Цилиндрическая выжимная пластина представляет собой механический компонент круглой или кольцеобразной формы, обработанный с высокой точностью и используемый в узлах сцепления, тормозных системах, магнитных удерживающих устройствах и различных механизмах передачи мощности для включения или отключения передачи силы между вращающимися или неподвижными элементами. Функция «разъединения» относится к роли пластины в разделении двух контактных поверхностей — обычно фрикционного диска, магнитной поверхности или поверхности давления — когда подается команда расцепления, будь то механически, гидравлически, пневматически или электромагнитно. Цилиндрическая геометрия описывает форму пластины: диск или кольцо одинакового поперечного сечения, плоские поверхности которого обработаны с жесткими допусками, чтобы обеспечить равномерный контакт, параллельное зацепление и равномерное распределение силы по всей площади контакта.
В практическом плане, цилиндрическая пластина освобождения служит промежуточным компонентом интерфейса, который преобразует осевую силу, приложенную рычажным механизмом, гидравлическим поршнем, пневматическим приводом или электромагнитной катушкой, в контролируемое разделение или зацепление первичных трущихся или контактных поверхностей в сборке. Его геометрия, материал, обработка поверхности, допуск на плоскостность и жесткость в совокупности определяют, насколько равномерно распределяется сила расцепления, насколько быстро и чисто происходит отделение и насколько надежно узел повторно входит в зацепление при снятии силы расцепления. В высокопроизводительных приложениях даже небольшие отклонения от заданной плоскостности или параллельности цилиндрической предохранительной пластины могут привести к частичному контакту, неравномерному износу, тепловым перегревам и преждевременному выходу из строя компонентов в более широком узле.
Цилиндрические разъединительные пластины используются в широком спектре механических и электромеханических систем, где для контроля зацепления и расцепления требуется плоский, жесткий интерфейс с осевой нагрузкой. Понимание широты применения помогает прояснить диапазон требований к производительности и то, почему одна и та же основная геометрическая форма может быть задана в самых разных материалах и с очень разными уровнями точности в зависимости от варианта использования.
В системах электромагнитного сцепления, широко используемых в промышленном оборудовании, печатном оборудовании, конвейерных приводах, упаковочном оборудовании и компрессорах систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха, цилиндрическая пластина сцепления (часто называемая в этом контексте пластиной якоря или лицевой пластиной ротора) является компонентом, притягиваемым магнитным потоком, генерируемым катушкой сцепления при включении питания. Он обработан с высокой точностью плоскостности и чистоты поверхности, поэтому при прижатии к поверхности ротора электромагнита он обеспечивает полный и равномерный контакт по всей своей кольцевой поверхности, максимизируя передачу крутящего момента. Когда катушка обесточена, пластинчатые или волновые пружины, встроенные в узел разблокирующей пластины, оттягивают пластину от поверхности ротора, полностью разрывая магнитную цепь и освобождая ведомый вал. Усилие возврата пружины должно быть тщательно откалибровано — слишком слабое, и во время отпускания пластина будет тянуться к поверхности ротора, вызывая нагрев и износ; слишком сильный, а скорость зацепления пластины слишком медленная для требуемого времени отклика приложения.
В фрикционах с сухими дисками, используемых в автомобильных трансмиссиях, сельскохозяйственных машинах, промышленных трансмиссиях и приводах шпинделей станков, цилиндрическая выжимная пластина работает вместе с нажимным диском и маховиком, образуя между собой фрикционный диск. При нажатии педали сцепления (или приведении в действие выжимной вилки) выжимной подшипник оказывает осевую нагрузку на цилиндрический выжимной диск (или непосредственно на пальцы диафрагменной пружины, которые служат механизмом выключения в современных автомобильных сцеплениях), снимая прижимное усилие с фрикционного диска и позволяя двигателю или ведущему валу свободно вращаться от коробки передач или ведомого компонента. Ровность, параллельность и состояние контактных поверхностей выжимного диска напрямую влияют на то, насколько плавно и полно отключается фрикционный диск, что определяет качество переключения передач, ощущение педали сцепления и долговечность узла сцепления.
