全封闭湿式多盘抱轴停车(5t)制动器设计(48页).doc

-第 1 页全封闭湿式多盘抱轴停车(5t)制动器设计-第 1 页山西大同大学本 科 生 毕 业 设 计中文题目：全封闭湿式多盘抱轴停车（5t）制动器设计英文题目：The Parking of The Wet Multi-disc Brake Design(5t)学院：煤炭工程学院姓名：姬小利学号：110803013106专业：机械设计制造及其自动化班级：11 机械专升本指导教师：王衍职称：讲师完成日期：2013年6月8日山西大同大学山西大同大学 2013 届本科毕业论文届本科毕业论文(设计设计)选题审批表选题审批表学院：煤炭工程学院系别：机械工程系专业(专业方向)：机械设计制造及其自动化学生姓名姬小利学号110803013106指导教师王衍职称讲师所选题目名称：全封闭湿式多盘抱轴停车（5t）制动器设计选题性质：()A.理论研究()B.应用研究()C.应用理论研究()D.产品设计()E.工程技术开发()F.软件开发与应用()G.其它)-第 2 页选题的目的和意义：为了保障煤矿工人生命安全，提高成本效益,适应井下无轨辅助运输方向的发展。无轨辅助运输中重要的运输装置无轨胶轮车的制动装置要求在载重量逐步增加,工作条件恶劣的环境下具有很好的制动安全性、耐用性以及较高的经济性和可靠性，因此要设计研制出一种适于井下无轨胶轮车的全封闭多盘湿式制动器来满足安全生产以及市场要求。此次设计，能够加深我们对我国无轨胶轮车使用的制动器的深入了解，清楚认识各种形式制动器的工作原理、具体结构等，提高理论设计、实践认知、发现问题解决问题、沟通交流等方面的能力。指导教师意见：签字：年月日学院意见：签字：年月日备注：山西大同大学山西大同大学 2013 届本科毕业论文届本科毕业论文(设计设计)开题报告开题报告学院：煤炭工程学院系别：机械工程系专业(专业方向)：机械设计制造及其自动化论文题目全封闭湿式多盘抱轴停车（5t）制动器指导教师王衍职称讲师学生姓名姬小利学号110803013106-第 3 页一、研究目的(选题的意义和预期应用价值)为提高井下无轨车辆等设备在巷道中行驶制动的稳定性。无轨辅助运输中重要的运输装置-无轨胶轮车的制动装置,要求在载重逐步增加,工作条件恶劣的环境下具有很好的制动安全性、耐用性以及较高的经济性和可靠性，因此要设计研制出一种适于井下无轨胶轮车的全封闭湿式多盘抱轴停车制动器来配合行车制动器来满足使用性能要求。二、与本课题相关的国内外研究现状，预计可能有所突破和创新的方面(文献综述)国外于80 年代研制开发出了全封闭多盘油冷式制动器,形式结构多样，应用于工程机械中，并应用于煤矿无轨辅助运输设备中。近年来,相应有关湿式多盘制动器的一系列基础理论方面的研究正逐步进行和不断完善。在我国，80年代中期,开始了对湿式多盘制动器的研究。80年代末期开始研制车用湿式多盘制动器产品,主要运用于叉车、装载机、防爆胶轮车。基于目前湿式多盘制动器的研究现状,今后可借助热流体学和多相流理论技术,研究其超负荷工作的散热机理，从而达到更好的散热的条件。三、分析研究的可能性、基本条件及能否取得实质性进展(方案论证)可行性论证：1.理论可行性。在对普通常见的制动器研究的基础上，结合井下工作特殊的环境条件和国外先进的设计理念，基本具有设计此类型制动器的知识。2.技术可行性。现已经具备机械设计、CAD、机械制造，加工工艺等专业知识，具有一定能力完成此设计。取得的实质性进展：设计出适合井下无轨辅助胶轮车使用的停车制动器。四、指导教师意见指导教师签字：年月日毕业设计任务书学学院院（系系）：机械工程系-第 4 页专专业业：机械设计制造及其自动化学学 生生 姓姓 名名：姬小利学学 号号：110803013106设设计计(论论文文)题题目目：全封闭湿式多盘抱轴停车（5t）制动器设计起起 迄迄 日日 期期:2013 年 3 月 18 日 2013 年 6 月 18 日设设计计(论论文文)地地点点:山西大同大学煤炭工程学院指指 导导 教教 师师:王衍专 业 负 责 人专 业 负 责 人:杨玉璋发任务书日期:2013 年 3 月 21 日1毕业设计（论文）课题的任务和要求：课题：全封闭湿式多盘抱轴停车（5t）制动器设计的基本要求如下：（1）用 AutoCAD 完成湿式多盘制动器的结构设计；（2）绘制制动器装配图以及典型零件的工程图；（3）编制制动器设计说明书。