井下铲运机湿式多盘制动器制动性能研究

摘要

湿式多盘制动器是井下铲运机的重要工作部件，制动器摩擦盘间径向衬片压力分布不合理会使摩擦表面产生不均匀的温度场，过大的温度梯度会产生较强的热应力从而导致摩擦盘出现翘曲或热裂现象，这已成为井下铲运机失效的主要形式。摩擦盘温度场和应力场的计算是设计湿式多盘制动器的重要参考。本文在参阅国内外相关文章的基础上，对井下铲运机湿式多盘制动器衬片压力分布规律进行了改进研究，为改善散热状况对动摩擦盘进行了结构优化并对摩擦副接触表面的应力场和温度场进行了研究。
　　本文在介绍湿式多盘制动器结构和工作方式基础上，对工作过程中热传导方程、制动器结构的非线性分析算法以及摩擦副接触非线性算法进行了阐述，针对湿式多盘制动器的热传导问题、制动器结构非线性问题以及摩擦副接触问题的解决进行了研究。
　　根据某型号铲运机湿式多盘制动器的实际结构尺寸，建立了二维有限元分析模型，并对模型进行必要的简化。确定了湿式多盘制动器有限元分析的边界条件。应用ANSYS有限元分析软件对新衬片压力分布规律和改进结构的制动器模型，在紧急制动工况和持续制动工况下进行应力场和温度场的模拟计算，验证新衬片压力模型以及新结构对改善制动器工作性能的有效性。
　　为更好的改善散热性，延长制动器使用寿命，从能量角度出发，设计了井下铲运机湿式多盘制动器冷却系统。

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摘要

插图索引

附表索引

第1章 绪论

1．1 课题背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．2．3 展望

1．3 本文的主要研究内容

第2章 摩擦接触力学的数学描述

2．1 摩擦副的接触问题

2．2 制动器摩擦接触问题及其对制动性能的影响

2．3 计算式的推导

2．3．1 温度场问题基本方程

2．3．2 热传导方程

2．3．3 以傅里叶级数解热方程

2．3．4 非稳态温度场问题

2．3．5 利用有限元法解温度场问题

2．3．6 热应力场问题

2．4 本章小结

第3章 湿式多盘制动器有限元建模

3．1 软件介绍

3．2 湿式多盘制动器的结构

3．3 边界条件及载荷的确定

3．3．1 计算接触压力分布时的边界条件及载荷

3．3．2 计算接触表面温度分布时的边界条件及载荷

3．3．3 有限元分析模型的简化

3．4 本章小结

第4章 湿式多盘制动器制动性能数值模拟

4．1 车辆制动过程分析

4．2 衬片压力模型的建立和分析

4．2．1 衬片压力均布模型

4．2．2 新模型的提出

4．2．3 新模型分析计算

4．3 新衬片压力模型制动器的有限元分析

4．3．1 湿式多盘制动器结构参数和材料特性

4．3．2 湿式多盘制动器应力场和温度场有限元计算结果及分析

4．3．3 计算结果及分析

4．3．4 结构优化后的计算结果及分析

4．4 本章小结

第5章 湿式多盘制动器冷却系统的设计

5．1 湿式多盘制动器的冷却方式及散热机理

5．2 温升模型的建立和冷却系统的设计

5．3 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

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