荊寶鋒，李恒，孔相杰

（河南少林汽車股份有限公司，河南滎陽450100）

8 m后置客車離合操縱系統(tǒng)設(shè)計(jì)

荊寶鋒，李恒，孔相杰

（河南少林汽車股份有限公司，河南滎陽450100）

離合操縱系統(tǒng)對整車至關(guān)重要；針對后置客車離合器故障中，空氣排不凈所占比例較大的問題，以一款8m后置客車為例，介紹后置客車離合操縱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)校核方法和評(píng)價(jià)指標(biāo)；提出解決排空氣難問題的一些建議。

后置客車；離合操縱系統(tǒng)；校核設(shè)計(jì)

現(xiàn)代汽車更注重人性化設(shè)計(jì)，選擇合適的離合器可以給駕駛員帶來可靠的操縱性和安全性；輕便的離合操縱系統(tǒng)能大大降低駕駛員的勞動(dòng)強(qiáng)度。隨著國內(nèi)客車技術(shù)的發(fā)展，液壓離合助力已在后置客車上廣泛應(yīng)用。大多數(shù)駕駛員在使用中，遇到空氣排不凈的離合器故障所占比例較大。離合器設(shè)計(jì)考慮的因素很多，常用的校核計(jì)算不完善。就整車設(shè)計(jì)而言，關(guān)鍵是關(guān)注離合器的滑磨功、后備系數(shù)以及體現(xiàn)到離合踏板上分離力的大小[1]。本文詳細(xì)介紹一款8m后置客車離合操縱系統(tǒng)的校核設(shè)計(jì)，并提出解決離合排氣難問題的一些建議。

1 相關(guān)參數(shù)及離合器操縱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.1 離合器選型及相關(guān)參數(shù)

膜片彈簧離合器由于具有理想的非線性特性曲線、結(jié)構(gòu)簡單、維修保養(yǎng)方便等諸多優(yōu)點(diǎn)，并且制造膜片彈簧的工藝水平也在不斷提高[2]，因此，本車采用膜片彈簧離合器。該車型采用YC4G180-30柴油機(jī)，功率132 kW/2 300 r/min，最大扭矩660 N·m/1 400 r/min，其他相關(guān)參數(shù)見表1。結(jié)合市場主流配置及離合器生產(chǎn)廠家推薦，離合器選用單片干式膜片彈簧離合器（外徑φ380）。

表1 相關(guān)參數(shù)

1.2 離合器操縱機(jī)構(gòu)型式的選擇

離合器操縱系統(tǒng)主要有液壓操縱和機(jī)械操縱兩種。選用液壓操縱機(jī)構(gòu)，氣壓助力式，它由總泵、分泵、管路系統(tǒng)等部分組成。該機(jī)構(gòu)具有傳動(dòng)效率高、重量輕、布置方便、離合器接合柔和等特點(diǎn)。它適用于遠(yuǎn)距離操縱（后置車），已在中型客車上廣泛應(yīng)用[3-4]。

后置客車離合器管路較長，空氣不易排凈。如果液壓管路中空氣未徹底排盡，會(huì)使離合器分離不徹底，造成離合器磨損或燒壞。所以有條件的裝配流水線可以采用抽真空加注工藝，離合器油加注采用管路抽真空處理，以提高離合系統(tǒng)的裝配質(zhì)量。但離合抽真空加注設(shè)備價(jià)格昂貴，且車輛在路上無法使用。所以在設(shè)計(jì)中可以在管路中部高位設(shè)置排氣接頭（見圖1），便于排凈液壓管路系統(tǒng)中空氣[5]。車輛下線前和行駛一定里程后，必須對離合器操縱系統(tǒng)進(jìn)行檢查和調(diào)整，以保證車輛正常工作。

離合器踏板采用吊掛式踏板，操縱起來比較輕松且感覺舒適。此機(jī)構(gòu)已經(jīng)很成熟，不需重新設(shè)計(jì)。

1.3 離合器及其操縱機(jī)構(gòu)的相關(guān)參數(shù)

離合器及其操縱機(jī)構(gòu)的相關(guān)參數(shù)分別見表2和表3。

表2 離合器相關(guān)參數(shù)