2毕业设计（论文）课题的具体工作内容（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：-第 5 页（1）原始数据：制动器能实现停车制动；整车最大装载质量 5000kg，整车整备质量 5000kg；全载荷下，整车前后桥质量分配为前桥 50%，后桥 50%；水平干硬路面下，以额定载荷制动，当制动初速度为 20km/h 时，制动距离不大于 8m；（2）技术要求：按统一格式和要求完成设计说明书的编写，其内容包括：湿式盘式制动器的种类、结构和工作原理；湿式多盘停车制动器的计算；工程图技术；完成规定的设计任务，绘制设计图，包括：完成制动器的总体结构设计，绘制装配图一张，图纸为 A0，图纸中要反映制动器的总体装配结构，能明确表示制动器的详细结构；完成各零部件的设计，包括所有的设计零件图，图纸幅面根据设计尺寸确定，要求图纸尺寸准确，标注合理，结构清晰；完成一个典型零件的工艺设计。（3）工作要求有关设计人员可组成设计小组，互相协作，共同完成产品的结构设计；独立完成相关计算及相关的设计任务；设计期间应充分利用时间，按时完成设计任务。3对毕业设计（论文）课题成果的要求包括毕业设计(论文)、图纸、实物样品等)：-第 6 页（1）设计图电子版、设计说明书电子版；（2）设计图打印版一份：包括装配图、零件图；（3）设计说明书打印版一份；4毕业设计（论文）课题工作进度计划：起 迄 日 期工作内容2013 年3 月 18 日3 月 25 日4 月 23 日5 月 10 日5 月 9 日6 月 8 日6 月 16 日 6 月 18 日填写毕业设计开题报告并进行审查和批准。对开题报告进行必要的说明，讲解设计题目及相关的内容，到机械厂现场参观生产制造的相关内容，向现场工程师和工人师傅请教学习。收集资料，进行设计方案的构思或完成总体设计方案的确定。进行具体技术设计并完成设计任务。论文答辩与成绩评定。-第 7 页所在专业审查意见：负责人：年月日系审查意见：系领导：年月日山西大同大学山西大同大学 2013 届本科毕业论文届本科毕业论文(设计设计)中期检查表中期检查表学院学院：煤炭工程学院系别系别：机械工程系专业专业(专业方向专业方向)：机械设计制造及其自动化论文(设计)题目：全封闭湿式多盘抱轴停车（5t）制动器设计学生姓名姬小利学号110803013106指导教师王衍职称讲师论文(设计)的进展情况：到目前为止，已经计算出与设计相关的数据，而且确定了一些主要零件的结构草图，剩下的任务是完成装配图、零件图以及说明书的编写。在计算过程中向老师借阅相关资料，完成计算过程。在结构设计中，老师指出其中一些不合理的地方并认真讲解，改善结构直至合理。学生签字：年月日-第 8 页指导教师意见：指导教师签字：年月日系主任意见：系主任签字：年月日学院意见：院长签字：年月日山西大同大学山西大同大学 2013 届本科毕业论文届本科毕业论文(设计设计)指导教师评分表指导教师评分表学院学院：煤炭工程学院系别系别：机械工程系专业专业(专业方向专业方向)：机械设计制造及其自动化论文(设计)题目：全封闭湿式多盘抱轴停车（5t）制动器设计学生姓名姬小利学号110803013106指导教师王衍职称讲师-第 9 页指导教师评语：指导教师签字：年月日评价项目ABCDE选题质量01选题符合专业培养目标，体现综合训练基本要求02理论意义或实际价值能力水平03查阅文献资料的能力04综合运用知识能力05研究方案的设计能力06研究方法和手段的运用能力论文质量07写作水平08写作规范09论文的理论或实际价值指导教师评定成绩优良中及格不及格毕业论文(设计)分工情况：(多人合作时填写，包括本人研究的内容及其在课题中所占份量)备注：山西大同大学山西大同大学 2013 届本科毕业论文届本科毕业论文(设计设计)评阅人评分表评阅人评分表学院学院：煤炭工程学院系别系别：机械工程系专业专业(专业方向专业方向)：机械设计制造及其自动化论文(设计)题目：全封闭湿式多盘抱轴停车（5t）制动器设计学生姓名姬小利学号110803013106-第 10 页指导教师王衍职称讲师评 阅 人职称评审项目指标ABCDE选题选题符合专业培养目标，体现综合训练基本要求理论意义或实际价值能力查阅文献资料的能力综合运用知识能力研究方案的设计能力研究方法和手段的运用能力论文水平写作水平写作规范论文的理论或实际价值评阅人评定成绩优良中及格不及格意见及建议：评阅人签名：年月日山西大同大学山西大同大学 2013 