湿式多盘制动器说明书(共80页).doc
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1、精选优质文档-倾情为你奉上本科毕业论文(设计)题目: 抱轴式湿式多盘制动器 学院: 山西大学煤炭工学院 班级: 机械班 姓名: 指导教师: 职称: 讲师 完成日期: 201 年 6 月 11 专心-专注-专业抱轴式全封闭湿式多盘式制动器设计摘要:无轨胶轮车辅助运输,是我国煤矿生产中重要的运输方式。因此,湿式多盘制动器就成为了目前研究的重要课题。本文通过对不同种类制动器的作用、分类、结构以及原理的详细介绍,找出了湿式多盘制动器的优势,进一步分析了湿式多盘制动器的工作原理。结合本课题无轨辅助运输设备所需的制动性能,根据常规全封闭湿式多盘制动器的结构特点和其工作原理,通过详细计算及校核设计出符合无轨
2、胶轮车辅助运动车辆的制动器。关键字:湿式多盘制动器;制动力矩;碟簧The Design of Fully Enclosed Wet Multi-disc Brake Abstract:The trackless assisted transportation is an important transport in Chinas coal production , therefore wet multi-disc brake has become an important topic. The paper introduce the function, classification, stru
3、cture and working principle of all kinds of brake. Further analysis the advantages of a wet multi-disc brake and how it works. With rail auxiliary transport equipment required braking performance of the subject. According to the structural characteristics of the Practices fully enclosed wet multi-di
4、sc brake and its working principle. Through the detailed, In conformity with the supplementary we should design motor vehicles rubber-tyred car brake.Key words:Wet multi-disc brake;Braking torque;Disc spring目 录 第一章 绪论1.1 课题背景 湿式多盘制动器具有制动力矩大、使用寿命长、抗衰退能力强、免维修等很多特点。为了提高成本效益,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
5、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更好的制动安全性、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制动器来满足市场的要求。1.2 国内外现状1.2.1 国外现状 湿式多盘制动器的出现最早始于美国。早期的工作目的主要侧重于试验研究,通过试验结果来研究湿式多盘制动器和离合器的摩擦特性。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。当前对于湿式多盘制动器的分析研究来说,因其结构形状和工作环境的复杂性和特殊性,而有限元分析法较为先进。近年来,国外非常重视多盘制动器的研究,已研制出多种形式的湿式多
6、盘制动器,应用越来越广。国外极大工程机械公司,如美国的CLARK、CATERPILLAR公司和瑞典的VOLVO公司已在整机设计时考虑采用湿式多盘制动器,美国RONKWELL公司及德国的KESSLER公司在车桥产品中也采用了湿式多盘制动器。叉车、装载机等已广泛采用了湿式多盘制动器的车桥,而井下矿用车辆已全面采用湿式多盘制动器系统。1.2.2 国内现状 我国过去的轮式车辆主制动器广泛采用蹄式结构,但由于蹄式结构受车辆轮毂尺寸限制,制动鼓经长期作用,磨损严重, 需要经常调整间隙; 制动鼓浸入油、泥、水时, 难于排除, 影响制动稳定性;且存在作用面积小, 散热不好等缺点, 因而逐渐由制动性能良好的钳盘
