李軍，沙曉麗

(1.西安雙特智能傳動(dòng)有限公司，陜西西安 710199； 2.陜西法士特齒輪傳動(dòng)工程研究院設(shè)計(jì)研究所，陜西西安 710077)

0 引言

濕式離合器是自動(dòng)變速器傳動(dòng)系統(tǒng)中傳遞動(dòng)力的關(guān)鍵零部件，其作用是將能量從一個(gè)運(yùn)動(dòng)部件傳遞到另一個(gè)靜止或者不同運(yùn)動(dòng)速度的零部件，而實(shí)現(xiàn)能量傳遞的功能性零件就是組成濕式離合器的摩擦片和對(duì)偶片。

作為自動(dòng)變速器內(nèi)的關(guān)鍵零部件濕式離合器，是某公司重點(diǎn)研究的對(duì)象。以下就濕式離合器的工作原理及失效機(jī)制進(jìn)行分析，并通過(guò)大量的臺(tái)架試驗(yàn)和整車(chē)試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，為后續(xù)產(chǎn)品的研發(fā)和改進(jìn)提供幫助。

濕式離合器在工作中僅承受垂直于摩擦片和對(duì)偶片的正壓力，因此盡管摩擦片上的摩擦材料很脆，但由于零件只在摩擦片上垂直受力，所以摩擦材料不會(huì)被撕裂。

1 濕式離合器工作原理

濕式離合器被廣泛應(yīng)用于車(chē)輛和船舶上，其控制穩(wěn)定，具有壓力分布均勻、磨損小、傳遞扭矩大等特點(diǎn)，組成濕式離合器的摩擦片和對(duì)偶片由于有油液強(qiáng)制潤(rùn)滑，允許起步時(shí)長(zhǎng)時(shí)間打滑，其壽命比干式離合器提高5～6倍[1]。濕式離合器可以利用先進(jìn)的電子液壓控制技術(shù)，使自動(dòng)變速器的換擋更柔和平順，減小換擋時(shí)的沖擊和抖動(dòng)。同時(shí)根據(jù)自動(dòng)變速器傳遞扭矩的大小，可以調(diào)節(jié)控制油壓和增減摩擦副數(shù)量，便于實(shí)現(xiàn)系列化和通用化。正因?yàn)槿绱?，濕式離合器的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。

圖1是典型的濕式離合器結(jié)構(gòu)，包括輸入齒轂、輸出齒轂、摩擦片、對(duì)偶片、活塞和復(fù)位彈簧等零件。

圖1 濕式離合器結(jié)構(gòu)

摩擦副由摩擦片和對(duì)偶片相間布置組成，其中對(duì)偶片作為輸入端，摩擦片作為輸出端，輸入端的內(nèi)花鍵齒轂與對(duì)偶片配合連接，輸出端的外花鍵齒轂與摩擦片配合連接。輸入輸出端處于封閉在殼體內(nèi)的冷卻潤(rùn)滑油中，濕式離合器在工作時(shí)用潤(rùn)滑油來(lái)冷卻摩擦片和對(duì)偶片，從而保證濕式離合器的正常工作。

2 影響濕式離合器壽命的因素

通過(guò)總結(jié)實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，歸納出影響濕式離合器壽命的主要因素為：摩擦片和對(duì)偶片的加工質(zhì)量不好和濕式離合器潤(rùn)滑不良。下面就這兩點(diǎn)做詳細(xì)的分析。

2.1 摩擦片和對(duì)偶片質(zhì)量對(duì)濕式離合器的影響

由于摩擦片和對(duì)偶片在工作中僅受垂直的正壓力，因此只要摩擦片和對(duì)偶片平整，且受到的正壓力均勻，對(duì)偶片各處的摩擦作用就是均勻的[2]。但實(shí)際用粗糙度儀測(cè)量對(duì)偶片的表面，就會(huì)發(fā)現(xiàn)微觀的對(duì)偶片表面并不是平的。圖2是作者在粗糙度儀下測(cè)量的對(duì)偶片的表面質(zhì)量，在測(cè)量長(zhǎng)度5 mm的表面上，最高點(diǎn)比基準(zhǔn)點(diǎn)相差近0.5 μm，最低點(diǎn)也比基準(zhǔn)點(diǎn)相差0.15 μm。從測(cè)量結(jié)果可以看出，對(duì)偶片表面是粗糙的。因此，為了保證對(duì)偶片的質(zhì)量，用粗糙度來(lái)衡量對(duì)偶片的表面質(zhì)量，在現(xiàn)有工藝條件下，在保證濕式離合器壽命的同時(shí)，也考慮了零件的加工難度和制造水平，可以提高零件的合格率。

