【正文】 于蹄式制動(dòng)器。 （ 2）制動(dòng)不頻繁。 （ 4）成本控制。本文將主要解決干式盤型液壓制動(dòng)器的如下的關(guān)鍵問題： 干式盤型液壓制動(dòng)器結(jié)構(gòu)及受力設(shè)計(jì)計(jì)算； 需要解決的問題：（ 1）制動(dòng)器軸向壓緊力，（ 2）摩擦片制動(dòng)可靠性，（ 3）摩擦片開啟可靠性及摩擦片比壓的計(jì)算，（ 4）制動(dòng)器主要零件的設(shè)計(jì)。 圖 1 整體結(jié)構(gòu) 9 3 干式盤型液壓制動(dòng)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 一般來說，對(duì)摩擦元件的材料要求有如下幾個(gè)方面： （ 1）具有高而穩(wěn)定的摩擦系數(shù)，對(duì)溫度、壓力、滑動(dòng)速度變化不敏感，動(dòng)靜摩擦系數(shù)差值小。 20%； （ 2）具有足夠的強(qiáng)度和良好的耐磨性； （ 3）導(dǎo)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(duì)偶的摩擦表面；易跑合，耐油無腐蝕； （ 5）工藝性好，摩擦?xí)r沒噪聲、沒振蕩、沒雜味、沒污染物，成本低。此外還具有相當(dāng)高的強(qiáng)度和良好的耐磨性，其許用壓強(qiáng)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(duì)，用于重載或高速工況。 ①粉末冶金減摩材料。非常龐大的用作支承襯套、制造軸承或者作端面密封等。材料內(nèi)部孔道互相貫通、相互交錯(cuò)，通常有 30%～60%的 體積孔隙度，孔徑大小有 1～ 100 微米之間。還叫做燒結(jié)結(jié)構(gòu)材料。還叫做燒結(jié)摩擦材料。 ⑤粉末冶金工具模材料。 ⑥粉末冶金電磁材料。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。用于制造高溫下使用的噴頭、渦輪、葉片及其他耐高溫零部件。由于實(shí)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(diǎn)的接觸處的應(yīng)力達(dá)到受壓的屈服的極限從而產(chǎn)生的塑性的變形。相對(duì)的移滑動(dòng)時(shí)，粘著的點(diǎn)被剪切后然后產(chǎn)生移滑動(dòng) 。因此，摩擦本身的過程是克服表面微凸體的犁溝、機(jī)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(diǎn)上由于機(jī)械嵌合、犁溝和分子引力所引起的切向阻力之和。 Fink 及 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。實(shí)際工程中出現(xiàn)的磨損，常不局限于上述單一的型式。形成的磨屑將會(huì)導(dǎo)致摩擦材料和對(duì)偶的磨損增大，使摩擦系數(shù)增大。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(huì)加劇粘著磨 損，嚴(yán)重的粘著磨損，最終將摩擦材料成片撕裂。當(dāng)熱流輸入下降很快或是制動(dòng)很快結(jié)束時(shí)，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。在制動(dòng)過程中，摩擦材料與其對(duì)偶進(jìn)行相對(duì)滑動(dòng)，在兩者接觸區(qū)將造成很大的應(yīng)力和塑性變形。表面接觸處承受循環(huán)應(yīng)力的作用，反復(fù)制動(dòng)時(shí)將產(chǎn)生較大的溫度梯度，受循環(huán)熱應(yīng)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(kuò)展至小塊 磨粒而剝落。摩擦制動(dòng)器中摩擦材料的裂紋分為三類：①垂直于滑動(dòng)方向的裂紋，這是由于摩擦力引起材料表面層內(nèi)的拉應(yīng)力作用的結(jié)果；②平行與滑動(dòng)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 ；⑨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(yīng)力增大的結(jié)果。在接觸界面形成轉(zhuǎn)移膜，出現(xiàn)“制動(dòng)熱 衰退”現(xiàn)象和“氫脆”現(xiàn)象，促進(jìn)磨粒的形成，加劇材料的磨損。 (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(xué)或電化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的表面損傷。多盤干式液壓制動(dòng)器的基本結(jié)構(gòu)如 2 所示，多盤摩擦式液壓制動(dòng)器由摩擦片、制動(dòng)盤、進(jìn)油口、彈簧、前后蓋、活塞、缸體等零件組成，這種制動(dòng)器是一種常閉干式液壓盤式摩擦制動(dòng)器，在通常情況西安，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(dòng)力矩，當(dāng)制 動(dòng)機(jī)械需要轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，將壓力油通過液壓油路輸送到缸體內(nèi)，此時(shí)，液壓力將活塞推開，摩擦片與摩擦盤分離。 15 圖 2 多片干式液壓制動(dòng)器基本結(jié)構(gòu) 它主要是由摩擦片、制動(dòng)盤、彈簧、前后蓋、活塞、缸體等零件組成。當(dāng)制動(dòng)器出現(xiàn)故障或者更換摩擦片的時(shí)候，可以對(duì)制動(dòng)器進(jìn)行機(jī)械方式釋放，釋放方式為，把螺釘 5卸下，用兩個(gè)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(dòng)器被釋放。 (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(dòng)力矩 , 又要盡可能減小體積和質(zhì)量。 （ 4）摩擦片厚度 摩擦片的厚度與其材料有關(guān)，對(duì)于兩 面鑲銅基粉末摩擦材料摩擦片，干式厚度一般 17 為 B= 4~6mm, 取 B= 4mm。 按照確 定的制動(dòng)扭矩，計(jì)算所需軸向壓緊力（彈簧總壓緊力）為： NifDTBQ p 1 0 1 8 22 ?? 式中 T—— 設(shè)計(jì)時(shí)所確定的制動(dòng)力矩，這里取靜制動(dòng)力矩， T=700Nm； β —— 安全系數(shù)，一般β =； f—— 摩擦片的材料選用粉末冶金材料，取其 f=； i—— 摩擦面對(duì)數(shù)， i=4； pD —— 摩擦片平均直徑， 170mm； 18 圖 3 摩擦盤上的摩擦轉(zhuǎn)矩 本設(shè)計(jì)選用 12 個(gè)相同的彈簧 , 則每個(gè)彈簧的壓緊力為 39。在此時(shí)應(yīng)滿足下式： 2212()T f Kp Q p D D? ? ?? pK為制動(dòng)器的開啟壓力，代入數(shù)據(jù)，計(jì)算可得： pK≥ ，即，當(dāng)壓力達(dá)到 時(shí)，摩擦片可充分松開，使馬達(dá)運(yùn)轉(zhuǎn)，此壓力即為制動(dòng)器的開啟壓力。制動(dòng)器的缸體剛度如果不足，當(dāng)制動(dòng)器制動(dòng)工作時(shí)，可能會(huì)使殼體產(chǎn)生較大變形，這樣就會(huì)降低制動(dòng)器的制動(dòng)效率，嚴(yán)重時(shí)還可能造成殼體塑性變形，影響活塞運(yùn)動(dòng)或摩擦片的運(yùn)動(dòng)，造成制動(dòng)失效或卡死。有已知的制動(dòng)油壓要求，制動(dòng)油壓為P=~，選定制動(dòng)油壓 P= 計(jì)算活塞桿直徑 d 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)知 ? ? ?? /1?? Dd 其中 ? 為速度比 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，在設(shè)計(jì)中，根據(jù)工作壓力的大小選用速度比時(shí)，可參考下圖表 21 工作壓 力 /MP 10? 20 ? 2 因?yàn)?p=，故去速度比 ? = 故 ? ? mmd ??? 根據(jù)實(shí)際需求及尺寸取系列值 d=136mm 液壓缸有效面積 A ? ? ? ? 2222122 3 8 2 641 3 61 9 04 mmDDA ????? ?? 則 NFNmmMPPAF c 2 ?????? 故設(shè)計(jì)符合載荷要求。由摩擦片計(jì)算章節(jié)確定的δ = 1mm。 另外，彈簧需要安裝支承在活塞上，由彈簧的設(shè)計(jì)計(jì)算，彈簧的外徑為 ,留一安裝余量 ,則活塞上安裝彈簧的盲孔直徑 Dm=25mm，盲孔深度應(yīng) 比彈簧最短工作高度小一些，取 Hm=60mm，為保證強(qiáng)度，盲孔底部距離活塞小端端面厚度應(yīng)至少保持 5mm,由于小端長度 22mm 已確定，故取大端長度 Ld=60+522=43mm。 