干式盤型液壓制動器的畢業(yè)設(shè)計

1、 . PAGE34 / NUMPAGES38題目：干式盤型液壓制動器的設(shè)計專業(yè)：機械設(shè)計制造與其自動化學生：王坤 （簽名）指導教師：周新建 （簽名）摘要干式盤型液壓制動器是保證采煤機可靠運行非常重要部分，它的可靠性直接關(guān)系著煤礦安全生產(chǎn)。本次設(shè)計，以煤礦機械安全生產(chǎn)為背景，首先對現(xiàn)在所使用的制動器進行了比較，對各個種類的制動器進行了分析。接著確定了液壓制動器的整體構(gòu)造，簡略制定了液壓制動器的設(shè)計方案。然后對摩擦片材料進行了分析與選取，確定了摩擦片所使用的材料，最后對制動器摩擦盤、缸體、活塞等尺寸進行了計算與校核，設(shè)計出整個制動器。繪制出了整個制動器的裝配圖和各個零件圖。關(guān)鍵詞：干式盤型; 液壓

2、制動器; 設(shè)計Subject: Thedesign of multiplehydraulicdrybrakeAbstractMultiple hydraulic dry brake is the guarantee of an important part of safety of coal mining machine operation, its reliability is directly related to the coal mine safety production. This design, in order to coal mine machinery safety as

3、the background, compares the brake first now in use, brake on each category are analyzed. Then determine the overall structure of the disc brakes, brake design scheme determined. Then has carried on the analysis and selection of friction materials, friction materials used to determine, at the end of

4、 the brake friction disk, cylinder, piston size was calculated and validated, the brake design. Drawing assembly drawing and parts diagram the brake.Keywords:Dry-type multidiscbrake;design目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc6092 1 引言 PAGEREF _Toc6092 1 HYPERLINK l _Toc1321 1.1 選題背景 PAGEREF _Toc1321

5、1 HYPERLINK l _Toc14902 1.2 礦用機械安全形勢 PAGEREF _Toc14902 1 HYPERLINK l _Toc3216 1.3 制動器發(fā)展史 PAGEREF _Toc3216 2 HYPERLINK l _Toc17970 1.4 制動器的基本概況 PAGEREF _Toc17970 3 HYPERLINK l _Toc14248 1.4.1 制動器的作用 PAGEREF _Toc14248 3 HYPERLINK l _Toc14052 1.4.2 制動器的性能要求 PAGEREF _Toc14052 3 HYPERLINK l _Toc29259 1.4

6、.3 制動器的種類 PAGEREF _Toc29259 3 HYPERLINK l _Toc14580 1.4.4 制動器的組成 PAGEREF _Toc14580 4 HYPERLINK l _Toc19919 1.5 制動器比較與應用概述 PAGEREF _Toc19919 4 HYPERLINK l _Toc6766 1.6 盤形制動器存在的問題 PAGEREF _Toc6766 6 HYPERLINK l _Toc500 2 總體方案與關(guān)鍵問題 PAGEREF _Toc500 7 HYPERLINK l _Toc22120 2.1 本論文要解決的關(guān)鍵問題 PAGEREF _Toc221

7、20 7 HYPERLINK l _Toc7781 2.2 干式液壓制動器總體方案 PAGEREF _Toc7781 7 HYPERLINK l _Toc781 3 干式盤型液壓制動器結(jié)構(gòu)設(shè)計 PAGEREF _Toc781 9 HYPERLINK l _Toc14637 3.1 摩擦片材料選擇 PAGEREF _Toc14637 9 HYPERLINK l _Toc23736 3.1.1 摩擦片材料分析與選擇 PAGEREF _Toc23736 9 HYPERLINK l _Toc2498 3.1.2 粉末冶金材料概述 PAGEREF _Toc2498 9 HYPERLINK l _Toc1

8、6206 3.1.3 摩擦材料的磨損理論與磨損類型 PAGEREF _Toc16206 10 HYPERLINK l _Toc7586 3.2 液壓制動器的組成 PAGEREF _Toc7586 14 HYPERLINK l _Toc9969 3.3 制動器工作原理 PAGEREF _Toc9969 15 HYPERLINK l _Toc31376 3.4 摩擦片計算 PAGEREF _Toc31376 15 HYPERLINK l _Toc23490 3.5 制動器軸向壓緊力的計算 PAGEREF _Toc23490 17 HYPERLINK l _Toc25581 3.6 摩擦片的制動性能

9、計算 PAGEREF _Toc25581 18 HYPERLINK l _Toc18518 3.7 摩擦片開啟的可靠性 PAGEREF _Toc18518 19 HYPERLINK l _Toc25551 3.8 摩擦片比壓的設(shè)計 PAGEREF _Toc25551 19 HYPERLINK l _Toc14583 3.9 制動器主要零件的設(shè)計 PAGEREF _Toc14583 19 HYPERLINK l _Toc32183 3.9.1 缸體參數(shù)設(shè)計 PAGEREF _Toc32183 19 HYPERLINK l _Toc29178 3.9.2 活塞參數(shù)設(shè)計 PAGEREF _Toc29

10、178 20 HYPERLINK l _Toc24603 3.9.3 鍵圈設(shè)計 PAGEREF _Toc24603 22 HYPERLINK l _Toc15784 3.9.4 彈簧計算 PAGEREF _Toc15784 23 HYPERLINK l _Toc21280 3.9.5 緊固連接螺栓計算 PAGEREF _Toc21280 24 HYPERLINK l _Toc22158 3.9.6 前缸蓋后缸蓋的設(shè)計 PAGEREF _Toc22158 25 HYPERLINK l _Toc22066 3.10 方案的其他標準件選取 PAGEREF _Toc22066 26 HYPERLINK

11、 l _Toc31025 3.11 設(shè)計中公差與配合的選取原則 PAGEREF _Toc31025 27 HYPERLINK l _Toc11105 3.12 本章小結(jié) PAGEREF _Toc11105 29 HYPERLINK l _Toc119 4 制動器液壓系統(tǒng) PAGEREF _Toc119 30 HYPERLINK l _Toc18097 4.1 液壓系統(tǒng)組成 PAGEREF _Toc18097 30 HYPERLINK l _Toc19013 4.2 液壓系統(tǒng)形式 PAGEREF _Toc19013 30 HYPERLINK l _Toc10014 結(jié)論 PAGEREF _Toc

12、10014 33 HYPERLINK l _Toc24035 致 PAGEREF _Toc24035 34 HYPERLINK l _Toc31589 參考文獻 PAGEREF _Toc31589 35引言選題背景盤型液壓制動器是采煤機中的一個非常重要部件，它的主要作用是當機器需要停止工作或者在出現(xiàn)設(shè)備故障的時候讓機器在要求的時間停止運動，也就是說需要在規(guī)定的時間把機器的動能盡快轉(zhuǎn)化為別的能量，使機器的動能消耗。工作原理是工件表面想回摩擦，從而達到機器停止制動的目的。盤式液壓制動器相對于鼓式制動器具有制動性能穩(wěn)定，傳遞力矩大、只有軸向受力、結(jié)構(gòu)緊湊、散熱性好等突出的優(yōu)點，所以在實際中被廣泛應用

