一种离合器磨合装置的设计应用

黄 婷 牛信强 赵军亮 席兴兴

（西安西电高压开关操动机构有限责任公司）

0 引言

在高压开关行业中，操动机构中常常采用离合器作为其中的传动环节。离合器作为机构上的关键部件起到传递动力的作用，同时在机构驱动本体即将分合闸到位时利用其过载打滑的特点断开动力输出使机构能可靠刹车。离合器在组装后，需对其打滑力矩进行调整，并磨合到一个稳定可靠的状态下才能用于产品。本文对一种离合器磨合装置的加工方法进行论述，提供一种具有参考价值的解决方案。

1 一种离合器磨合装置的设计

1.1 设计目标

本设计最终想实现对离合器的多次正反转磨合，离合器装入磨合装置后开始磨合，整个磨合过程无需人为干涉，磨合完成后报警提示。

1.2 设计思路

某些机构上使用的离合器属自主设计的非标结构离合器，无法在市场上直接采购到合适的离合器磨合装置。此前离合器磨合时需将离合器安装在数控机床上进行磨合，且磨合过程中需加装、更换，从准备到人工等待整个过程中存在时间浪费及人工浪费，对数控机床来说也大材小用，效率较低。本设计的主要思路就是设计一种专用离合器磨合装置，将离合器加持在磨合装置上，关闭盖板，启动按钮该装置将会自动完成离合器的正转和反转磨合，其间工作指示灯常亮，结束后蜂鸣器鸣笛提示磨合动作结束。由此来提升离合器磨合效率，简化磨合过程。

1.3 功能实现

1.3.1 结构组成

该装置使用直流永磁电机作为磨合动力源，通过一对直齿轮副输出动力。

具体为电机靠近其转轴的一面安装在一个U形支架上（以下简称“支架”），小齿轮套装在电机转轴上，输出轴和电机平行安装在支架上，大齿轮套装在输出轴上并与主动直齿轮啮合，从而将电机输出扭矩传递至输出轴。输出轴随着电机的正反转进行正反转运动。

与输出轴安装位置相对的支架另一端上安装着一个固定夹具。该夹具由夹紧接头、限动套和弹簧组成。夹紧接头可以在弹簧的拉伸运动下沿着其轴向进行一定距离的往复运动，将加紧接头向外拉时压缩弹簧，同时可将离合器装入夹具与输出轴之间，离合器装入后在弹簧复位的作用下夹具会将离合器加持在夹具和输出轴之间。即离合器一端与输出轴连接，另一端与固定夹具连接。其结构如图1所示。

图1 装置主要结构示意图

电机转轴转动时通过啮合的直齿轮副和输出轴带动离合器一端转动，而离合器另一端被牢牢固定在夹具上无法转动，电机输出的旋转力矩大于离合器打滑力矩，使得离合器进行打滑磨合。即离合器的一端（与输出轴连接）进行相对于另一端（被夹具固定）的正反转运动，如图2所示。

图2 离合器被加持在装置中

该装置还包括一个外壳箱体，将以上支架部分安装在箱体内，箱体正面还设置了一个与箱体通过铰链连接可以打开的盖板，盖板上开一个观察窗口，便于观测到装置内部的离合器磨合情况。在箱体上方还安装着启动按钮、停止按钮、工作指示灯、蜂鸣器。箱体内还利用导轨安装着二次控制元件。装置整体示意图如图3所示。

图3 装置整体示意图

1.3.2 二次控制逻辑

该装置中延时继电器和接触器作为主要控制元件，通过一定的二次控制逻辑对电机正反转进行控制从而实现离合器的正反转磨合。如图4所示。

图4 二次回路示意图

当按下启动按钮SB1时，正转回路接通接触器KM1得电，电机进行正转对离合器进行正转磨合，同时串在正转回路中延时继电器KT1启动，1min后串在正转回路中延时继电器KT1常闭点断开，切断正转回路。

同时KT1串入间歇回路的常开点闭合，启动间歇回路接触器KM2使其串入间歇回路的常开点闭合。同时间歇回路的延时继电器KT2被启动，KT2串入间歇回路的常闭点10s后断开间歇回路。

KT2串入反转回路的常开点闭合启动了反转回路，反转回路的接触器KM3得电使电机反转对离合器进行反转磨合。串入反转回路的延时继电器KT3，1min后启动，利用其串入反转回路的常闭点断开切断反转回路。

KT3串入报警回路的常开点闭合接通报警回路，使报警回路的蜂鸣器启动鸣笛以示整套磨合动作结束。而报警回路中的延时继电器KT4在10s后断开报警回路使得蜂鸣器停止鸣笛。

以上正转回路接触器KM1、间歇回路接触器KM2、反转回路接触器KM3各有一对常开点并入了指示回路，使得离合器在整套磨合动作期间指示回路闭合，指示灯亮起。

在主回路中串入了联锁微动开关SP和急停按钮SB。联锁微动开关依靠盖板的打开和闭合动作进行切换，当打开该装置盖板时，联锁微动开关SP断开主回路使得磨合动作停止。

1.3.3 功能实现过程

使用该装置对离合器进行磨合，将离合器装入，使离合器两端被夹持在夹具和输出轴之间，关闭盖板，接通电源按下启动按钮，离合器开始正转磨合1min，间隔10s后自动开始反转磨合1min。后启动断开反转回路的同时接通报警回路，使报警回路的蜂鸣器鸣笛10s以示整套磨合动作结束。若磨合期间有人为误操作将盖板打开，闭锁开关会直接断开电气回路使得磨合动作立刻停止。

直流永磁电机：额定转速n电机＝170r／min；额定输出扭矩T电机＝11.2N·m；直齿轮副的齿数比i＝30／50；传动效率η＝0.95。

磨合转速：n磨合＝n电机×i＝170r／min×（30／50）＝102r／min。

磨合扭矩：T磨合＝T电机×i×η＝11.2N·m×（50／30）×0.95＝17.73N·m。

磨合转速n磨合＝102r／min，即每分钟磨合102rad，被磨合的离合器最大打滑力矩为8N·m，小于该装置磨合扭矩T磨合＝17.73N·m，该磨合装置满足使用要求。

2 结束语

该装置结构紧凑，体积小。将离合器加持在磨合装置上，关闭盖板，启动按钮该装置将会自动完成离合器的正转和反转磨合，其间工作指示灯常亮，结束后蜂鸣器鸣笛提示磨合动作结束。整个过程时间短、效率高，具有很高的实用性和安全性。该技术成果是在工艺研究不断拓展思路、不断完善中形成的。对于本次离合器磨合加工工艺的解决，就是面对问题寻找问题的源头，开辟新路，彻底解决问题，眼光要向远看，不能局限于本工序，要向上工序，甚至上上道工序去寻找。

该加工技术已广泛用于某公司其他机构离合器的磨合加工，同时，该技术将推广到其他同类零件的工艺开发、生产中。