矿用自卸车湿式制动器三维热力耦合摩擦特性研究

发布时间：2019-09-13 13:47

【摘要】：矿用自卸车属于非公路车辆,常年在矿砂石路面上运行,行驶条件比较恶劣,因其载重质量大、动力性强被广泛应用。近年,随着矿用自卸车的行车速度不断增加,其制动效能也应随之增加。制动器是确保车辆安全性能的重要组成部分,制动稳定性能直接影响车辆的安全行驶。而制动稳定性和制动安全性与制动器的摩擦特性密切相关。摩擦特性的影响因素较多如摩擦材料、摩擦速度、表面温度、热传导、摩擦系数、热磨损、热机耦合、制动抖动、接触压力、润滑油的温度、油品等。为了描述矿用自卸车湿式制动器的实际工作情况,本文建立了湿式制动器三维热力耦合模型并对湿式制动器的摩擦副工作特性进行研究,利用WORKBENCH通过有限元法对其摩擦特性进行仿真分析,并用实验验证其合理性。本课题主要完成了以下研究:(1)结合湿式制动器摩擦接触理论、摩擦生热理论和应力基本理论,建立了湿式制动器三维瞬态热传导模型,并用有限元法求解热传导方程。分析制动过程中应力的来源,同时考虑到由温度梯度引起的热应力,建立了应力分析模型。由于温度和应力是相互影响,且温度占主导地位,为了准确的分析整个制动过程的变化情况,建立了三维瞬态热应力顺序耦合模型。(2)应用ANSYS WORKBENCH对摩擦副在紧急制动和连续制动两种工况下的温度场和应力场进行仿真分析,为了更准确的分析摩擦热,在定义边界的时候考虑到了热辐射对摩擦热的影响,对热流分配系数、热密度、对流换热系数、油槽的换热系数进行了研究。(3)为了进一步探究引起温度场和应力场变化的原因,对制动初速度、杨氏模量、摩擦片的导热系数这三个因素进行了分析,通过改变这三个参数的大小来观察温度和应力的变化情况,深入研究摩擦特性。(4)进行台架试验,并进行安装检查和空载温度检测,然后测定紧急制动和连续制动两种工况下桥壳表面的温度、制动油液温度、对偶钢片温度,与仿真结果进行对比,为湿式制动器的研究提供准确、可靠的实验数据支撑。
【图文】：

矿用自卸车,实物

其良好的散热能力，较低的温升、可靠的稳损、较长的寿命等十分突出的优点被广泛用闭的工作环境，减小了外界杂质进入的可能个摩擦副浸在油液环境中，制动时，油液能湿式制动器在制动阶段能够平顺结合。可以动力，，不需要增加每个摩擦副的尺寸就可以小，对于整体影响较小，不需要专门的对其护工作和维护成本。实质是两个接触面之间相互接触产生摩擦阻辆减速或者停车。因此制动性能对车辆的安动器在制动过程中摩擦产生的热量高达 95盘的温度急剧升高，摩擦系数降低，引起疲中摩擦热的研究尤为重要。

温度分布,摩擦副,温度分布,湿式制动器

第一章绪论谢昭[19]等通过有限元计算方法，研究了不同制动工况和不同外界条件对于制动器瞬时温度的影响，分析结果表明制动速度和摩擦力的变化对制动盘表面温度增长有促进作用。国内学者们早期主要集中在数值计算方面的研究，对于温度场分布以及温度场引起热应力场的研究比较少。随着湿式制动器在实际应用中出现的问题不断增多，重载车辆对湿式制动器的安全性要求越来越高，对于温度的研究也更加深入，从最开始的一对或两对摩擦副的研究到现在的多对摩擦副的研究[20]，有限元模型的建立从之前的二维到现在的三维，从摩擦系数的实验研究到温度的采集以及和温度仿真的对比。就目前来看，对于湿式制动器方面的研究和实验仍然是一个热点问题。
【学位授予单位】：重庆交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.5;U469.4

【参考文献】