表3 離合器操縱機(jī)構(gòu)的相關(guān)參數(shù)

2 離合器的設(shè)計(jì)校核

2.1 離合器后備系數(shù)

根據(jù)推薦的計(jì)算公式[6]：

式中：β為離合器后備系數(shù)；Memax為發(fā)動(dòng)機(jī)最大扭矩（660N·m）；μ為摩擦系數(shù)（0.25）；Z為摩擦面數(shù)目（2）；Fe為壓盤施加于摩擦片的工作壓力（16 100N）；RC為摩擦片平均摩擦半徑。

式中：D為摩擦片外徑；d為摩擦片內(nèi)徑。

對中、重型客貨車，離合器的后備系數(shù)可選取在1.6～2.25的范圍內(nèi)，結(jié)果符合設(shè)計(jì)要求。

2.2 離合器的滑磨功

汽車起步或換檔時(shí)，因離合器的從動(dòng)盤和壓盤的轉(zhuǎn)速不同，從而產(chǎn)生相對滑動(dòng)摩擦，通過相對摩擦，汽車可平穩(wěn)地起步或平順地?fù)Q檔[7-8]。

式中：ne為汽車起步時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，取1 000 r/min。

把表1中的有關(guān)數(shù)據(jù)代入上式可得：WⅠ=17 919 J（I檔起步），WⅡ=52 754 J（Ⅱ檔起步）

單位面積滑磨功為

ω1=WⅠ/（n×A）=10.93 J/cm2（Ⅰ檔起步）；ω2=WⅡ/（n×A）=32.18 J/cm2（Ⅱ檔起步）

式中：A為從動(dòng)盤單面摩擦面的面積；n為摩擦面面數(shù)。根據(jù)推薦的許用單位面積滑磨功：[ω]≤25～33 J/cm2，可知該離合器單位面積滑磨功符合使用要求。

2.3 最大圓周速度的設(shè)計(jì)校核

根據(jù)摩擦片材料生產(chǎn)企業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，對于適用于大型客車摩擦片的最大圓周速度v盡量不超過70～75m/s。

V=nemax×πD1/60=45.74≤70～75m/s，符合設(shè)計(jì)要求。式中：nemax為發(fā)動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速。

2.4 汽車起步壓盤溫升

當(dāng)汽車起步時(shí)，離合器壓盤與從動(dòng)盤之間相對滑動(dòng)產(chǎn)生熱量，并由壓盤吸收。因此，應(yīng)校核離合器每次結(jié)合時(shí)，壓盤的溫升△t要符合國家規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)：每次接合時(shí)，壓盤的許用溫升△t≤10℃。

壓盤起步溫升：△t=γW/mc

式中：γ為傳給所校核壓盤的熱量比例，單片式γ=0.5；W為滑磨功；m為所校核壓盤的質(zhì)量12.4 kg；c為壓盤比熱，鑄鐵為544 J/（kg·℃）。

將前面計(jì)算的滑磨功等參數(shù)代入式中，可求得：

△t1=1.33℃；△t2=3.91℃

因此，此離合器壓盤在I、Ⅱ檔起步時(shí)的溫升符合要求。

3 操縱機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)校核

3.1 踏板行程設(shè)計(jì)校核

離合器踏板的總行程SG是由工作行程SG1和自由行程SG2兩部分組成的，即：SG=SG1+SG2。

1）由表2可算出，分離杠桿的傳動(dòng)比i1=e/f=3.6；分離撥叉的傳動(dòng)比i2=c/d=1.38；離合器踏板的傳動(dòng)比i3=a/ b=5.08，離合器總泵和分泵的傳動(dòng)比i4=φ1/φ2=4.09。

2）分離軸承的行程SR1=11mm；自由行程SR2=4mm；總行程SR=SR1+SR2=15mm。

3）離合器分泵的工作行程SS1=SR1×i2=15.2mm；自由行程SS2=SR2×i2=5.5mm；總行程SS=SS1+SS2=20.7mm。

4）踏板行程SG。工作行程SG1=i3×VN×ξ×1000/（ηs× A1）

式中：VN為離合器分泵中的液體流量，m3，與離合器分泵的設(shè)計(jì)特性曲線有關(guān)，與推桿的行程有一定的函數(shù)關(guān)系，在此當(dāng)離合器分泵的工作行程SS1=20.7mm時(shí)，取VN=7.9 cm3；A1為離合器總泵活塞缸的面積，A1=π(φ1/2)2；ηs和ζ見表3。

