液压干式多片制动器的设计

发生热疲劳裂纹。也是接触界面摩擦学特性发生变化(转化膜的形成和稳定性、热衰退)的重要原因。摩擦热还会导致制动压力不均匀分布和表面温度梯度的变化。

(4)腐蚀磨损是在摩擦过程中，金属与周围介质发生化学或电化学反应而产生的表面损伤。

综上所述，在摩擦过程中，材料的磨损可能不止一种磨损机理在起作用，而是几种可能同时作用，并且在不同摩擦阶段，可能会有不同的磨损机理起主导作用，有时可相互转化，同时材料的磨损并不仅限于以上几种，这些都给认识和研究摩擦材料的磨损机理带来一定的难度。

2.2多片制动器的组成

多片干式液压制动器是专为动力电机配套使用而设计的。它具有良好的制动性能，也可以在其他机械系统中使用。多盘干式液压制动器的基本结构如2所示，多盘摩擦式液压制动器由摩擦片、制动盘、进油口、弹簧、前后盖、活塞、缸体等零件组成，这种制动器是一种常闭干式液压盘式摩擦制动器，在通常情况西安，依靠一组圆柱压缩弹簧产生的压力作用在活塞上压紧摩擦片与摩擦盘而产生制动力矩，当制动机械需要转动时，将压力油通过液压油路输送到缸体内，此时，液压力将活塞推开，摩擦片与摩擦盘分离。机器开始转动工作。多盘摩擦式液压制动器的特点是：结构简单、操作灵活、摩损均匀，制动力矩大、制动性能稳定，当需要较大制动扭矩时，在不需要增大制动器的径向尺寸的前提下，通过增加摩擦片的数量，来调节制动力矩，通过摩擦片的标准化就可以实现制动器的系列化，对生产与维护都产生很大的方便。由于这种制动器的诸多优点，因此，在许多的制动系统中液压盘形制动器的应用也越来越多多。

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图 2多片干式液压制动器基本结构

2.3制动器工作原理

它主要是由摩擦片、制动盘、弹簧、前后盖、活塞、缸体等零件组成。

这种盘式液压制动器，安装在电机的轴端上。它的工作过程是：在一般情况下，活塞8在弹簧4的压力作用下，压紧制动盘2和摩擦片1，产生摩擦力矩，使制动器抱闸，实现电机制动，当电机需要转动时，液压油在控制油路的作用下通过进油口3进入缸体，使制动器松闸，这时摩擦盘2和摩擦片1分离，电机运转。制动器通过前盖法兰上的螺钉固定在采煤机上，制动油液的控制是通过液压油路上的一个电磁控制阀，在通常情况下，电磁控制阀不工作，当电机需要转动的时候，电磁控制阀发出信号，控制液压油路输送压力油从进油口3进入缸体10实现松闸。当制动器出现故障或者更换摩擦片的时候，可以对制动器进行机械方式释放，释放方式为，把螺钉5卸下，用两个长螺钉旋入活塞8的螺孔中，完全旋紧，将活塞8提起，这是制动器被释放。为了避免过早更换摩擦片造成材料浪费或者过迟更换摩擦片引起安全隐患，可以在后盖上开一测量孔，通过测量后

盖与活塞之间的距离来确定摩擦片的磨损程度，所以这种结构比较好。

2.4摩擦片计算

根据已知条件，转换到制动轴上的最大传递扭矩为T=700NM，根据传递的力矩，由机械零件强度计算，根据轴的抗扭强度条件

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?T?

式中，?T--轴的扭转切应力；

TT??[?T] 3WT0.2dT--轴所受扭矩；

[?T]--轴的许用扭转切应力，这里认为轴的材料选用45号钢，取30MPa；

d--轴的危险截面直径；

当轴上有键时，d应增大约7%，求得的轴径应按标准直径圆整。带入数据，计算

d=58.8mm,增大7%圆整得d=52.2，圆整取d=68mm。 (1)摩擦片的平均直径

确定摩擦片工作面平均直径既要保证有足够的制动力矩, 又要尽可能减小体积和质量。通常由式Dp?(2.5~4)d确定平均直径Dp,

取Dp?2.5d?170mm。 （2）摩擦片工作的内外直径D1 、D2

D1?(0.5~0.6)D2； D2?1.1Dp?190mm； D2圆整取190mm,D1?68mm； （3）摩擦面对数i

i?8TK

?(D22?D12)Dpf[k]式中， K——工作情况系数，取3；

f——摩擦系数，铜基粉末冶金材料取0.3； [k] —许用单位面积压力，[k]=1~2MPa,取2MPa；

i?2.92(对)，通常i取偶数，i?4对。则摩擦片总数iz?4?1?5片。

（4）摩擦片厚度

摩擦片的厚度与其材料有关，对于两面镶铜基粉末摩擦材料摩擦片，干式厚度一般

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为B= 4~6mm, 取B= 4mm。 （5）摩擦片脱开的平均间隙δ

摩擦片脱开时间隙应使摩擦片在脱开状态下不带片，又要使间隙尽可能小以提高制动的灵敏度。对于镶摩擦材料层的摩擦片, 其间隙通常为=1.0~1.5mm, 取δ=1.2mm。 (6)扭矩验算

由已知条件可知，制动器的摩擦面上的摩擦转矩，可取为设计静制动力矩，如图 3摩擦盘上的摩擦转矩3所示的摩擦盘为

2?3(R2?R13)?T

R13式中 Tu——设计时所确定的制动力矩；

Tu?z?up2?R2dR?R2 u——摩擦片的材料选用粉末冶金材料，取其u=0.3；

p——摩擦面上的压强，其值应小于机械设计手册上所列相应材料的许用压强

（MPa），这里p=2MPa；

z——摩擦面数，共4对8面；

R1——摩擦片的有效内径半径，R1=68mm； R2——摩擦片的有效外径半径，R2=190mm；

带入数据验算得Tu?5.595?103Nm?T，满足设计要求。

2.5制动器轴向压紧力的计算

按照确定的制动扭矩，计算所需轴向压紧力（弹簧总压紧力）为：

Q?2TBifDp?10182N

式中 T——设计时所确定的制动力矩，这里取静制动力矩，T=700Nm；

β——安全系数，一般β=1.2；

f——摩擦片的材料选用粉末冶金材料，取其f=0.3； i——摩擦面对数，i=4；

Dp——摩擦片平均直径，170mm；

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