提升机液压制动器结构优化与性能分析研究
发布时间：2021-10-09 07:33
盘式制动器在整体制动系统居于咽喉位置,其制动性能直接影响制动系统的运行质量,近年来因盘式制动器失效引起了众多严重的矿井安全生产事故,这对于优化盘式制动器的结构,改善制动性能提出了迫切要求,本文在对比分析现有盘式制动器的基础上,研究归纳失效分析机理,对盘式制动器的结构进行优化,提升制动性能。主要研究内容如下:（1）选择后置式盘式制动器和无轴式盘式制动器作为研究对象,对比两类盘式制动器的结构特点和工作原理,在概述关键工作参数的基础上,从可靠性角度分析导致失效的因素;研究归纳盘式制动器的失效机理,建立系统性的失效分析图,分析失效的主要形式及其主导因素。（2）计算两类盘式制动器的工作参数,选择碟簧、筒体和油缸作为关键零部件,采用参数化方法对两类盘式制动器进行建模,通过有限元分析对比关键零部件的结构特性和受力状态,依靠模态分析研究盘式制动器整机和筒体的振动特性,综合对比发现无轴式盘式制动器整体性能更佳。（3）利用ADAMS对无轴式盘式制动器的紧急制动过程进行动力学仿真,建立制动性能的相关评价指标,对制动盘和闸瓦采用柔性化方法进行建模,建立了盘式制动器整体的刚柔耦合模型,通过控制变量法研究分析制动...
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
后置式盘式制动器结构图
2盘式制动器结构对比和工作原理分析11栓2、筒体15一起向右运动，闸瓦16移向制动盘17，直至闸瓦16贴紧制动盘17，当工作油压降低至最低工作油压时，受压碟簧13产生的力通过闸瓦16作用在制动盘17上，产生相应的制动正压力，制动器完成制动动作。后置式盘式制动器虽整体结构简单，制动效果较好，在结构上仍存在以下问题：1.后置式盘式制动器内部设有2处高压密封圈，均位于活塞和油缸之间，增加了油液泄露污染的概率；2.活塞的定位不止依靠油缸内壁面，受相关零部件的制约，如连接轴和联结螺栓的制造及安装精度，均会影响活塞在油缸内部的配合程度，导致活塞在油缸内部歪斜、倾倒，甚至发生卡缸事故，致使漏油和油压力下降现象，使得油缸和活塞附近零部件受到油液污染，引发矿井安全生产事故，但是这样的结构特点对于相关零部件的制造及其安装精度提出了更高要求，整体制造和安装比较复杂。2.1.2无轴式盘式制动器同后置式盘式制动器相比，无轴式盘式制动器结构图见图2-2。无轴式盘式制动器主要包括制动器体12、调整螺母7、活塞3和端盖2，筒体11可在制动器体12上可实现相对移动，而调整螺母7和制动器体12通过螺纹完成连接，活塞3整体呈现阶梯轴状，设置于保持同心位置关系的油缸9内，油缸9位于调整螺母7和制动器体12下侧，油缸9和活塞3二者同心，均为封闭腔体。1-拉紧螺栓2-端盖3-活塞4-油缸盖5-密封圈6-进油口7-调整螺母8-油道9-油缸10-支撑11-筒体12-制动器体13-碟簧14-闸瓦15-制动盘图2-2无轴式盘式制动器结构图Figure2-2Structuraldiagramofshaftlessdiscbrake活塞3一侧连接端盖2，另一侧同油缸9由于结构特点形成的空隙构成一个
2盘式制动器结构对比和工作原理分析13盘式制动器主要受液压油作用力1F、碟簧产生的作用力2F、综合运动阻力3F等力的共同作用，依靠油液压力1F进行开闸，通过碟簧作用力2F进行制动。为清楚表明盘式制动器受力状况，进而分析工作原理，本章采用盘式制动的结构简图进行分析，具体见下图2-3。图2-3盘式制动器的受力分析Figure2-3Forceanalysisdiagramofdiscbrake(1)制动正压力N液压缸内产生的力1F：1FPA(2-1)式中：P——液压油油压，N；A——液压缸面积，mm2。盘式制动器在制动状态下，碟簧受压产生的作用力2F：20FKx(2-2)式中：K——碟簧的刚度，N/mm；0x——碟簧组的预压缩量，mm；在制动器开闸过程中，油液压力随着油压P增大，从而推动活塞动作，压缩碟簧，综合运动阻力3F由活塞在油缸中的运动阻力、筒体和制动器间摩擦阻力等构成，综合阻力3F方向与活塞运动方向相反，在油压增大至最大理论工作油压maxP，油液压力满足12FF，闸瓦脱离制动盘，制动盘完成开闸动作，此时制动器内部受力:123FFF(2-3)
