摩擦離合器

摩擦離合器是船舶推進軸系的重要部件之一，它利用摩擦面之間的機械摩擦力，把扭矩由主動軸傳到從動軸，並且根據工作需要可使主機與從動軸接合或脫離。通常，以非反轉式發動機(高速柴油機)作為主機的各種功率的推進系統多採用摩擦離合器。近年來，在大功率中速柴油機單機或並車傳動機組中，離合器也得到廣泛應用。摩擦離合器的作用除傳遞動力外，還要在適當的時候使主動軸與從動軸接合或脫開，利於主機空載啟動；多機並車時，通過它使部分機組工作；對非反轉柴油機實現倒車和雙速傳動；微速航行。

摩擦離合器一般位於發動機和齒輪箱之間，或與齒輪組合成具有離合、正倒車功能的齒輪箱總成，是發動機與軸系之間連接的主要部件。離合器的輸出軸就是齒輪箱的輸入軸。如果發動機和負載之間沒有離合器，則發動機一啟動，就會產生很大的慣性力，對發動機形成巨大的阻力矩，造成發動機轉速急劇下降甚至熄火。若啟動時有離合器，可先利用離合器將發動機與齒輪箱分離，然後在加大油門的同時與離合器逐步接合，經過離合器傳動的扭矩逐步增加，船舶的推進力也逐步增加，當推進力大於行駛阻力時，船舶就由靜止狀態開始運動並逐步加速，因而保證船舶的平穩起航是離合器的主要功能之一。離合器的另一個功能是保證工況切換平穩。當緊急制動時如果沒有離合器，巨大的慣性力會使傳動系統超負荷工作，不僅影響傳動裝置甚至會破壞發動機零部件。此外，離合器和齒輪的組合可使傳動裝置具有倒車功能。

發動機飛輪是離合器的主動件，帶有摩擦片的從動盤和從動轂借滑動花鍵與從動軸（即變速器的主動軸）相連。壓緊彈簧則將從動盤壓緊在飛輪端面上。發動機轉矩即靠飛輪與從動盤接觸面之間的摩擦作用而傳到從動盤上，再由此經過從動軸和傳動系中一系列部件傳給驅動輪。壓緊彈簧的壓緊力越大，則離合器所能傳遞的轉矩也越大。

由於汽車在行駛過程中，需經常保持動力傳遞，而中斷傳動只是暫時的需要，因此汽車離合器的主動部分和從動部分是經常處於接合狀態的。摩擦副採用彈簧壓緊裝置即是為了適應這一要求。當希望離合器分離時，只要踩下離合器操縱機構中的踏板，套在從動盤轂的環槽中的撥叉便推動從動盤克服壓緊彈簧的壓力向鬆開的方向移動，而與飛輪分離，摩擦力消失，從而中斷了動力的傳遞。

當需要重新恢復動力傳遞時，為使汽車速度和發動機轉速變化比較平穩，應該適當控制離合器踏板回升的速度，使從動盤在壓緊彈簧壓力作用下，向接合的方向移動與飛輪恢復接觸。二者接觸面間的壓力逐漸增加，相應的摩擦力矩也逐漸增加。當飛輪和從動盤接合還不緊密，二者之間摩擦力矩比較小時，二者可以不同步旋轉，即離合器處於打滑狀態。隨著飛輪和從動盤接合緊密程度的逐步增大，二者轉速也漸趨相等。直到離合器完全接合而停止打滑時，汽車速度方能與發動機轉速成正比。

摩擦離合器所能傳出的最大轉矩取決於摩擦面間的最大靜摩擦力矩，而後者又由摩擦面間最大壓緊力和摩擦面尺寸及性質決定。故對於一定結構的離合器來說，靜摩擦力矩是一個定值，輸入轉矩一達到此值，離合器就會打滑，因而限制了傳動系所受轉矩，防止超載。

