塑料離合器總泵性能要求及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)論文

　　1、離合器總泵的用途和功能

　　離合器總泵是將離合器踏板力轉(zhuǎn)換成液壓輸出到離合器分泵，離合器分泵將液壓轉(zhuǎn)換成推力，推動(dòng)離合器分離軸承從而使離合器實(shí)現(xiàn)分離。駕駛員踩下離合器踏板時(shí)，推桿推動(dòng)總泵活塞使離合器總泵輸出制動(dòng)液，制動(dòng)液通過(guò)油管進(jìn)入分泵，由于離合器總、分泵系統(tǒng)是一個(gè)密封的型腔，隨著總泵容積的壓縮，總泵輸出制動(dòng)液給分泵，迫使分泵活塞推桿推動(dòng)分離叉，將分離軸承推向前或直接推動(dòng)分離軸承向前，與此同時(shí)隨著駕駛員繼續(xù)加力到踏板，離合器膜片彈簧傳遞到分泵上的負(fù)載力也增加，離合器總泵工作腔的液壓也隨之上升，最終使離合器分離；當(dāng)駕駛員松開(kāi)離合器踏板時(shí)，液壓解除，分離軸承在離合器膜片彈簧力作用下逐漸退回原位，離合器又處在接合狀態(tài)。由離合器踏板、離合器總泵，儲(chǔ)存制動(dòng)液的油壺、連接總泵分泵的油管、離合器分泵、離合器等組成的離合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見(jiàn)下圖 1。

　　圖 1

　　2、離合器總泵的工作原理

　　離合器總泵是一個(gè)單腔的柱塞泵，結(jié)構(gòu)上也有高壓腔（工作腔）和常壓腔（通油杯），主要由活塞、推桿、缸體、主皮碗和副皮碗等配件組成。駕駛員的踏板力經(jīng)過(guò)推桿做用在活塞上，活塞向前運(yùn)動(dòng)，制動(dòng)液從出油孔排出，通過(guò)油管連接供給離合器分泵，離合器分泵是一個(gè)密閉腔，隨著總泵輸出排量的增加以及離合器膜片彈簧的反力從而產(chǎn)生液壓。離合器總泵一個(gè)工作循環(huán)包括活塞的前進(jìn)和后退兩個(gè)動(dòng)作，活塞前進(jìn)過(guò)程關(guān)閉補(bǔ)償孔后開(kāi)始產(chǎn)生液壓，活塞后退過(guò)程中輸入力撤掉，液壓回零。同時(shí)隨著活塞返回時(shí)高壓腔容積變化形成負(fù)壓，利用大氣壓原理，制動(dòng)液從油壺補(bǔ)到高壓腔。活塞完全回位后，通往分泵管路中的制動(dòng)液陸續(xù)返回，此時(shí)補(bǔ)油通道也完全打開(kāi)，把多余的制動(dòng)液返回到油杯。到此制動(dòng)液充滿整個(gè)高壓腔，為下一個(gè)工作循環(huán)做好了準(zhǔn)備。

　　圖 2

　　離合器總泵和分泵的活塞截面積不同，結(jié)構(gòu)上離合器總泵的活塞直徑比離合器分泵的活塞直徑小，利用制動(dòng)液做為介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)輸出力的放大功能，同時(shí)輸出行程變小。

　　3、塑料離合器總泵的特點(diǎn)

　　塑料離合器總泵由于工程塑料及其注塑等工藝的應(yīng)用，首先大大降低了離合器總泵的重量，這一點(diǎn)符合汽車(chē)輕量化的發(fā)展理念。汽車(chē)輕量化是發(fā)展方向，塑料應(yīng)用是實(shí)現(xiàn)汽車(chē)輕量化的重要途徑之一。每輛汽車(chē)塑料的用量是衡量汽車(chē)生產(chǎn)技術(shù)水平的標(biāo)志之一。其次，塑料件采購(gòu)注塑工藝生產(chǎn)，生產(chǎn)效率高。第三，減少了配件，降低了成本。第四，使用壽命長(zhǎng)。塑料結(jié)構(gòu)的離合器總泵可以更方便的'實(shí)驗(yàn)固定皮圈式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，皮圈內(nèi)圈與活塞表面滑動(dòng)密封，皮圈潤(rùn)滑條件好，不容易磨損，產(chǎn)品使用壽命更長(zhǎng)。

　　4、性能參數(shù)及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　4.1、最高工作壓力

　　塑料離合器總泵的應(yīng)用之所以越來(lái)越廣泛，最主要的原因就是離合器總泵的最高工作壓力較低，通常不大于2.8MPa。

　　4.2、補(bǔ)油通道的設(shè)計(jì)

　　之所以稱為泵，首要任務(wù)是完成整個(gè)系統(tǒng)制動(dòng)液的供給，同時(shí)又能補(bǔ)充制動(dòng)液的損失。補(bǔ)油的原理如圖 3，活塞的運(yùn)動(dòng)使工作腔的容積變化，在主皮碗的幫助下產(chǎn)生負(fù)壓，同時(shí)主皮碗的外側(cè)唇口又設(shè)計(jì)了均布的導(dǎo)油槽，外側(cè)的的唇口在-10～30Kpa 反向吸力作用下變形，打開(kāi)補(bǔ)油通道。

　　圖 3

　　當(dāng)活塞完全回位后，回油通道打開(kāi)，多余的制動(dòng)液返回到油壺。活塞前進(jìn)，直到關(guān)閉回油通道的這段行程叫空行程。通常設(shè)計(jì)為 1.5±0.5mm。

