离合器的“热”

该文章由六嘉机械科技研发设计部“老哥”原创，使用请提前联系本公司。

离合器摩擦片与压盘的摩擦作用会产生大量的热，使得离合器、飞轮等温度升高。接下来主要介绍离合器的通风散热和离合器的滑磨及热工况等内容。

一、通风散热

提高离合器工作性能的有效措施是借助于其通风散热系统降低其摩擦表面的温度。

在正常使用条件下，离合器压盘工作表面的温度一般在180℃以下。温度升高时，摩擦片的磨损将加快。当压盘工作表面的温度超过180℃~200℃时，摩擦片的磨损速度将急剧升高，特别严酷的使用条件下，该温度可高达1000℃。在高温下，压盘会发生翘曲变形甚至产生裂纹和碎裂。

为防止摩擦表面的温度过高，压盘除应有足够的质量以保证有足够的热容量外，还应使其散热通风良好。为此，通常采取以下措施：

1、在压盘上设置散热筋或鼓风筋；

2、在双片离合器中间压盘体内铸出足够多的导风槽，如图1所示（现在单片离合器压盘上也开始采用）：

3、将离合器盖和压杆设计成带有鼓风叶片的结构；

4、保证刚度足够的情况下，在离合器盖上开出较多或较大的通风口，以加强摩擦表面的通风散热和清除摩擦产生的材料粉末；

5、在离合器盖上设置离合器冷却气流的入口和出口等所谓通风窗，在离合器壳内装设为冷却气流导向的导流罩，以实现对摩擦表面有较强定向气流通过的通风散热，如图2所示：

此外，为防止压盘受热翘曲变形，压盘应有足够大的刚度。所以，一般压盘都设计得较厚。

二、离合器的滑磨及其热工况

离合器功能中的保证汽车平稳起步和防止传动系过载，是通过离合器主、从动部分的滑磨来实现的。滑磨的结果不仅使摩擦片磨损，还会引起压盘、飞轮等零件升温。而摩擦表面温度的过分升高将加剧摩擦片的磨损，降低摩擦系数及离合器的使用寿命。

离合器在起步过程中的滑磨比换挡时严重的多，尤其在拥堵的市区，离合器的接合次数频繁，滑磨更加严重。滑磨的严重程度一般用滑磨功的大小来表示，滑磨功是指离合器接合过程中有多少机械能转化成热能，其大小除与离合器本身的结构和参数有关外，还与其使用情况有关，滑磨功越大则零件的温升和磨损越严重。

汽车起步时的离合器工作过程如图3所示。

起步前先踩下离合器踏板，使其主、从动部分分离，再挂变速器低档。此时离合器主动部分的角速度与发动机一致，都为ω_e0；从动部分与传动系和车轮相连，角速度为0。然后逐渐放松离合器踏板并踩下油门踏板，可将离合器的接合过程分为两个阶段：

1、时间从0到t_a：由于T_c（作用在从动部分上的摩擦力矩）小于T_ϕ（换算到从动部分的汽车阻力矩），故从动部分的角速度ω_c仍为0，汽车不动，但离合器开始滑磨；

2、时间从t_a到t_s：此时T_c大于T_ϕ，汽车开始起步，从动部分的角速度ω_c迅速上升，发动机的角速度ω_e由开始上升到B点后变为迅速下降，到S点时主、从动部分的角速度达到一致，滑磨终止，离合器接合过程结束。t_s为滑磨时间。

经推导，滑磨功可用下式表示：

L=∫T_cdα

积分区间为0到α，α为离合器滑磨角。为了便于分析，通常会进行一些假设和简化，得到滑磨功的表达式如下：

L=T_c*ω_e0*t_s/2

ω_e0为汽车开始起步时离合器主动部分的初始角速度，其值等于π*n_e0/30(rad/s)，n_e0为相应的发动机转速(r/min)。再考虑系统转动惯量的话，可得到有用的结论如下：

1、发动机高转速及变速器的高档位下起步，滑磨功会急剧增大；

2、汽车带挂车时将使离合器的工作状况显著恶化。离合器的分离和接合次数也增多，都会加剧摩擦片的磨损；

3、离合器的后备系数较大时，意味着T_c加大，滑磨功减小；

此外，通常将离合器的滑磨功与其从动盘摩擦面积的比值称为比滑磨功，用以评价离合器摩擦表面的耐磨性。

最后需要说明的是离合器的热工况，确定热工况时通常是计算压盘的温度（飞轮的质量比压盘的质量大的多，温升相对不大）。为了降低压盘温升，可采用加大压盘质量或改善离合器壳内的通风等措施。