13、。本次設(shè)計的題目是干式盤型液壓制動器的設(shè)計，通過本次設(shè)計，能對煤礦安全生產(chǎn)有一個明晰的認識，并且對大學四年的知識有一個系統(tǒng)的運用和理解，使自己的專業(yè)能給力有一個明顯的提高。同時讓自己的繪圖能力，學習認知的能力能夠有一個比較大的進步。礦用機械安全形勢在復雜地質(zhì)條件與惡劣環(huán)境下，礦山機械在重載和交變載荷狀態(tài)下工作，很容易產(chǎn)生安全隱患，如果沒有與時發(fā)現(xiàn)的話，設(shè)備繼續(xù)在這種環(huán)境下工作，就有可能導致惡性事故的發(fā)生。根據(jù)19942003年全國煤礦事故的統(tǒng)計,機電事故在各種非自然事故中居第4位,20%30%的事故在運輸設(shè)備上發(fā)生。而且，機電事故還會引發(fā)瓦斯爆炸等重大安全事故，煤礦井下的瓦斯爆炸事故中，有40

14、%45%是由于機電設(shè)備所產(chǎn)生的電火花引起。煤礦安全所產(chǎn)生的死亡人數(shù)中，有2.14%是由于機電事故。因此，采取對煤礦機電事故采取有效的遏制措施、尤其是運輸事故，對改變煤礦生產(chǎn)面貌、保障生產(chǎn)能力具有極大的意義。礦山機械設(shè)備是礦山生產(chǎn)中的重要設(shè)備，占有重要的地位。例如礦井提升裝置是井下與地面最主要的聯(lián)系工具。礦山提升設(shè)備的用途是將井下采掘的纖石，由運輸設(shè)備經(jīng)井下巷道運到井底車場，然后再由提升設(shè)備運到地面，礦山提升設(shè)備在工作中如果一旦發(fā)生機械和電氣故障，就會造成停產(chǎn)，甚至人身傷亡，為了保證生產(chǎn)以與人員的安全，所以對礦山提升設(shè)備要求穩(wěn)定運行，可靠安全，務必裝備性能優(yōu)良的控制設(shè)備和保護裝置與制動設(shè)備。電機

15、是礦井提升系統(tǒng)的動力源，因此，對于電機的制動保護也是礦山安全研究的重要容。當動力電機意外斷電或過載時，如果沒有有效的安全制動保護，其結(jié)果將非常嚴重，會對礦山的生產(chǎn)與生命財產(chǎn)安全造成不可估量的損失。制動器發(fā)展史 伴隨科學進步和相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，制動器經(jīng)歷了以下幾個發(fā)展階段。(1)機械制動器；(2)盤式制動器，1898年，克里夫蘭的埃安斯佩里設(shè)計的電動汽車就采用了前輪盤式制動器。斯佩里用各個車輪的輪轂和圓盤分別連成一體，另有一個鑲有摩擦片的小圓盤。電磁鐵的作用下制動時，使它緊貼轉(zhuǎn)動盤，就能阻止車輪的轉(zhuǎn)動，當電磁鐵斷電時，車輪又自行轉(zhuǎn)動。1902年。英國頒布了FW藍徹思特的非電磁盤式制動器專利，其原理

16、與現(xiàn)在的盤式制動器相似。藍徹思特盤式制動器的最大問題是制動時的沖擊噪聲大。1907年，英國人赫弗羅特提出了用石棉襯板的想法，解決了制動器存在的制動噪聲問題。盤式制動器的應用使美國汽車在制動性能方面有了很大提高。1965年生產(chǎn)的福特、雷鳥、林肯、大路等車均采用了KelseyHay前輪盤式制動器，雪佛萊、克爾維特等車采用了四輪盤式制動器：(3)液壓制動器，1918年，馬洛夫希德發(fā)明了液壓制動器，他利用液壓缸和油管將液壓油傳遞到制動蹄，使它壓緊制動鼓。第一輛全部輪子上都裝有液壓制動器的汽車是杜森貝格型車，但是汽車制造行業(yè)并未立即采用液壓制動，直到1931年，克萊斯勒、道奇、德斯多、普利茅斯、弗蘭克林

17、、列奧和格雷厄姆等車型采用了液壓制動，而其他廠家則仍然使用操作鋼索的機械制動器。通用和福特于1934年和1939年使用了液壓制動技術(shù)。(4)電子制動控制裝置，電子制動控制裝置包括防拖死系統(tǒng)(ABS)和牽弓控制系統(tǒng)(TCS)。ABS系統(tǒng)在制動過程中可自我調(diào)節(jié)車輪制動力，防止車輪抱死以取得最佳制動效果。ABS系統(tǒng)有如下優(yōu)點：可縮短制動距離，制動時不影響轉(zhuǎn)向性能；能增進駕駛員制動操作的穩(wěn)定性；可避免輪胎在制動時的偏磨。電牽引控制系統(tǒng)，可以對一個或多個車輪，在光滑路面上沒有牽引時，給每個車輪均勻改變動力。這些都是通過改變動力來控制制動器，并投有對摩擦片的工狀況進行監(jiān)測。隨著重型機械高速、重載方向的發(fā)展

18、，對制動器也提出了更高的要求。制動器不僅要滿足一般要求，同時還要具有高而穩(wěn)定的制動力，盡可能小的工作振動，較低的磨損率，特別是對其制動摩擦系數(shù)，必須在任何條件下保持基本的穩(wěn)定。為保證高性能的安全可靠性，這就需要對制動器的實時工作狀況有清楚的了解，這是制動器的一個發(fā)展方向，對關(guān)鍵部位的工作狀況有可分析的實測數(shù)據(jù)，這樣才能很好地采取措施去控制影響因素。制動器的基本概況制動器的作用制動器是具有使運動部件（或運動機械）停止、減速或保持靜止狀態(tài)等功能的裝置。是使機械中的運動件停止和減速的機械零件。通稱剎車、閘。同樣的，電機制動器是用于使工作中為防止意外事故發(fā)生而使電機停車或減速的機構(gòu)。制動器直接影響著電

19、機運行的停車和安全性的可靠性。隨著礦山生產(chǎn)的迅速發(fā)展和生產(chǎn)力的的提高，為了保證在意外狀況下電機安全可靠停車地制動器的工作可靠性顯得愈來愈重要。只有制動性能優(yōu)良、制動器工作穩(wěn)定的電機動力系統(tǒng)才保證生產(chǎn)的安全性。制動器的性能要求制動器的制動過程，從形式上說，就是通過能量的轉(zhuǎn)化，從而使需要制動的機器停止工作或者減速。機器的安全可靠性取決于制動器的制動安全性。近年來，隨著人們對煤礦安全生產(chǎn)要求的不斷提高，制動器的安全可靠性也越來越受到人們的關(guān)注，所以對制動器的性能要求也越來越高，一般制動器必須要滿足下面幾點要求：(1)為了滿足和保證安全制動的基本要求，必須要有足夠的制動力矩。(2)在受到(速度、溫度、

