欧米茄离合器摩擦片磨损性研究

刘炜

中交二航局第一工程有限公司 湖北武汉 430000

欧米伽离合器（多片湿式离合器）作为该装置最关键和最有技术含量的单元。摩擦片是其至关重要的一项摩擦元件，一旦摩擦片出现严重的磨损或是形变等问题，将会直接影响湿式离合器的正常运行。在这一背景下，本文将通过该系统提供的技术资料以及笔者对系统维修保养，自身实践观察，重点针对o欧米茄离合器摩擦片在不同工况下磨损性进行简要分析研究，以期能够为相关维修保养人员提供必要技术参考。

1 欧米伽离合器基本构成以及应用特点

1.1 湿式离合器

湿式离合器在实际运行过程中，在液压油的推动作用下，活塞将克服回位弹簧作用力并进行左移，直至牢牢压紧湿式离合器摩擦片和钢片，完成动力传递过程的一次接合。在湿式离合器摩擦片同钢片相互分离时，在控制油道的作用下，压力油将返至油箱中，此时活塞在回位弹簧的推动作用下将慢慢回至初始位置，彻底分离湿式离合器摩擦片和钢片[1]。图1展示的就是湿式离合器的结构组成示意图：

图1 湿式离合器的基本构成

图2 欧米茄总成离合器支架总成

1.2 欧米伽离合器

欧米伽离合器组件位于连接到转换器壳体的前壳体内部。安装在离合器载体外周上的欧米伽阀通过与欧米伽控制阀和偏压阀的联动来控制离合器作用压力，使得转换器输入旋转自由改变。通过供给阀减压的机油通过变矩器输入轴的机油孔进入离合器活塞室，并且对离合器活塞施压。同时，它向上推动欧米伽阀活塞的底部。同时，在欧米伽阀活塞顶部起作用的欧米伽控制阀油压（Pc）按压欧米伽阀活塞并使排放口关闭。通过ω形阀活塞的旋转获得的离心力用于打开阀的排出端口。欧米伽控制阀油压（Pc）的最大值可将欧米伽阀活塞压向下直至排出口完全关闭。因此，机油压推动活塞到最大值，并且在离合器中发生完全啮合，获得与发动机数量相同的变矩器输入轴旋转。

当离合器处于滑动状态时，欧米伽控阀油（Pc）压力，推动离合器活塞的阀油压（Pa）和欧米伽阀（F）的离心力处于平衡。在这种条件下，转换器输入轴旋转的数量可以根据欧米伽油压的变化而变化。

因此，通过改变影响欧米伽离合器滑动程度的欧米伽控制阀油压，可以在原动机转速不变工况下地自由控制输出轴的转数。

离合器中使用的摩擦副的组成构件为对偶碟形内齿钢片（13片）和外齿摩擦片（12片），其中摩擦片高强度纤维材质，钢片则使用65Mn材料制成。在外齿摩擦片中，使用厚度为2.5mm的钢片作为基片，并在其两侧位置处均匀粘着厚度在0.9mm左右的强度纤维材质。内齿钢片则使用厚度为4mm的碟形钢片，且蝶形量在4.5mm。

2 湿式离合器摩擦片磨损量的计算

通过结合相关研究资料。测量摩擦片8等分，即分成8个完全相同的相位，各相位按照内径由外向内的顺序选取5个点，最后取均值即可。通过根据磨损前与磨损后，湿式离合器摩擦片的厚度变化情况客观反映出摩擦片的具体磨损量。图2展示的就是测量湿式离合器摩擦片的具体位置：

图3 测量湿式离合器摩擦片厚度位置示意图

如果用h表示磨损深度，并将其作为湿式离合器摩擦片的具体磨损量，则其计算公式如下：

在这一公式当中，V与K分别代表着磨粒体积与磨损系数，其中磨损系数的取值通常在10-2到10-7之间。W代表作用于活塞上的控制压力与活塞回位弹簧力的差值，即摩擦副上作用的法向载荷。而An代表着摩擦副理论接触面积，L与H各自代表滑动距离与摩擦副当中较软材料的硬度，α代表接触比例系数[2]。根据具公式可以知道如果其他的系数均一样，影响h摩擦深度取决于2个因素：时间积累、W法向载荷！摩擦片于钢片的接触比是由W法向载荷决定的。湿式离合器摩擦片的滑磨时间长度也会在一定程度上直接影响着摩擦片自身的磨损性能。

湿式离合器摩擦片接触比与时间和磨损量的变化趋势图

通过分析上图可知，当湿式离合器摩擦片的滑磨时间不断延长的情况下，随着摩擦片接触比的逐渐增大，其磨损量也会出现明显的递增变化趋势。但当滑磨时间在80min以上时，虽然湿式离合器摩擦片的磨损量仍然出现增大的变化趋势，但增幅相对较小。因此，如果湿式离合器长期处于低接触比滑磨行状态，将会在一定程度上增大摩擦片的磨损量，进而对摩擦片的使用性能产生不良影响，缩短摩擦片使用寿命。虽然欧米茄离合器长期处于滑磨，在相同W法向载荷下能在最短时间得到合适的接触比是减少磨损量最好的办法。

3 欧米茄合器摩擦片在起重，挖泥工况下的寿命对比

以下在大修过2套 TDCYN-21-6001A在不同工况下的对比：

“海力802”在纯起重的工况下在2014年6月份经行大修跟换了整套的摩擦片和钢片，通过测量计算在运转8000小时后，摩擦片砂片磨损量0.35mm.平均起重负荷重量120吨。由于属于起重作业要求作业时吊车运行平稳速度均匀，所以摩擦副上作用的法向载荷比较平顺。同时单片机根据变矩器压力和流速、以及卷扬机的速度和操作人员的模拟指令在最短时间给出对应的适合接触比。

“津航浚405”是一艘18方非自航抓斗挖泥船，挖斗和泥沙总质量不到80吨。大修时运行时间6000小时，摩擦片砂片磨损量0.48mm。但由于挖泥工况的特殊性负荷变化比较大，在抓泥工况下单片机往往反应不及起重工况。这也导致欧米茄离合器不能在最短时间得到合适的接触比一个原因。

4 结语

通过原理和案的分析研究，欧米茄离合器作为湿式离合器一种，摩擦片接触比与摩擦片磨损性能之间具有直接的影响关系。因此在日常管理操作中要避免暴力操作减少过度滑磨，定期更换变矩器油减少油料污染对摩擦片的影响。预热要充分，直到变矩器变矩器油入口处的机油温度至少达到50℃时，以便变矩器和欧米伽离合器全效率运行，变矩器出口处的温度不超过许可值（连续运行时最大值为100摄氏度）。如果超过100摄氏度，应立即停止运行降低油温，防止高温下摩擦片与钢片粘连。务必确认主机油压、变矩器油压力和欧米伽离合器控制压力在正常范围内。使之设备可以长期高效、稳定运行。