届本科毕业论文届本科毕业论文(设计设计)答辩评分表答辩评分表学院学院：煤炭工程学院系别系别：机械工程系专业专业(专业方向专业方向)：机械设计制造及其自动化论文(设计)题目：全封闭湿式多盘抱轴停车（5t）制动器学生姓名姬小利学号110803013106指导教师评分指导教师王衍职称讲师评阅人评分答辩委员姓名性别职称学位答辩小组职务-第 11 页会/答辩小组名单答辩委员会(答辩小组)评语：答辩委员会主任(或组长)签字：答辩时间：年月日评审项目指标ABCDE论文评价选题符合专业培养目标，体现综合训练基本要求理论意义或实际价值查阅文献资料的能力综合运用知识能力研究方案的设计能力研究方法和手段的运用能力写作水平写作规范论文的理论或实际价值答辩表现论文陈述论文答辩答辩委员会综合评定成绩优良中及格不及格毕业论文(设计)最终得分：摘摘要要随着我国煤矿机械化水平的提高，各种新型的运输装备不断涌现，例如有带式输送机，刮板输送机，无轨运输装备。而无轨运输装备，主要的任务是承担运人、运料，其安全性和可靠性尤为重要。湿式多盘制动器,作为无轨运输的重要部件，现在被大家广为运用。而为了配合行车制动以满足停车制动的性能要求，我们提出了这次的课题，即全封闭湿式多盘停车制动器的设计。停车制动器一般又有两种方案，即大碟簧和小碟簧，在接下来的设计中，我们主要介绍了了全封闭湿式多盘停车制动器的工作原理、结构的设计以及各零部件的选取、校核。关键词：湿式；盘式；制动器；停车-第 12 页ABSTRACTAlong with our country coal mine mechanization level,and new kinds oftransportation equipment constantly emerging,such as belt conveyor,scraper conveyor,trackless transport equipment.Without rail transportation equipment,the main task is toundertake the transport,transport material,its safety and reliability is particularlyimportant,wet multiple disk brake is to replace the previous brake.The wet multi-discbrake and parking brake,axle brake etc.In order to improve the coal transportation safetyand reliability,we put forward the topic,design is the parking brake.In the followingdesign,it mainly includes the wet multi-disc brake working principle,structure design andparts selection,check.Key words：wet;disc;brakes;parking目目录录序言.1第 1 章 井下辅助运输设备概述.11.1 井下运输设备的类型及特点.11.2 无轨胶轮车运输设备介绍及要求.2第 2 章 制动器概述.22.1 制动器的概念.32.2 制动器的分类、特点及应用.32.2.1 按制动器的功用分类.32.2.2 按制动器的制动能源分类.32.2.3 按照制动能量的传输方式分类.32.2.4 按工作状态分类.32.2.5 按操纵方式分类.52.2.6 按结构形式.42.3 汽车制动器.52.3.1 鼓式制动器.62.3.2 盘式制动器.52.3.3 带式制动器.72.4 设计课题的提出.9第 3 章 湿式多盘制动器概述.7-第 13 页3.1 湿式多盘制动器的结构和工作原理.73.2 湿式多盘制动器的种类及优点.83.2.1 湿式多盘失压制动器.93.2.2 普通型湿式多盘制动器.123.2.3 多功能湿式多盘制动器.10第 4 章 湿式多盘制动器的制动理论分析.错误！未定义书签。错误！未定义书签。