Многодисковые гидравлические и пневматические тормоза, используемые в промышленном оборудовании, подъемном оборудовании, приводах ветровых турбин по тангажу и рысканью, а также в прецизионных станках, включают в себя цилиндрические разгрузочные пластины в качестве структурных элементов пакета дисков. В пружинных тормозах с гидравлическим отпусканием (отказоустойчивые) комплект чередующихся фрикционных дисков и стальных сепараторных пластин сжимается мощными дисковыми пружинами для создания тормозного момента. Когда к тормозному цилиндру прикладывается гидравлическое или пневматическое давление, цилиндрическая разжимная пластина, действующая как поверхность поршня или элемент распределения давления, преодолевает силу пружины, отделяет пакет дисков и отпускает тормоз. Равномерность распределения силы цилиндрической выжимной пластиной по всей площади пакета дисков имеет решающее значение: неравномерное распределение приводит к тому, что некоторые диски остаются в частичном контакте, в то время как другие полностью разделены, что приводит к лобовому сопротивлению, неравномерному износу и снижению полноты отпуска тормоза.
Патроны с постоянными магнитами, электромагнитные зажимные приспособления и устройства магнитной муфты, используемые в механической обработке, погрузочно-разгрузочных работах и автоматизации сборки, используют цилиндрические разъединяющие пластины в качестве разъемного контактного интерфейса. В держателях с постоянными магнитами цилиндрическая пластина освобождения представляет собой диск из магнитомягкой стали, который прилегает к поверхности полюса магнита. Когда устройство переключается из состояния удержания в состояние освобождения — либо путем изменения направления магнитной цепи, либо путем приложения противоположного электромагнитного потока — пластина отделяется, освобождая заготовку или соединенный компонент. Чистота поверхности и плоскостность цилиндрической разблокирующей пластины определяют как достигаемую силу удержания (шероховатые или неплоские поверхности уменьшают эффективную площадь контакта с полюсом, уменьшая удерживающую силу), так и чистоту разъединения (деформированная или неплоская пластина может вызвать остаточный контакт с поверхностью магнита после команды разблокировки, вызывая задержку или частичное освобождение).
Физическая конструкция цилиндрической разъединительной пластины отражает функциональные требования ее применения — нагрузки, которые она должна передавать, требуемую точность зацепления, рабочую среду и сопрягаемые компоненты, с которыми она взаимодействует. Хотя базовая геометрия проста (плоский диск или кольцевое кольцо), точность, с которой должна поддерживаться эта геометрия, и функции, встроенные в пластину, сильно зависят от области применения.
Внешний диаметр (НД) цилиндрической разъединительной пластины определяет максимальную площадь контакта или зацепления и должен соответствовать сопрягаемому компоненту — поверхности ротора, фрикционному диску или поверхности полюса магнита — в пределах указанного допуска на размер. Внутренний диаметр (ID) определяется отверстием вала, отверстием подшипника или диаметром гидравлического отверстия, которое должна разместить пластина. Толщина определяется для обеспечения достаточной осевой жесткости для равномерного распределения приложенной силы по контактной поверхности без отклонения под нагрузкой — слишком тонкая пластина будет прогибаться или прогибаться под действием силы воздействия, создавая неравномерное контактное давление с более высоким давлением на внешнем или внутреннем крае и зазором в центре. Требуемая толщина для конкретного применения рассчитывается на основе жесткости материала пластины (модуля Юнга), диаметра, а также величины и распределения приложенной силы.
Плоскостность поверхности — отклонение контактной поверхности от идеальной плоскости — является одной из наиболее важных характеристик цилиндрической разделительной пластины. Выражается в микрометрах (мкм) или в долях миллиметра по полному диаметру пластины. Для пластин выключения электромагнитной муфты допуски плоскостности 0,01–0,05 мм по всей кольцевой поверхности типичны для стандартных промышленных применений; Прецизионные сервомуфты могут требовать плоскостности менее 0,005 мм. Параллельность — требование, чтобы две плоские поверхности пластины были параллельны друг другу в пределах заданного допуска — не менее важна, поскольку непараллельная пластина будет прикладывать неравномерную осевую силу при зацеплении, вызывая наклон сопряженного диска или поверхности и частичный контакт. Как плоскостность, так и параллельность проверяются с помощью прецизионных координатно-измерительных машин (КИМ) или оптических систем измерения плоскостности во время проверки качества съемных пластин для требовательных применений.