20、濕度、驅(qū)動力等)外界條件的變化的條件下，制動力矩的變化也要盡量小。這樣摩擦副才能產(chǎn)生穩(wěn)定的制動力矩。(3)具有良好的散熱性能，以避免摩擦表面溫度過高。(4)噪音要小、對環(huán)境的污染小。(5)耐磨性能良好，安全使用壽命要比較長。(6)維修和操作要簡單，方便，以滿足不同層次需求。制動器的種類制動器使用在不同的工況制動器的形式有所不同，根據(jù)不同的分類標準可以有以下幾種類型：(1)根據(jù)摩擦副的結(jié)構(gòu)型式，制動器可以分為鼓式制動器和盤式制動器。而鼓式制動器又分為帶式和蹄式制動器。按其制動蹄的布置型式蹄式制動器又分為雙向增力式、雙領(lǐng)蹄式和領(lǐng)蹄一從蹄式。盤式制動器分為全盤式、鉗盤式和錐盤式制動器等。盤式制動器的

21、散熱性比較好，構(gòu)造形式簡單，各部分調(diào)整方便。適用于重載場合，其有穩(wěn)定的制動效果，以與較好的耐高溫性，所以盤式制動器比鼓式制動器更容易在比較短的時間實現(xiàn)制動。 (2)根據(jù)摩擦副的工作環(huán)境，制動器分為于式制動器和濕式制動器，濕式制動器的摩擦副在油介質(zhì)中工作，是在邊界摩擦工作狀態(tài)下產(chǎn)生制動力矩的，干式摩擦制動器使用的是空氣自然冷卻。(3)根據(jù)驅(qū)動系統(tǒng)分類，制動器分為機械式、電磁式、液壓式、電液式、氣壓式、氣液式、慣性式等。由于液壓式制動器壽命長工作平穩(wěn)而迅速、制動效率高、工作平穩(wěn)而迅速等優(yōu)點，在車輛和重型設(shè)備上應用比較廣泛。 （4)根據(jù)制動器的工作狀態(tài)，制動器可分為常開式制動器和常閉式制動器。常閉式

22、制動器在彈簧和重力作用下常常處于閘塊抱緊狀態(tài)，在外力作用下才打開，在外力去除之后自動制動。而常開式與之相反，制動器經(jīng)常處于打開狀態(tài)，只有在外力作用下才抱緊制動。制動器的組成（1）執(zhí)行機構(gòu)（通稱為閘），它是默認作用在制動盤上，產(chǎn)生力矩的結(jié)構(gòu)。（2）傳動機構(gòu)，它是控制并調(diào)節(jié)制動力矩的部分，按運動力源分為彈簧傳動、壓氣、以與油壓系統(tǒng)。制動器比較與應用概述液壓制動器一般分為干式和濕式。干式制動器又有多片干式液壓制動器，蹄式制動器和盤式制動器等。近幾年的實際應用與經(jīng)多種工況作業(yè)條件使用證明，盤式制動器具有質(zhì)量輕、動作靈敏、結(jié)構(gòu)緊湊、安全性好，便于礦井生產(chǎn)的自動化等優(yōu)點，所以在礦井制動系統(tǒng)中，通常使用盤形

23、制動器。干式盤式制動器由制動器外殼、制動活塞、制動環(huán)、制動片、圓盤輪轂與端板等組成。若干固定的和轉(zhuǎn)動的制動摩擦片相互交替排列,固定摩擦片通過花鍵和制動器外殼連接,軸與活動摩擦片連接同時旋轉(zhuǎn)。當來自制動閥的液壓油進入到制動器時,制動活塞就把交替安裝的制動摩擦片壓緊,使旋轉(zhuǎn)的磨擦圓盤受到磨擦力減速直到停止轉(zhuǎn)動,達到制動的目的。下面是濕式與干式盤型制動器和一般干式（盤式和蹄式）制動器的比較與應用。（1）散熱條件。干式制動器與濕式制動器的制動遠離都是將機器的動能轉(zhuǎn)化為熱能釋放，產(chǎn)生熱量的地方主要是摩擦片與摩擦盤之間。濕式多片制動器和干式制動器的根本區(qū)別是濕式制動器都采用封閉的結(jié)構(gòu)，摩擦片在冷卻油中使用

24、，制動時產(chǎn)生的熱量只有較少一部分由制動器的元件吸收，而大部分熱量則通過冷卻液帶走。濕式制動器可以根據(jù)所制動的要求以與制動器發(fā)熱情況選擇合適的冷卻方式，可以使冷卻效果很好。而干式制動器通常是利用通風冷卻，冷卻效果比較差。由于干式制動器的冷卻條件沒有濕式制動器好，所以摩擦襯片受熱后的熱穩(wěn)定性會受影響，所以對摩擦片的要求很高。 （2）制動容量。濕式和干式盤型制動器均屬于全盤型制動器，制動盤摩擦面積比較大，制動轉(zhuǎn)矩容量明顯高于干式鉗盤式、蹄式制動器。另外，可以很方便的通過增加摩擦片的數(shù)量來提高制動轉(zhuǎn)矩。制動穩(wěn)定性。在制動穩(wěn)定性方面，濕式制動器比干式制動器好。由于濕式制動器的摩擦片在冷卻液中工作，散熱比

25、較好，所以很耐高溫，也可以有效的減少摩損。盤式摩擦面是兩個平行的平面，在一般情況下，兩摩擦面不會發(fā)生變形，所以穩(wěn)定性比較好。 （4）可靠性。濕式制動器一般為全密封結(jié)構(gòu)，所以不會因為泄漏而對工作環(huán)境產(chǎn)生污染。干式和濕式多片式制動器的摩擦片磨損都比較均勻，可以產(chǎn)生很大的制動力矩，制動效率很高，多片組合的方式使得只需要比較小的軸向壓緊力就可以推動活塞，實現(xiàn)制動要求，所以這對其他元件所需要承受的壓力也會減小，使得可靠性有顯著的提高。 （5）結(jié)構(gòu)尺寸。由于干式和濕式制動器均采用全盤式結(jié)構(gòu)，摩擦面積很大，這使制動器的外形尺寸可以設(shè)計的比較小，可以在復雜的機械結(jié)構(gòu)中安裝與使用。 （6）使用壽命。濕式液壓制動

