李　蓉，鄭　振

(武漢軟件工程職業(yè)學(xué)院, 湖北 武漢　430025)

0　引　言

汽車離合器是汽車傳動(dòng)系統(tǒng)的重要部件，它位于發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱之間的飛輪殼內(nèi)，固定在飛輪的后平面上。在汽車行駛過(guò)程中，用戶可根據(jù)需要踩下或松開(kāi)離合器踏板，使發(fā)動(dòng)機(jī)與變速箱暫時(shí)分離和逐漸接合，以切斷或傳遞發(fā)動(dòng)機(jī)向變速器輸入的動(dòng)力。目前，針對(duì)離合器的文章多數(shù)以設(shè)計(jì)和檢修為主，分析離合器故障產(chǎn)生原因的文章較少。筆者在某4S店實(shí)習(xí)的過(guò)程中，發(fā)現(xiàn)主機(jī)廠最近接到4S店的反饋，較多用戶反映在使用過(guò)程中離合器出現(xiàn)了一些問(wèn)題，需要主機(jī)廠進(jìn)行檢測(cè)查找原因。筆者對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行了梳理，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題主要為分離不徹底、起步發(fā)抖、異響、起步打滑等常見(jiàn)故障。筆者將首先對(duì)前三個(gè)問(wèn)題進(jìn)行了分析，對(duì)打滑這一重點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行分析。

1　離合器的工作原理及作用

離合器是汽車傳動(dòng)系統(tǒng)中直接與發(fā)動(dòng)機(jī)相連接的部件，其主動(dòng)部分和從動(dòng)部分可以暫時(shí)分離，也可以逐漸結(jié)合，并且在傳動(dòng)過(guò)程中還要有可能產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。所以，離合器的主動(dòng)部分和從動(dòng)部分不可采用剛性聯(lián)系，應(yīng)借助兩者接觸面之間的摩擦作用來(lái)傳遞轉(zhuǎn)矩，或者借助液體和磁力。它的主要作用是保證汽車的起步平穩(wěn)，保證換擋時(shí)工作平順及防止傳動(dòng)系統(tǒng)過(guò)載。

2　離合器的常見(jiàn)故障

分離不徹底、起步發(fā)抖、異響、起步打滑等是離合器在車輛使用過(guò)程中的常見(jiàn)故障。分離不徹底是指車輛在運(yùn)行過(guò)程中或怠速過(guò)程中，踩下離合器踏板，換檔有齒輪撞擊聲，且難以掛入，情況嚴(yán)重時(shí)，會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)熄火。

起步發(fā)抖現(xiàn)象是指起步時(shí)，離合器不能平穩(wěn)結(jié)合，而產(chǎn)生抖動(dòng)。異響故障現(xiàn)象是離合器分離或接合時(shí)發(fā)出不正常響聲。

離合器打滑故障現(xiàn)象是指放松離合器時(shí)，汽車不能起步；加速時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速上升，但車速不相應(yīng)升高；上長(zhǎng)坡時(shí)，離合器冒煙且有糊味。當(dāng)拉緊駐車制動(dòng)器，進(jìn)行起步試驗(yàn)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)本應(yīng)熄火，若不熄火，表示離合器確實(shí)打滑。離合器打滑，多數(shù)是因?yàn)殡x合器踏板自由行程不夠，從而造成分離軸承壓在分離杠桿或膜片上而隨之轉(zhuǎn)動(dòng)。離合器打滑這一現(xiàn)象并不常見(jiàn)，但在山區(qū)出現(xiàn)的較為頻繁，相關(guān)的研究也較少。故文中主要針對(duì)這一現(xiàn)象進(jìn)行討論。

3　離合器的打滑問(wèn)題分析及對(duì)策

為了解決用戶在使用過(guò)程中打滑這一問(wèn)題，分析了故障件的信息及舊件檢測(cè)的結(jié)果，試圖找到原因。接著，用膜片彈簧衰減因素試驗(yàn)和阻尼變化因素試驗(yàn)及130 ℃對(duì)比試驗(yàn)進(jìn)行分析。

3.1　故障件檢測(cè)結(jié)果

針對(duì)某品牌4S店反饋的7個(gè)故障離合器進(jìn)行分析，其中5件反應(yīng)打滑，一件反應(yīng)離合器踏板重，另一件反應(yīng)離合器發(fā)卡。詳細(xì)信息如表1。

表1　離合器故障現(xiàn)象表

注意，每個(gè)不同發(fā)動(dòng)機(jī)配合的手動(dòng)變速箱不同，離合器的直徑不一樣，并且要求的性能指標(biāo)也不同。文中取某發(fā)動(dòng)機(jī)，離合器壓盤直徑為200 mm為例，對(duì)圖1中的回程工作點(diǎn)壓緊力進(jìn)行定義：3 850 N，其余指標(biāo)定義方法相同。

針對(duì)這5件故障件，進(jìn)行離合器臺(tái)架檢測(cè)，檢測(cè)結(jié)果如圖1、2所示。

根據(jù)上圖的數(shù)據(jù)，對(duì)故障件初步分析如下：

1號(hào)檢測(cè)件，反應(yīng)踏板重，經(jīng)檢測(cè)最大分離力為907.3 N，符合標(biāo)準(zhǔn)1 070 Nmax，分離點(diǎn)分離力超出要求41.4 N，為原始值4.9%，小于變化標(biāo)準(zhǔn)15%，因此該故障非離合器故障。

4號(hào)檢測(cè)件，經(jīng)檢測(cè)最大分離力為860.7 N，符合標(biāo)準(zhǔn)1 070 Nmax，分離曲線光滑，無(wú)卡滯現(xiàn)象，因此該故障也非離合器故障。