Цилиндрические разъединительные пластины располагаются и перемещаются с помощью различных монтажных приспособлений в зависимости от применения. Крепление с центральным отверстием — с прецизионным центральным отверстием, которое надевается на вал или ступицу — является наиболее распространенным вариантом в компактных узлах сцепления и тормоза. Шпоночные элементы и шпоночные канавки используются там, где пластина должна передавать крутящий момент, а также осевую силу. Шлицевые отверстия позволяют пластине скользить в осевом направлении вдоль шлицевого вала, передавая крутящий момент, что является типичной конструкцией в многодисковых сцеплениях и тормозных блоках, где выжимная пластина должна перемещаться в осевом направлении, чтобы расцепить пакет дисков. Фланцы с болтовым соединением по наружному или внутреннему диаметру обеспечивают жесткое крепление к корпусу или торцевой пластине в узлах гидравлического тормоза. Элементы удержания пружины — прорези, отверстия или выступы для крепления возвратных пружин — выточены на корпусе пластины в устройствах с электромагнитной муфтой, где выжимная пластина должна быть подпружинена в направлении от поверхности ротора в обесточенном состоянии.
Выбор материала для цилиндрической разъединительной пластины определяется требованиями к магнитной, механической, термической и коррозионной стойкости, предъявляемыми в данном случае. Во многих приложениях, особенно в электромагнитных муфтах и магнитных удерживающих устройствах, магнитные свойства материала пластины так же важны, как и его механические свойства, и эти два набора требований иногда приводят к противоречивым направлениям, которые требуют тщательного компромисса или использования композитных материалов или решений с покрытием.
| Материал | Магнитные свойства | Механическая прочность | Коррозионная стойкость | Типичное применение |
| Низкоуглеродистая сталь (С10, С15) | Отлично (мягко-магнитный) | Умеренный | Низкий (требуется покрытие) | Диски якоря электромагнитной муфты |
| Среднеуглеродистая сталь (C45) | Хорошо | Хорошо–High | Низкий – средний | Нажимные диски фрикциона, тормозные сепараторы |
| Нержавеющая сталь (304, 316) | Плохие (аустенитные, немагнитные) | Хорошо | Отлично | Немагнитные предохранительные пластины, пищевая/фармацевтическая промышленность, морская промышленность |
| Мартенситная нержавеющая сталь (420, 440С) | Умеренный (magnetic) | Высокая (термообработка) | Хорошо | Коррозионностойкие магнитные диски сцепления, прецизионные инструменты |
| Чугун (ГГ25, ГГГ50) | Хорошо | Умеренный (brittle) | Умеренный | Большие пластины отпускания тормозов, тяжелая промышленная техника |
| Алюминиевый сплав (6061, 7075) | Нет (немагнитный) | Умеренный | Хорошо (anodized) | Легкие немагнитные предохранительные пластины, аэрокосмическая промышленность, робототехника. |
Базовый материал цилиндрической разделительной пластины часто обрабатывается поверхностными покрытиями, которые улучшают коррозионную стойкость, износостойкость, твердость поверхности или характеристики трения без изменения свойств материала сердцевины. Цинкование или цинк-никелевое покрытие является наиболее распространенным антикоррозионным покрытием для антикоррозийных пластин из углеродистой стали в промышленном применении, обеспечивающим защитную защиту от коррозии при сохранении требуемой плоскостности поверхности в пределах допуска на толщину покрытия. Твердое хромирование или химическое никелирование используется там, где на контактных поверхностях пластины требуется как стойкость к коррозии, так и износостойкость. Обработка черным оксидом обеспечивает умеренную коррозионную стойкость без изменения размеров, что делает ее подходящей для прецизионных разделительных пластин, где соблюдение жестких допусков на размеры имеет первостепенное значение. Для пластин якоря электромагнитной муфты любое покрытие, нанесенное на контактную поверхность, должно быть немагнитным и достаточно тонким (обычно менее 0,02 мм), чтобы избежать значительного увеличения магнитного воздушного зазора, который может снизить крутящий момент муфты.
