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摩擦片式电磁离合器的结构及工作原理

摩擦片式电磁离合器具有单片和多片等形式，单片摩擦式电磁离合器具有结构简单。传动转矩大，响应快，无空转力矩，散热良好等优点。摩擦片常在干式状态下使用，磨损快，需及时需换摩擦衬。多片摩擦式电磁离合器由于摩擦片的厚度较薄，传动相同转矩时，虽轴向尺寸增加但径向尺寸明显减少，因而结构紧凑。

根据摩擦片的摩擦状态，其可分为干式与湿式两种；根据摩擦片的磁路中的位置，其可分为磁通一次过片、二次过片与磁通不过片；根据有无滑环又可将其分为线圈旋转与线圈静止电磁离合器。

（1）单片摩擦式电磁离合器

如下图所示为线圈旋转（带滑环）单片摩擦式电磁离合器，滑环2和法兰1分别用螺钉固定在磁轭3上，磁轭内放置线圈9，主动摩擦盘6与磁轭用螺纹连接。石棉或尼龙摩擦衬7用螺钉固定在从动摩擦盘8（衔铁）上，衔铁与套筒11用花键连接，并可沿轴向移动。线圈未通电时，与主动摩擦盘相连的各件在滚动轴承10上空转，通电后吸引衔铁向左移，使离合器接合。为了调整两摩擦盘间的气隙，在主动摩擦盘背面开有呈辐射状的若干条键槽，同样的磁轭外周也有槽，槽内放置特殊U形键4，调定气隙后，使滑键进入合适位置的沟槽并用螺母5锁紧。法兰上的螺纹孔用来与其他传动件相连接。这种离合器的外形尺寸和转动惯量较大，不适宜用在快速接合的场合。

（2）多片摩擦式电磁离合器

如下图所示为线圈旋转（带滑环）多片摩擦式电磁离合器，在磁轭4的外表面和线圈槽中分别用环氧树脂固连滑环5和励磁线圈6，线圈引出线的一端焊在滑环上，另一端焊在磁轭上接地。外连接件1与外摩擦片组成回转部分，内摩擦片与轴套7、磁轭组成另一回转部分。当线圈通电时，衔铁2被吸引沿花键套右移压紧摩擦片组，离合器接合。这种结构的摩擦片位于励磁线圈产生的磁力线回路内，因此需用导磁材料制成。由于受摩擦片的剩磁和涡流影响，其脱开时间较非导磁摩擦片长，常在湿式条件下工作，因而广泛用于远距离控制的传动系统和随动系统中。

摩擦片处在磁路外的电磁离合器，摩擦片既可用导磁材料制成，也可用摩擦性能较好的铜基粉末冶金等非导磁材料制成，或在钢片两侧面黏合具有高耐磨性、韧性而且摩擦因数大的石棉橡胶材料。可在湿式或干式工况下工作。

为了提高导磁性能和减少剩磁影响，磁轭和衔铁可用电工纯铁或08号或10号低碳钢制成，滑环一般用淬火钢或青铜制成。

如下图所示为线圈静止（无滑环）多片摩擦式电磁离合器。磁轭1安置在滚动轴承上固定不动，内、外导磁体2、4与轴套9组成转动部分。线圈通电时产生磁力吸引衔铁8压紧内、外摩擦片5、6。内摩擦片5与轴套9，外摩擦片6与外连接件7均滑动连接，实现主、从部件的接合。隔磁环3的作用是为了避免磁短路，形成如下图所示的封闭磁力线。这种具有恒定工作气隙的结构，可以缩短离合器脱开的时间，但整个磁阻较大，在传递相同转矩条件下，所需的磁力比滑环式大，因此结构尺寸较大，成本较高，但因取消了刷和滑环，使得其转动惯量小，适用于高速转动的轴系，安装维修方便，可靠性高，使用寿命长，适用于机床、建筑、纺织等行业。此外，由于线圈与摩擦片相距较远，不直接接触，因而散热条件好，温升较低。

