皮带传动拖拉机离合器存在的质量问题

2012-04-13 08:32:03 作者：购看网 来源：农用机械知识 网友评论 0 条

众所周知，8.8kW（12马力）小四轮拖拉机是上世纪80年代问世的。由于其适合当时的生产模式而深受欢迎。随着历史的发展，时代的进步，8.8 kW小四轮拖拉机已越来越不能满足现在农业生产的需要。因而，11kW（15马力）以上、18.4kW（25马力）以下的皮带传动式小型轮式拖拉机（以下简称小型拖拉机）系列产品应运而生。这些大功率小型拖拉机表面上看功率大了，受到用户的欢迎，且占有相当大的市场份额。但是生产厂家普遍忽视了科学、系统地设计，从而造成了各组成部件之间的不匹配，其后果和影响极其严重。反映在整机上是：高油耗、低效率、大噪声；反映在部件上则是：薄弱环节早期损坏。如：离合器早期磨损、三角带更换频繁，一轴断裂等。

离合器早期磨损原因分析

为什么拖拉机功率增大，离合器早期磨损的问题愈显突出呢？

1、储备系数eta;是影响离合器磨损程度的重要参数

离合器位于发动机和变速箱之间，其功能主要是传递和切断发动机的动力，实现变速箱换档和临时停车，平顺接合保证拖拉机平稳起步，限制传动系统过载。小型拖拉机广泛采用片式摩擦离合器，其结构简单，经合理设计接合后传递动力平稳几乎没有功率损失。片式摩擦离合器按摩擦表面的工作条件分为干式和湿式，按片数分为单片式、双片式、多片式。本文所述为双片干式离合器。其最初的设计参数是以配套动力为8.8kW（12马力）发动机为依据的。如原CT12拖拉机离合器的储备系数eta;=2.48。储备系数 eta;是离合器的最大摩擦转矩与发动机标定转矩之比。

为了保证离合器工作过程中能传递发动机的全部扭矩，并减少接合过程中的滑磨功，储备系数eta;不宜过小。当发动机标定角速度和转动惯量一定时，滑磨功W与储备系数eta;成反比。eta;越大，W越小；eta; 越小，W越大，即：离合器磨损越严重。对于本文讨论的弹簧压紧式离合器，一般eta;=2.4～2.6。

然而，近20多年来小型拖拉机的功率逐渐提高，其底盘结构却基本无变化。特别是上述结构的离合器已成为通用部件装在不同功率的小型拖拉机上。笔者计算了不同功率发动机的储备系数（见表1）。

从表1可以看出，储备系数eta;随发动机的功率增大而减小。

同时也显示仅8.8kW拖拉机储备系数符合要求，11kW以上拖拉机储备系数均不符合要求。eta;过小会引起离合器过热、早期磨损。对于双片离合器装在大皮带轮内散热更差。行业标准《JB/T9836-2000拖拉机离合器从动盘总成技术条件》规定：离合器耐久性试验为25000次后，摩擦片单面磨损量应≤0.45mm。据笔者了解，多数厂家试验仅能达到3000次。可以说本文论及的离合器都未达到行业标准要求。离合器与发动机系统不匹配是离合器早期磨损的主要原因。

2、温升过高也导致离合器早期磨损

离合器接合过程的滑磨功转化为热量，使零件温度升高。温度过高会降低摩擦表面的摩擦系数，加剧衬面的磨损。当采用石棉衬面时，应验算压盘（单片式）或中间压盘（双片或多片式）的温升。

温升△t与滑磨功W成正比。当离合器结构一定时，滑磨功越大，温升越高。按CT12原始设计△t=8.5℃，温升已超过许用值3.5℃。随着小型拖拉机功率的加大，使用大轮胎、拉货增加都使滑磨功W增加，导致温升严重超标。这也是离合器早期磨损，三包量特大的主要原因。

3、现有结构的离合器储备系数eta;难以再增大

从上述分析我们知道，离合器的储备系数eta;的大小是影响离合器磨损程度的主要因素。那么，能否采取措施加大现有结构的离合器的储备系数呢？我们做以下分析：

由离合器的最大摩擦转矩Tlmax=μFR

式中： μ--为摩擦系数； F--为摩擦面所受压紧力； Rp--为摩擦合力作用半径； n--为摩擦面对数，单片n=2，双片时n=4。

eta;与μ、F、Rp、n成正比。要想增大eta;，必须相应增大其他量。摩擦副材料为钢、铸铁对干式石棉时，一般μ=0.3不能再增大；摩擦面的外径和内径，受结构限制，Rp也增加不了；摩擦片已经是双片n也很难再增加。看来只有增加螺旋弹簧压紧力F一条途径。

增加螺旋弹簧压紧力F受两个条件约束：

一是要保证单位面积压力许用值[q]在0.1～0.25MPa之间；

二是通过增加簧丝直径或弹簧系数来增加弹簧压紧力也要保证踏板力许用值不能超过350N。

据某企业试验知，将弹簧丝直径由现在的hi;3.5mm增加到 hi;3.6mm,其总压力F增加了，但由于螺旋弹簧压紧力与变形成正比，使踏板力直线增加超过许用值。因此，试图通过增加压紧力F，以使eta;增大的可能性不存在。

小拖离合器几十年不变的原因

一是重新研发设计离合器需要投入大量资金和人力，大多数皮带传动式小型拖拉机生产厂不具备实力，而具备研发能力的大中型企业主要生产直联式小型拖拉机。

二是按拖拉机系统设计离合器乃至底盘，使不同功率发动机与底盘相匹配势必增加成本，与同类拖拉机相比，将失去价格优势，导致市场份额减少。因此厂家不愿冒此风险。

三是由于大多数拖拉机手对拖拉机构造不甚清楚，认为小型拖拉机功率越大越有劲，致使大功率小型拖拉机市场需求较大，生产企业也就盲目生产大功率小型拖拉机。

改进意见

1、组织开展小型拖拉机离合器产品质量国家监督抽查，开展在用小型拖拉机离合器使用状况调查，引起企业对离合器问题的重视。

2、在目前小四轮拖拉机仍占据各种拖拉机产量的榜首，且皮带传动式小型拖拉机与直联式小型拖拉机之比是9：1，直联式拖拉机短时间内还无法取代皮带传动式拖拉机的情况下，有必要由行业管理部门牵头，国家投资，重新对皮带传动式拖拉机进行科学地、系统地优化设计，使发动机与底盘相匹配，以满足使用要求。

3、向广大农民普及拖拉机使用知识，引导广大农民正确消费。使其了解小型拖拉机结构未改变，仅靠增大发动机功率，使用功率根本大不了。因此购买大功率小型拖拉机只能是浪费能源，资金。

4、应当指出，皮带传动式三、四轮农用运输车也存在与皮带传动式小型拖拉机相同的问题，同样也应当引起相关部门的注意。