Маршрут изготовления цилиндрической разделительной пластины определяется требуемой точностью размеров, чистотой поверхности, количеством и материалом. Каждый производственный процесс создает различную комбинацию достижимых допусков, характеристик поверхности и экономики производства, и понимание этих компромиссов помогает инженерам и командам по закупкам принимать обоснованные решения о выборе процесса или покупки.
Токарная обработка с ЧПУ — это основной процесс обработки при производстве цилиндрических разделительных пластин. Внешний вид, внутренний диаметр, толщина, профили поверхности и элементы отверстия изготавливаются в ходе токарных операций на токарных станках с ЧПУ, при этом допуски по наружному и внутреннему диаметру обычно достижимы до класса IT6–IT7 (± 0,01–0,02 мм) при серийном производстве. Для высокоточных применений, требующих плоскостности менее 0,01 мм и шероховатости поверхности менее Ra 0,4 мкм на контактных поверхностях, после токарной обработки выполняются операции шлифования или притирки для достижения необходимого качества торца. Поверхностное шлифование снимает остаточные механические напряжения с обработанных поверхностей и обеспечивает высокую плоскостность и чистоту поверхности, необходимые электромагнитным и прецизионным механическим выжимным дискам сцепления. Притирка — трение пластины о прецизионную плоскую поверхность абразивным составом — используется для удовлетворения самых строгих требований к плоскостности (ниже 0,005 мм), встречающихся в прецизионных инструментах и сервомуфтах.
Для крупносерийного производства более простых цилиндрических выжимных дисков — особенно тонких якорных дисков для небольших электромагнитных муфт и сепараторов для многодисковых сцеплений — штамповка и точная вырубка являются экономически эффективной альтернативой механической обработке. Точная вырубка позволяет получить детали с очень чистыми краями без заусенцев, хорошей размерной стабильностью и плоскостностью, достаточной для многих стандартных применений сцепления, при производительности, во много раз превышающей токарную обработку на станках с ЧПУ. Операции шлифования или чеканки после вырубки могут улучшить плоскостность и чистоту поверхности там, где состояние штамповки недостаточно для требований применения. Выжимные пластины с мелкой заготовкой часто используются в компонентах автомобильного сцепления, небольших промышленных узлах сцепления и якорях электромагнитных сцеплений, производимых в объемах от тысяч до миллионов штук в год.
Спекание порошковой металлургии (PM) используется для производства цилиндрических разделительных пластин со сложными внутренними характеристиками, такими как встроенные масляные канавки, пористость для самосмазывания или внедренные частицы твердой фазы для износостойкости, чего было бы трудно или дорого достичь путем механической обработки. Спеченные антиадгезионные пластины производятся путем прессования металлического порошка в штамп, который точно соответствует геометрии конечной детали, а затем спекания (нагревания ниже точки плавления) для скрепления частиц. Полученную деталь можно подогнать по размеру (повторно запрессовать) для повышения точности размеров и обработать критически важные поверхности для достижения требуемой плоскостности и чистоты. Выжимные пластины из спеченной стали используются в мокрых многодисковых системах сцепления и тормозах автоматических трансмиссий, где пористость пластины позволяет трансмиссионной жидкости проникать в зону контакта, улучшая охлаждение и обеспечивая контролируемую смазку фрикционной поверхности.
При выборе или выборе цилиндрической разъединительной пластины необходимо предоставить поставщику полную и недвусмысленную техническую спецификацию для получения компонента, который будет правильно работать в эксплуатации. Неполные спецификации приводят к несоответствиям размеров, неправильным маркам материалов, недостаточному качеству поверхности или отсутствию функций, которые обнаруживаются только во время сборки или на ранних этапах срока службы — последствия, устранение которых обходится дорого. Следующие спецификации должны быть четко определены для любой закупки цилиндрической пластины освобождения.
Понимание режимов отказов, характерных для цилиндрических предохранительных пластин, помогает инженерам по техническому обслуживанию и проектировщикам систем определить основную причину преждевременного выхода из строя компонентов и внести конструктивные или эксплуатационные изменения для продления срока службы. Большинство неисправностей выпускной пластины можно отнести к одной из немногих основных причин, которые, если они выявлены, легко устранить.