26、器工作時，制動摩擦片浸泡在封閉的冷卻油，制動時摩擦材料不會直接接觸，這種制動方式磨損率很小，而且制動也比較平穩(wěn)，制動性能穩(wěn)定，相對與干式制動器，其使用壽命大大提高。盤型制動器存在的問題在制動器工作過程中，由于制動時間很短，動能大部分準換為熱能，而產(chǎn)生的熱量絕大部分被制動器吸收，這導致摩擦盤和摩擦片的溫度升高，摩擦副的摩擦因數(shù)就會發(fā)生改變，所以，磨損率會增加很多。 （2）摩擦副表面溫度過高導致摩擦片表面材料的性質(zhì)發(fā)生變化，導致摩擦片性能降低，可靠性降低。 （3）在使用現(xiàn)場憑借工人的經(jīng)驗或者定期更換摩擦片，這種方式勞動強度大，而且由于沒有準確的標準，很容易出現(xiàn)滯后更換而出現(xiàn)安全隱患或者前更換造成材

27、料的浪費。 （4）由于設(shè)計機構(gòu)的不合理性，使得制動器的機械釋放可靠性差。針對這些問題，在設(shè)計制動器的時候需要注意到這些問題，解決這些問題就是設(shè)計所需要解決的難題。本次設(shè)計針對摩擦材料的選取以與結(jié)構(gòu)設(shè)計進行選取與設(shè)計?？傮w方案與關(guān)鍵問題本論文要解決的關(guān)鍵問題經(jīng)過上文的諸多方便的比較和了解，不難得出以下結(jié)論：濕式液壓制動器優(yōu)于干式液壓制動器，干式盤型液壓制動器優(yōu)于蹄式制動器?？紤]到具體的應用工況，即礦用電機的安全制動，具有以下特點。（1）可靠性高。礦用電機的安全制動裝置是在電機斷電或電機過載損壞的緊急情況下的安全保障，要求具有極高的制動可靠性和安全性。（2）制動不頻繁。安全制動裝置只是在意外情況下

28、的安全保障，不需要頻繁制動與解除制動。（3）體積要求較高。由于安裝的空間有限，要求制動器的體積要比較小。（4）成本控制。為了實現(xiàn)經(jīng)濟性，必須在保障可靠安全性的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)較高的性價比。通過分析課題要求，本制動器設(shè)計需要滿足的設(shè)計要求為：制動類型：安全制動；制動油壓：1.62.0MPa；靜制動力矩：700NM；動制動力矩：490NM；為滿足以上設(shè)計要求和工礦要求，這里選擇摩擦方式為干式的多片液壓制動器。本文需要解決的關(guān)鍵問題是完成多片干式液壓制動器結(jié)構(gòu)與受力設(shè)計計算。本文將主要解決干式盤型液壓制動器的如下的關(guān)鍵問題：干式盤型液壓制動器結(jié)構(gòu)與受力設(shè)計計算；需要解決的問題：（1）制動器軸向壓緊力，（

29、2）摩擦片制動可靠性，（3）摩擦片開啟可靠性與摩擦片比壓的計算，（4）制動器主要零件的設(shè)計。（5）密封與緊固標準件的選擇。干式盤型液壓制動器總體方案通過查閱相關(guān)文獻與應用，本設(shè)計基于已知的基本設(shè)計參數(shù)提出如下總體方案，設(shè)計參數(shù)的提出是為詳細設(shè)計提供方向和參考，在后面的設(shè)計中可對參數(shù)做適當?shù)男拚?，得到較匹配的具體參數(shù)。干式多盤型液壓制動器的整體結(jié)構(gòu)如 REF _Ref356308718 h * MERGEFORMAT 圖 。圖 1整體結(jié)構(gòu)干式盤型液壓制動器結(jié)構(gòu)設(shè)計摩擦片材料選擇摩擦片材料分析與選擇一般來說，對摩擦元件的材料要求有如下幾個方面：（1）具有高而穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，對溫度、壓力、滑動速度變

30、化不敏感，動靜摩擦系數(shù)差值小。對于干式摩擦片我一般要求摩擦系數(shù)值的波動量不超過正常平均值的15%。對于濕式摩擦片摩擦系數(shù)數(shù)值的波動值不應超過20%；（2）具有足夠的強度和良好的耐磨性；（3）導熱性好，熱容量大，能經(jīng)受較高的溫度二無明顯的變形或碳化、腐蝕等引起材質(zhì)的改變；（4）抗膠合性能好，不擦傷對偶的摩擦表面；易跑合，耐油無腐蝕；（5）工藝性好，摩擦時沒噪聲、沒振蕩、沒雜味、沒污染物，成本低。在本設(shè)計中，設(shè)計的是干式液壓制動器，故要求摩擦片具有摩擦系數(shù)大，導熱和耐熱性好等特性，因此，在查閱相關(guān)資料后，選擇銅基粉末冶金材料作為摩擦片的材料。銅基粉末冶金材料具有相當高的摩擦系數(shù)，并具有良好的導熱性

31、和耐熱性（許用工作溫度可達560C），工作可靠。此外還具有相當高的強度和良好的耐磨性，其許用壓強高于其他摩擦材料，可用作摩擦片襯片或摩擦塊，在濕式或干式條件下與鋼或鑄鐵配對，用于重載或高速工況。粉末冶金材料概述粉末冶金材料用的是粉末冶金工藝制得的半致密材料、多孔材料和全致密材料（包括制品）。粉末冶金工藝具有傳統(tǒng)熔鑄工藝所無法得到的獨特的化學組成和物理性能，如材料的材料組織均勻，無宏觀偏析（合金凝結(jié)后其的截面上不同的位置沒有因為液態(tài)合金宏觀流動而造成的化學成分不均勻現(xiàn)象）、孔隙度可控，可以一次性加工成型等。平常按照用途可分為七類。粉末冶金減摩材料。又稱燒結(jié)減摩材料。經(jīng)過在材料孔洞中浸泡潤滑油或者

32、在材料的成分中添加固體潤滑劑或減摩潤滑劑制得。材料接觸面之間的摩擦系數(shù)小，在有限潤滑油條件下，可靠性高、使用壽命很長；并在干摩擦條件下，依靠自身或表層含有的潤滑劑，就是具備有自行潤滑效果。非常龐大的用作支承襯套、制造軸承或者作端面密封等。粉末冶金多孔材料。還叫做多孔燒結(jié)材料。材料是由球形狀或形狀不很規(guī)則的金屬或者合金粉末來經(jīng)成型、燒結(jié)制成。材料部孔道互相貫通、相互交錯，通常有30%60%的體積孔隙度，孔徑大小有1100微米之間。透過性能和導電、導熱性能非常的好，非常耐低溫、高溫，也抗介質(zhì)腐蝕，而且抗熱振。通常用來制造過濾器、多孔電極、防凍裝置、滅火裝置等。粉末冶金結(jié)構(gòu)材料。還叫做燒結(jié)結(jié)構(gòu)材料。

