制动器设计的计算过程说课材料.doc
Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。制动器设计的计算过程-制动器设计的计算过程钳盘式制动器在液力助力下制动力大且稳定，而且空气直接通过盘式制动盘，故盘式制动器的散热性很好，在各种路面都有良好的制动表现。将越来越多地应用于轮式装载机的制动系统设计中。目前，轮式装载机制动系统的设计有两大发展有两大发展趋势。其一是行车制动起向封闭式湿式全盘式发展。这种制动器全封闭防水防尘，制动性能稳定，耐磨损使用寿命长，不需调整。散热效果良好，摩擦副温度显著降低。不增大径向尺寸的前提下改变摩擦盘数量，可调节制动力矩，实现系列化标准化。其二是制动传动装置由气推油向全液压动力制动发展。这种制动装置的制动踏板直接操纵制动液压阀，可省去气动元件，结构简单紧凑，冬季不会冻结，不需放水保养，阀和管路不会锈蚀，制动可靠性提高。所以在轮式装载机的制动系统中被越来越多地得到应用。本文对此系统的设计计算方法和步骤简单介绍。1假设条件和制动性能要求 1.1假设条件 忽略空气阻力，并假定四轮的制动器制动力矩相等且同时起作用；驻车制动器制动力矩作用于变速器的输出端或驱动桥的输入端。 1.2制动性能要求 1.2.1对制动距离的要求根据GB8532-87（与ISO3450-85等效），非公路行驶机械的制动距离的（水平路面）要求如表1。 表1非公路行驶机械的制动距离最高车速(km/h)最大质量(kg)行车制动系统的制动距离(m)辅助制动系统的制动距离(m)32 /32000V2/68+（V2/124）.（G/32000）V2/39+（V2/130）.（G/32000）32000V2/44V2/3032/32000V2/68+（V2/124）.（G/32000）+0.1(32-V)V2/39+（V2/130）.（G/32000）+0.1(32-V)32000V2/44+0.1(32-V)V2/30+0.1(32-V) *V制动初速度（Km/h）G整机工作质量（kg） 1.2.2对行车系统的性能要求 除了满足制动距离要求外，还要求行车制动系统能满足装载机空载在25%（14.0）的坡度上停住。 1.2.3对辅助制动系统的性能要求 满载时，应在15%（8.5）的坡道上驻车无滑移；空载时，应在18%（10.2）的坡道上无滑移。行车制动系统失效时，应能作为紧急制动。 2制动力矩计算 2.1按所需制动距离计算 在水平路面上四轮制动的轮式装载机的，其行车制动总制动力矩MB1: MB1=.G.a1.rk(N.m)a1=V02/25.92(S0-V0.t1/3.6)(m/S2)式中G整机工作质量（kg）a1制动减速度（m/s2)rk车轮滚动工半径（m）回转质量换算系数=1+4Jk+（Jm.Im2)/(rk2.G)Jk轮胎和轮辋的转动惯量（kg.m2)Jm_m转动件转动惯量（kg.m2)Imm转动件到车轮的传动比若Jk、Jm尚未可知，可取近似=1.1V0制动初速度（km/h)轮式装载机V0=20km/hS0表1中V=V0时的制动距离（m)t1制动系统滞后时间（s)对全液压制动系统，取t1=0.2 2.2按坡道上驻车计算总制动力矩 （1）用行车制动器时总制动力矩Mp1=G.g.sin14o.rk)(N.m)式中g重力加速度（m/s2）（2）空载驻车用制动器时总制动力矩Mp2=G.g.sin10.2o.rk)(N.m)（3）满载驻车用制动器时总制动力矩Mp3=(G+W).g.sin8.5o.rk)(N.m)式中W装载机额定载质量（kg） 根据2.1和2.2的计算，所需行车制动总制动力矩 M'B=maxMB1,Mp3;所需驻车制动总制动力矩M'P=maxMP1,Mp3; 2.3按附着长件校核总制动力矩 （1）水平路面行车制动MBu=G.g.u.rk(N.m)u轮胎与水泥路面的滑动磨擦系数一般取u=0.6 （2）坡道空载驻车制动MPu1=G.g.f.rkcos10.2o/(Id.If)(N.m）f轮胎与水泥路面的静磨擦系数Id桥主传动传动化If桥终传动传动化 （3）坡道满载驻车制动Mpu2=(G+W).g.f.rkcos8.5/(Id.If)(N.m）事实上，MPu1<Mpu2 2.4制动力矩确定 综合考虑2.1、2.2和2.3的计算结果，则行车制动总力矩MB应满足MB=minM'B,MBu驻车制动总力矩Mp应满足：Mp=minMP,MPu1确定MB2后，再重新计算制动减速度a和制动距离S：a=MB/(G.rk)=(0.32-0.37)g(m/s2)S=V02/(25.92a)+V0.t/3.6(m)确定Mp后，还可计算停车制动器作为紧急制动用的制动减速度ae和制动器距离Se：ae=Mp.Id.If/（G.u.rk）0.25g(m/s2)Se=V02/(25.92ae)+V0.t/3.6(m)S和Se要满足表1的要求。 3制动器设计计算四轮制动器所能产生的制动力矩应大于或等于总制动力矩，即4F.（nj+nd-1）.ud.reMBnj每个制动器中静磨擦盘片数nd每个制动器中动磨擦盘片数一般nj=nd+1ud动、静磨擦盘间的磨擦系数F磨擦盘上的压紧力（N）F=Pd.Ad-FsPd作用在磨擦衬块上的压力（Mpa）Pd/PdPd磨擦衬块许用压力（Mpa）Ad磨擦盘有效面积（m)Ad=3.14(R22-R2)R1、R2分别为磨擦衬块的内径、外径（m），由结构布置和磨擦盘生产厂家产品的尺寸系列决定。Fs制动器活塞回位弹簧作用力（N）一般取Fs=0.1Fre磨擦盘当量磨擦半径（m）假设磨擦盘均匀受力，可按下式计算：re=R1(1-)2/6(1+)+(R1+R2)/2式中=R1/R2 4一次制动单个制动器用油量V1计算V1=Ap.Lp(L）式中Ap受油压侧活塞环面积（m2）活塞环的平均半径应与磨擦盘的当量半径一致Lp一次制动活塞总行程（mm）Lp=(E+0.05).nj+(Ed+0.05).nd Ej、Ed静、动磨擦盘的平面度误差（mm） 根据单个制动器用油量可计算时滞控制阀和制动传动装置的用油量。 5温升校核 5.1制动能量计算一次制动产生的总能量：E=G.V2/25.92（J）单根驱动桥中制动器所要耗散的能量为E1=E.式中前（后）桥制动器制动力分配比按前述假设=0.5 5.2温升计算At=E1/(C1m1+C2m2)=G.V2/25.92(C1m1+C2m2)/t/式中C>1/、前（后）桥中制动器金属部件和冷却液的热容量J/(kg./K)m1/、m2/前（后）桥中邻接磨擦表面的金属部件质量和冷却液的质量（kg） /t/一次制动最大允许温升（K）t/的计算，是按制动器和驱动桥所产生的热量与所能散发的热量相平衡的原则，以及磨擦材料、油液和密封件所能承受的温度来决定的原则，以及磨擦材料、油液和密封件所能承受的温度来决定。一般一次制动温度上升不应超过18oC，纸基磨擦材料表面温度经常高于200oC，将导致其迅速摩损。 -