Прогрессирующий износ контактной поверхности, проявляющийся в виде уменьшения толщины пластины, шероховатости поверхности и, в конечном итоге, образования задиров или канавок, является результатом повторяющихся циклов зацепления и расцепления, особенно если сопрягаемая поверхность более твердая, абразивная или загрязнена частицами. В электромагнитных муфтах контактная поверхность пластины якоря изнашивается относительно поверхности ротора, а загрязнение воздушного зазора металлическими частицами из продуктов износа создает абразивную среду, ускоряющую разрушение поверхности. Износ увеличивает рабочий воздушный зазор между якорем и ротором, постепенно уменьшая крутящий момент сцепления, пока не начнется проскальзывание. Меры по смягчению последствий включают определение соответствующей твердости контактной поверхности, обеспечение поддержания смазки или качества воздуха в среде сцепления, а также установление графика проверок и замены на основе измеренной скорости износа в процессе эксплуатации.
Термическая деформация из-за циклического нагрева и охлаждения во время повторяющихся циклов зацепления может привести к деформации цилиндрической разъединительной пластины, в результате чего она потеряет свою первоначальную плоскостность и приобретет выпуклую, коническую или седловидную контактную поверхность. Это чаще всего встречается в приложениях с высокой частотой включения, недостаточной тепловой массой диска или недостаточным охлаждением узла сцепления или тормоза. Деформированная разделительная пластина частично соприкасается с сопрягаемой поверхностью, создавая высокое локальное контактное давление в верхних точках, быстрый локальный износ и термические точки перегрева, которые еще больше ускоряют деформацию. Для предотвращения требуется достаточная толщина пластины и теплопроводность материала для рабочего цикла, правильное указание предельной частоты включения для конкретного применения и управление температурным режимом узла (воздушный поток, масляное охлаждение или теплоотвод) для ограничения установившейся рабочей температуры пластины.
Во влажной, химически агрессивной или открытой среде коррозия цилиндрических разделительных пластин из углеродистой стали приводит к образованию точечной коррозии на поверхности и образованию оксидного слоя, что ухудшает качество контактной поверхности, увеличивает контактное сопротивление в электромагнитных приложениях и может привести к заеданию пластины о сопрягаемые поверхности, если продукты коррозии перекрывают разделительный зазор. Профилактика требует выбора соответствующего антикоррозионного покрытия для окружающей среды (цинковое покрытие для мягких сред, цинк-никель или химический никель для умеренных сред, нержавеющая сталь или алюминий для суровых сред), поддержания целостности покрытия посредством регулярных проверок и обеспечения работы разделительной пластины в среде, совместимой с ее материалом и системой покрытия. В устройствах с электромагнитной муфтой образование ржавчины на поверхности якоря может привести к прилипанию пластины к поверхности ротора после обесточивания — этот вид отказа называется прилипанием остаточного магнетизма, который усугубляется коррозией, перекрывающей воздушный зазор.
В тех случаях, когда цилиндрическая пластина подвергается очень большому количеству циклов — например, в высокоскоростных печатных машинах, текстильном оборудовании или муфтах с сервоприводом, которые включаются и отключаются тысячи раз в час — усталостное растрескивание может инициироваться в точках концентрации напряжений, таких как кромки отверстий, углы шпоночных пазов, отверстия для крепления пружины или обработанные пазы. Усталостные трещины обычно распространяются радиально от концентратора напряжений наружу к периферии пластины, что в конечном итоге приводит к разрушению пластины на сектора. Профилактика включает большие радиусы скруглений во всех внутренних углах, избежание острых зазубрин в геометрии пластины, выбор материала с достаточной усталостной прочностью для приложенного цикла напряжения и установление конечного срока службы (в циклах) для разделительной пластины с плановой заменой до достижения расчетного усталостного ресурса.
Выбор цилиндрической разъединительной пластины для новой конструкции или в качестве компонента замены требует систематического подхода, который одновременно учитывает механические, магнитные, термические и экологические требования. Следующая схема представляет собой практический пошаговый процесс отбора инженеров и специалистов по закупкам.
Апплет
Колл-центр:
Tel:+86-0512-63263955
Email :[email protected]
Авторское право © Goode EIS (Сучжоу) Corp LTD
Изоляционные композиционные материалы и детали для экологически чистой энергетики

cn