8 m后置客车离合操纵系统设计

荆宝锋，李恒，孔相杰

（河南少林汽车股份有限公司，河南荥阳450100）

8 m后置客车离合操纵系统设计

荆宝锋，李恒，孔相杰

（河南少林汽车股份有限公司，河南荥阳450100）

离合操纵系统对整车至关重要；针对后置客车离合器故障中，空气排不净所占比例较大的问题，以一款8m后置客车为例，介绍后置客车离合操纵系统结构、设计校核方法和评价指标；提出解决排空气难问题的一些建议。

后置客车；离合操纵系统；校核设计

现代汽车更注重人性化设计，选择合适的离合器可以给驾驶员带来可靠的操纵性和安全性；轻便的离合操纵系统能大大降低驾驶员的劳动强度。随着国内客车技术的发展，液压离合助力已在后置客车上广泛应用。大多数驾驶员在使用中，遇到空气排不净的离合器故障所占比例较大。离合器设计考虑的因素很多，常用的校核计算不完善。就整车设计而言，关键是关注离合器的滑磨功、后备系数以及体现到离合踏板上分离力的大小[1]。本文详细介绍一款8m后置客车离合操纵系统的校核设计，并提出解决离合排气难问题的一些建议。

1 相关参数及离合器操纵系统结构

1.1 离合器选型及相关参数

膜片弹簧离合器由于具有理想的非线性特性曲线、结构简单、维修保养方便等诸多优点，并且制造膜片弹簧的工艺水平也在不断提高[2]，因此，本车采用膜片弹簧离合器。该车型采用YC4G180-30柴油机，功率132 kW/2 300 r/min，最大扭矩660 N·m/1 400 r/min，其他相关参数见表1。结合市场主流配置及离合器生产厂家推荐，离合器选用单片干式膜片弹簧离合器（外径φ380）。

表1 相关参数

1.2 离合器操纵机构型式的选择

离合器操纵系统主要有液压操纵和机械操纵两种。选用液压操纵机构，气压助力式，它由总泵、分泵、管路系统等部分组成。该机构具有传动效率高、重量轻、布置方便、离合器接合柔和等特点。它适用于远距离操纵（后置车），已在中型客车上广泛应用[3-4]。

后置客车离合器管路较长，空气不易排净。如果液压管路中空气未彻底排尽，会使离合器分离不彻底，造成离合器磨损或烧坏。所以有条件的装配流水线可以采用抽真空加注工艺，离合器油加注采用管路抽真空处理，以提高离合系统的装配质量。但离合抽真空加注设备价格昂贵，且车辆在路上无法使用。所以在设计中可以在管路中部高位设置排气接头（见图1），便于排净液压管路系统中空气[5]。车辆下线前和行驶一定里程后，必须对离合器操纵系统进行检查和调整，以保证车辆正常工作。

离合器踏板采用吊挂式踏板，操纵起来比较轻松且感觉舒适。此机构已经很成熟，不需重新设计。

1.3 离合器及其操纵机构的相关参数

离合器及其操纵机构的相关参数分别见表2和表3。

表2 离合器相关参数

表3 离合器操纵机构的相关参数

2 离合器的设计校核

2.1 离合器后备系数

根据推荐的计算公式[6]：

式中：β为离合器后备系数；Memax为发动机最大扭矩（660N·m）；μ为摩擦系数（0.25）；Z为摩擦面数目（2）；Fe为压盘施加于摩擦片的工作压力（16 100N）；RC为摩擦片平均摩擦半径。

式中：D为摩擦片外径；d为摩擦片内径。

对中、重型客货车，离合器的后备系数可选取在1.6～2.25的范围内，结果符合设计要求。

2.2 离合器的滑磨功

汽车起步或换档时，因离合器的从动盘和压盘的转速不同，从而产生相对滑动摩擦，通过相对摩擦，汽车可平稳地起步或平顺地换档[7-8]。

式中：ne为汽车起步时发动机的转速，取1 000 r/min。

把表1中的有关数据代入上式可得：WⅠ=17 919 J（I档起步），WⅡ=52 754 J（Ⅱ档起步）

单位面积滑磨功为

ω1=WⅠ/（n×A）=10.93 J/cm2（Ⅰ档起步）；ω2=WⅡ/（n×A）=32.18 J/cm2（Ⅱ档起步）

式中：A为从动盘单面摩擦面的面积；n为摩擦面面数。根据推荐的许用单位面积滑磨功：[ω]≤25～33 J/cm2，可知该离合器单位面积滑磨功符合使用要求。

2.3 最大圆周速度的设计校核

根据摩擦片材料生产企业的标准及相关经验，对于适用于大型客车摩擦片的最大圆周速度v尽量不超过70～75m/s。

V=nemax×πD1/60=45.74≤70～75m/s，符合设计要求。式中：nemax为发动机的最高转速。

2.4 汽车起步压盘温升

当汽车起步时，离合器压盘与从动盘之间相对滑动产生热量，并由压盘吸收。因此，应校核离合器每次结合时，压盘的温升△t要符合国家规定的标准：每次接合时，压盘的许用温升△t≤10℃。