4.1 制动性能概念.104.2 制动性能的评价指标.104.2.1 制动效能.104.2.2 制动效能恒定性.114.2.3 制动时方向稳定性.114.3 制动时车轮的受力分析.144.3.1 地面制动力.114.3.2 制动器制动力.124.3.3 附着力.164.3.4 附着系数.164.4 制动力的分析.124.4.1 制动器制动力的概念.134.4.2 影响制动器制动力的因素.134.4.3 地面制动力、制动器制动力与地面附着力的关系.134.4.4 制动车辆制动效能.13第 5 章 湿式多盘停车制动器的计算.145.1 全封闭湿式多盘制动器的设计原则.145.2 设计的原始数据.145.3 整车制动力矩计算.155.3.1 整车制动器所需制动力矩.155.4 整车制动器所需制动力.155.5 弹簧方案的设计计算.165.5.1 湿式多盘制动器对弹簧的要求.165.5.2 弹簧的类型.175.5.3 弹簧形式的选取.175.5.4 碟簧形式的校核.19第 6 章 湿式多盘停车制动器的结构设计.296.1 湿式多盘停车制动器结构设计介绍.29-第 14 页6.1.1 方案一.296.1.2 方案二.306.1.3 方案的选取.306.2 标准零件的选取.316.2.1 O 型密封圈.316.2.2 轴承的选取.326.2.3 紧固件的选取.336.3 典型零件的设计.356.3.1 轴的设计.356.3.2 活塞的设计.366.4 工序设计.376.4.1 机械加工工艺规程的作用.386.4.2 机械加工工艺规程的格式.386.4.3 机械加工工艺规程的步骤.386.5 设计成果.29总结.41参考文献.42致谢.43-第 1 页序言近年来，我国煤矿机械化水平的提高，各种运输设备不断创新、改造，使我国矿山井下的安全问题有了进一步的改进。而与此同时，我国矿山的生产规模愈来愈大，机械化程度也越来越高，如何在满足生产需要的同时又兼顾生产安全，这是我们特别需要关注的。无轨运输装备，主要的任务是承担运人、运料，其安全性和可靠性显得尤为重要。在我国井下无轨辅助运输设备的研制目前还是一比较前沿的项目不仅研制单位少而且使用也不是十分普遍但是随着高产高效现代化矿井建设的需要辅助运输设备的研制和使用,必将受到进一步的关注。制动器又有行车制动，停车制动，紧急制动。为了提高煤矿运输的安全性以、可靠性以及机械化程度，我们提出了这次的课题，即停车制动器的设计。要解决矿井运输的机械化的问题，是一项复杂，严谨的工作，需要我们进行严谨的研究、分析。这整个过程中，我们要秉着严谨的态度分析湿式多盘停车制动器的工作原理，合理的设计各个结构，科学的选用各个零部件以及标准件，以保证煤矿安全、可靠、高效率的生产。第 1 章 井下辅助运输设备概述煤矿辅助运输是指煤矿除煤炭运输以外，人员、材料、设备和矸石等的各种井下运输。对井下运输设备的要求有运行安全、可靠，不跑车、不掉道。设有工作、停车超速和安全及随车紧急制动等安全制动系统，并装有防掉的设备。适于在井下大巷和采区安全运行。爬坡能力要强，在起伏坡度比较大和弯道比较多情况下还能行驶。牵引力要足够大，能实现重型物料比如重型液压支架的整体搬运，对散料长材能进行集装运输，载重量大。运行速度要快。因具有多种安全设施及安全监控与通信等装置，可以较高的速度在采区运行。能实现远距离连续运输。有比较完整的配套设备和运输车辆。能够满足人员和多种材料设备的运输需要，可实现装卸作业机械化。1.1 井下运输设备的类型及特点煤矿井下辅助运输可分为轨道辅助运输和无轨辅助运输两种。轨道辅助运输：铺设双轨或悬吊单轨为主要特征，采用架线电力、防爆柴油机、-第 2 页蓄电池和钢丝绳为牵引动力。无轨辅助运输则以胶轮或履带为行走机构，采用防爆柴油机、蓄电池等为牵引动力。单轨吊运输包括柴油机、蓄电池和绳牵引单轨吊。其使用最多的是柴油机单轨吊，它的特点是体积小，运行灵活，适应性强，不怕水，不怕煤，不受底板状况的影响，过道岔方便。用于掘进巷道时能迅速延伸轨道，既安全可靠，经济性也好，连续运输距离长。可以实现从大巷车场换装站甚至从地面(斜井或平巷开拓时)至采区工作面的直达运输。适宜于中距离运输，对巷道断面要求相对较低，运输量大，对换装站要求较低，巷道高度大于 3.2m 即可，速度较慢不适于长距离、长时间运输及短距离、频繁换装运输。1.2 无轨胶轮车运输设备介绍及要求无轨辅助运输：胶轮或履带为行走机构，采用防爆柴油机、蓄电池等为牵引动力。无轨运输单向行车要求：巷道断面的最小尺寸宽 3.65，高 2.3；巷道转弯半径：7。巷道供风量：250m3/min。车辆与巷道间的安全间隙：不行人每侧 300mm,行人时的人行道宽度为 1000mm,车辆搬运设备最高点距巷道顶应250mm。