摩擦片式电磁离合机的工作原理及特性

摩擦片式电磁离合器的工作特性

（1）转矩特性

摩擦转矩有静摩擦转矩和动摩擦转矩，它是选择离合器的基本参数。静转矩是离合器处于励磁状态，内、外摩擦片间无相对滑动，自主动侧传递到从动侧的最大转矩。动转矩是离合器处于励磁状态，内、外摩擦片间有相对滑动，自主动侧传递到从动侧的转矩。选择时应使机器运转的最大负载转矩乘以安全系数小于公称静转矩；连接时的负载转矩加上加速转矩乘以安全系数小于公称动转矩。湿式的静摩擦转矩约为动摩擦转矩的二倍，而干式的两者大致相同。离合器处于非励磁状态，主动侧旋转，自主动侧传递到从动侧的转矩称为空转转矩。干式的空转转矩一般很小，可以忽略不计。湿式由于存在润滑油，其黏度是引起空转转矩的主要原因。从切断电流起，到发生空转转矩的一段过渡状态中，离合器所传递的转矩称为残留转矩。无论是湿式还是干式离合器，在励磁电流切断后由于磁滞现象磁力不能马上消失，它是造成残留转矩的主要因素。润滑油的黏度和表面张力是另一因素。后一因素对于干式的影响不太显著，残留转矩的持续时间湿式离合器比干式离合器长得多，这段时间的长短将随离合器的构造、供油条件等因素而变化。转速愈低，残留时间愈长。空转转矩和残留转矩都将使离合器的负载不能脱开和引起发热，应当愈小愈好。

（2）动作特性

当开关接通时，由线圈中存在电阻和电感，电流随时间呈指数曲线上升，达到一定值时，衔铁被吸动。此时磁路中的间隙突然变小，阻抗随之降低，使电器回路中的电感急剧增加，电流相应有一波动。当衔铁将摩擦片压紧时，开始传递转矩，转矩随电流增加而增大，当滑差为零时，转矩增至最大。连接过程终止时达到静摩擦转矩值。

电磁离合器的动作特性参数主要有：衔铁吸引时间——从离合器线圈通电开始到产生转矩所需的时间；接通时间——从离合器线圈通电开始转矩上升至80%公称动转矩所需的时间；断开的时间——从离合器线圈断电开始转矩下降至10%公称动转矩所需的时间。

湿式多片电磁离合器基本参数（JB/T1648——1999）给出了公称动转矩、公称静转矩、空载转矩、接通时间、断开时间的数值。干式多片电磁离合器基本参数（JB/T10163——1999）给出了公称动转矩、空载转矩、接通时间、断开时间的数值。

（3）散热特性与寿命

离合器的摩擦片连接时会发热磨损甚至烧损，因此要有一定的散热能力。这个参数的大小主要决定于摩擦材料的容许摩擦功。如果离合器连接部分温升过高，将使线圈、集流环、轴承的温度升高，绝缘线圈的温升极限决定于绝缘材料的耐热等级，标准中已有规定。

离合器的寿命是以摩擦片磨损不能正常工作之前所离合的次数来表示。湿式多片电磁离合器的正常寿命一般规定为（50～160）×10³次。

DLM3型湿式多片电磁离合机基本参数及外形尺寸

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规格	公称动转矩 /N·m	公称静转矩 /N·m	空载转矩 /N·m≤	接通时间 /s≤	断开时间 /s≤	额定电压（DC）/V	线圈消耗功率（20℃）/W	允许最高转速 /r·min-1	质量/kg	供油量 /L·min-1
1.2 2.5 5 10 16 25 40 63	12 25 50 100 160 250 400 630	20 40 80 160 250 400 630 1000	0.39 0.40 0.9 1.80 2.40 3.50 5.60 9.00	0.28 0.30 0.32 0.35 0.37 0.40 0.42 0.45	0.09 0.09 0.10 0.14 0.14 0.18 0.20 0.25	24 24 24 24 24 24 24 24	18 21 32 38 50 61 72 83	3500 3500 3000 3000 2500 2200 2000 1800	1.56 2.30 3.38 5.0 6.2 8.17 14.3 20.9	0.2 0.25 0.40 0.65 0.65 1.0 1.0 1.2