首先是在保證傳動發動機最大轉矩的前提下，滿足兩個基本性能要求，即分離徹底和接合柔和；

其次，離合器從動部分的轉動慣量要儘可能小。如果這個轉動慣量大的話，當換檔時，雖然由於分離了離合器，使發動機與變速器之間聯繫脫開，但離合器從動部分較大的慣性力矩仍然輸入給變速器，其效果相當於分離不徹底，就不能很好地起到減輕輪齒間衝擊地作用。

此外，還要求離合器散熱良好。因為在汽車行駛過程中，駕駛員操縱離合器的次數是很多的，這就使離合器中由於摩擦面間頻繁地相對滑磨而產生大量的熱。離合器接合愈柔和，產生地熱量愈大，這些熱量如不及時散出，對離合地工作將產生嚴重地影響。

離合器的主動部分包括飛輪、離合器蓋和壓盤。飛輪用螺栓和曲軸固定在一起，離合器蓋通過螺釘固定在飛輪後端面上，壓盤邊緣的凸台伸入離合器蓋上相應的窗口並可沿窗口軸向移動，這樣，只要曲軸旋轉，發動機發出的動力便可經飛輪、離合器蓋傳至壓盤，使它們一起旋轉。

摩擦離合器分類如下：

按摩擦面的數目（從動盤的數目）分：單盤式、雙盤式（多盤式）；

單盤摩擦離合器是由兩個摩擦盤組成的，一個摩擦盤固定在主動軸上，另一個摩擦盤通過導向平鍵與從動軸構成動連接。操縱滑環，可使從動軸上的摩擦盤作軸向移動，以實現兩摩擦盤的接合和分離。單盤摩擦離合器結構簡單，但傳遞的轉矩較小，故實際生產中常採用多盤摩擦離合器。

按壓緊彈簧安裝位置分：周布彈簧離合器、中央彈簧離合器；

按壓緊彈簧的形式分：螺旋彈簧離合器、膜片彈簧離合器；

按操縱機構形式不同：人力式、氣壓助力式。

單盤離合器：只有一片從動盤，其前後兩面都裝有摩擦片，因而具有兩個摩擦面。

雙盤離合器：即增加了一個從動盤。

周布彈簧離合器：採用若干個螺旋彈簧作壓緊彈簧，並沿摩擦盤圓周分佈。

中央彈簧離合器：僅具有一個或兩個較強力的螺旋彈簧並安置在中央。

膜片彈簧離合器：是以膜片彈簧作為壓緊彈簧的。

扭簧摩擦離合器：通過操縱系統使扭簧扭轉，引起扭簧直徑減小或增大

圓盤摩擦離合器：摩擦件為圓盤，分單盤和多盤兩種，並有乾式和濕式之分。單盤式結構簡單，只有一對摩擦面，從動部分慣量很小，散熱性好，調整方便，分離徹底，但所能傳遞的扭矩小，一般不超過1000牛．米。多盤式有多對摩擦面，傳遞的扭矩可達8×106牛．米。如要求傳遞大扭矩，可增加摩擦面對數，而不必增大離合器的徑向尺寸和軸向壓緊力，這有利於降低離合器的轉動慣量。多盤式結構緊湊，可採用不同材料的摩擦面，便於製造、安裝和調整，允許在變速下接合，應用廣泛；但摩擦面對數過多會影響離合靈活性，甚至卸去壓緊力后，主、從摩擦件仍不能徹底脫開，造成摩擦面的過量磨損。通常乾式摩擦面應少於15對，濕式應少於30對。濕式摩擦離合器的摩擦件浸在油中工作，常為多盤式，比乾式磨損小，散熱好，溫升低，壽命長，所能傳遞的扭矩大。

圓錐摩擦離合器：摩擦件為截錐體，分單錐和雙錐兩種。這種離合器結構簡單，接合平穩，分離徹底；能產生較大的摩擦力，摩擦面磨損后一般不需人工調整，由於單錐式只有一對圓錐摩擦面，雙錐式也只有兩對摩擦面，如要傳遞大扭矩必須增大錐體的徑向尺寸。減小錐角可增加摩擦力，但內外錐面不易分離。通常，摩擦面材料為金屬-金屬時，錐頂半形應不小於7°；為皮革-金屬時，應不小於12°。