无轨胶轮辅助运输有下列优点：可以实现一次装载后从井口到工作面或从工作面到井口的直接运输，不需要中间转载，从而大大的简化辅助运输系统，显著的减少了从事井下辅助运输的工作人员。可实现一机多用，并使铲装、运输和卸载功能与一体的，对于工作面的拆除、安装、卸载、运输并调整就位等工作一起完成，既有利于文明生产，又大大提高生产效率并且机动灵活，操作简单且安全性好总而言之，无轨胶轮运输是当前最为先进的辅助运输方式，从根本上克服了传统辅助运输方式的占用设备多、效率低、费用高，安全保障差等弊端，为高产高效的矿井运输提供了强有力的保障。制动器是作为无轨胶轮车的重要部件，为了满足制动性能要求，使驻车制动可靠、安全。因此我们提出了这次的设计题目，湿式多盘停车制动器的设计。第 2 章 制动器概述-第 3 页2.1 制动器的概念制动器是具有使运动部件(或运动机械)减速、停止或保持停止状态等功能的装置。使运动中的无轨辅助运输设备减速以及停止有两种办法：一种是电力制动，这种制动只能消耗机器一部分功能，减小或限制运动速度，不能使运动中的系统完全停止；另一种是机械制动，机械制动的装置就是制动器。2.2 制动器的分类、特点及应用制动器因现代工业机械的发展而出现多种新的结构型式，其中钳盘式制动器、磁粉制动器以及电磁制动器的应用最为广泛。具体分类如下：2.2.1 按制动器的功用分类行车制动器：使行使中的汽车减低速度甚至停车的一套专门装置。停车制动器：是以停止的汽车驻留在原地不动的一套装置。紧急制动器：在行车制动器失效的情况下，保证汽车仍能实现减速或停车的一套装置。在许多国家的制动法规中规定，失效制动器是汽车必须具备的。2.2.2 按制动器的制动能源分类人力制动器：以驾驶员的肢体作为唯一的制动能源的制动器。动力制动器：完全靠由发动机的动力转化而成的气压或液压形式的势能进行制动的制动器。伺服制动器：兼用人力和发动机动力进行制动的制动器。2.2.3 按照制动能量的传输方式分类制动系又可分为机械式、液压式、气压式和电磁等。同时采用两种以上传能方式的制动器，可称为组合式制动器。2.2.4 按工作状态分类常闭式：通常靠弹簧或重力作用常处于制动状态而机械设备需运行时松开（如卷扬机、起重机的运行机构等）；常开式：常处于松闸状态，需制动时操纵制动器施加外力进入制动状态（如运输车辆、起重机的运行机构等）。2.2.5 按操纵方式分类按操纵方式分类有人力操纵、电磁铁操纵、电力液压操纵以及液力操纵和气动操-第 4 页纵。人力操纵和电磁铁操纵用于制动转矩不太大的场合，电磁铁操纵又分直流电磁铁操纵和交流电磁铁操纵。电力液压操纵的推动器自备电机和液压系统。2.2.6 按结构形式按结构形式分类有摩擦式和非摩擦式。摩擦式制动器又分为外抱块式、内张蹄式、带式、盘式；非摩擦式制动器又分为磁粉式、磁涡流式。摩擦式外抱块式：简单可靠、散热好。瓦块有充分和较均匀的退距，调整间隙方便，对于直形制动臂，制动转矩大小与转向无关，制动轮轴不受弯曲作用力。但包角和制动转矩小，制造比带式制动器复杂，杠杆系统复杂，外形尺寸大。应用较广，适于工作频繁及空间较大的场合内张蹄式：两个内置的制动蹄在径向向外挤压制动鼓，产生制动转矩。结构紧凑，散热性好，密封容易。可用于安装空间受限制的场合，广泛用于轮式起重机，各种车辆如汽车、拖拉机等的车轮中。带式：构造简单紧凑。包角大（可超过 2），制动转矩大。制动轮轴受较大的弯曲作用力，制动带的压强和磨损不均匀（按 eua规律进行）且受摩擦因数的变化的影响较大，散热差。简单和差动带式制动器的制动转矩大小均与旋转方向有关，限制了应用范围。适于需求结构紧凑的场合，如用于移动式起重机中。盘式：利用轴向压力使圆盘或圆锥形摩擦表面压紧，实现制动。制动轮轴不受弯曲，结构紧凑。与带式制动器比较其磨损均匀。制动转矩大小与旋转方向无关，制成封闭形式防尘防潮。摩擦面散热条件次于块式和带式，温度较高。可采用多组布置，又可控制液压，使制动转矩可调性好。适于应用在紧凑性要求高的场合，如车辆的车轮和电动葫芦中。大载荷自制盘式制动器靠重物自重在机构中产生的内力制动，它能保证重物在升降过程中平稳、下降和安全悬吊。主要用于提升设备及起重机械的起升机构中。非摩擦式磁粉式:利用磁粉磁化时所产生的剪力来制动。体积小、重量轻，励磁功率小且制动转矩与转动件的转速无关。磁粉会引起零件磨损。适用于自动控制及各种机器的驱动系统中。-第 5 页磁涡流式：坚固耐用，维修方便，调速范围大。