33、能承受扭曲、拉伸和壓縮力，而且能夠在摩擦磨損條件下工作。因為材料里面有殘余孔隙，其沖擊值和延展性比化學成分一樣的鑄造鍛件低很多，因此其應用圍受到了很多的限制。粉末冶金摩擦材料。還叫做燒結(jié)摩擦材料。由潤滑組元（包括鉛、石墨、二硫化鉬等）、基體金屬（包括銅、鐵或其他合金）、摩擦組元（二氧化硅、石棉等）三部分組成。它的摩擦系數(shù)很高，而且能非?？燹D(zhuǎn)化動能，傳動、制動速度也快快、磨損小；耐高溫，強度高，導熱性好；抗咬合性好，受油脂，耐腐蝕、潮濕影響小。制造制動器和離合器非常的合適。粉末冶金工具模材料。包括粉末冶金高速鋼 、硬質(zhì)合金等。它的晶粒渺小，組織勻稱，沒有偏析，比熔鑄高速鋼耐磨性和韌性好，熱處理變

34、形非常小，使用壽命很長。可用于零件、模具和制造切削刀具的毛坯件。粉末冶金電磁材料。包括磁性材料和電工材料。電工材料中，用作電能頭材料的有鉑、銀、金等貴重金屬的粉末冶金材料以銅、銀為基體添加鐵、鎳、鎢、碳化鎢、石墨等做成的粉末冶金材料；用作電極的有鎢鎳銅、鎢銅等粉末冶金材料；用作電刷的有金屬-石墨粉末冶金材料；用作電熱偶和熱電合金的有鎢、鉭、鉬等粉末冶金材料。磁性材料分為硬磁材料和軟磁材料。軟磁材料有磁性粉末、磁粉芯、軟磁鐵氧體、矩磁鐵氧體、壓磁鐵氧體、正鐵鐵氧體、微波氧體和粉末硅鋼等；硬磁材料有磁記錄材料、稀土鈷硬磁、 硬磁鐵氧體 、微粉硬磁、磁性塑料等。用于制造各種傳遞、轉(zhuǎn)換、儲存信息和能量

35、的磁性器件。粉末冶金高溫材料。囊括粉末冶金高溫合金、金屬瓷和合金、 難溶金屬 、纖維強化和彌散強化材料等。用于制造高溫下使用的噴頭、渦輪、葉片與其他耐高溫零部件。摩擦材料的磨損理論與磨損類型 摩擦材料的組成成分復雜，含有金屬、非金屬(聚合物、礦物質(zhì)、碳素等)成分，對它們對偶副的摩擦過程不能用金屬摩擦副理論來解釋，可以借鑒這些論點來辨析制定的摩擦副。常用的有粘著摩擦理論、分子一機械理。 1粘著摩擦理論認為：摩擦表面處于塑性的接觸的狀態(tài)。由于實際接觸面積的A只占表觀的接觸的面積的非常小部分，在載荷的作用下峰點的接觸處的應力達到受壓的屈服的極限從而產(chǎn)生的塑性的變形。此后的接觸點的應力是不再改變的，只

36、能夠靠著擴大的接觸的面積來支承繼續(xù)增加的載荷。所以有式中：A實際接觸面積，屈服極限，N法向載荷 滑動摩擦表示的是滑動和粘著相互交替發(fā)生著的跳動過程。由于接觸點的金屬正處于塑性流動狀態(tài)，摩擦中接觸點還有可能會有瞬時高溫，因而使兩種金屬產(chǎn)生粘著，粘著點具有非常強強的粘著力。相對的移滑動時，粘著的點被剪切后然后產(chǎn)生移滑動。這樣移滑動摩擦就是粘著的點變成和剪切相互替換發(fā)生的過程。摩擦力是頂著粘著的作用和犁溝的作用所變成的阻力的全部。 2分子一機械的理論認識，在適當高的壓力下，摩擦的表面間實際的接觸部分的微凸體相互契合，而且較硬接觸面的微凸體嵌入較軟表面，在此時還有著分子之間的吸引力。因此，摩擦本身的過

37、程是克服表面微凸體的犁溝、機械嵌合還有表面分子間引力的過程，而摩擦力就是各接觸點上由于機械嵌合、犁溝和分子引力所引起的切向阻力之和。推出摩擦系數(shù)描述公式如下：式中A實際接觸面積，N法向載荷，和表面的物理、機械性能有關(guān)的系數(shù)。 到目前為止對摩擦材料磨損的機理還沒徹底搞清楚，還未得出為世人公認的磨損定量分析與計算方法。本世紀三十年代德國Fiich sel認為磨損過程是先表面變形，繼而變形金屬從基體脫離。Fink與Siebel等發(fā)現(xiàn)金屬在磨損過程中可能氧化，且工作條件不同，磨損型式又有很大差別。五十年代Kerriadge指出金屬在摩擦接觸面之間的轉(zhuǎn)移和金屬的消耗兩者的區(qū)別，認為前者金屬基體的直接轉(zhuǎn)移

38、形成劇烈磨損(相當于咬合、膠合)，后者可能發(fā)生在金屬表層氧化之后，表現(xiàn)為緩慢的磨損。阿查德(JEArchard)和漢斯(WHirs0曾得出緩慢磨損經(jīng)驗公式：滑動長短與載荷與消耗量成正比而與較軟材料的硬度成反比。1957年鮑威爾(Burwell)把磨損按機理不同劃分為：粘著、磨粒、腐蝕與表面疲勞磨損。實際工程中出現(xiàn)的磨損，常不局限于上述單一的型式。從摩擦學角度上講，把機械磨損分為磨粒磨損、粘著磨損、疲勞磨損和腐蝕磨損四種類型。(1)磨粒磨損，它是指外界的硬顆粒對磨表面上的硬突出物在摩擦過程中引起表面材料掉落的現(xiàn)象。摩擦材料中含有纖維和硬顆粒，硬顆粒在其中起承載作用，并在接觸面面形成很多比其偶件硬

39、的小凸出，在摩擦過程中，這些小凸起像刀子一樣，對其偶件表面進行切削，在多次作用力的狀況下，這些小凸起物因為勞累而斷開形成碎末，或者原因摩擦表面溫度升高，樹脂變軟，結(jié)合力降低，硬質(zhì)點脫離材料機體形成磨屑。形成的磨屑將會導致摩擦材料和對偶的磨損增大，使摩擦系數(shù)增大。(2)粘著磨損，是當摩擦副表面相對滑動時，因為粘著效應所形成的粘著結(jié)點發(fā)生的切斷斷裂，被剪切的材料或脫落成碎末或由一個表面移動到另一個表面的現(xiàn)象。摩擦材料與其偶件在壓力作用下，表面上微凸起受到應力較大，發(fā)生塑性變形，當摩擦材料在偶件表面上移滑動時或著壓在表面上隨后拉開時，表面上一些小顆粒將會從一個表面粘附到另一個表面上，有時被粘附的材料