7、式制动器取代。然而钳盘式制动器虽然克服了蹄式制动器的一些缺点, 但仍存在着摩擦面积小, 摩擦表面单位压力高, 对摩擦衬片材料的强度及高温下的耐压性能要求高, 而且自动补偿衬片磨损间隙的可靠性差。以往车辆上广泛采用的鼓式制动器存在磨损严重, 需要经常调整间隙; 易产生热衰退现象,从而影响制动性能的稳定性等缺点,其已不能完全满足对车辆制动性能的要求,所以逐渐采用了制动性能较好的干盘式制动器。干盘式制动器虽具有制动性能稳定,能承受温度、水和车速的影响, 抗衰退性能好等优点, 但其只有1个盘, 摩擦面积小,单位压力高, 散热条件差。因此, 随着对制动性能要求十分严格的机械工业的不断发展和完善,干式制动
8、器逐步被制动性能更好的湿式多盘制动器所取代。80年代中期,我国引进和消化吸收国外井下装载机技术, 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, 现已研制出液压制动型、弹簧制动液压制动型、弹簧制动液压解除制动型、多功能型和非驱动桥用型等,部分产品已开始在车辆上使用, 效果良好。湿式多盘制动器按其安装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3种形式。其独特之处在于:( 1) 为全封闭结构,环形工作面积较大,且防止了泥、水、油的浸入, 制动稳 定。( 2) 采用多片结构,可在较小衬片压力下获得较大的制动力矩, 而元件承受压力降低,
9、摩擦片单位比压小。( 3) 随着摩擦材料的发展,湿态摩擦系数也将大幅度地提高。( 4) 采用了单制动活塞推进结构,摩擦零部件受力均匀, 圆盘间隙不用调整并准许滑转、传递扭矩,特别适合重载长坡制动工况。( 5) 为液压驱动、油液循环散热冷却, 具有良好的散热性能, 减少了维修保养,延长了使用寿命。其冷却方式可根据制动强度选择强制式或自冷式。自冷式制动器在支撑轴与轮毂间无密封, 润滑差速器和行星轮边减速器的润滑油可直接流向制动器中, 达到同时冷却制动盘的效果。( 6) 固定盘与制动器壳体用花键连接,摩擦盘装在固定盘之间,并随轮毂制动。 制动时油液推动活塞向外运动,固定盘压紧摩擦盘,使摩擦盘减速,从
10、而降 低轮毂转速,达到制动的目的。近几年又研制出弹簧制动式液压松闸的全封闭多盘式制动器,其制动更加安全可靠,使用寿命更长,几乎无需保养。可实现工作制动、停车制动和紧急制动,大大简化制动液压系统,便于总体布置设有手动松闸泵,当车辆动力发生故障时可被其他车辆牵引。1.3 工程车辆制动器的发展方向 目前,轮式装载机制动系统的设计有两大趋布,目的是分析外圈浅层表面力的分布规律。特别是其圆周表面应力在故障发生后的表现特征在发现回转支承发生故障后,其内部故障在通过主负荷区域滚道的过程中,会使与其在径向正对的滚圈圆周表面节点应力整体增加的同时发生短时间的剧烈波动,还导致其纵向对应的滚圈下表面节点应力出现同样
11、的变化,且波动峰值更为明显由于各种类型的回转支承装置都是由在结构和受力上与双排异径球式回转支承装置的外圈上半部分类似的座圈组合而成,故可通过观测滚圈下表面及位于回转支承主负荷区域的圆周表面应力在回转过程中有无这种变化规律来判断其是否存在故障。我国研制的湿式多盘制动器已在下列工程车辆上得到应用:( 1) 井下装载机,包括金川有色金属公司第二机械厂生产的、 井下装载机, 南昌通用机械厂生产的井下装载机等。( 2) 自卸汽车,包括南宁重型机械厂生产的18t 矿用自卸汽车等。( 3) 飞机牵引车,包括威海广泰航空地面设备有限公司生产的20t飞机牵引车等。( 4) 装载机、平地机,徐州装载机厂生产的ZL
12、50D 型和ZL30E 型装载机, 天工 工程机械有限公司生产的PY200 型平地机等。( 5) 水陆两用车, 包括胜利油田工程机械总厂生产的大、小水陆两用车等。( 6) 煤科院太原分院生产的中型客货车非驱动车桥用湿式多盘制动器等。虽然 国内应用湿式多盘制动器起步比较晚,但其应用前景十分可观。随着工程 机械向大型化、高性能和自动化方向发展,对制动控制装置的操纵性、稳 定性、可靠性和经济性要求也越来越高,人们对湿式多盘制动器技术日益 了解: 制动性能好,安全效率高, 不需要调整和维护, 制动性能优于干式 制动器。为了提高设备运行性能和生产率, 设计时将会普遍采用湿式多盘 制动器。湿式多盘制动器代
13、替干式制动器指日可待。1.4 湿式多盘制动器研究的意义 湿式多盘制动器具有制动力矩大、使用寿命长、抗衰退及抗污染能力强、免维修等优点。广泛用于需要制动力矩大或工作环境恶劣的设备。因此,在较大型或特殊工况使用的工程车辆上,湿式多盘制动器取代其它形式制动器已成为必然趋势。 随着人们对湿式多盘制动器技术的了解不断加深, 以及基于其制动性能好、安全、效率高。制动器不需要调整和维护,维护保养费用低等特点,因此湿式多盘制动器的前景是非常广阔的。除此之外,近年来,随着用户对湿式多盘制动器制动性能和使用寿命要求的不断提高,我们有必要对湿式多盘制动器进行更近一步的改进与更新,所以有关湿式多盘制动器设计原则、结构
