块式制动器失效机理及闸瓦磨损分析

发布时间：2020-06-05 21:43

【摘要】：电梯作为建筑物内主要的运输工具之一,是涉及人员生命安全的特种设备,近年来由于电梯制动器故障而造成的人员伤亡和财产损失事故屡见不鲜。作为电梯不可或缺的重要部件之一,制动器一旦发生故障,就有可能造成重大伤亡事故。本文以DZD1-653型电梯块式制动器为研究对象,开展其失效模式与失效机理的研究,研究闸瓦磨损机理并进行仿真分析。论文的主要研究工作如下:第一章,阐述了论文的选题背景和意义,介绍了电梯制动器的基本要求与分类,制动器工作特性、故障诊断研究现状,分析了制动器闸瓦磨损研究现状以及存在的问题,并提出了全文的工作内容。第二章,分析了块式制动器的组成和工作原理;通过对其工作特性进行分析,建立了表征其工作特性的力学模型;运用故障树分析法对其潜在故障进行研究,确定了其主要故障模式为制动力矩不足;通过分析主要故障模式的失效机理,选取闸瓦磨损量作为表征块式制动器制动性能的退化参数。第三章,通过研究闸瓦材料特性以及其磨损机理,建立了基于赫兹理论的闸瓦与制动轮接触模型和基于Archard模型的闸瓦磨损模型;通过数值计算,得到了闸瓦磨损深度随制动次数变化的数学关系以及块式制动器制动力矩与制动次数之间的数学关系。第四章,利用ABAQUS对理想磨损、偏磨以及双侧闸瓦受力不对称磨损三种情况进行有限元分析,得到了不同磨损情况下制动闸瓦接触应力随制动次数的变化规律。第五章,对全文研究内容进行了总结,并展望了下一步的研究内容。
【图文】：

制动器,鼓式制动器,制动臂

(a)鼓式制动器 (b)块式制动器 (c)碟式制动器图 1.1 常见制动器1）鼓式制动器鼓式制动器通常包括制动弹簧、电磁装置、制动闸瓦、制动臂以及传动和调节机构等组成。其工作特点是制动臂绕支点旋转实现抱闸和松闸功能。它的优点是结构简单，易于调整；但是由于力臂的存在，它的缺点也很明显，占用空间较大，电磁铁动作行程较长且所需电磁吸力较大，同时因为动作行程较长，其响应时间在三种制动器中是最长的，所以当电梯出现上行突然超速或者蹲底等情况时，鼓式制动系统无法快速紧急制动。2）块式制动器块式制动器与鼓式制动器制动原理相同，由于省去了制动臂，它降低了电梯曳引机的高度，且制动响应时间更短，由电磁力计算公式可知，与同体积的鼓式制动器相比，它的电磁吸力更大，但由于没有制动臂，其制动力较大，在抱闸过

偏磨,制动闸瓦,闸瓦,双侧

(a)偏磨 (b) 双侧闸瓦受力不对称图 1.2 偏磨及双侧闸瓦受力不对称的制动闸瓦表面情况由图 1.2 可知，，偏磨和双侧闸瓦受力不对称都会对制动闸瓦的制动性能产生一定的影响，造成电梯制动器制动力矩输出不稳定、制动时产生的噪声过大以及制动震动等情况，上述现象都会缩短块式制动器的使用寿命。孙可心[50]以某型号货车转向架为研究对象，针对其出现的传动效率低和闸瓦偏磨问题展开研究，使用解析法建立了闸瓦磨损量与受力之间的关系。李霏等[51]针对汽车盘式制动器刹车片的偏磨问题展开研究，分析了偏磨的影响因素以及后果。张光荣等[52]以汽车盘式制动器为研究对象，对其由于偏磨而引起的制动噪声进行有限元复特征值提取，建立了系统阻尼比与偏磨量之间的变化关系。邹国峰[53]考虑了引起摩擦片偏磨现象的因素（如温度变化、应力分布等），通过建立热-应力-磨损耦合模型，对盘式制动器在制动过程中的偏磨情况进行研究，建立了制动噪声与刹车片偏磨之间的联系，进而提出了减小噪声的制动器结构优化方法。
【学位授予单位】：浙江理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU857

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