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单向离合器轴承的工作原理及应用

洛阳轴承研究所(河南洛阳471039)李鹏扈文庄曾莉

单向离合器轴承单元一般以球轴承和楔块式
单向离合器组成,由球轴承承受径向力,楔块承受
扭矩,组合起来实现单向旋转、摆动分度及正逆和
超越的功能,由于其具有结构紧凑、楔紧可靠及传
递扭矩大等优点,可满足主机功能化、部件化及小
装配空间的需要,已在国民经济的各个领域得到

广泛的应用。1-保持架;2-楔块;3-带状弹簧作用力;4-
带状弹簧;5-内圈;6-外圈
1传递扭矩的原理图1
我所在吸收国外先进技术的基础上自行开发
了单向离合器轴承系列产品,其工作原理如图1左倾斜,内外圈解楔,实现外圈空转。
所示。1.1楔角
异型楔块均匀地分配在保持架圆周上,在带与内外圈啮合时的关系如图2所示,O为套
状弹簧力的作用下,使异型楔块始终保持与内外圈中心,a、b分别为楔块和内、外圈的接触点,A
圈接触。因异型楔块的最大高度大于外圈内径和称为内楔角,B称为外楔角。
楔块式单向离合器是靠异型楔块与内外圈
内圈外径之差的一半,所以它在内外圈工作面中,
啮合面产生的摩擦力来传递扭矩。因此当、
常处于倾斜状态。当外圈顺时针旋转时,外圈与,tgA
比各自啮合面产生的摩擦系数大时楔块无
异型楔块接触面产生摩擦力,对于各异型楔块的tgB,
法啮合,则产生打滑现象,不能传递扭矩。通常设
中心,产生向右倾斜力矩,内外圈与其强力啮合,
做为传递扭矩的条件则成立。在
达到传递扭矩的作用。A>B,,tgA<L
设计中,为不让接触面出现打滑而传递扭矩,重要
当外圈逆时针旋转时,各异型楔块的中心向

上涂抹一层合成材料使其具有低阻尼、高传导性
结束语
4则抗空蚀的性能可能会更好。另外用可倾式轴瓦
根据文献[1]用高速摄像机摄下轴承空泡形可以减少空泡的影响。还有用提高润滑油的质
成以及溃灭时的照片可知:流体动压轴承中空泡量,减少油中的杂质以及水和空气的成份,从而减
是客观存在的。从理论上分析空泡所产生的部位少气核数目,这对轴承抗空蚀也是有利的。
在轴承的发散型油楔处。由于空泡形成到溃灭时
间非常短,而从理论上粗略计算溃灭时的冲击力参考文献
相当大。因此,滑动轴承的轴瓦表面空蚀也发生1盖特#希特斯洛尼主编.多相流动和传热手册.北京:
在发散油楔部位。从空蚀机理分析我们认为主要机械工业出版社,1993.
是因为空泡溃灭产生冲击力使轴瓦表面的吸附油2孙恭寿,冯明.液体动静压混合轴承设计.北京:世
界图书出版公司,1993.
膜破坏,从而为化学腐蚀创造条件,进而使轴瓦表
3胡西樵编.弹性流体动力润滑.北京:高等教育出版
面洼坑扩大;这与/油楔0失效机理是不同的。为
社,1986.
了减小空蚀的作用,选用表面较硬的材料是有利

的。硬度多大为合理则还需进一步实验。根据资(收稿日期:2001-03-28)
料介绍钼铜合金有较强的抗空蚀能力;青铜和黄(编辑:朱学骏)
铜合金则其抗空蚀能力差;若有在钢制轴瓦表面
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1.5~2倍范围内则都可满足。但是,若超出这个
范围,则必须重新考虑最大扭矩值。
2.2空转扭矩
当单向离合器在空转时,楔块与内圈之间处
于滑动状态所产生的摩擦力矩为空转扭矩。
单向离合器中的楔块在机构中由于受带状弹
簧力的作用而附在内圈上,因此带状弹簧作用力
1-外圈;2-内圈的大小决定了空转扭矩的大小。但是通常带状弹
图楔角
2簧的作用力很小,再加上楔块与外圈又是同步转
动的,当外圈转动时楔块受到离心力的作用,所以
的条件是选定合适的楔角。
空转扭矩大小又受到外圈转速的影响。
2额定扭矩和空转扭矩3异型楔块的种类
2.1额定扭矩
在旋转时,由于异型楔块产生离心力。根据
单向离合器的额定扭矩通过异型滚子的啮合
异型楔块重心的位置不同,异型楔块与内圈的接
表面疲劳强度来衡量。所以单向离合器反复作用
触力也发生变化,图4a所示为啮合式楔块,离心
的额定扭矩是指啮合面不能产生打滑和有害的塑
力的作用使楔块对内圈的作用力变大,图4b所示
性变形,在离合106次后对于异型楔块和内外圈
为脱开式楔块,离心力的作用使楔块对内圈的作
轨道面不发生疲劳剥落的极限力矩。因啮合面产
用力变小。
生的内应力是外圈一侧比内圈一侧大,所以在计
用脱开式时,空转扭矩为0,这时的转速称为
算额定扭矩时应以内圈一侧的压应力为条件。
脱开转速,大于这个速度时,异型楔块和内圈将脱
为了满足单向离合器的寿命所需要的额定
,开。外圈的转速和空转扭矩的关系如图5所示。
扭矩为
T
T\c(1)
fc

式中Tc最大扭矩,N#m

fc修正系数
6
当选用单向离合器寿命为10次时,fc系数
为1;选择寿命不是106次时,由图3查出修正系
数,再由(1)式求出额定扭矩。1-