温式多盘制动器热—结构耦合分析与优化

发布时间：2020-11-13 13:50

　　 湿式多盘制动器因多摩擦副、全封闭结构而具备制动力矩大、抗污染能力强等特性,逐步在矿山车辆领域推广,但温升引起的热失效问题严重限制了其制动性能的发挥,甚至危害车辆的运行安全。本文以某矿用胶轮车的湿式多盘制动器为研究对象,对其紧急制动工况时的热-结构耦合问题进行分析。主要研究内容如下:以传热学、热弹性力学理论为依据,推导摩擦制动的热-结构耦合理论及其有限元求解方法。结合该湿式多盘制动器的实际结构、制动特性,确定载荷及热边界条件,创建其三维热-结构耦合分析的有限元模型,并通过仿真计算,分析制动过程温度场、应力场的空间分布规律,揭示热与结构之间的相互关系。开展湿式多盘制动器紧急制动工况台架实验,获取径向、周向各测量点的实际温升数据,与仿真结果对比并进行误差分析,以验证所建立的湿式多盘制动器热-结构耦合有限元模型的正确性。最后基于等热流密度法,提出通过优化摩擦副接触压力分布实现温升的改善,建立湿式多盘制动器结构优化设计数学模型并运用有限元法求解,按照优化后的设计变量重新建立热-结构耦合分析模型,验证优化的有效性。
【学位单位】：西安科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：U463.512
【部分图文】：

意义一种广泛安装在矿山车辆的新型制动器[比，最显著区别是，其摩擦副由多组 圆有冷却油的制动器壳体内。以一种普通型图 1.1 所示，其主要元件包括壳体、行车、油封元件等。当驾驶员踩下制动踏板后壳体上的行车制动油腔，推动行车制动活擦盘，动摩擦盘由于安装在轮毂上，在行之间相互摩擦，产生制动力矩，促使汽车位弹簧推动压盘和行车制动活塞复位，动辆恢复正常行驶能力。

1 绪论矿用工程车辆的推广应用[3]。2015 年，国家安全生产监督管理总局颁布的《煤程》中明确规定： 煤矿井下采用无轨胶轮车进行作业时，工作制动必须采用湿，以保证车辆安全行驶 ，该规定在政策层面有利于推动促进国内湿式制动器产发展[4]。随着湿式多盘制动器的长期应用，一些新的缺陷与不足逐渐暴漏，严重影响了能的发挥，甚至危害到车辆的运行安全。湿式制动器的封闭式结构是一把双刃能够防止煤矿井下恶劣环境中灰尘、泥水对制动器的污染，但同时也导致制动能较差，依靠内部冷却油液的对流降温效果比较有限，并且由于矿用胶轮车行杂，载荷较大，反复制动越发容易引起摩擦盘温升过快，高温会引起摩擦盘摩著降低，制动力矩也相应急剧减小甚至失效，即 热衰退 现象[5]。同时就制动而言，当摩擦副温度过高且分布不均匀时，还会破坏摩擦盘与钢盘之间的压力触状态，引起摩擦盘局部烧蚀、热疲劳裂纹、翘曲变形等热失效行为，如图 1

Z静摩擦动摩擦YXr内r外ω摩擦生热图 2.1 单摩擦副导热分析为属于三维导热问题，用温度场来描间坐标和时间上的函数，即T T ( x, y , z , t)间，s；x、y、z笛卡尔坐标系导热问题，在制动器中取长宽高分
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本文编号：2882264