但低速时效率低，温升高，必须采取散热措施。常用于有垂直载荷的机械中（如起重机械的起升机构），吸收停车前的功能，以减轻停止式制动器的载荷2.3 汽车制动器现代汽车制动器的发展起源于原始的机械控制装置，最原始的制动控制只是驾驶员操纵一组简单的机械装置向制动器施加作用力，那时的汽车重量比较小，速度比较低，机械制动已经能够满足汽车制动的需要，但随着汽车自身重量的增加，助力装置对机械制动器来说越来越显得非常重要。从而开始出现了真空助力装置。汽车制动简单来讲，就是利用摩擦将动能转换成热能，使汽车失去动能而停止下来。凡利用固定元件与旋转元件工作表面的摩擦而产生制动力矩的制动器称为摩擦制动器。制动器是车辆的基本部件之一，用以阻止车辆运动或运动趋势。当车辆运行时减速或停车，下坡时保持速度稳定，以及停驶的车辆保持不动，都需要对车辆进行制动。根据制动的效果可分为行车制动、驻车制动、紧急制动。目前各类汽车所用的摩擦制动器可分为鼓式和盘式两大类。2.3.1 鼓式制动器典型的鼓式制动器如图 2.1 主要由底板、制动鼓、制动蹄、轮缸（制动分泵）、回位弹簧、定位销等零部件组成。底板安装在车轴的固定位置上，它是固定不动的，上面装有制动蹄、轮缸、回位弹簧、定位销，承受制动时的旋转扭力。每一个鼓有一对制动蹄，制动蹄上有摩擦衬片。制动鼓则是安装在轮毂上，是随车轮一起旋转的部件，它是由一定份量的铸铁做成，形状似园鼓状。当制动时，轮缸活塞推动制动蹄压迫制动鼓，制动鼓受到摩擦减速，迫使车轮停止转动。鼓式制动器分为内张型鼓式制动器和外束型鼓式制动器两类。内张型鼓式制动器的摩擦元件是一对有圆弧形摩擦蹄片的制动蹄，制动时，利用制动鼓的内圆柱面与制动蹄摩擦片的外表面作为一对摩擦表面在制动鼓上产生摩擦力矩。图2.1典型的鼓式制动器2.3.2 盘式制动器盘式制动器又称为碟式制动器。它由液压控制，主要零部件有制动盘、分泵、制动钳、油管等。制动盘用合金钢制造并固定在车轮上，随车轮转动。盘式制动器的旋转元件是一个垂向安放且以两侧面为工作面的制动盘，其固定摩-第 6 页擦元件一般是位于制动盘两侧并带有摩擦片的制动块。当制动盘被两侧的制动块夹紧时，摩擦面便产生作用于制动盘上的摩擦力矩以阻止车轮转动。盘式制动器有液压型的，由液压控制，主要零部件有制动盘、分泵、制动钳、油管等。盘式制动器散热快、重量轻、构造简单、调整方便。特别是高负载时耐高温性能好，制动效果稳定，而且不怕泥水侵袭，在冬季和恶劣路况下行车，很多轿车采用的盘式制动器有平面式制动盘、打孔式制动盘以及划线式制动盘，其中划线式制动盘的制动效果和通风散热能力均比较好。盘式制动器沿制动盘向施力，制动轴不受弯矩，径向尺寸小。盘式制动器已广泛应用于轿车，现在大部分轿车用于全部车轮，少数轿车只用作前轮制动器，与后轮的鼓式制动器配合，以使汽车有较高的制动时的方向稳定性。在商用车中，目前盘式制动器在新车型及高端车型中逐渐被采用。优点：一般无摩擦助势作用，因而制动器效能受摩擦系数的影响较小，即效能较稳定；浸水后效能降低较少，而且只须经一两次制动即可恢复正常；在输出制动力矩相同的情况下，尺寸和质量一般较小；制动盘沿厚度方向的热膨胀量极小，不会象制动鼓的热膨胀那样使制动器间隙明显增加而导致制动踏板行程过大；较容易实现间隙自动调整，其他保养修理作业也较简便。a、热稳定性较好。因为制动摩擦衬块的尺寸不长，其工作表面的面积仅为制动盘面积的 12%6%，故散热性较好。b、水稳定性较好。因为制动衬块对盘的单位压力高，易将水挤出，同时在离心力的作用下沾水后也易于甩掉，再加上衬块对盘的擦拭作用，因而，出水后只需经一、二次制动即能恢复正常；而鼓式制动器则需经过十余次制动方能恢复正常制动效能。c、制动力矩与汽车前进和后退行驶无关。d、在输出同样大小的制动力矩的条件下，盘式制动器的质量和尺寸比鼓式要小。e、盘式的摩擦衬块比鼓式的摩擦衬片在磨损后更易更换，结构也较简单，维修保养容易。f、制动盘与摩擦衬块间的间隙小(0.050.15mm)，这就缩短了油缸活塞的操作时间，并使制动驱动机构的力传动比有增大的可能。g、制动盘的热膨胀不会像制动鼓热膨胀那样引起制动踏板行程损失，这也使间隙自动调整装置的设计可以简化。-第 7 页缺点：盘式制动器有自己的缺陷。例如对制动器和制动管路的制造要求较高，摩擦片的耗损量较大，成本贵，而且由于摩擦片的面积小，相对摩擦的工作面也较小，需要的制动液压高，必须要有助力装置的车辆才能使用是效能较低，故用于液压制动系统时所需制动促动管路压力较高，一般要用伺服装置。