体和从动件。离心体滑块装于主动件上，与副发动机输出轴通过轴承座相联，其从动件与皮带轮相联。当副发动机怠速启动时，离心体的离心力较小，受弹簧的拉力作用，与从动件分离，此时离合器不能传递动力；当副发动机转速逐渐增高，离心体滑块的离心力增大，离心滑块克服弹簧的拉力被径向甩出，与从动件内压紧，带动皮带轮旋转，并通过三角带，带动风机工作。

但是，传统的离合器装置存在以下不足：

(1)离合器的离心力跟速度的平方成正比，只有当副发动机加速到一定速度时，离心体滑块才能在离心力作用下被径向甩出，由摩擦力强制其进入运动状态而传递扭矩。因此，风机不能从静态一步到达同步副发动机转速，且启动风机的瞬间，累及副发动机转速降低，离心滑块在离心力减少的情况下复位，出现风机启动过程时的多次冲击振动。

(2)当副发动机突然熄火时，风机的惯性反带副发动机旋转，待减速至离心体滑块复位，副发动机才能脱开与风机的传动联接，风机反带的过程对已熄火的发动机产生不利影响，且容易引起发动机输出轴超负荷断裂。

(3)该离心式自动离合器在某一转速范围内，离心体滑块相对于从动件打滑，从而产生摩擦热，消耗一部分能量，此时离合器也极易烧损。

2 双离合器装置

通过对传统离合器装置的分析研究，提出一种双离合器装置，即在安装一弹簧压紧式摩擦离合器的基础上，加装一单向楔块式超越离合器，以防止逆转、精确定位、传递转矩或切断转矩，使得启动风机的过程无冲击振动，当副发动机突然熄火时，无反带无损伤。

双离合器装置主要包括：带轮、传动轴套管、单向楔块超越离合器、离合分泵、离合总泵、离合拨叉、分离轴承、磨擦压盘、传动轴、软轴控制器、风机等，见图2。离合总泵安装于风机支架上(见图3)，离合拨叉与分离轴承安装在传动轴1上，与之相联的离合分泵处于副发动机飞轮壳处，离合总泵推杆通过安装于驾驶室内的软轴控制器操纵。

2.1 工作原理

当将软轴控制向后抬起时，离合总泵推杆推动总泵活塞移动，总泵压力腔与供油腔隔离，压力腔压力上升，高压油从总泵出油口排出，通过与分泵连接的油管输向离合器分泵助力器油腔。此时，分离拨叉推动分离轴承，使压板后移，分开对离合器摩擦片的夹紧力，从而达到切断动力的目的，副发动机可无负载启动。

当将软轴控制向前按下时，总泵活塞在回位弹簧的作用下快速移至初始位置，分泵的油回流进油壶，分泵停止工作，压力板在膜片弹簧弹力作用下，再次与飞轮一起夹紧离合器摩擦片，动力逐渐接合。此时副发动机通过传动轴带动带轮旋转，此时安装于传动轴套内的楔块超越离合器，内、外环转向相同、速度相等，可通过传动轴2传递转矩使得风机工作。

当副发动机突然熄火，风机由于强大的惯性，不能迅速停止，出现反带副发动机，即副发动机旋转轴反转现象。但此时由于楔块超越离合器的内、外环转向相反，只能相对滑动，而不能传递转矩。所以副发动机立刻停止转动，风机在惯量作用下旋转直至停止转动，副发动机突然熄火的过程无损伤。

2.2 单向楔块超越离合器的选用

为保证单向楔块超越离合器工作可靠，通常在设计和选用时，明确该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，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。

式中：Tc，计算转矩，Nm；β，储备系数，一般取1.2～3.2；T，理论转矩，Nm。

储备系数β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，β值取较小值；工作条件恶劣，负载较大，β值取较大值。

按上述公式，如副发动转速N定为2 000 r/min，功率为P为45 kW，那么按照转矩公式T=9 550×P/N，根据扫路车工况，取β为2，那么便可算出单向楔块超越离合器所需转矩Tc≈430 Nm。根据此转矩和传动轴套的结构尺寸，选取合适的单向楔块超越离合器即可。

3 结语

上述双离合器装置，具有操纵省力、维修保养方便、分离彻底、接合柔和等特点。而具有良好的散热能力，压盘压力和摩擦片的摩擦系数变化小，工作稳定。风机可从静止状态缓慢启动逐渐被加速到同步发动机转速，启动风机的过程无冲击振动。单向楔块超越离合器定位精确、有效防止逆转，消除风机反带副发动机隐患，延长了副发动机的使用寿命，降低了用户的使用成本。

[1] 孔庆堂，段维民.楔块式超越离合器的结构及其应用[J].新技术新工艺.1990.3:28-29.