【参考文献】：
期刊论文
[1]矿井提升机盘式制动器故障分析与应对措施[J]. 张水林. 煤矿机械. 2019(08)
[2]汽车通风盘式制动器的流固热多物理场耦合建模与分析[J]. 张森,章健. 机械工程学报. 2019(08)
[3]TP1型盘形制动器在杨村煤矿副井提升机上的应用[J]. 靳颖泽. 煤矿机电. 2018(06)
[4]基于有限元方法的深井提升机制动系统模态分析[J]. 郝雪弟,张艺萱,刘冰,张雪,刘贺伟,孟国营. 煤炭工程. 2018(10)
[5]盘形制动器的结构特点及故障分析[J]. 胡武超,晋民杰,荆华,王凯. 煤矿机械. 2017(08)
[6]矿井提升机盘式制动器可靠性分析[J]. 薛鹏. 山东煤炭科技. 2016(12)
[7]千米深井提升机动态提升过程制动力矩计算[J]. 翟维东,刘超,杜悟迪,梁皓,马钟旻. 矿山机械. 2016(05)
[8]矿井提升机盘式制动器设计[J]. 贾玉景,代颖军. 机床与液压. 2014(10)
[9]液压缸后置盘式制动器设计[J]. 刘敬平,张冬梅. 煤矿机械. 2014(04)
[10]基于边界摩擦的碟簧隔振器力学性能(英文)[J]. 贾方,张凡成. Journal of Southeast University（English Edition）. 2014(01)
博士论文
[1]提升机紧急制动闸瓦摩擦磨损特性及其突变行为研究[D]. 鲍久圣.中国矿业大学 2009
硕士论文
[1]基于Kriging-GA的汽车昼行灯光导注塑工艺参数多目标优化与模具设计[D]. 刘安林.江苏大学 2019
[2]某轿车通风盘式制动器有限元分析及优化设计[D]. 李飞.山东建筑大学 2019
[3]基于热-机耦合的深井提升机盘式制动器结构优化及疲劳寿命预测[D]. 梁勇为.中国矿业大学 2019
[4]大兆瓦风电盘式制动器关键部件优化设计研究[D]. 朱成章.大连交通大学 2018
[5]深井摩擦式提升系统安全制动动态特性分析[D]. 林玲.安徽理工大学 2018
[6]基于Linux的提升机制动监测装置人机交互系统设计[D]. 孙涛.中国矿业大学 2018
[7]浮钳盘式制动器制动特性仿真及试验研究[D]. 唐玉龙.山东理工大学 2018
[8]诊断故障及监测制动正压力的提升机盘式制动器设计研究[D]. 沙世康.中国矿业大学 2018
[9]基于复模态分析的盘式制动器仿真优化[D]. 郑涛.浙江大学 2018
[10]矿用提升机盘式制动器正压力分析及其检测方法[D]. 高晓强.太原理工大学 2017
本文编号：3425921
【文章来源】：中国矿业大学江苏省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：89 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
后置式盘式制动器结构图
2盘式制动器结构对比和工作原理分析11栓2、筒体15一起向右运动，闸瓦16移向制动盘17，直至闸瓦16贴紧制动盘17，当工作油压降低至最低工作油压时，受压碟簧13产生的力通过闸瓦16作用在制动盘17上，产生相应的制动正压力，制动器完成制动动作。后置式盘式制动器虽整体结构简单，制动效果较好，在结构上仍存在以下问题：1.后置式盘式制动器内部设有2处高压密封圈，均位于活塞和油缸之间，增加了油液泄露污染的概率；2.活塞的定位不止依靠油缸内壁面，受相关零部件的制约，如连接轴和联结螺栓的制造及安装精度，均会影响活塞在油缸内部的配合程度，导致活塞在油缸内部歪斜、倾倒，甚至发生卡缸事故，致使漏油和油压力下降现象，使得油缸和活塞附近零部件受到油液污染，引发矿井安全生产事故，但是这样的结构特点对于相关零部件的制造及其安装精度提出了更高要求，整体制造和安装比较复杂。2.1.2无轴式盘式制动器同后置式盘式制动器相比，无轴式盘式制动器结构图见图2-2。无轴式盘式制动器主要包括制动器体12、调整螺母7、活塞3和端盖2，筒体11可在制动器体12上可实现相对移动，而调整螺母7和制动器体12通过螺纹完成连接，活塞3整体呈现阶梯轴状，设置于保持同心位置关系的油缸9内，油缸9位于调整螺母7和制动器体12下侧，油缸9和活塞3二者同心，均为封闭腔体。1-拉紧螺栓2-端盖3-活塞4-油缸盖5-密封圈6-进油口7-调整螺母8-油道9-油缸10-支撑11-筒体12-制动器体13-碟簧14-闸瓦15-制动盘图2-2无轴式盘式制动器结构图Figure2-2Structuraldiagramofshaftlessdiscbrake活塞3一侧连接端盖2，另一侧同油缸9由于结构特点形成的空隙构成一个
