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1、单向离合器在发动机附件系统中的应用朱艳红（发动机研究二院 整机应用部）摘要带有单向离合器的汽柴油机附件轮系与不带单向离合器的汽柴油机附件轮系相比,附件轮系工作的稳定性和平顺性有明显的提高，降低了附件轮系工作噪声，附件轮系的使用寿命显著提高. 特别适合用于喷射压力和爆发压力较高的发动机。发动机在加装单向离合器之后，使附件系统中各个部件能够满足稳定性和寿命的要求，减少多楔带抖动，降低噪音，延长寿命，降低自动张紧器臂震动幅度，延长了自动张紧器的寿命，使发电机工作更加稳定。介绍现在的汽车为了增加舒适度，减小整车震动，就在发动机上增加双质量飞轮，双质量飞轮在降低整车震动的同时，却增加了发动机的运转不均衡
2、性，使曲轴的角振动加剧，继而影响了附件传动系统的稳定性，大大降低了附件系统寿命。比较高端的汽油机普遍采用增压、直喷等技术，这些技术给发动机带来性能提升的同时，也使发动机更加粗暴，曲轴不规则震动加剧，曲轴是附件系统的原驱动力，不规则的扭震和角振动给附件传动系统带来了不小的压力和难题。同时这个问题也在柴油机上被发现。发电机是附件系统中动态转动惯量最大的附件，并且带轮直径相比曲轴带轮直径是最小的，所以受曲轴角振动影响也最大。自动张紧器也会有比较大的影响，张紧轮的臂震动大小是系统角振动大小的反映，角振动增大，张紧轮臂振动也相应增大，那么张紧器自身负荷也大大增加，寿命也就相应降低了。发动机附件系统加装单
3、向离合器之后就可以一定程度上解决震动过大这个问题，它替代发电机原带轮来传递扭矩给发电机，体积和形状与发电机原带轮相似，安装单向离合器带轮之后，使多楔带只能单方向驱动发电机，把发电机从角振动中解除出来。对于发电机本身来讲，使发电机本身工作稳定性大大增加，对于整个系统而言，单向离合器的带轮对于多楔带传递曲轴角振动起到一个隔断的效果，所以能抑制多楔带抖动，同时也能大大降低自动张紧器的臂震动，从一定程度上降低了系统噪声，并且大大提高了系统的整体寿命。构造和工作原理图1单向离合器构造图 1-发电机皮带轮；2-发电机轴；3-单向离合器；4-发电机；5-传动皮带；6-曲轴带轮；7-缺口；8-滚动体；9-内圈
4、；10-外圈；11-滚动体压簧图2单向离合器示意图如图2所示，单向离合器内圈9的外圆上设有缺口7，缺口7由两个互相垂直的平面构成，其中一个平面平行于内圈9的轴线，另一个平面的延伸面与该轴线重合，在缺口7内设滚动体8，当滚动体8与上述两个平面接触时，其外形不超出单向离合器内圈9的外圆面，在滚动体8与所述缺口7上的通过轴线的平面之间，设有滚动体压簧11。当发电机皮带轮1逆时针方向转动时，滚动体8在滚动体压簧11的作用下被推向内圈9和外圈10的表面之间，并越挤越紧，实现啮合，反之则脱开啮合。为实现更加可靠的啮合，缺口7在内圈9的外圆的圆周上均布，各缺口7的开口方向一直，这样受力比较均匀，啮合的接触面
5、积更大，每个缺口7上的平面及滚动体8承受的负荷更小。优点发动机点火导致曲轴转动加速，压缩使曲轴转动减速，相应的发动机附件也在反复被加速减速，曲柄的扭震也传递到所有发动机附件上。这样的系统张紧器必须具备较高的张紧力才能维持正常持续的系统性能，同时系统较大的噪声，皮带的超负荷的震动也成为很多发动机所面临解决的问题。与此同时，汽车发展趋势需要与日俱增的电力消耗，也意味需要更高惯性扭矩的发电机，从而对驱动发电机的系统提出了更高的要求，并有可能超出皮带驱动的功能限制。单向离合器把发电机质量从扭转振动中解除，使皮带只能单向驱动发电机。同时也把发电机从曲轴的角振动中解除出来。对于发电机而言，本身工作稳定性大
6、大增加，对于整个系统而言，单向离合器对于皮带传递曲轴角振动起到隔断效果，所以能抑制多楔带抖动，同时也大大降低了张紧器的臂振动，提高了系统整体寿命。图3在戴姆勒-奔驰 OM611上的测试如图3所示，测试数据表明，带有单向离合器的柴油机附件轮系与不带单向离合器的汽柴油机附件轮系相比，皮带张紧力变化明显要稳定，张紧器臂振动范围也大大缩小和稳定，附件轮系工作的稳定性和平顺性有明显的提高。图4单向离合器对于发电机工作稳定性的影响如图4所示，发电机加装单向离合器之后，负载和空载时，发电机轴比发电机外皮带轮的工作稳定性大大提高，对发电机组件起到了很好的隔离保护作用。减小发电机上轴承的载荷，同时也减小支架上面
7、的周期载荷，而且取代标准刚性皮带轮时，不需要对发电机做任何修改。图5奇瑞484B发动机对比测试结果如图5所示，在奇瑞484B增压汽油机上面进行的加装单向离合器和不加装单向离合器对于张紧器的影响。加装单向离合器之前张紧器臂振动的最大值为3.835mm，根据经验这个值是不可接受的，张紧器的寿命达不到系统寿命要求；加装单向离合器之后，张紧器臂振动的最大值变为1.5353mm，完全降到了可接受范围内，张紧器寿命得以保证。总结使用单向离合器对发动机附件系统的好处：l 减小发电机上轴承的载荷；l 减小支架上面的周期载荷；l 取代标准刚性带轮的时候，不需要对发电机做任何修改；l 减小发电机对皮带驱动的影响；l 可以顺应汽车发展趋势允许使用更大惯性扭矩的发电机；l 单向离合器本身没有固有频率，不会主动影响附件系统本身的传动和震动；l 削弱了皮带震动；l 减小皮带张紧力，降低附件系统功率消耗；延长了皮带寿命；l 减小了惰轮的负载，延长了惰轮的寿命；l 减小了张紧器张紧力和臂振动，延长了张紧器寿命；l 延长了系统寿命，改善了NVH性能。