重型拖拉機(jī)主離合器系統(tǒng)失效分析

董文華，范振喜，鞠 超，慕海鋒

（拖拉機(jī)動力系統(tǒng)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室洛陽拖拉機(jī)研究所有限公司，河南洛陽 471003）

0 引言

拖拉機(jī)主離合器系統(tǒng)的用途是使拖拉機(jī)換擋時(shí)斷開發(fā)動機(jī)與傳動系之間動力傳輸，減小輸入端轉(zhuǎn)動慣量，保證換擋平順；起步時(shí)斷開發(fā)動機(jī)與傳動系之間動力傳輸，并通過腳踏板緩慢結(jié)合動力，保證拖拉機(jī)起步平穩(wěn)；田間作業(yè)時(shí)離合器上扭轉(zhuǎn)減振器減弱傳動系的載荷波動；惡劣工況下，離合器摩擦片滑轉(zhuǎn)限載，保護(hù)零部件安全。一旦作業(yè)過程中主離合器系統(tǒng)發(fā)生故障，將會影響拖拉機(jī)換擋操作，嚴(yán)重時(shí)拖拉機(jī)將無法運(yùn)行。拖拉機(jī)主離合器系統(tǒng)一般由離合器總成和操縱機(jī)構(gòu)兩部分組成。目前，市面上拖拉機(jī)主離合器操縱機(jī)構(gòu)主要有機(jī)械式、液壓助力式和液壓操縱氣壓助力式等。由于重型拖拉機(jī)為147 kW以上的拖拉機(jī)，發(fā)動機(jī)扭矩大，離合器需要傳遞的扭矩大，離合器壓緊力偏大，簡單機(jī)械操縱結(jié)構(gòu)已無法滿足駕駛操縱需求，目前市面上重型拖拉機(jī)主離合器操縱機(jī)構(gòu)主要有液壓助力和液壓操縱氣壓助力兩種形式。這兩種操縱機(jī)構(gòu)較傳統(tǒng)機(jī)械操縱復(fù)雜，故障表現(xiàn)形式及解決方案與傳統(tǒng)機(jī)械操縱有很大區(qū)別，目前未見重型拖拉機(jī)主離合器系統(tǒng)失效分析的相關(guān)介紹，本文針對重型拖拉機(jī)主離合器系統(tǒng)不同失效故障現(xiàn)象進(jìn)行分析研究。

1 重型拖拉機(jī)主離合器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

考慮到單片離合器從動結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)動慣量小，分離徹底，散熱好等優(yōu)點(diǎn)，重型拖拉機(jī)主離合器多采用干式單片單作用離合器。離合器壓緊機(jī)構(gòu)主要有螺旋彈簧壓緊和膜片彈簧壓緊兩種壓緊形式；螺旋彈簧價(jià)格低，但彈簧本身形變量與操縱力成正比，離合器使用后摩擦片磨損，若分離踏板操縱力不變，離合器扭矩儲備則降低。膜片彈簧壓緊的離合器分離指代替離合器的分離杠桿機(jī)構(gòu)，使結(jié)構(gòu)簡單、緊湊；膜片彈簧具有變剛度特性，使離合器操縱輕便[1]；此外，受膜片彈簧特性曲線的影響，分離行程內(nèi)踏板操縱力較平順。離合器使用后摩擦片磨損，若分離踏板操縱力不變，離合器扭矩儲備變化不大，但膜片彈簧較螺旋彈簧價(jià)格偏高。

目前市面上液壓操縱氣壓助力機(jī)構(gòu)存在結(jié)合粗暴，駕駛舒適性差的缺點(diǎn)，正逐步被液壓助力操縱機(jī)構(gòu)代替，以下主要對液壓助力操縱機(jī)構(gòu)主離合器系統(tǒng)故障分析研究。

2 重型拖拉機(jī)主離合器系統(tǒng)故障分析

重型拖拉機(jī)主離合器系統(tǒng)在正常使用條件下，一般新拖拉機(jī)主離合器系統(tǒng)故障率較低，使用較長時(shí)間后，摩擦片磨損量增加引起的分離指翹起，翹起量超過自由行程，分離軸承壓緊離合器分離指，離合器壓緊力降低，靜摩擦力矩也隨之降低，遇到重負(fù)載工況，摩擦片和壓盤發(fā)生相對滑動，加劇摩擦片磨損，使離合器摩擦片溫度升高，摩擦系數(shù)降低，嚴(yán)重時(shí)摩擦片發(fā)生燒蝕，使整個離合器系統(tǒng)發(fā)生故障。