制动比较粗暴。两个粘有摩擦衬面的摩擦盘能在花键轴上来回滑动，是制动器的旋转部分。当制动时，能在极短时间使车辆停止。再加上压盘上球槽的倾斜角不可能无限大，所以制动不平顺。2.3.3 带式制动器汽车自动变速器中的带式制动器，采用一条内敷摩擦材料的制动带，包绕在转鼓的外圆表面，制动带的一端固定在变速器壳体上，另一端则与制动油缸中的活塞相连。当制动油进入制动油缸后，压缩活塞复位弹簧推动活塞，进而使制动带的活动端移动，箍紧转鼓。由于转鼓与行星齿轮机构中的某一部件构成一体，所以箍紧转鼓即意味着夹持固定了该部件，使其无法转动。制动油压力解除后，复位弹簧使活塞在制动油缸中复位，并拉回制动带活动端，从而松开转鼓，解除制动。带式制动器只用作中央制动器，这里不做详细考虑。2.4 设计课题的提出通过以上对制动器的分类、功用的了解学习，以及对于各种制动器的特点的比较，结合无轨胶轮车的对制动性能的要求和工作环境，得出结论：全封闭多盘湿式制动器，不受外界煤泥及粉尘等影响，可确保制动性能稳定可靠；连续制动时，不会产生火花，防爆安全性好，制动力矩大，使用寿命长，抗衰退能力强，免维修，特别适合于煤矿使用。因此，以下是针对井下无轨胶轮车设计的一种全封闭湿式多盘停车制动器，其额定载荷为 5t。第 3 章 湿式多盘制动器概述3.1 湿式多盘制动器的结构和工作原理全封闭湿式多盘制动器是一种全封闭式制动器，它采用多片摩擦片,增加了工作面积,减少了单位压力,还可通过改变摩擦片数量获得不同的制动力矩,扩大了适用范-第 8 页围。此外,摩擦片间有油槽可进行润滑冷却,从而其寿命得到提高。如图 3.1 所示为全封闭多盘湿式制动器的结构。它的特点是液压制动,弹簧复位。靠装在上壳体 6 中的 4 个小活塞 5 通过压盘 4 将静片 3 与动片 2 压紧,并利用油液进行润滑冷却的全封闭式结构。制动器的外壳由上壳体 6、下壳体 7 组成,经 16 个 M16的高强度螺栓将上下壳体连成一体,并由12个M20的高强度螺栓将制动器与驱动桥壳固定在一起,构成制动器的固定部分。静片的外花键与制动器下壳体的内花键相配,静片只能作轴向移动而不能转动;动片是转动件,它的内花键与轮毂的外花键相连,从而随轮毂一起转动。当制动踏板动作时,液压活塞向下(图示位置)移动,通过压盘并推动静片向正在转动的动片挤压,由于静片与动片之间摩擦力的作用,从而使动片及轮毂制动直至其停止转动。由于活塞是均匀分布的 4 个活塞,压力油进入制动缸时,活塞推动静片挤压动片的作用力是均匀分布的,并且液压力与所形成的制动力间成线性变化的关系,因此制动迅速平稳。当液压油压力卸荷时,利用 8 个复位小弹簧 1 将静片、动片之间的挤压摩擦推开并分离,即打开制动器。图3.1 全封闭湿式多盘制动器1弹簧;2动片;3静片;4压盘;5活塞;6上壳体;7下壳体3.2 湿式多盘制动器的种类及优点湿式多盘制动器按结构及工作原理可分为普通型湿式多盘制动器、湿式多盘失压制动器、多功能湿式多盘制动器三种形式。湿式多盘制动器是一种全封闭结构,它具有以下优点：环形工作面积较大,且采用多片结构,可在较小衬片压力下获得较大的制动力矩元件承受的压力相应降低,摩擦片单位比压小并且随着摩擦材料的发展,湿态摩擦系数大幅度提高。湿式盘式制动器原有的铜基粉末冶金摩擦材料的动摩擦系数=0.06-0.1,现在又开发了纸基摩擦材料,其动摩擦系数=0.1-0.14,抗压强度也随之提高。完全密封,彻底避免了水衰退现象,免受外界湿度及粉尘的影响,工作性能稳定磨损甚微,能自动补偿片间间隙,使用寿命期间一般免调整、免维护,使整机的维护成本大大降低。摩擦片浸在油中进冷却,散热条件好,可显著降低工作温度,使用寿命显著提-第 9 页高。改变摩擦副数目即可调节制动力矩,易于实现系列化。1-法兰2-前壳3-壳体4-碟簧组5-动压盘6-排空嘴7-活塞8-透气塞9-进油口 10-钢片11-粉片12-轴13-碟簧螺栓图3.2湿式多盘失压制动器3.2.1 湿式多盘失压制动器湿式多盘失压制动器是一种安全型湿式多盘制动器如图 3.2,它除了具有普通型湿式多盘制动器的特点外,还可以使液压制动系统大大简化,不需要第二制动系统。工作制动、停车制动和紧急制动都由此制动器完成,无需另加停车制动器,给总体布置带来方便。湿式多盘失压制动器在结构上采用弹簧操纵制动,当制动管路中的油压达到额定值时,推动活塞压缩弹簧施放制动。踏下制动踏板时,油压卸荷,弹簧即刻推动活塞压紧摩擦片制动。