40、因為原因又會回到表面上，因而發(fā)生反粘附。這些被轉(zhuǎn)移的表面材料經(jīng)過反復地粘附與反粘附與擠壓等過程，會發(fā)生加工硬化、疲勞、氧化等過程，從而形成磨屑脫落下來。為獲得較高的摩擦系數(shù)，摩擦材料與摩擦盤之間可有一定的粘著，但過大會加劇粘著磨損，嚴重的粘著磨損，最終將摩擦材料成片撕裂。摩擦過程中，真實接觸面上的眾多接觸點將首先產(chǎn)生局部溫升，形成局部“熱點”，(Hot Spotting)，研究發(fā)現(xiàn)，由冷焊產(chǎn)生的粘著一撅裂磨損能使接觸面瞬間溫度升高到760。C。一旦對偶件接觸面的小塊面積開始承受多出的載荷并且比周邊溫度高時，它將膨脹并伸出“平均水平面”，形成“熱點”，而使表面壓應力的變化，進而使得熱點周圍的區(qū)域

41、發(fā)生塑性變形，也可能發(fā)生冶金變化。當熱流輸入下降很快或是制動很快結(jié)束時，這一區(qū)域的材料很快地被冷卻，可能發(fā)生由珠光體到馬氏體的相變。在一定的條件下，可生成摩擦奧氏體、摩擦馬氏體，由于馬氏體占用的空間比原材金屬大，使得這一相變區(qū)域更為突出，因此在這一區(qū)域與其周邊取悅有可能有初始裂紋形成。還有，在熱點處所馬氏體非常硬，可能引發(fā)表面刮削現(xiàn)象的加強。(3)疲勞磨損，是兩個互相滑動接觸的摩擦表面，在循環(huán)變化的接觸應力作用下，由于材料疲勞剝落而形成凹坑的現(xiàn)象。在制動過程中，摩擦材料與其對偶進行相對滑動，在兩者接觸區(qū)將造成很大的應力和塑性變形。在長期反復的交變應力作用下，摩擦材料與其偶件表露某些薄弱環(huán)節(jié)處將

42、會引發(fā)疲勞裂紋，并逐步擴展，最后將可能以微細薄片形式斷裂剝落下來。在每次制動時，材料表層溫度都會隨制動升高，導致材料的熱疲勞，在長期反復熱應力作用下，會加速材料表面裂紋的產(chǎn)生與擴展，加速材料的疲勞磨損熱疲勞是指材料在經(jīng)受溫度變化時，因其自由膨脹和收縮受到了約束，從而產(chǎn)生了循環(huán)應力和循環(huán)應變，最終導致龜裂而破壞的現(xiàn)象。在制動過程中主要是熱疲勞磨損，它是在制動過程中由于表面接觸的分散性，每經(jīng)過一個接觸斑點就有一變形波。表面接觸處承受循環(huán)應力的作用，反復制動時將產(chǎn)生較大的溫度梯度，受循環(huán)熱應力的作用，表面或在表層、多相的晶接口或接口處將產(chǎn)生裂紋，裂紋擴展至小塊磨粒而剝落。對于粉末冶金摩擦襯片，材質(zhì)的

43、多孔性就形成許多應力源，在反復熱應力作用下，易出現(xiàn)疲勞磨損；對于有機摩擦襯片，在填料粘合劑或填料填料接口間總存在一些粘合強度的薄弱點而成為裂紋的根源。分析表明，摩擦制動器磨損的主要原因是它們的摩擦材料在工作中產(chǎn)生裂紋并且隨著這些裂紋的擴展而造成的。摩擦材料上出現(xiàn)的裂紋是屬于疲勞磨損。摩擦制動器中摩擦材料的裂紋分為三類：垂直于滑動方向的裂紋，這是由于摩擦力引起材料表面層的拉應力作用的結(jié)果；平行與滑動方向的裂紋，這是由于摩擦材料本身的熱彈性和熱塑性不穩(wěn)定的結(jié)果；距表面一定距離處的裂紋，這是由于摩擦表面受粗大磨粒作用而造成應力增大的結(jié)果。摩擦磨損過程是在對偶件表面微凸體的接觸面積上進行的，所以材料的

44、磨損受到接觸區(qū)的應力狀態(tài)和溫度以與零件相對移動速度和名義接觸面的形貌的影響。對于有機基襯片一金屬摩擦副而言，摩擦表面溫度場分布的不均勻以與接觸溫度的過高會引起材料表面一系列力學、物理化學變化(如熱彈性不穩(wěn)定性、材料的熱降解、熱變形等)。摩擦熱引起襯片中的有機物組分間發(fā)生熱降解等一系列化學反應和物理作用，其反應速率隨溫度呈指數(shù)增加。在接觸界面形成轉(zhuǎn)移膜，出現(xiàn)“制動熱衰退”現(xiàn)象和“氫脆”現(xiàn)象，促進磨粒的形成，加劇材料的磨損。分析盤式制動器的結(jié)構(gòu)特點，制動時制動盤與摩擦片處于周期性摩擦接觸，這種移動熱源所產(chǎn)生的熱沖擊會導致制動盤發(fā)生熱疲勞裂紋。也是接觸界面摩擦學特性發(fā)生變化(轉(zhuǎn)化膜的形成和穩(wěn)定性、熱

45、衰退)的重要原因。摩擦熱還會導致制動壓力不均勻分布和表面溫度梯度的變化。(4)腐蝕磨損是在摩擦過程中，金屬與周圍介質(zhì)發(fā)生化學或電化學反應而產(chǎn)生的表面損傷。綜上所述，在摩擦過程中，材料的磨損可能不止一種磨損機理在起作用，而是幾種可能同時作用，并且在不同摩擦階段，可能會有不同的磨損機理起主導作用，有時可相互轉(zhuǎn)化，同時材料的磨損并不僅限于以上幾種，這些都給認識和研究摩擦材料的磨損機理帶來一定的難度。干式盤型液壓制動器的組成干式盤型液壓制動器是專為動力電機配套使用而設(shè)計的。它具有良好的制動性能，也可以在其他機械系統(tǒng)中使用。多盤干式液壓制動器的基本結(jié)構(gòu)如2所示，多盤摩擦式液壓制動器由摩擦片、制動盤、進油

46、口、彈簧、前后蓋、活塞、缸體等零件組成，這種制動器是一種常閉干式液壓盤式摩擦制動器，在通常情況，依靠一組圓柱壓縮彈簧產(chǎn)生的壓力作用在活塞上壓緊摩擦片與摩擦盤而產(chǎn)生制動力矩，當制動機械需要轉(zhuǎn)動時，將壓力油通過液壓油路輸送到缸體，此時，液壓力將活塞推開，摩擦片與摩擦盤分離。機器開始轉(zhuǎn)動工作。多盤摩擦式液壓制動器的特點是：結(jié)構(gòu)簡單、操作靈活、摩損均勻，制動力矩大、制動性能穩(wěn)定，當需要較大制動扭矩時，在不需要增大制動器的徑向尺寸的前提下，通過增加摩擦片的數(shù)量，來調(diào)節(jié)制動力矩，通過摩擦片的標準化就可以實現(xiàn)制動器的系列化，對生產(chǎn)與維護都產(chǎn)生很大的方便。由于這種制動器的諸多優(yōu)點，因此，在許多的制動系統(tǒng)中液壓