拖拉機(jī)屬于季節(jié)性生產(chǎn)工具，兩個生產(chǎn)季之間，拖拉機(jī)長時(shí)間閑置，離合器系統(tǒng)也易發(fā)生故障。由于長時(shí)間停放，會導(dǎo)致助力油管泄漏和進(jìn)氣，管路中有氣體，踏板操縱行程不足使離合器分離，離合器分離不徹底，摩擦片與壓盤滑摩，摩擦片溫度迅速升高而燒結(jié)，進(jìn)而引起離合器系統(tǒng)故障。

重型拖拉機(jī)主離合器系統(tǒng)故障主要分為四類：引起離合器傳遞扭矩不足的故障；離合器分離不徹底的故障；拖拉機(jī)起步抖動的故障；造成駕駛員操縱困難的故障；以下對重型拖拉機(jī)主離合器系統(tǒng)在實(shí)際使用過程中遇到的各種故障現(xiàn)象進(jìn)行判斷與排除。

2.1 離合器打滑

2.1.1 故障現(xiàn)象

1）在平整路面上，拖拉機(jī)打火起步，掛上低速擋，松開離合器踏板，拖拉機(jī)提速緩慢，發(fā)動機(jī)動力不能完全傳至傳動系輸入軸。

2）拖拉機(jī)加速時(shí)，踩下油門踏板，速度提升慢，感覺提速無力。

3）當(dāng)拖拉機(jī)負(fù)載過大起步或爬升坡度較大路面時(shí)，拖拉機(jī)打滑嚴(yán)重。

2.1.2 故障原因分析

1）離合器踏板自由行程太小，松開離合器踏板，分離軸承壓在離合器分離指上，降低了離合器壓緊力，靜摩擦力矩也隨之降低，導(dǎo)致離合器扭矩儲備系數(shù)降低。

2）離合器設(shè)計(jì)匹配不當(dāng)，離合器扭矩儲備系數(shù)選擇過小，造成正常工作時(shí)出現(xiàn)打滑。

3）傳動系密封件破損，離合器摩擦片粘上油液，摩擦系數(shù)降低，導(dǎo)致離合器扭矩儲備系數(shù)降低。

4）嚴(yán)重超載使用拖拉機(jī)，超過了離合器的設(shè)計(jì)承載能力而造成打滑。

2.1.3 故障判斷與排除

在平整路面上，拉上手制動，拖拉機(jī)打火起步，掛上低速擋，駕駛員緩慢松開離合器踏板，逐漸加大油門，若拖拉機(jī)不動，發(fā)動機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)，表明離合器打滑。不操縱離合器踏板，旋轉(zhuǎn)離合器分離叉軸，若能向離合器分離方向轉(zhuǎn)動，則證明有自由行程，反之，調(diào)整離合器分離叉軸安裝角度。自由行程調(diào)整后問題仍沒有解決，應(yīng)拆下離合器檢查摩擦片清潔和磨損狀況。若有油污，檢查傳動系密封件是否破損漏油；如沒有上述情況，拖拉機(jī)又沒有超載使用，則需要重新校核離合器扭矩儲備系數(shù)。

2.2 離合器分離不徹底

2.2.1 故障現(xiàn)象

離合器踏板踩到底，換擋桿操縱力過大或掛不上擋，掛擋有齒輪打齒聲響。

2.2.2 故障原因分析

1）離合器分離指與分離軸承之間自由間隙過大，離合器踏板踩到底，踏板有效行程不足使離合器完全分離。

2）離合器液壓油路進(jìn)氣，分離油缸的工作行程不足克服離合器分離行程。

3）從動盤盤轂內(nèi)花鍵與傳動系輸入軸外花鍵配合公差過緊，從動盤軸向移動不暢。

4）離合器液壓油路壓力過低，不足克服離合器壓緊力。

2.2.3 故障判斷與排除

在平整路面上，拖拉機(jī)打火起步，掛上低速擋，離合器踏板踩到底，若拖拉機(jī)移動，說明離合器分離不徹底。首先檢查液壓油路是否有泄漏，其次對離合器系統(tǒng)進(jìn)行排氣，排氣后檢查離合器踏板自由行程，如果踏板自由行程超過40 mm，應(yīng)調(diào)整離合器分離叉軸安裝角度，減小自由行程。自由行程調(diào)整后問題仍沒有解決，應(yīng)拆下離合器檢查，檢查從動盤轂是否能在傳動系輸入軸上正?；瑒樱缒茌p松滑動，檢查從動盤摩擦片、壓盤與離合器分離指平面度是否超差。