計(jì)算可得SG1=129mm，自由行程SG2=i3×（b2+t2）= 12.7mm

式中：t2在表3中取0.5mm。

則踏板的總行程SG=SG1+SG2=141.8mm≤150mm（推薦數(shù)據(jù)[9]）。可見，離合器踏板的總行程符合設(shè)計(jì)要求。

3.2 離合器踏板力的設(shè)計(jì)校核

1）離合器壓盤最大分離力FQ為4 600N，此時(shí)離合器分泵上推桿的推力FN=FQ/i2=3 333N

離合器踏板力Fp=（PHA1/ηP+FF）/i3

式中：PH為離合器系統(tǒng)液壓油的壓力，由圖2查得。又查得在空氣壓力為0.8MPa、離合器推桿推力為3 333N時(shí)，PH=0.91MPa；ηP為離合器總泵的機(jī)械傳動(dòng)效率，取ηP=80%；FF為克服離合器總泵在踏板踏下時(shí)的力，F(xiàn)F=（（C1+C2）SG）/i3+Fvor=103.1N。其中：C1為踏板回位彈簧強(qiáng)度，約為1.04N/mm；C2為總泵內(nèi)回位彈簧強(qiáng)度，約為1.06N/mm；Fvor為離合器踏板等組件對總泵上的預(yù)加載荷，約為44.5N。

所以，根據(jù)以上數(shù)據(jù)可求得Fpmax=105.4N≤150N（推薦數(shù)據(jù)），符合使用要求。

2）根據(jù)設(shè)計(jì)要求，在規(guī)定離合器踏板力和行程的允許范圍內(nèi)，駕駛員操縱離合器踏板所作的功不大于30 J（W=Fpmax×SG1=13.6 J＜30 J）[10]。

因此，根據(jù)以上設(shè)計(jì)校核，踏板力符合設(shè)計(jì)要求。

4 結(jié)束語

離合操縱系統(tǒng)設(shè)計(jì)得好與壞對駕駛影響很大。校核設(shè)計(jì)中需要不斷總結(jié)完善，提煉升華。整車經(jīng)試車員試車，起步平穩(wěn)，換檔時(shí)離合器分離徹底，操縱輕便。該車匹配設(shè)計(jì)的整個(gè)離合器系統(tǒng)完全符合要求。

[1]李光明，劉輝，毛世偉.離合器性能設(shè)計(jì)計(jì)算方法的研究[J].客車技術(shù)與研究，2010，32（30），25-27.

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[5]彭全波，董井泉.離合器液壓傳動(dòng)部分排氣方法的探析[J].汽車維修，2012，（4）

[6]吳克敏.用附加彈簧提高QY16一C離合器的后備系數(shù)[J].起重運(yùn)輸機(jī)械，2003，（1）

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[9]陳建鋒，穆傳祿，高惠貞.11-12m長客車離合器操縱系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].客車技術(shù)與研究，2008，30（3）：28-29.

[10]許文光，呂兆平，吳川永.某新車型汽車離合器及操縱機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)校核[J].大眾科技，2011，（10）

修改稿日期：2013-11-10

Clutch ControlSystem Design of 8m Rear-mounted Engine Bus/Coach

Jing Baofeng,LiHeng,Kong Xiangjie
（Henan Shaolin Bus Co.,Ltd,Xingyang 450100,China）

The clutch control system is important to the vehicle.According to the clutch failure problems that the air elimination isnot incomplete occupies larger proportion，the authors take an 8m bus/coachwith the rear-mounted engine forexpample to introduce itsclutch controlsystem structure，design checkmethod and evaluation index.Last, they put forward some recommendations tosolve thedifficultproblemsofexhaustingair.

bus/coachwith rear-mounted engine；clutch operating system;check design

U463.211+.4

B

1006-3331（2014）02-0023-03

荊寶鋒（1984-），男，助理工程師；主要從事商用車底盤設(shè)計(jì)工作。