47、盤形制動器的應用也越來越多多。圖 2多片干式液壓制動器基本結(jié)構(gòu)制動器工作原理它主要是由摩擦片、制動盤、彈簧、前后蓋、活塞、缸體等零件組成。這種盤式液壓制動器，安裝在電機的軸端上。它的工作過程是：在一般情況下，活塞8在彈簧4的壓力作用下，壓緊制動盤2和摩擦片1，產(chǎn)生摩擦力矩，使制動器抱閘，實現(xiàn)電機制動，當電機需要轉(zhuǎn)動時，液壓油在控制油路的作用下通過進油口3進入缸體，使制動器松閘，這時摩擦盤2和摩擦片1分離，電機運轉(zhuǎn)。制動器通過前蓋法蘭上的螺釘固定在采煤機上，制動油液的控制是通過液壓油路上的一個電磁控制閥，在通常情況下，電磁控制閥不工作，當電機需要轉(zhuǎn)動的時候，電磁控制閥發(fā)出信號，控制液壓油路輸送壓

48、力油從進油口3進入缸體10實現(xiàn)松閘。當制動器出現(xiàn)故障或者更換摩擦片的時候，可以對制動器進行機械方式釋放，釋放方式為，把螺釘5卸下，用兩個長螺釘旋入活塞8的螺孔中，完全旋緊，將活塞8提起，這是制動器被釋放。為了避免過早更換摩擦片造成材料浪費或者過遲更換摩擦片引起安全隱患，可以在后蓋上開一測量孔，通過測量后蓋與活塞之間的距離來確定摩擦片的磨損程度，所以這種結(jié)構(gòu)比較好。 摩擦片計算根據(jù)已知條件，轉(zhuǎn)換到制動軸上的最大傳遞扭矩為T=700NM，根據(jù)傳遞的力矩，由機械零件強度計算，根據(jù)軸的抗扭強度條件式中，-軸的扭轉(zhuǎn)切應力；-軸所受扭矩；-軸的許用扭轉(zhuǎn)切應力，這里認為軸的材料選用45號鋼，取30MPa；-

49、軸的危險截面直徑；當軸上有鍵時，應增大約7%，求得的軸徑應按標準直徑圓整。帶入數(shù)據(jù)，計算=58.8mm,增大7%圓整得=52.2，圓整取=68mm。(1)摩擦片的平均直徑確定摩擦片工作面平均直徑既要保證有足夠的制動力矩, 又要盡可能減小體積和質(zhì)量。通常由式確定平均直徑, 取。（2）摩擦片工作的外直徑；圓整取190mm,；（3）摩擦面對數(shù)i式中，K工作情況系數(shù)，取3；f摩擦系數(shù)，銅基粉末冶金材料取0.3；k 許用單位面積壓力，k=12MPa,取2MPa；(對)，通常i取偶數(shù)，對。則摩擦片總數(shù)片。（4）摩擦片厚度摩擦片的厚度與其材料有關(guān)，對于兩面鑲銅基粉末摩擦材料摩擦片，干式厚度一般為B= 46m

50、m, 取B= 4mm。（5）摩擦片脫開的平均間隙摩擦片脫開時間隙應使摩擦片在脫開狀態(tài)下不帶片，又要使間隙盡可能小以提高制動的靈敏度。對于鑲摩擦材料層的摩擦片, 其間隙通常為=1.01.5mm, 取=1.2mm。(6)扭矩驗算由已知條件可知，制動器的摩擦面上的摩擦轉(zhuǎn)矩，可取為設(shè)計靜制動力矩，如 REF _Ref356322781 h * MERGEFORMAT 圖 3摩擦盤上的摩擦轉(zhuǎn)矩3所示的摩擦盤為式中Tu設(shè)計時所確定的制動力矩；u摩擦片的材料選用粉末冶金材料，取其u=0.3；p摩擦面上的壓強，其值應小于機械設(shè)計手冊上所列相應材料的許用壓強（MPa），這里p=2MPa；z摩擦面數(shù)，共4對8面；

51、R1摩擦片的有效徑半徑，R1=68mm；R2摩擦片的有效外徑半徑，R2=190mm；帶入數(shù)據(jù)驗算得，滿足設(shè)計要求。制動器軸向壓緊力的計算按照確定的制動扭矩，計算所需軸向壓緊力（彈簧總壓緊力）為：式中T設(shè)計時所確定的制動力矩，這里取靜制動力矩，T=700Nm；安全系數(shù)，一般=1.2；f摩擦片的材料選用粉末冶金材料，取其f=0.3；i摩擦面對數(shù)，i=4；摩擦片平均直徑，170mm；圖 3摩擦盤上的摩擦轉(zhuǎn)矩本設(shè)計選用12個一樣的彈簧, 則每個彈簧的壓緊力為由于該制動器為常閉型，通常情況下利用彈簧壓力進行制動，利用液壓力進行卸荷，所需要的制動器為安全制動，所以要求制動可靠，開啟烏摩擦，摩擦片上的比壓不

52、能超限，所以需要對制動器的彈簧制動力、摩擦片的開合的可靠性、與摩擦片工作時的實際比壓進行計算。摩擦片的制動可靠性計算有軸向壓緊力計算可知，每個彈簧的壓緊力為849N，為了安全起見，在計算可靠性時每個彈簧壓緊力按1000N計算，共l2只彈簧，則彈簧的總壓緊力為：系統(tǒng)背壓，作用在摩擦片上的軸向力應滿足下式：式中Qf摩擦阻力，一般在軸向壓緊力的3%左右，Qf=0.03*12000=360N；D2摩擦片的有效外徑，D2=190mm；D1摩擦片的有效徑，D1=68mm；則：=12000-0-360=11640N大于10182N，滿足上式的要求，故彈簧力滿足要求，當作用在摩擦片上時可以使摩擦片接觸進行制動

53、。摩擦片開啟的可靠性當制動器需要解除制動時，液壓油通過油孔進入制動器，彈簧壓縮，摩擦片松開。在此時應滿足下式：pK為制動器的開啟壓力，代入數(shù)據(jù)，計算可得：pK0.557MPa，即，當壓力達到0.557MPa時，摩擦片可充分松開，使馬達運轉(zhuǎn)，此壓力即為制動器的開啟壓力。摩擦片比壓的設(shè)計當電機停轉(zhuǎn)，制動器制動時，摩擦片所受的實際比壓為：小于許用比壓2MPa，因此，本設(shè)計是合理的，可行的。制動器主要零件的設(shè)計本節(jié)將對制動器的幾個主要零部件進行結(jié)構(gòu)設(shè)計計算，除特殊說明，設(shè)計零件的材料均為45號鋼，其其抗拉極限強度為640MPa，屈服極限強度為355MPa。 缸體參數(shù)設(shè)計制動器缸體體是制動器中極為重要的

