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楔塊超越離合器用異形楔塊代替滾柱作為楔緊件，是用楔塊和內(nèi)、外滾道組成摩擦副的一種離合器任斋。當內(nèi)環(huán)图柏、外環(huán)與楔塊間無相對運動陵蜻，轉向相同杠滓，轉速相等黑暗，才能傳遞轉矩眷篇，否則均為相對滑動萎河，這種不傳速轉矩的滑動狀態(tài)稱為超越。
楔塊超越離合器滾道形狀主要有兩種：內(nèi)蕉饼、外環(huán)滾道均為圓形和將內(nèi)環(huán)加工出若干凹圓槽虐杯，如下圖所示。
楔塊形狀有拳形昧港、腰形擎椰、桃形支子、鞋形等多種。桿塊的工作面以偏心圓柱面應用最多达舒，因圓柱面加工工藝簡單值朋。但是這種楔塊與內(nèi)、外環(huán)的接觸線固定不變巩搏，接觸外會形成凹痕而改變楔角的大小昨登，影響工作的穩(wěn)定性和使用壽命脈，甚至會在過載時引起楔塊轉導致離合器失效贯底。
有的楔塊篙骡，一端是偏心圓柱，一端是圓形永炭。內(nèi)環(huán)凸圓柱面上開出凹圓槽可降低與楔塊的接觸應力，提高承載能力土嚼，延長使用壽命魏桅，但因結構限制，楔塊數(shù)量較少缓缝。有的內(nèi)外環(huán)工作面均為完整的圓柱面钳葬，而楔塊兩端的工作面均為對數(shù)螺旋面。該曲面上任意一點的楔角均為定值赂品，故又稱為等角螺旋面翩腹。當元件尺寸和接觸點改變時，楔角仍為常數(shù)誓豺，即不受制造誤差和磨損的影響刷裂，因此工作性能穩(wěn)定和使用較長。
楔塊超越離合器主要有基本型吏恃、無內(nèi)環(huán)型和帶軸承型米萝。其連接形式分為鍵連接、齒輪連接代虾、帶輪連接进肯、鏈輪連接、螺栓連接等棉磨。
如下圖（a）所示是CKA型（基本型）的單向楔塊超越離合器的結構江掩，它由外環(huán)、內(nèi)環(huán)乘瓤、楔塊环形、滾柱、彈簧馅扣、端蓋斟赚、擋圈等組成着降。它是由于在內(nèi)環(huán)和外環(huán)滾道間放置一定數(shù)量的異型偏心楔塊，使其沿某一方向回轉時可以傳遞轉矩拗军，而沿另一方向回轉時具有空轉的超越功能任洞，適用于極限轉速為800～2500r·min－1,公稱轉矩為31.5～4500N·m。
如下圖（b）所示為CKZ型帶軸承型楔塊離合器的結構发侵，它與CKA型楔塊離合器相似交掏，兩端裝有軸承起支撐作用，可承受軸向和徑向負荷闲招。適用于極限轉速為600～1500r·min-1,公稱轉矩為180～8000N·m場合應用精幌。
如下圖（c）所示為CKB型（B200系列）無內(nèi)環(huán)無軸承支承的楔塊離合器的結構，它由外環(huán)蒿疲、楔塊犯暮、彈簧及端蓋等構成。它與基本型的區(qū)別是將軸直接安裝在離合器中棉玻，所以與離合器連接軸的硬度應達到50～60HRC泣储，離合器兩端應用軸承固定，從而保證軸與連接離合器外環(huán)的機殼孔的同軸度小于0.05mm坝亿，并可以承受徑向及軸向負荷屋廓。
CKA型（基本型）單向楔塊超越離合器基本參數(shù)和主要尺寸
|
型號 |
代號 |
公稱轉矩
Tn/N·m |
超越極根轉速
n/r·min-1 |
外環(huán)/mm |
內(nèi)環(huán)/mm |
質量
m/kg | ||||
|
D(h7) |
鍵槽
bt |
L |
d(h7) |
鍵槽
b1t1 |
L | |||||
|
CKA1
CKA2
CKA3
CKA4
CKA5
CDA6
CDA7
CKA8
CKA9
CKA10 |
CKA50×24-12
CKA55×24-18
CKA60×24-20
CKA63×26-25
CKA63×32-25
CKA70×32-25
CKA70×32-28
CKA80×32-30
CKA80×32-30
CKA100×34-35
CKA100×38-38
CKA100×34-40
CKA110×34-40
CKA110×34-40
CKA130×38-50
CKA130×38-50
CKA140×55-50
CKA140×55-55
CKA160×55-55
CKA160×55-60
CKA170×55-60
