盘式制动装置制动盘的有限元分析及优化

盘 式 制 动 装 置 因其 构 造 简 单 、散 热 快 、质 量
轻 、调 整 方 便 ，特 别 是 高 负 载 时 耐 高 温 性 能 好 ，
制 动效 果 稳 定 ，常 被 用 作 下 运 带 式 输 送 机 的制 动 系统 。其 主要 由制 动 器 、制 动 盘 、支 架 和 底 座 等 部 分组 成 ，制动 器成 对对 称安装 ，如 图 １所示 。
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和切 向摩擦 力 ． 由于两 者 的接触 可 以看 成 是 面接 厂 。 触 ，所 以 ，力 的形 式 可 以看 成 接 触 区域 受 垂 直 盘
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制 动力 ，通过 改 变 进 入 液 压 缸 中 的油 压 Ｐ来 调 节
一
图 １ 盘式制动装置
１ 动器 ．制 ２ ．制 动 盘 ３ 座 ．底 ４ ．支 架
制动力 矩 。
图 ２ 盘式 制 动 装 主要 集 中于 制 动
该 模 型 进 行 有 限元 分 析 ，得 到 制 动 盘 的应 力 、应 变 规 律 和 固有 频 率 ，通 过 结 果 分 析 ，对 制 动 盘 的结 构 做 了进 一
步 的优化设计 ，结果显示 ，优化后 的结构不仅能够满足强度要求 ，而且 能有 效减 轻制 动过程中的抖动现象。 关键词 ：下运带式输送机 ；盘式制动装置 ；制动盘 ；Ａ Ｓ Ｓ Ｎ Ｙ ；有 限元 分析 ；优 化
变形来 校 核 其 强 度 ，另 外 还 对 制 动 盘 进 行 模 态 分 析 ，得 到低 ｌ ０阶模 态 的 固有 频 率 ，再 通 过 优 化设 制 动过 程 中 ， 由于 制 动 盘 与 制 动器 的 接 触 摩
擦 ，其 主 要 受 力 表 现 为 ：制 动 器 的径 向 正 压 力 Ⅳ
盘 式 制 动装 置 制 动 盘 的有 限元 分 析 及 优 化
王道 明 王和伟 韩强强 陈小辉 张卓辉
中 国矿 业大 学机 电工程 学院
摘
徐 州 ２ １ １ ２ １６
要 ：以有 限元 理 论 及 振 动 力 学 为基 础 ，运 用 Ａ Ｓ Ｓ 件 对 盘 式 制 动 装 置 的 制 动 盘 进 行 三 维 建 模 ，并 对 ＮＹ 软
１ ．液压缸活塞
３ 衬 ．闸
２ ．碟形弹簧
４ ．制 动 盘
盘强度 和 结 构 变 形 分 析 、热 应 力 及 温 度 场 分 析 以 及 制动 抖 动 和 噪 声 分 析 等 。本 文 基 于 某 型 盘 式 制 动装置 ，根 据各 部 件 图纸 ，使 用 Ａ Ｓ Ｓ软件 对 制 ＮＹ 动盘进 行 三 维 建 模 ，再 对 其 施 加 制 动 过 程 中 的载 荷 ，进 而 进 行 有 限 元 分 析 ，用 计 算 得 到 的应 力 和
中 图分 类号 ：Ｔ ２ ２ Ｈ １ ． Ｈ ２ ：Ｔ １３ １ 文 献 标 识 码 ：Ａ 文 章 编 号 ：１０ ０ ８ （０ ０ ８— ０ ２— ４ ０ １— ７ ５ ２ １ ）０ ０ ５ ０
Ａｂ ￣ａ ： Ｂ ｓ ｄ Ｏ ｈ ｎｔ ｌｍｅ ｔ ｈ ｏ ｙ ａ ｄ ｖｂ ａ ｉｎ ｍｅ ｈ ｎ ｃ ．ｔ ｒ ｅ ｄｍｅ ｓｏ ａ ｄ ｌ ｇ ｉ ｃ ｒｉｄ ｏ ｔ ｏ ｓ ｄ ａ ｅ ｉ ｔ ｅ ｆ ｉ ｅｅ ｎ ｅ ｒ ｎ ｉ ｒ ｔ ｃ ａ ｉ ｓ ｈ ｅ ． ｉ ｎ ｉｎ ｌｍｏ ｅ ｉ ｓ ａｒｅ ｕ ｒ ｌ ｉ ｅ ｔ ｏ ｎ ｆ
１ 制 动 原 理 及 受 力 分 析
盘 式制 动 装 置 是 通 过 制 动 器 与 转 动 中 的制 动 盘 接触 摩 擦 产 生 制 动力 矩 。见 图 ２ ，通 常情 况 下 ， 制 动器 采 用 常 闭 式 ，即 无 油 压 时 制 动 器 的 闸 衬 ３
靠 碟形 弹 簧 ２紧 压在制 动 盘 ４上 ，提供 最 大的摩擦