2盘式制动器结构对比和工作原理分析13盘式制动器主要受液压油作用力1F、碟簧产生的作用力2F、综合运动阻力3F等力的共同作用，依靠油液压力1F进行开闸，通过碟簧作用力2F进行制动。为清楚表明盘式制动器受力状况，进而分析工作原理，本章采用盘式制动的结构简图进行分析，具体见下图2-3。图2-3盘式制动器的受力分析Figure2-3Forceanalysisdiagramofdiscbrake(1)制动正压力N液压缸内产生的力1F：1FPA(2-1)式中：P——液压油油压，N；A——液压缸面积，mm2。盘式制动器在制动状态下，碟簧受压产生的作用力2F：20FKx(2-2)式中：K——碟簧的刚度，N/mm；0x——碟簧组的预压缩量，mm；在制动器开闸过程中，油液压力随着油压P增大，从而推动活塞动作，压缩碟簧，综合运动阻力3F由活塞在油缸中的运动阻力、筒体和制动器间摩擦阻力等构成，综合阻力3F方向与活塞运动方向相反，在油压增大至最大理论工作油压maxP，油液压力满足12FF，闸瓦脱离制动盘，制动盘完成开闸动作，此时制动器内部受力:123FFF(2-3)
【参考文献】：
期刊论文
[1]矿井提升机盘式制动器故障分析与应对措施[J]. 张水林. 煤矿机械. 2019(08)
[2]汽车通风盘式制动器的流固热多物理场耦合建模与分析[J]. 张森,章健. 机械工程学报. 2019(08)
[3]TP1型盘形制动器在杨村煤矿副井提升机上的应用[J]. 靳颖泽. 煤矿机电. 2018(06)
[4]基于有限元方法的深井提升机制动系统模态分析[J]. 郝雪弟,张艺萱,刘冰,张雪,刘贺伟,孟国营. 煤炭工程. 2018(10)
[5]盘形制动器的结构特点及故障分析[J]. 胡武超,晋民杰,荆华,王凯. 煤矿机械. 2017(08)
[6]矿井提升机盘式制动器可靠性分析[J]. 薛鹏. 山东煤炭科技. 2016(12)
[7]千米深井提升机动态提升过程制动力矩计算[J]. 翟维东,刘超,杜悟迪,梁皓,马钟旻. 矿山机械. 2016(05)
[8]矿井提升机盘式制动器设计[J]. 贾玉景,代颖军. 机床与液压. 2014(10)
[9]液压缸后置盘式制动器设计[J]. 刘敬平,张冬梅. 煤矿机械. 2014(04)
[10]基于边界摩擦的碟簧隔振器力学性能(英文)[J]. 贾方,张凡成. Journal of Southeast University（English Edition）. 2014(01)
博士论文
[1]提升机紧急制动闸瓦摩擦磨损特性及其突变行为研究[D]. 鲍久圣.中国矿业大学 2009
硕士论文
[1]基于Kriging-GA的汽车昼行灯光导注塑工艺参数多目标优化与模具设计[D]. 刘安林.江苏大学 2019
[2]某轿车通风盘式制动器有限元分析及优化设计[D]. 李飞.山东建筑大学 2019
[3]基于热-机耦合的深井提升机盘式制动器结构优化及疲劳寿命预测[D]. 梁勇为.中国矿业大学 2019
[4]大兆瓦风电盘式制动器关键部件优化设计研究[D]. 朱成章.大连交通大学 2018
[5]深井摩擦式提升系统安全制动动态特性分析[D]. 林玲.安徽理工大学 2018
[6]基于Linux的提升机制动监测装置人机交互系统设计[D]. 孙涛.中国矿业大学 2018
[7]浮钳盘式制动器制动特性仿真及试验研究[D]. 唐玉龙.山东理工大学 2018
[8]诊断故障及监测制动正压力的提升机盘式制动器设计研究[D]. 沙世康.中国矿业大学 2018
[9]基于复模态分析的盘式制动器仿真优化[D]. 郑涛.浙江大学 2018
[10]矿用提升机盘式制动器正压力分析及其检测方法[D]. 高晓强.太原理工大学 2017
本文编号：3425921
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