CKA170×55-65
CKA180×55-60
CKA180×55-65
CKA200×55-65
CKA200×55-70 |
31.5
50
63
100
140
180
180
200
200
315
315
315
400
400
630
630
1250
1250
2000
2000
2240
2240
2500
2500
2800
2800 |
2500
2250
2000
1800
1800
1500
1500
1500
1500
1250
1250
1250
1000
1000
1000
1000
800
800
800
800
800
800
800
800
800
800 |
50
55
60
63
63
70
70
80
80
100
100
100
100
110
130
130
140
140
160
160
170
170
180
180
200
200 |
31.8
4×2.5
6×3.5
6×3.5
6×3.5
8×4.0
8×4.0
8×4.0
8×4.0
10×5.0
10×5.0
10×5.0
10×5.0
10×5.0
14×5.5
14×5.5
10×5.5
16×6.0
16×6.0
16×6.0
18×7.0
18×7.0
18×7.0
18×7.0
18×7.0
20×7.5 |
22
22
24
24
24
30
30
30
30
32
32
32
32
36
36
52
52
52
52
52
52
52
52
52
52
52 |
12
18
20
25
25
25
28
25
30
35
38
40
35
40
45
50
50
55
55
55
60
65
60
65
65
70 |
3×1.4
4×1.8
6×2.8
6×2.8
6×2.8
8×3.3
8×3.3
8×3.3
8×3.3
8×3.3
10×3.3
10×3.3
10×3.3
10×3.3
14×3.8
14×3.8
14×3.8
16×4.3
16×4.3
16×4.3
18×4.4
18×4.4
18×4.4
18×4.4
18×4.4
20×4.9 |
24
24
24
26
32
32
32
32
32
32
34
34
34
34
38
55
55
55
55
55
55
55
55
55
55
55 |
0.24
0.28
0.33
0.38
0.48
0.63
0.60
0.90
0.87
1.34
1.28
1.20
1.81
1.94
3.11
3.02
5.27
5.10
6.96
6.78
7.80
7.61
8.87
8.69
11.02
10.82 |
CKB型楔塊式超越離合器基本參數(shù)和主要尺寸/mm
|
型號 |
代號 |
最大
轉矩
/N·m |
最高超轉越
速/r·mm-1 |
最高
頻率
/次·m-1 |
寬度
L(0-0.06) |
外環(huán)
直徑
D（H7） |
軸徑
d(0-0.25) |
外環(huán)鍵槽
寬×深
（bt） |
徑向支撐
軸承
GB276-1982 |
質量
m/kg | |
|
內(nèi)環(huán) |
外環(huán) | ||||||||||
|
B203
B204
B205
206
207
208
209
210
211
212
213
214 |
40×25-16
47×25-18
52×25-23
62×28-32
72×28-42
80×32-46
85×32-46
90×32-56
100×42-56
110×42-70
120×42-70
125×42-79 |
60
100
150
300
450
480
500
550
784
1230
1230
1390 |
2400
2400
1800
1800
1800
1800
1800
1200
1200
1200
1200
1000 |
500
500
400
350
300
200
200
200
200
180
180
180 |
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150
150 |
25.0
25.0
25.0
28.0
