铰杆式二次正交增力离心离合器

    1　概述

    离心离合器可以使电动机或其它旋转式原动机在接近于完全空载的条件下顺利启动,达到一定转速后再自动接合,进而带动负载运行。对于电动机来说,由于非常有效地降低了电机带负载启动所造成的冲击电流的滞留时间,因而能显著减轻电机发热,并延长其使用寿命。特别是对于启动较为频繁的电机,其节能效果也是非常显著的。

    此前我们设计的一次正交增力离心离合器[1],在一定程度上解决了传统的直接作用式离心离合器输出转矩较小的问题,但其增力效果还有进一步提高的余地。近来,参考文献[2、3]提出了一种“液磁增力离心式离合器”,从理论上其增力效果有了很大提高。但这种离合器中的杠杆液压增力机构必须占用较大空间,造成机构拖沓繁杂,同时也无疑显著提高了制造成本。此外,该离合器的电控装置也显得赘余。

    对于机械设计创新,西方工程界一直非常推崇所谓KISS(Keep it simple, stupid)理念,我们将其称之为简约无误原则。基于这一理念或原则,我们设计了铰杆式二次正交增力离心离合器。这种新型的离心离合器与我们此前设计的铰杆式一次正交增力离心离合器相比,复杂程度增加甚微,但输出转矩的能力却有了极为显著的提高。此外,由于这种新型的离心离合器,总体结构简约平衡,原理清晰,因而相对于涉及较多设计要素的离心离合器,其工作可靠性要高得多。

    2　工作原理

    铰杆式二次正交增力离心离合器的工作原理如图1所示,其主要由主动件、增力重块、一次增力铰杆机构、二次增力铰杆机构、输出重块、从动件、复位弹簧和导向销等组成。由图中可见,该离合器在总体布局上为正交对称结构,我们仅以上半部分为主来说明其工作原理。 

    在主动件上固定着为增力重块和输出重块导向的导向销,其中为输出重块导向的导向销,兼有传递转矩的功能。一次增力铰杆的内侧一端,固定铰接在增力重块上,外侧一端则与二次增力铰杆机构的中点铰接在一起;二次增力铰杆机构的下端,固定铰接在主动件上,上端则铰接在输出重块上。为了给铰杆增力机构提供必要的运动空间,在增力重块的一侧表面上加工出一定深度的槽(见图中阴影部分)。当然,如果增力重块的厚度较大时,最好是将这个槽设计在厚度方向上的中部。此外,在上下两个增力重块之间,设置了一只复位拉力弹簧。

    当离合器处于静止状态时,在复位拉力弹簧的作用下,使上下两个增力重块保持在最靠近水平中心线的位置上,由于增力重块及铰杆机构的作用,上下两个输出重块也处于最靠近水平中心线的位置上,即其外圆弧面与从动件的内壁是不接触的。