　　4.3、主皮圈和副皮圈的設(shè)計(jì)

　　由于要實(shí)現(xiàn)補(bǔ)油的功能，所以主皮圈除了需要設(shè)計(jì)足夠的過(guò)盈量外還需要兼顧反向補(bǔ)油壓力，以利于實(shí)現(xiàn)補(bǔ)充制動(dòng)液工作腔。主皮圈內(nèi)圈的單側(cè)過(guò)盈量 0.6mm，或者根據(jù)皮圈結(jié)構(gòu)兼顧平滑性推薦 0.25～7mm 的參考范圍。內(nèi)圈大孔與活塞桿的單側(cè)間隙為 1mm。主皮圈外圈的端徑與缸體安裝孔的直徑一致或單側(cè)小 0.15mm，外圈單側(cè)過(guò)盈量 0.5mm。主皮圈與活塞的配合如圖 3.4。

　　圖 4

　　完美的副皮圈特性與主皮圈不同，要求能保持住 200KPa的反向壓力，以保證在真空加注制動(dòng)液的過(guò)程能順便完成，同時(shí)能防止工作過(guò)程中空氣的進(jìn)入而導(dǎo)致的滲油。外圈的端徑同安裝孔尺寸一致，或單側(cè)比孔大 0.2Max，內(nèi)圈的底孔直徑比活塞桿大 1mm（可以根據(jù)借用件的大孔尺寸設(shè)計(jì)外圈端徑處的過(guò)盈量），內(nèi)圈與活塞的單側(cè)過(guò)盈量 0.5～0.7mm，外圈的單側(cè)過(guò)盈量 0.5～0.7mm。設(shè)計(jì)時(shí)根據(jù)缸孔與活塞的配合間隙，皮圈結(jié)構(gòu)等調(diào)整。副皮圈與活塞的配合如圖 4。最終滿足了以上條件，還要校核皮圈內(nèi)唇口與活塞接觸點(diǎn)到皮圈溝槽底部的懸臂尺寸，些尺寸對(duì)皮圈抵抗反向壓力力的能力影響較大。主皮圈和副皮圈內(nèi)主皮圈內(nèi)唇口與活塞的接觸面寬度 0.8～1.5mm 比較理想。主要為了保證活塞運(yùn)動(dòng)平滑性和皮圈耐磨性。

　　4.4、超聲波焊接機(jī)的選用和焊線的設(shè)計(jì)

　　塑料離合器總泵通常采用超聲波焊接結(jié)構(gòu)，工作時(shí)焊接面承受 2KN 的力，同時(shí)要保證焊接面不漏油。焊接機(jī)可以選用 3.2KW 20KHz，行程 150mm 以上就能滿足常規(guī)產(chǎn)品的生產(chǎn)需要。實(shí)際應(yīng)用中剪切面寬度為 0.6mm，深度為 1.5mm，拉力測(cè)試可以達(dá)到 4KN 以上。理想的焊線設(shè)計(jì)如圖 5。

　　圖 5

　　5、塑料離合器總泵的性能要求和檢測(cè)

　　5.1、常溫低壓狀態(tài)密封性實(shí)驗(yàn)

　　試驗(yàn)裝置如圖 6，總泵加制動(dòng)液，排盡空氣，推動(dòng)活塞在液壓腔建立 0.8MPa±0.2MPa 液壓，推桿 5 鎖死，保持 30S±5S，讀取壓表 1 的液壓值。液壓降不超過(guò) 0.07MPa。

　　圖 6

　　5.2、常溫高壓狀態(tài)密封性實(shí)驗(yàn)

　　試驗(yàn)裝置如圖 5.2.1，總泵加制動(dòng)液，排盡空氣，推動(dòng)活塞在液壓腔建立 7MPa±0.3MPa 液壓，推桿 5 鎖死，保持 30S±5S，讀取壓表 1 的液壓值。液壓降不超過(guò) 0.3MPa。

　　5.3、工作耐久性

　　1）工作耐久性試驗(yàn)包括常溫耐久性試驗(yàn)、高溫耐久性試驗(yàn)和低溫耐久性試驗(yàn)。試驗(yàn)依次按常溫—高溫—低溫順序循環(huán)。試驗(yàn)共 3 個(gè)循環(huán)。

　　2）調(diào)整測(cè)試裝置，滿足活塞動(dòng)作程行程大于總泵行程的80%，工作腔內(nèi)建立起 2.8MPa±0.3MPa 液壓。保壓時(shí)間不少于 0.60S。

　　3）試驗(yàn)其它要求及條件見(jiàn)下表。

　　表 1 工作耐久性實(shí)驗(yàn)要求和條件

　　參考文獻(xiàn)

　　[1] 制動(dòng)技術(shù)手冊(cè)/（德）布羅伊爾（Breuer,B.），（德）比爾（Bill,K.）著；劉希恭等譯．—北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.6.

　　[2]《汽車(chē)制動(dòng)系的結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計(jì)計(jì)算》 劉惟信 清華大學(xué)出版社;第 1 版 2006.7.1.

　　[3]汽車(chē)維修實(shí)訓(xùn)教程整車(chē)實(shí)訓(xùn) 譚本忠主編 電子工業(yè)出版社 2015-10-1.

　　[4]汽車(chē)底盤(pán)設(shè)計(jì) 王霄鋒 清華大學(xué)出版社 2010-10-1.

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