28.0
32.0
32.0
32.0
42.0
42.0
42.0
42.0 |
40
47
52
62
72
80
85
90
100
110
120
125 |
16.510
18.796
23.622
32.766
42.088
46.761
46.761
56.109
56.109
70.029
70.029
79.356 |
4×2.5
5×3
5×3
7×4
7×4
10×4.5
10×4.5
10×4.5
10×4.5
10×4.5
10×4.5
12×4.5 |
6203
6204
6205
6206
6207
6208
6209
6210
6211
6212
6213
6214 |
0.23
0.34
0.45
0.68
0.80
0.91
0.95
1.00
1.40
1.80
2.30
2.40 |
如下圖所示為CKF型非接觸式楔塊超越離合器的結構，它由外環(huán)灰囤、內(nèi)環(huán)属诀、楔塊、固定擋環(huán)锐拟、端蓋秉扑、軸承和擋圈等級組成。其基本參數(shù)和主要尺寸見下表调限。
CKF型非接觸式楔塊超越
|
型號 |
公稱
轉矩
Tn·m |
最小非
接觸轉
nf |
最高轉速
n/r·min-1 |
外環(huán) |
內(nèi)環(huán) |
質量
m/kg | |||||
|
D
（H8） |
兩端各螺紋孔數(shù)
-直徑×深n-M×H |
分布
直徑D1 |
寬L
（js7） |
內(nèi)徑
d(E7) |
鍵槽
b1t1 |
寬L1
(js9) | |||||
|
CKF165×125－25
CKF170×130-30
CKF175×130-35
CKF185×130-40
CKF190×135-50
CKF195×145-55
CKF205×145-50
CKF208×150-60
CKF220×150-65
CKF230×150-70
CKF245×160-80
CKF260×160-90
CKF275×170-100
CKF295×185-110
CKF330×200-130
CKF360×215-140
CKF410×225-150
CKF440×235-160 |
400
500
600
800
1000
1250
1400
1600
2000
2500
4000
6300
8000
10000
12500
16000
20000
25000 |
480
470
450
430
40
400
470
400
400
390
380
370
370
370
350
350
350
310 |
1500
1500
1500
1500
1500
1500
1500
1500
1500
1500
1500
1500
1500
1500
1500
1500
1500
1000 |
165
170
175
185
190
195
205
208
220
230
245
260
275
295
330
360
410
440 |
8-M8×20
8-M8×20
8-M10×20
8-M10×25
8-M10×25
8-M10×25
10-M10×25
10-M10×25
10-M10×25
12-M12×25
12-M12×25
12-M14×25
12-M14×25
12-M16×30
12-M16×30
12-M18×30
16-M20×30
16-M20×30 |
145
150
155
162
168
172
182
185
195
205
218
230
245
260
295
320
360
390 |
125
130
130
130
135
145
145
150
150
150
160
160
170
185
200
215
225
235 |
25
30
35
40
50
55
50
60
65
70
80
90
100
110
130
140
150
160 |
8×3.3
8×3.3
10×3.3
12×3.3
14×3.8
16×4.3
14×3.8
18×4.4
18×4.4
20×4.9
22×5.4
22×5.4
28×6.4
28×6.4
32×6.4
36×8.4