2.3 拖拉機(jī)起步發(fā)抖

2.3.1 故障現(xiàn)象

在平整路面上，拖拉機(jī)打火起步，掛上低速擋，駕駛員緩慢松開離合器踏板，拖拉機(jī)抖動，加速不連續(xù)，行駛振動強(qiáng)烈。

2.3.2 故障原因分析

1）離合器固定不牢固，發(fā)動機(jī)與傳動系之間扭矩傳遞不穩(wěn)定。

2）離合器偏磨，摩擦片表面承受力不均。

3）扭轉(zhuǎn)減振器彈簧失效。

4）離合器儲備系數(shù)過大，結(jié)合粗暴。

2.3.3 故障判斷與排除

在平整路面上，發(fā)動機(jī)怠速運(yùn)轉(zhuǎn)，踩下離合器踏板，傳動系掛低擋，緩慢松開離合器踏板，拖拉機(jī)起步，檢查此時(shí)拖拉機(jī)抖動情況。若存在拖拉機(jī)起步抖動，采用扭矩扳手檢查離合器固定螺栓是否松動，有松動則緊固[2]；檢查分離軸承端面磨損是否平齊，若偏磨，拆解離合器，檢查分離指是否翹曲變形，若發(fā)生形變，則更換離合器分離機(jī)構(gòu)；如上述良好，分別測量離合器摩擦片、壓盤平面度是否超差，若超差，則更換新離合器總成；排除上述原因后，若起步拖拉機(jī)仍然抖動，考慮該離合器儲備系數(shù)是否過大。

2.4 離合器操縱沉重

2.4.1 故障現(xiàn)象

很難將離合器踏板踩到底，感到?jīng)]有助力。

2.3.2 故障原因分析

1）離合器泵推桿偏角大于5°。

2）離合器系統(tǒng)液壓油路泄漏，壓力過低。

3）離合器系統(tǒng)液壓油路進(jìn)氣。

2.3.3 故障判斷與排除

1）檢查離合器泵推桿安裝角度，保證推桿擺角不大于5°。

2）檢查液壓油路是否有泄漏，如有泄漏，更換破損零件，重新連接，測量系統(tǒng)壓力。

3）檢查油路是否有氣體，并對液壓油路進(jìn)行排氣操作。

3 重型拖拉機(jī)主離合器系統(tǒng)設(shè)計(jì)和使用注意事項(xiàng)

設(shè)計(jì)重型拖拉機(jī)主離合器系統(tǒng)時(shí)，考慮到離合器系統(tǒng)操縱舒適性，單作用離合器踏板操縱力不大于200 N，踏板操縱力方向一般應(yīng)與水平方向成30°左右夾角為宜，踏板操縱行程不宜超過200 mm，其中自由行程為20～40 mm[1]。從動盤花鍵轂與傳動系輸入軸花鍵配合一般采用H9/e8間隙配合?？紤]到離合器系統(tǒng)可靠性，重型拖拉機(jī)主離合器儲備系數(shù)不宜低于3，離合器壓盤應(yīng)具有良好的吸熱和散熱能力，離合器摩擦片摩擦材料應(yīng)具有良好的抗熱衰退性和恢復(fù)性。

用戶在使用重型拖拉機(jī)時(shí)，踏板自由行程小于15 mm時(shí)，應(yīng)及時(shí)按照規(guī)定調(diào)大自由行程整；拖拉機(jī)長時(shí)間停放后，再次使用前要檢查管路是否泄漏，并進(jìn)行排氣操作；駕駛拖拉機(jī)時(shí)，正確使用離合器，不要長時(shí)間把腳放在離合器踏板上，避免離合器摩擦片長時(shí)間滑摩。

4 結(jié)語

根據(jù)多年積累的工作經(jīng)驗(yàn)，針對重型拖拉機(jī)主離合器常見故障現(xiàn)象，通過對重型拖拉機(jī)主離合器打滑、離合器分離不徹底、拖拉機(jī)起步發(fā)抖和離合器操縱沉重等故障現(xiàn)象進(jìn)行分析。并從重型拖拉機(jī)主離合器系統(tǒng)設(shè)計(jì)、維修及用戶日常維護(hù)等給出相關(guān)建議，為設(shè)計(jì)者和維修人員提供參考。