当制动管路无论任何原因失压时,制动器均能自动施加制动,确保了车辆行驶安全。但由于该制动器采用弹簧操纵制动,制动不柔和另外弹簧长期承受疲劳载荷,故对其刚度、抗疲劳强度要求均较高3.2.2 普通型湿式多盘制动器普通型湿式多盘制器如图 3.3 采用压力操纵制动,卸压后由弹簧释放制动。压力油进入制动器油腔,作用在一个大活塞上,从而推动活塞压紧摩擦片制动。这种普通型湿式多盘制动器一般安装在各类车辆的轮端,作为行车制动。它需要一个液压系统来操纵制动动作,一旦管路出现爆裂等故障,就无法实现制动,给车辆安全行驶带来威胁。另外,为了保证车辆停车后能够安全定位,还需设-第 10 页有一个停车制动器。停车制动器一般采用失压制动。两套制动器保证了车辆的安全性,但增加了车辆零部件的数量。3.2.3 多功能湿式多盘制动器多功能湿式多盘制动器综合了以上两种湿式多盘制动器的特点,它在结构上采用双活塞、两种制动方式。即行车制动时采用压力油操纵制动,压力油进入制动器油腔,作用在行车制动活塞上,从而推动活塞压紧摩擦片制动,卸压后由回位弹簧释放制动停车制动或发动机出现故障及管路爆裂时,制动液压系统卸荷,压缩弹簧即刻推动驻车活塞压紧摩擦片制动。其制动柔和、安全性好,但结构复杂、成本高。1-动壳2-钢片3-粉片4-静壳5-活塞6-透气塞7-进油口8-弹簧图 3.3 普通型湿式多盘制动器第 4 章 湿式多盘制动器的制动理论分析4.1 制动性能概念制动性能：车辆行驶时能在短时间内停车且能维持行驶方向稳定性和在下坡时能维持一定车速的能力。由于湿式多盘制动器具有制动性能好，安全效率高，制动力矩大，使用寿命长，抗热衰退及抗污染能力强、免维修等优点，因此它可被广泛应用于制动力矩大、工作环境恶劣的工程车辆上，尤其可用在较大型或特殊工况。4.2 制动性能的评价指标判断制动性能是否好用，最基本的性能指标制动力的大小，也就是说各个车轮的制动力是不是能够达到它的规定标准值。其次，制动系统四个轮子的制动力是不是均匀地同时分别都是加在四个车轮上的，也就是说制动的时效性。最后，制动存不存在制动系统的拖滞现象.比如有一个车轮是不是排除制动踏板，制动力始终在车轮上，车轮会产生持续的制动力，造成热量急剧增加，最后造成车轮制动失效。4.2.1 制动效能制动效能即制动距离与制动减速度，是指在良好路面上，汽车以一定初速制动到停车的制动距离或制动时汽车的减速度，是制动性能最基本的评价指标。而其中制动距离、制动减速度、制动时间是关键因素。-第 11 页4.2.2 制动效能恒定性制动效能的恒定性是指规定汽车以规定车速连续制动 15 次,制动强度为 3m/s2,最后不低于冷试验效能的 60%(5.8m/s2)的性能。其关键因素有热衰退性、抗水衰退性、摩擦系数的变化。4.2.3 制动时方向稳定性高速运行的车辆制动时汽车不发生跑偏、侧滑及失去转向能力的性能。根据中华人民共和国煤炭行业标准 MT/T989-2006 中矿用防爆柴油机无轨胶轮车的 4.3.7 条规定可知设计任务车速为 20km/h,一般不会发生此类现象,故不做参考。4.3 制动时车轮的受力分析在车辆制动时,由于传动系统已脱开,车轮无驱动力矩的作用。在车辆以一定的速度开始制动直到停车的过程中,通过制动器对车轮作用的制动力矩,使轮胎与地面之间产生一切向反作用力即地面制动力,来克服车辆的惯性力,使车辆在规定的制动距离内停下。车辆在满载、水平干硬路面的条件下,在实施制动的过程中，车轮的受力情况如图 4.1 所示。图 4.1 车轮受力图图中nM-车轮制动器产生的制动力矩，bF-为地面对车轮的地面制动力，G-为车轮所承受的垂直载荷，T-为作用到车轮上的惯性力，zF-为地面对车轮的反作用力，r-为车轮的静力半径，忽略了车轮的滚动阻力转矩，减速惯性力，惯性力转矩。4.3.1 地面制动力bF对车轮的中心取矩，由车轮的力矩平衡0)(oM得到:由上式可知,地面对车轮的制动力bF与车轮制动器产生的摩擦力矩以及轮胎的静力半径有关。同时地面对车轮的制动力bF还受路面附着条件的限制,即地面对车轮的制动力不大于地面的附着力GmaxbF,其值取决于作用在轮胎上的垂直载荷 G 及-第 12 页地面和轮胎间的附着系数的大小。4.3.2 制动器制动力uF制动器制动力uF是指在轮胎周缘克服制动器摩擦力矩所需的力，可知：4.3.3 附着力F附着力F是指地面对轮胎切向反作用力的极限值，即地面对轮胎的最大静摩擦力F=zF4.3.4 附着系数车辆的制动过程是车轮从纯滚动到边滚边滑再