36×8.4
40×9.4 |
125
130
130
130
135
145
145
150
150
150
160
160
170
185
200
215
225
235 |
20.51
22.46
23.58
24.16
26.95
31.31
35.34
36.74
40.88
44.42
52.93
58.74
68.83
85.46
113.44
145.81
201.98
243.41 |
在低速運行時，楔塊在彈簧作用下與內(nèi)環(huán)保持接觸旧噪，當超越轉速達到某一極限值時吨娜，偏心楔塊的離心力矩克服彈簧和其他阻力矩，使楔塊徑向與骨環(huán)工作面脫開淘钟，形成一個微小間隙宦赠，從而避免了摩擦與摩損，離合器實現(xiàn)非接觸工作米母。這時勾扭，離合器不發(fā)熱，阻尼力矩小。曾對不同規(guī)格的CKF型非接觸楔塊超越離合器的運行過程溫升妙色、阻力及功率損耗進行了測試桅滋，現(xiàn)將型號為CKF175×130－15的非接觸式楔塊超越離合器的測試結果列入下表中，并繪成下圖身辨。
CKF175×130-35非接觸式楔塊超越離合器測試結果
|
測試條件 |
模擬工況1500r·min-1自由運轉滩扩，測定時間間隔60min,測試議表715型半導體溫度計显哨。
LE：30轉速表，測力L=77.5mm,測試時間：8：00～18：00槽顶，每隔60min測一次 | ||||||||||
|
測量序號 |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
|
環(huán)境溫度/℃
機殼表面溫度/℃
機殼溫升/℃
彈簧測阻力/N
阻力矩/N·m
損耗功率/W |
24
24
0
32.3
2.503
393 |
26
35
9
16.2
1.256
197 |
27.5
42.5
15
13.5
1.046
164 |
29
47.5
18.5
12
0.93
134 |
30.5
50.5
20
11
0.853
128 |
32
53
21
10.5
0.814
122 |
32.5
52.5
21
10
0.775
122 |
33
54
21
10
0.775
122 |
32
53
21
10
0.775
122 |
31
54
21
10
0.775
122 |
30
51
21
10
0.775
122 |
如上圖所示這種離合器在自由運轉時篙绎，溫升、阻力和功率損耗的一般規(guī)律：溫升隨著自由運轉時間的增加而隨看升高昭淋，其阻力和功率損耗則隨之減少亿隔；但當運轉一定時間后，溫知墓枝、阻力和功率損耗都隨著運行時間的增加而都趨向一個相對穩(wěn)定值的水平矛熬。
非接觸及超越離合原理
非接觸式楔塊超越離合器使用時將內(nèi)環(huán)安裝在主機高速軸伸上，用鍵和軸伸連接卓俱。外環(huán)套裝在內(nèi)環(huán)的兩個軸承上，并由螺釘與兩個端蓋緊固在一起紊荞。內(nèi)環(huán)工作面與外環(huán)之間的滾道裝有由若干個楔塊庶艾、軛板和擋銷組成的楔塊裝置，復位扭簧分別套在楔塊兩端圓柱上擎勘，扭簧的一端插入楔塊端面的小孔中咱揍，另一端靠在擋銷上，固定擋擋環(huán)將內(nèi)環(huán)和楔塊狀置連在一起棚饵，外環(huán)通過螺釘與法蘭連接煤裙。
當主機啟動后，高速驅動裝置軸伸將帶動內(nèi)環(huán)和楔塊裝置在一起旋轉噪漾，旋轉時產(chǎn)生離心力硼砰，對楔塊的支承點形成一個轉矩，其方向與扭簧施加給楔塊的轉矩相反欣硼，有使楔塊與外環(huán)脫離接觸的趨勢题翰，但是，當楔塊離心力產(chǎn)生的轉矩不足以克服扭簧施加給楔塊的轉矩诈胜，楔塊是與內(nèi)環(huán)工作面互相接觸的豹障，它與外環(huán)產(chǎn)生相對滑動摩擦。隨著軸伸轉速提高，楔塊離心力迅速增加称侣，當內(nèi)環(huán)轉速達到或超過離合器的最小非接觸轉速時嘹挨，楔塊離心力產(chǎn)生的轉矩增加到大于扭簧施加給楔塊的轉矩，由于楔塊的特殊結構形狀赁挚，這樣就迫使使楔塊在軛板支承孔中偏轉而與外環(huán)脫離接觸逮弛，并貼在擋銷上，由此實現(xiàn)離俁器無摩擦的非接觸運轉聂突，這時不再帶動從動部分運轉敷裁。如下圖所示為楔塊超越離合器接觸運轉的楔塊位置。