摩擦件是摩擦離合器的主要組成元件，其工作表面材料的物理性質和機械性能直接影響離合器的工作性能。對材料的主要要求是：摩擦係數大而且穩定，動摩擦係數應盡量與靜摩擦係數相近；強度高，能承受衝擊，高速時不易破裂和剝落；耐磨、耐高溫、耐腐蝕和導熱性能好，熱變形小；長期靜置時應不致黏連。此外，還要求使用壽命長，容易加工和價廉等。常用的摩擦面材料有粉末冶金材料、石棉基材料和紙基材料。粉末冶金材料：表面許用溫度、許用壓力、高溫下摩擦係數和壽命都較高。銅基粉末冶金材料主要用於濕式摩擦面，鐵基粉末冶金材料摩擦係數和許用壓力都較銅基為高，但耐磨性較低，多用於乾式摩擦面。石棉基材料：用石棉加黏結劑和填料模壓而成，固結在鋼或鐵底板上，許用工作溫度較低。紙基材料：用石棉、植物纖維或兩者的混合物相互交織，再加填料後由樹脂等黏結而成。這種材料具有多孔性，摩擦性能好，動、靜摩擦係數相近，而且成本較低。

周布彈簧離合器（multi-coil spring clutch）

主動部分：飛輪、離合器蓋（不是離合器殼）、壓盤；

從動部分：帶有扭轉減振器的從動盤組件（從動輪轂、從動盤本體、摩擦片）；

壓緊部分：16個圓周分佈的螺旋彈簧；

操縱機構：分離槓桿、帶分離軸承的分離套筒和分離叉（位於離合器內部的部分）

注意：離合器工作時分離套筒並不轉動，而分離槓桿則隨離合器殼和壓盤轉動的。為避免二者之間的直接摩擦，設置推力式或徑向推力式分離軸承（withdrawal bearing）。

飛輪→摩擦片→從動盤本體→從動盤本體→扭轉減振器→從動盤輪轂→一軸；

飛輪→離合器蓋→傳動片+正壓力→壓盤→摩擦片→從動盤本體→從動盤本體→扭轉減振器→從動盤輪轂→一軸；

操縱機構：[踏板→踏板臂→拉杆→分離拉杆→分離叉臂→分離叉→分離套筒靜止部分]→[分離軸承→分離槓桿運動部分]→壓盤。

若分離槓桿的支點是簡單的鉸鏈，當槓桿轉動時，其外端的軌跡是一圓弧；

若分離槓桿的外端與壓盤也用簡單鉸鏈，則分離槓桿外端只能隨壓盤作直線運動；

為消除這一運動干涉現象，東風EQ1090E型汽車離合器的分離槓桿支點採取了浮動銷；與壓盤之間採取了刀口支撐。

調整螺母23用以保證四個分離槓桿的內端位於平行與飛輪端面的同一平面上。

當離合器處於正常接合狀態，分離套筒被回位彈簧拉到后極限位置時，在分離軸承和分離槓桿內端（膜片彈簧分離指）之間應保留有一定量的間隙（3~4mm），以保證摩擦片在正常磨損範圍內離合器仍能完全接合，為消除這一間隙所需的離合器踏板行程（30~40mm），稱為離合器自由行程。

摩擦片磨損后壓盤將會朝飛輪方向移動，這樣膜片簧分離指或螺旋彈簧的分離槓桿將退近分離軸承，使自由間隙變小。一旦膜片彈簧分離指或螺旋彈簧的分離槓桿完全頂上了分離軸承，則彈簧的壓力就不能完全起作用，離合器就會打滑。

(1)工作可靠，使用壽命長；

(2)有足夠的傳扭能力；

(3)接合平穩柔和，分離迅速徹底，不發生“帶排”現象；

(4)散熱性能好；

(5)內部作用力平衡，以免影響主機或齒輪箱的正常工作；

(6)結構簡單、維修方便。