14、优化以及破坏机理等一系列基础理论方面的研究正在逐步进行和不断完善。 煤炭行业在我国不断发展的同时,也给我国人民生活水平的提高及国内经济的发展贡献了不可磨灭的力量。众所周知,湿式多盘制动器对于煤炭行业意味着什么,它是煤炭行业最不可缺少的。因此,研究湿式多盘制动器有着非常重要的意义。 第二章 制动系统的制动器要求和制动器的比较2.1 制动器的类型和比较2.2.1 制动器的类型 制动器分为碟式制动器、通风碟制动器、鼓式制动器。现在汽车上采用的制动器,结构分为鼓式和盘式的两种。鼓式制动器是汽车上最常用的一种制动器,它的摩擦副中的旋转元件为鼓状的制动鼓,工作边面为圆柱内表面,固定元件为圆弧形的带摩擦片的
15、制动踢。盘式制动器又称为碟式制动器,顾名思义是取其形状而得的。它由液压控制,主要零件有制动盘、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。分泵固定在制动器的底板上固定不动。制动钳上的两个摩擦片分别装在制动盘的两侧。分泵的活塞受油管输送来的液压作用,推动摩擦片压向制动盘发生摩擦制动,动作起来就好像用钳子钳住旋转中的盘子,迫使它停下来一样。只有在中高级轿车或者高性能汽车上才会采用四轮盘式制动器或者通风制动器。2.2.2 制动器的性能比较 鼓式刹车有良好的自刹能力,由于刹车来令片外张,车轮旋转连带着外张的刹车鼓扭曲一个角度,刹车张力越大,此情形就越明显,因此,一般大型车辆还是
16、使用鼓式刹车,除了成本较低外,大型车与小型车的鼓刹,差别可能只有大型采用气动辅助,而小型车采用真空辅助来帮助刹车。鼓式刹车制造技术层次较低,也是最先用于刹车系统,因此制造成本要比碟式刹车低。由于鼓式刹车刹车来令片密封于刹车鼓内,造成刹车来令片磨损后的碎屑无法散去,影响刹车鼓与来令片的接触面而影响刹车性能。由于刹车系统没有密封,因此刹车磨损的细屑不会沉积在刹车上,碟式刹车的离心力可以将一切水、灰尘等污染向外抛出,以维持一定的清洁。此外由于碟式刹车零件独立在外,要比鼓式刹车更易于维修 碟式刹车除了成本较高,基本上皆优于鼓式刹车,盘式制动器又称为碟式制动器,顾名思义是取其形状而得名。它由液压控制,这
17、种制动器散热快,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,并且不怕泥水侵袭,在冬季和恶劣路况下行车,盘式制动比鼓式制动更容易在较短的时间内令车停下。有些盘式制动器的制动盘上还开了许多小孔,加速通风散热提高制动效率。反观鼓式制动器,由于散热性能差,在制动过程中会聚集大量的热量。制动蹄片和轮鼓在高温影响下较易发生极为复杂的变形,容易产生制动衰退和振抖现象,引起制动效率下降。当然,盘式制动器也有自己的缺陷。比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,所以
18、只能适用于轻型车上。而鼓式制动器成本相对低廉,比较经济。 所以,汽车设计者从经济与实用的角度出发,一般轿车采用了混合的形式,前轮盘式制动,后轮鼓式制动。四轮轿车在制动过程中,由于惯性的作用,前轮的负荷通常占汽车全部负荷的70%80%,因此前轮制动力要比后轮大。轿车生产厂家为了节省成本,就采用前轮盘式制动,后轮鼓式制动的方式。四轮盘式制动的中高级轿车,采用前轮通风盘式制动是为了更好地发热,至于后轮采用非通风盘式同样则是成本的原因。毕竟通风盘式的制造工艺要复杂得多,价格也就相对贵很多。随着材料科学的发展以及成本的降低,在轿车领域中,盘式制动有逐渐取代鼓式制动的趋向。通风碟是由两块尺寸相同的制动碟构
19、成,他们之间有通风口。当制动碟随车轮高速旋转时,它就会象泵一样,把两碟之间的热空气排出,达到散热的目的。第三章 湿式多盘制动器概述3.1 湿式多盘制动器的现状、种类及特点 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、湿式多盘失压式制动器,多功能湿式盘式制动器三种形式。 普通型湿式多盘制动器采用压力操纵制动,卸压后弹簧释放制动。压力油进入制动器油腔,作用在一个与摩擦片外径相等的大活塞上,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,
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