圖2 粗糙度儀測(cè)量的對(duì)偶片表面質(zhì)量

從上面的檢測(cè)結(jié)果可以看出，對(duì)偶片表面存在高點(diǎn)，這些高點(diǎn)在對(duì)偶片高速工作中，會(huì)承受比其他地方更大的壓力，同時(shí)也就會(huì)產(chǎn)生更多的熱量。由于熱脹冷縮的原理，這些高點(diǎn)會(huì)不斷地膨脹，形成一個(gè)“熱點(diǎn)”，經(jīng)過(guò)摩擦片長(zhǎng)時(shí)間工作后，“熱點(diǎn)”處就會(huì)變黑，嚴(yán)重時(shí)對(duì)偶片會(huì)變形和燒毀。圖3是作者在試驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)的對(duì)偶片表面存在“熱點(diǎn)”、導(dǎo)致局部發(fā)黑的現(xiàn)象。

圖3 對(duì)偶片局部發(fā)黑

2.2 潤(rùn)滑油液對(duì)濕式離合器的影響

濕式離合器在正常的工作中，由于摩擦片和對(duì)偶片在每次換擋時(shí)有滑磨階段，產(chǎn)生大量的熱量，這些熱量如果不能快速地散掉，就會(huì)將摩擦片和對(duì)偶片燒毀。而自動(dòng)變速器中的潤(rùn)滑油液可以將摩擦片和對(duì)偶片產(chǎn)生的熱量帶走，保證了濕式離合器的正常工作。

在濕式離合器的實(shí)際工作中，由于各方面因素的影響，經(jīng)常會(huì)發(fā)現(xiàn)因?yàn)闈?rùn)滑不良，導(dǎo)致摩擦片和對(duì)偶片燒毀的現(xiàn)象。圖4是作者在整車(chē)試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的摩擦片表面紙基材料脫落，對(duì)偶片發(fā)黑變形。經(jīng)過(guò)拆解變速器分析，同時(shí)查看試驗(yàn)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)是由于輸送潤(rùn)滑油的油道被堵塞，造成潤(rùn)滑油流量不足，摩擦片和對(duì)偶片過(guò)熱引起的。因此可以看出：自動(dòng)變速器是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，只有保證每個(gè)零部件的質(zhì)量和性能，才能使整個(gè)大系統(tǒng)正常工作，有時(shí)候一個(gè)小小的鐵屑就可以燒毀濕式離合器。所以，自動(dòng)變速器內(nèi)零部件的清潔度也是每個(gè)生產(chǎn)廠家應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注的。

圖4 摩擦片和對(duì)偶片燒毀

3 結(jié)論

影響濕式離合器的因素是多方面的，零部件本身的質(zhì)量是最關(guān)鍵的內(nèi)因，因此在零部件的質(zhì)量控制上要嚴(yán)格把關(guān)，同時(shí)逐漸形成自己的判定標(biāo)準(zhǔn)，不能因?yàn)檎`判造成零件成本的增加。

自動(dòng)變速器內(nèi)鑄造零件的質(zhì)量、潤(rùn)滑油的壓力和流量、零件的清潔度等對(duì)濕式離合器都會(huì)產(chǎn)生影響，建議從以下幾點(diǎn)進(jìn)行改進(jìn)：

(1)由于自動(dòng)變速器油道都在鑄造零件內(nèi)部，因此需對(duì)零件內(nèi)部油道進(jìn)行超聲波清洗，防止油道沾砂掉落堵塞潤(rùn)滑油路。

(2)摩擦片和對(duì)偶片的質(zhì)量應(yīng)該嚴(yán)格控制，摩擦片表面摩擦材料不能有脫落等缺陷，對(duì)偶片平面度應(yīng)該滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。

(3)濕式離合器的潤(rùn)滑油路應(yīng)該進(jìn)行CFD分析，保證摩

擦片和對(duì)偶片在工作時(shí)有足夠的潤(rùn)滑油液。

參考文獻(xiàn):

[1]郝琪，過(guò)學(xué)迅,羅永革,等.車(chē)用離合器的發(fā)展分析及應(yīng)用研究[J].汽車(chē)工程學(xué)報(bào),2001(4):25-26.

[2]忻秀峰.鋼片表面微觀幾何結(jié)構(gòu)對(duì)自動(dòng)變速器中離合器的影響[J].裝配機(jī)械，2008(4):28-30.

XIN X F.Micro Geometry Structure on the Surface of Plate Affect the Capability of Clutch in Automatic Transmission[J].The Magazine on Equipment Machinery,2008(4):28-30.