塑料离合器总泵性能要求及系统结构设计论文

　　1、离合器总泵的用途和功能
　　离合器总泵是将离合器踏板力转换成液压输出到离合器分泵，离合器分泵将液压转换成推力，推动离合器分离轴承从而使离合器实现分离。驾驶员踩下离合器踏板时，推杆推动总泵活塞使离合器总泵输出制动液，制动液通过油管进入分泵，由于离合器总、分泵系统是一个密封的型腔，随着总泵容积的压缩，总泵输出制动液给分泵，迫使分泵活塞推杆推动分离叉，将分离轴承推向前或直接推动分离轴承向前，与此同时随着驾驶员继续加力到踏板，离合器膜片弹簧传递到分泵上的负载力也增加，离合器总泵工作腔的液压也随之上升，最终使离合器分离；当驾驶员松开离合器踏板时，液压解除，分离轴承在离合器膜片弹簧力作用下逐渐退回原位，离合器又处在接合状态。由离合器踏板、离合器总泵，储存制动液的油壶、连接总泵分泵的油管、离合器分泵、离合器等组成的离合系统结构见下图1。
　　图1
　　2、离合器总泵的工作原理
　　离合器总泵是一个单腔的柱塞泵，结构上也有高压腔（工作腔）和常压腔（通油杯），主要由活塞、推杆、缸体、主皮碗和副皮碗等配件组成。驾驶员的踏板力经过推杆做用在活塞上，活塞向前运动，制动液从出油孔排出，通过油管连接供给离合器分泵，离合器分泵是一个密闭腔，随着总泵输出排量的增加以及离合器膜片弹簧的反力从而产生液压。离合器总泵一个工作循环包括活塞的前进和后退两个动作，活塞前进过程关闭补偿孔后开始产生液压，活塞后退过程中输入力撤掉，液压回零。同时随着活塞返回时高压腔容积变化形成负压，利用大气压原理，制动液从油壶补到高压腔。活塞完全回位后，通往分泵管路中的制动液陆续返回，此时补油通道也完全打开，把多余的制动液返回到油杯。到此制动液充满整个高压腔，为下一个工作循环做好了准备。
　　图2
　　离合器总泵和分泵的活塞截面积不同，结构上离合器总泵的活塞直径比离合器分泵的活塞直径小，利用制动液做为介质，实现输出力的放大功能，同时输出行程变小。
　　3、塑料离合器总泵的特点
　　塑料离合器总泵由于工程塑料及其注塑等工艺的应用，首先大大降低了离合器总泵的重量，这一点符合汽车轻量化的发展理念。汽车轻量化是发展方向，塑料应用是实现汽车轻量化的重要途径之一。每辆汽车塑料的用量是衡量汽车生产技术水平的标志之一。其次，塑料件采购注塑工艺生产，生产效率高。第三，减少了配件，降低了成本。第四，使用寿命长。塑料结构的离合器总泵可以更方便的实验固定皮圈式结构设计，皮圈内圈与活塞表面滑动密封，皮圈润滑条件好，不容易磨损，产品使用寿命更长。
　　4、性能参数及系统结构设计
　　4。1、最高工作压力
　　塑料离合器总泵的应用之所以越来越广泛，最主要的原因就是离合器总泵的最高工作压力较低，通常不大于2。8MPa。
　　4。2、补油通道的设计
　　之所以称为泵，首要任务是完成整个系统制动液的供给，同时又能补充制动液的损失。补油的原理如图3，活塞的运动使工作腔的容积变化，在主皮碗的帮助下产生负压，同时主皮碗的外侧唇口又设计了均布的导油槽，外侧的的唇口在1030Kpa反向吸力作用下变形，打开补油通道。
　　图3
　　当活塞完全回位后，回油通道打开，多余的制动液返回到油壶。活塞前进，直到关闭回油通道的这段行程叫空行程。通常设计为1。50。5mm。
　　4。3、主皮圈和副皮圈的设计
　　由于要实现补油的功能，所以主皮圈除了需要设计足够的过盈量外还需要兼顾反向补油压力，以利于实现补充制动液工作腔。主皮圈内圈的单侧过盈量0。6mm，或者根据皮圈结构兼顾平滑性推荐0。257mm的参考范围。内圈大孔与活塞杆的单侧间隙为1mm。主皮圈外圈的端径与缸体安装孔的直径一致或单侧小0。15mm，外圈单侧过盈量0。5mm。主皮圈与活塞的配合如图3。4。
　　图4
　　完美的副皮圈特性与主皮圈不同，要求能保持住200KPa的反向压力，以保证在真空加注制动液的过程能顺便完成，同时能防止工作过程中空气的进入而导致的渗油。外圈的端径同安装孔尺寸一致，或单侧比孔大0。2Max，内圈的底孔直径比活塞杆大1mm（可以根据借用件的大孔尺寸设计外圈端径处的过盈量），内圈与活塞的单侧过盈量0。50。7mm，外圈的单侧过盈量0。50。7mm。设计时根据缸孔与活塞的配合间隙，皮圈结构等调整。副皮圈与活塞的配合如图4。最终满足了以上条件，还要校核皮圈内唇口与活塞接触点到皮圈沟槽底部的悬臂尺寸，些尺寸对皮圈抵抗反向压力力的能力影响较大。主皮圈和副皮圈内主皮圈内唇口与活塞的接触面宽度0。81。5mm比较理想。主要为了保证活塞运动平滑性和皮圈耐磨性。
　　4。4、超声波焊接机的选用和焊线的设计
　　塑料离合器总泵通常采用超声波焊接结构，工作时焊接面承受2KN的力，同时要保证焊接面不漏油。焊接机可以选用3。2KW20KHz，行程150mm以上就能满足常规产品的生产需要。实际应用中剪切面宽度为0。6mm，深度为1。5mm，拉力测试可以达到4KN以上。理想的焊线设计如图5。
　　图5
　　5、塑料离合器总泵的性能要求和检测
　　5。1、常温低压状态密封性实验
　　试验装置如图6，总泵加制动液，排尽空气，推动活塞在液压腔建立0。8MPa0。2MPa液压，推杆5锁死，保持30S5S，读取压表1的液压值。液压降不超过0。07MPa。
　　图6
　　5。2、常温高压状态密封性实验
　　试验装置如图5。2。1，总泵加制动液，排尽空气，推动活塞在液压腔建立7MPa0。3MPa液压，推杆5锁死，保持30S5S，读取压表1的液压值。液压降不超过0。3MPa。
　　5。3、工作耐久性
　　1）工作耐久性试验包括常温耐久性试验、高温耐久性试验和低温耐久性试验。试验依次按常温高温低温顺序循环。试验共3个循环。
　　2）调整测试装置，满足活塞动作程行程大于总泵行程的80，工作腔内建立起2。8MPa0。3MPa液压。保压时间不少于0。60S。
　　3）试验其它要求及条件见下表。
　　表1工作耐久性实验要求和条件
　　参考文献
　　〔1〕制动技术手册（德）布罗伊尔（Breuer，B。），（德）比尔（Bill，K。）着；刘希恭等译北京：机械工业出版社，2011。6。
　　〔2〕《汽车制动系的结构分析与设计计算》刘惟信清华大学出版社；第1版2006。7。1。
　　〔3〕汽车维修实训教程整车实训谭本忠主编电子工业出版社2015101。
　　〔4〕汽车底盘设计王霄锋清华大学出版社2010101。