其余5件反應(yīng)離合器打滑的零件，檢測(cè)數(shù)值顯示工作回程載荷校，與故障吻合，分析數(shù)據(jù)如表2。

圖1　分離特性曲線(踏板重)

圖2　分離特性曲線(發(fā)卡)

表2　壓緊力衰減量拆分表

工作點(diǎn)回程載荷減小量

=膜片衰減量(工作點(diǎn)中值)+0.5×阻尼增加值

=449.3+498.2=947.5 (N)

3.2　其余5件反應(yīng)離合器打滑，檢測(cè)數(shù)據(jù)顯示回程載荷小，與故障吻合

離合器打滑載荷計(jì)算如下：

離合器扭轉(zhuǎn)能力=工作點(diǎn)回程載荷×摩擦系數(shù)×作用半徑

某型號(hào)離合器總回程載荷要求≥3 850 N，發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩為142 N·m,后備系數(shù)1.27。理論上離合器后備系數(shù)≤1，即壓緊力≤3 100 N才會(huì)打滑(取摩擦系數(shù)μ=0.275)

根據(jù)在實(shí)驗(yàn)室里的檢測(cè)數(shù)據(jù)，打滑故障件壓緊力在2 700～3 000 N，踏板重的發(fā)卡的故障件壓緊力在3 150～3 350 N，大于3 100 N，沒(méi)有打滑現(xiàn)象，因此，理論計(jì)算與實(shí)際狀態(tài)是相符的，3 100 N是離合器打滑的載荷分界點(diǎn)。

對(duì)于離合器壓緊小的原因，進(jìn)行了初步分析。如圖3、4所示。

從圖中可以看到，對(duì)于2#號(hào)件，其是新件時(shí)，阻尼一般在600 N，壓緊力中值一般在4 150 N。這說(shuō)明新件的設(shè)計(jì)是符合要求的。但是，當(dāng)新件使用一段時(shí)間后，壓緊力中值為3 700 N，平均衰減449 N。

圖3　舊零件

圖4　假設(shè)舊件在新?tīng)顟B(tài)

4　離合器打滑的FTA分析

針對(duì)離合器打滑這一現(xiàn)象，需要找到其產(chǎn)生的可能原因。FTA又稱事故樹(shù)分析，它是制造業(yè)中最重要的分析方法。事故樹(shù)分析從一個(gè)可能的事故開(kāi)始，自上而下、一層層的尋找頂事件的直接原因和間接原因事件，直到基本原因事件，并用邏輯圖把這些事件之間的邏輯關(guān)系表達(dá)出來(lái)。因此，針對(duì)4S店接到的故障車輛離合器問(wèn)題進(jìn)行了分析，把影響因素分為內(nèi)部因素和外部因素，并將其故障現(xiàn)象和標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行比較，得到原因如表3所列。

5　結(jié)果分析

根據(jù)分析結(jié)果，這批次產(chǎn)品失效發(fā)生的原因是操作者涂油效果不佳，具有一定的偶然性，其頻次相對(duì)不會(huì)很大。再者，由于目前故障主要發(fā)生在山區(qū)，發(fā)生故障的都是出租車，相對(duì)而言離合器工作環(huán)境較為惡劣，故障容易發(fā)生。而對(duì)于非出租車以及其它非山區(qū)地區(qū)，其衰減不會(huì)像這批次產(chǎn)品那樣大，故障現(xiàn)象出現(xiàn)的幾率很小。同樣，前面的試驗(yàn)證明了離合器載荷衰減是在2 000 km前就達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。而且，根據(jù)膜片彈簧的載荷特性，隨著離合器的使用，工作點(diǎn)前移，其載荷會(huì)逐漸增加，因此，早期如果沒(méi)有發(fā)生打滑現(xiàn)象，意味著將不再發(fā)生該故障。所以，對(duì)市場(chǎng)上目前的產(chǎn)品，其發(fā)生故障的幾率很小，建議當(dāng)有故障發(fā)生時(shí)，再進(jìn)行更換。

表3　離合器打滑原因分析

在今后的生產(chǎn)中，筆者建議離合器生產(chǎn)的改進(jìn)措施可以立刻從兩個(gè)方面入手，第一是采用膜片自動(dòng)涂脂機(jī)改善涂油質(zhì)量。第二是庫(kù)房之前生產(chǎn)的成品立即封存。

對(duì)于今后的生產(chǎn)，建議是為進(jìn)一步預(yù)防該問(wèn)題，膜片彈簧用涂油防銹工藝替代磷化防銹工藝、熱壓穩(wěn)定工藝替代冷強(qiáng)壓穩(wěn)定工藝對(duì)壓緊力衰減具有很大的改善作用。提出工程更改，以涂油防銹替代磷化防銹膜片彈簧工藝向主機(jī)廠提出工程更改，采用膜片熱穩(wěn)定工藝代替冷強(qiáng)壓穩(wěn)定工藝，提高在高溫情況下的力值穩(wěn)定性。委托第三方對(duì)油脂進(jìn)行年度檢查。

6　結(jié)　語(yǔ)

從4S店反饋的真實(shí)情況入手，首先分析了離合器常見(jiàn)的幾種故障，接著對(duì)離合器打滑這一現(xiàn)象進(jìn)行分析，利用數(shù)據(jù)分析和FTA法進(jìn)行了數(shù)據(jù)分析，進(jìn)而得出了離合器打滑這一現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，并提出了改進(jìn)措施，希望對(duì)生產(chǎn)和使用者有所幫助。