压盘起步温升：△t=γW/mc

式中：γ为传给所校核压盘的热量比例，单片式γ=0.5；W为滑磨功；m为所校核压盘的质量12.4 kg；c为压盘比热，铸铁为544 J/（kg·℃）。

将前面计算的滑磨功等参数代入式中，可求得：

△t1=1.33℃；△t2=3.91℃

因此，此离合器压盘在I、Ⅱ档起步时的温升符合要求。

3 操纵机构的设计校核

3.1 踏板行程设计校核

离合器踏板的总行程SG是由工作行程SG1和自由行程SG2两部分组成的，即：SG=SG1+SG2。

1）由表2可算出，分离杠杆的传动比i1=e/f=3.6；分离拨叉的传动比i2=c/d=1.38；离合器踏板的传动比i3=a/ b=5.08，离合器总泵和分泵的传动比i4=φ1/φ2=4.09。

2）分离轴承的行程SR1=11mm；自由行程SR2=4mm；总行程SR=SR1+SR2=15mm。

3）离合器分泵的工作行程SS1=SR1×i2=15.2mm；自由行程SS2=SR2×i2=5.5mm；总行程SS=SS1+SS2=20.7mm。

4）踏板行程SG。工作行程SG1=i3×VN×ξ×1000/（ηs× A1）

式中：VN为离合器分泵中的液体流量，m3，与离合器分泵的设计特性曲线有关，与推杆的行程有一定的函数关系，在此当离合器分泵的工作行程SS1=20.7mm时，取VN=7.9 cm3；A1为离合器总泵活塞缸的面积，A1=π(φ1/2)2；ηs和ζ见表3。

计算可得SG1=129mm，自由行程SG2=i3×（b2+t2）= 12.7mm

式中：t2在表3中取0.5mm。

则踏板的总行程SG=SG1+SG2=141.8mm≤150mm（推荐数据[9]）。可见，离合器踏板的总行程符合设计要求。

3.2 离合器踏板力的设计校核

1）离合器压盘最大分离力FQ为4 600N，此时离合器分泵上推杆的推力FN=FQ/i2=3 333N

离合器踏板力Fp=（PHA1/ηP+FF）/i3

式中：PH为离合器系统液压油的压力，由图2查得。又查得在空气压力为0.8MPa、离合器推杆推力为3 333N时，PH=0.91MPa；ηP为离合器总泵的机械传动效率，取ηP=80%；FF为克服离合器总泵在踏板踏下时的力，FF=（（C1+C2）SG）/i3+Fvor=103.1N。其中：C1为踏板回位弹簧强度，约为1.04N/mm；C2为总泵内回位弹簧强度，约为1.06N/mm；Fvor为离合器踏板等组件对总泵上的预加载荷，约为44.5N。

所以，根据以上数据可求得Fpmax=105.4N≤150N（推荐数据），符合使用要求。

2）根据设计要求，在规定离合器踏板力和行程的允许范围内，驾驶员操纵离合器踏板所作的功不大于30 J（W=Fpmax×SG1=13.6 J＜30 J）[10]。

因此，根据以上设计校核，踏板力符合设计要求。

4 结束语

离合操纵系统设计得好与坏对驾驶影响很大。校核设计中需要不断总结完善，提炼升华。整车经试车员试车，起步平稳，换档时离合器分离彻底，操纵轻便。该车匹配设计的整个离合器系统完全符合要求。

[1]李光明，刘辉，毛世伟.离合器性能设计计算方法的研究[J].客车技术与研究，2010，32（30），25-27.

[2]刘惟信.汽车设计[M].北京：清华大学出版社，2000.

[3]《汽车工程手册》编辑委员会.汽车工程手册：设计篇[K].北京：人民交通出版社，2000.

[4]陈家瑞.汽车构造[M].北京：机械工业出版社，2005.

[5]彭全波，董井泉.离合器液压传动部分排气方法的探析[J].汽车维修，2012，（4）

[6]吴克敏.用附加弹簧提高QY16一C离合器的后备系数[J].起重运输机械，2003，（1）

[7]林世裕.膜片弹簧与碟形弹簧离合器的设计与制造[M].南京：东南大学出版社，1995.

[8]严正峰，盛学斌.φ395膜片弹簧离合器校核设计[J].汽车技术，2004，（5）

[9]陈建锋，穆传禄，高惠贞.11-12m长客车离合器操纵系统设计[J].客车技术与研究，2008，30（3）：28-29.

[10]许文光，吕兆平，吴川永.某新车型汽车离合器及操纵机构设计校核[J].大众科技，2011，（10）

修改稿日期：2013-11-10

Clutch ControlSystem Design of 8m Rear-mounted Engine Bus/Coach

Jing Baofeng,LiHeng,Kong Xiangjie
（Henan Shaolin Bus Co.,Ltd,Xingyang 450100,China）

The clutch control system is important to the vehicle.According to the clutch failure problems that the air elimination isnot incomplete occupies larger proportion，the authors take an 8m bus/coachwith the rear-mounted engine forexpample to introduce itsclutch controlsystem structure，design checkmethod and evaluation index.Last, they put forward some recommendations tosolve thedifficultproblemsofexhaustingair.

bus/coachwith rear-mounted engine；clutch operating system;check design

U463.211+.4

B

1006-3331（2014）02-0023-03

荆宝锋（1984-），男，助理工程师；主要从事商用车底盘设计工作。