當外環(huán)1主動時言刨，n1=n5時泌景，離合器接合；n1<n5時焦伸，離合器超越坑匆，而且內(nèi)環(huán)轉速n5大于非接觸轉速。當內(nèi)環(huán)5主動時服筋，-n5=-n1時跌褂，離合器接合，|-n5|<|-n1| 時午磁，離合器超越尝抖。因此，超越離合器正常的工作過程是：超越→自動楔入→夾緊狀態(tài)（接合）→自動脫開→超越迅皇。
雙向超越離合器—端的孔接主動軸昧辽，另一端的孔接從動軸。當外環(huán)固定不動時登颓，主動軸順時針或逆時針方向轉動時搅荞，從動軸也同步轉動；當從動軸受外加力矩的作用時框咙，順時針或逆時針向都不能轉動咕痛。如下圖所示為一類帶拔爪的楔塊式雙向超越離合器的結構。它由外環(huán)喇嘱、楔塊茉贡、撥爪、預緊彈簧者铜、內(nèi)環(huán)等組成块仆。當外環(huán)固定，帶有四個撥爪的撥叉與主動軸固連甩幔，內(nèi)環(huán)與從動軸相連饶机，撥爪兩側的楔塊并帶動內(nèi)環(huán)和從動軸作同方向轉動，反之當撥爪（主動軸）逆時針方向轉動時，從動軸亦逆時針方向轉動芽贫√俚桑總之，當主動軸帶動撥爪轉動時吴爵，左右側楔塊與外環(huán)都不會楔緊媳把，呈松轉（滑動）狀態(tài)。但是错猬，當從動軸（內(nèi)環(huán)）在負載作用下有順或逆時針兩個方向轉動的趨勢俏妆，因外環(huán)固定，撥爪左或右側的或右側的楔塊楔緊對軸呈制動狀態(tài)标炭。
楔塊式與滾柱式超越離合器由于內(nèi)失欢、外環(huán)間的滾道形狀及滾道間放置的楔緊元件不同，從二者的對比中可看出其主要待點斑卤。
①楔塊離合器中放置的楔塊數(shù)量多晨另，楔塊與滾道接觸的圓弧面之當量曲率半徑大于滾柱者，即楔塊與滾道接觸面積大谱姓，楔塊數(shù)量多借尿，總的承載能力比滾柱式的高5-10倍。
②楔塊式離合器自鎖性能可靠屉来，反向解脫輕便路翻。
③楔塊式離合器的楔塊由于不能自由轉動，從而使得楔塊與內(nèi)茄靠，外滾道的接觸部位僅局限在一小段工作圓弧上茂契，不像滾柱能隨時變換，容易磨成小平面嘹黔。但因傳遞轉矩時楔塊式比滾柱式離合器直徑小，圓周速度低而且楔塊數(shù)量多莫瞬，因而使楔塊摩損量減速少儡蔓，使用壽命長。
④固定元件選擇通常選擇外環(huán)疼邀，內(nèi)環(huán)空轉時工作表面的圓周速低喂江，減小空轉時的摩損。
⑤楔塊離合器的內(nèi)外滾道均為圓柱面沛野，楔塊可采用特殊工藝加工莱腾，加工工藝性好，適于批量生產(chǎn)含话。
總之，對設計楔塊離合器的基本是接合平穩(wěn)鳖路、動作準確殊蜓、單向自鎖可靠、反向解脫輕便盏萝、結構緊湊寂贱、外形尺寸、質量輕澡呼；安裝簡單滋饲、維修方便；散熱好与帆、耐磨損了赌、承載能力大和使命長。
楔塊超越離合器是機電一體化的機械傳動基礎件玄糟，由于它本身能自動結合和脫開勿她，自鎖可靠，解脫輕便阵翎；結構緊湊逢并，承載能力大；能簡化傳動結構郭卫，維修方便等優(yōu)良性能和使用效果砍聊，故在機床、包裝機械贰军、印刷機械玻蝌、冶金機械、石化機械词疼、礦山機械摇致、通用機械、紡織機械秫丐、食品機械肯仍、起重運輸機械、減速機竹俱、發(fā)電機設備及各種試驗臺的機械傳動等系統(tǒng)中景捅，其主要可實現(xiàn)如下的功能。
①超越離合器當離合器的動力輸出部分轉速高于動力源時摊房，離合器處解脫狀態(tài)赚懊，骨外環(huán)沒有任何運動關系诅潮，稱為離合器的單向超越功能。
②止離合器由于單向離合器只能單方向的傳輸矩卫银，另一方向為空轉扫钝，故常用于防止工件在無動力源時之倒退或反轉動作，稱為離合器的單向逆止功能掐边。
③定位離合器將直線往復運動轉換成旋轉軸的圓周步進定位動作刁祸。
應用示例 沖床及剪床連桿傳動的滾輪式送料機；包裝機的定位送料斋竞；印刷機的定位送料倔约；旋轉工作臺角度定位；組合機的定位送料等功能坝初。
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