54、支承和固定裝置。制動器的缸體剛度如果不足，當制動器制動工作時，可能會使殼體產(chǎn)生較大變形，這樣就會降低制動器的制動效率，嚴重時還可能造成殼體塑性變形，影響活塞運動或摩擦片的運動，造成制動失效或卡死。所以設(shè)計中要加強殼體的剛度設(shè)計。 （1）缸體徑：根據(jù)載荷的大小和選定的系統(tǒng)壓力計算液壓缸徑D為： 其中：F為軸向壓緊力，F(xiàn)=10182N P為系統(tǒng)油壓，P=1.6-2.0MP，這里取P=1.6MP 根據(jù)實際尺寸需求，取缸體徑系列值為D=190mm如4是缸體的結(jié)構(gòu)圖。圖 4缸體結(jié)構(gòu)圖活塞參數(shù)設(shè)計活塞是制動器的重要執(zhí)行零件，它既支撐壓緊彈簧，又是直接專遞彈簧的壓緊力給摩擦片和摩擦盤，同時更是液壓系統(tǒng)的最終

55、執(zhí)行元件，作用在活塞上面的液壓壓力最終轉(zhuǎn)化抵消彈簧壓緊力，實現(xiàn)電機工作時制動器解除制動，電機失電或液壓系統(tǒng)異常壓力降低時使制動器制動，最終實現(xiàn)安全制動的效果。有已知的制動油壓要求，制動油壓為P=1.62.0MPa，選定制動油壓P=1.6MPa計算活塞桿直徑d查機械設(shè)計手冊知其中為速度比根據(jù)機械設(shè)計手冊，在設(shè)計中，根據(jù)工作壓力的大小選用速度比時，可參考下圖表工作壓力/MP12.5-20201.331.46-2 2 因為p=1.6MP，故去速度比=1.33故根據(jù)實際需求與尺寸取系列值d=136mm 液壓缸有效面積A 則 故設(shè)計符合載荷要求。 計算壁厚 對于液壓系統(tǒng)或當時，液壓缸缸筒厚度一般按照薄壁

56、筒計算，此時為壁厚 為實驗壓力(MP），當工作壓力時， =1.5P。當工作壓力時， =1.2P 本次設(shè)計中 =1.5P=1.51.6=2.4MP:缸體材料許用應力（MP）對于：鍛鋼=100-120MP 鑄鋼=100-110MP 鋼管=100-110MP 鑄鐵=60MP 所以 取=4mm 液壓制動器分離時，各摩擦表面間隙并不均勻，但可以用平均間隙來衡量。由摩擦片計算章節(jié)確定的=1mm。故活塞有效行程行程f1=z=1.25=6mm。由缸體密封長度要求Lm=15mm，考慮安裝時摩擦盤與缸體距離取為1mm,可得活塞小端總長度Lh= f1+Lm+1=6+15+1=22mm。另外，彈簧需要安裝支承在活塞上

57、，由彈簧的設(shè)計計算，彈簧的外徑為23.5mm,留一安裝余量1.5mm,則活塞上安裝彈簧的盲孔直徑Dm=25mm，盲孔深度應比彈簧最短工作高度小一些，取Hm=60mm，為保證強度，盲孔底部距離活塞小端端面厚度應至少保持5mm,由于小端長度22mm已確定，故取大端長度Ld=60+5-22=43mm。活塞中心為安裝軸與散熱要求，暫設(shè)置直徑dz=68mm的中心孔。12只彈簧均布于活塞圓周方向，其均布圓周直徑Dh=(dz+ Dc2)/2=105mm，活塞大端直徑為Dc1=190mm，選擇中徑為190mm的O型圈,O型圈密封槽結(jié)構(gòu)設(shè)計參照O型圈手冊或O型圈國家標準。 如下是活塞的結(jié)構(gòu)圖。圖 SEQ 圖 *

58、 ARABIC1活塞結(jié)構(gòu)圖鍵圈設(shè)計由摩擦面數(shù)z=8可知，需要的摩擦片和摩擦盤數(shù)量總共為,則總摩擦片厚度Lm=izB=36mm。又有平均間隙=1.2mm，鍵圈總長度Lnj=50+1.28=45.6mm。鍵圈外徑與缸體外徑一樣，Dnj=220mm。由摩擦片參數(shù)D2=190mm, D1=86mm與安裝間隙要求以與散熱要求綜合考慮，參考重型工業(yè)機械設(shè)計常用標準GBT1144-87矩形花鍵尺寸系列，選擇摩擦片外花鍵大徑為Dwj=197.5mm，外花鍵小徑dwj=190mm，鍵槽寬Bwj=48mm，對應鍵圈花鍵大徑為Dnj=197.5mm，外花鍵小徑dnj=190mm，鍵寬Bnj=48mm，鍵數(shù)nj=6尺

59、寸公差參見（GB/T1144-2001）。彈簧計算（1）彈簧絲直徑計算由以上計算可知，彈簧最小預壓緊力為Fmin=849N，為安全起見，設(shè)計工作負載為F=1000N。初選彈簧鋼絲截面直徑dt=5mm,材料為D級碳素彈簧鋼絲，其抗拉強度b=1570MPa。彈簧工作在壓縮狀態(tài)，其許用切應力=0.5b=785MPa，切變模量G=79000MPa。初選旋繞比C=5；曲度系數(shù) K=（4C-1）/(4C-4)+0.615/C=1.31；單個彈簧最大工作載荷Fmax由最大液壓壓力下作用在活塞上的液壓力確定：式中，Pmax為最大液壓壓力選2.0MPa；S為活塞受油面積，S=13862mm2； 由 圓整取第二系

60、列，所以選取d=4mm。（2）彈簧有效圈數(shù)工作行程h=6mm由活塞計算章節(jié)得出，最大變形量彈簧有效工作圈數(shù)取兩端支撐圈n2=2,總?cè)?shù) n1=n2+n=8.5，預選彈簧中徑D2=20mm,外徑D= D2+d=24mm,徑D1= D2-d=16mm，節(jié)距，圓整為7mm，軸向間距，自由高度，螺旋升角，彈簧極限變形量，彈簧最小變形量，彈簧工作高度：，。緊固連接螺栓計算制動器的缸體，鍵圈以與前后蓋都需要通過螺栓進行連接緊固，工作中的螺栓承受預緊力和工作拉力，最大工作拉力由彈簧最大工作壓力可知：彈簧工作殘余預緊力螺栓總拉力相對剛度系數(shù)=0.3螺栓所需預緊力螺栓材料選擇45號鋼，8.8級，其選用安全系數(shù)S