圖 1 活塞結(jié)構(gòu)圖 23 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 5zi? ,則總摩擦片厚度Lm=iz179。 內(nèi)鍵圈外徑與缸體外徑相同， Dnj=220mm。 彈簧工作在壓縮狀態(tài)，其許用切應(yīng)力 [τ ]= b=785MPa，切變模量 G=79000MPa。0 ??????? 總 ..... 螺栓材料選擇 45 號(hào)鋼， 級(jí)，其 228 0 0 / , 6 4 0 /bsN m m N m m???? 選用安全系數(shù) [S]=2，許用拉應(yīng)力 2[ ] 3 2 0 /s N m mS?? ?? 所需螺栓小徑 72 07 ][z ??? ?????? ??? 總Fd 其中， z為螺栓數(shù)量。 干式盤型液壓制動(dòng)器還包括前蓋及后蓋等零件。 210mm，前蓋中心為安置中心軸，設(shè)置一個(gè)直徑 88mm 的通孔。另外，活塞上設(shè)計(jì)有傳感器安裝位置，澤 有必要防止活塞的軸向轉(zhuǎn)動(dòng)，應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的限制銷釘，還要考慮傳感器線纜的引出，故應(yīng)在后蓋上設(shè)計(jì)線纜等的布置孔道。 在液壓與氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)及其元件中，安置密封裝置和密封元件的作用，在于防止工作介質(zhì)的泄漏及外界塵埃和異物的侵入。內(nèi)泄漏指在系統(tǒng)或元件內(nèi)部工作介質(zhì)由高壓腔向低壓腔的泄漏；外泄漏則是由系統(tǒng)或元件內(nèi)部向外界的泄漏。 為了防止泄漏，密封的作用是不可替代的，所以在一個(gè)液壓零件中，密封是相當(dāng)重要的，在本次液壓制動(dòng)器的設(shè)計(jì)中，根據(jù)查閱的相關(guān)資料，以及零件結(jié)構(gòu)和外形。而且適用于多種密封場合：動(dòng)密封、靜密封、單作用或雙作用。 基準(zhǔn)制的選擇 基孔制：中等尺寸精度較高的孔的加工和檢驗(yàn)，常采用鉆頭、鉸刀、量規(guī)等定值刀具和量具，孔的公差帶位置固定，可減少刀具 、量具的規(guī)格，有利于生產(chǎn)和降低成本。 基些結(jié)構(gòu)上的需要 ,要求采用基軸制 ,如圖示 ,柴油機(jī)活塞銷同時(shí)與連孔和支承孔相配合 ,連桿要轉(zhuǎn)動(dòng) ,故采用間隙配合 ,而與支承孔配合可緊些 ,采用過渡配合 .如采用基孔制 ,則如圖示 ,活塞銷需做成中間小、兩頭大形狀，這不僅對(duì)加工不利，同時(shí)裝配也有困難，易拉毛連桿孔。 配合的選擇 配合共分三大類，即過盈、過渡和間隙配合。 ⑵ 過渡配合可能具有間隙，也可能具有過盈，但無論間隙或過盈，量均較小，主要用于精確定心，結(jié)合件間無相對(duì)運(yùn)動(dòng)、可拆卸的靜聯(lián)接。間隙量較大時(shí)主要用于結(jié)合件間有轉(zhuǎn)動(dòng)、移動(dòng)或復(fù)合運(yùn)動(dòng)的動(dòng)聯(lián)接。液壓泵的結(jié)構(gòu)形式一般有齒輪泵、葉片泵和柱塞泵。壓力 控制閥又分為益流閥（安全閥）、減壓閥、順序閥、壓力繼電器等；流量控制閥包括節(jié)流閥、調(diào)整閥、分流集流閥等；方向控制閥包括單向閥、液控單向閥、梭閥、換向閥等。液壓系統(tǒng)就是通過介質(zhì)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞。 （ 1）按油液的循環(huán)方式，液壓系統(tǒng)可分為開式系統(tǒng)和閉式系統(tǒng)。閉式系統(tǒng)中，液壓泵的進(jìn)油管直接與執(zhí)行元件的回油管相連，工作液體在系統(tǒng)的管路中 31 進(jìn)行封閉循環(huán)。為補(bǔ)償系統(tǒng)中的泄漏，通常需要一個(gè)小流量的補(bǔ)油泵和油箱。變量泵的優(yōu)點(diǎn)是在調(diào)節(jié)范圍之內(nèi)，可以充分利用發(fā)動(dòng)機(jī)的功率，但其結(jié)構(gòu)和制造工藝復(fù)雜，成本高，可分為手動(dòng)變量、盡可能控變量、伺服變量、壓力補(bǔ)償變量、恒壓變量、液壓變量等多種方式。但由于執(zhí)行元件的壓力是疊加的，所以克服外載能力將隨執(zhí)行元件數(shù)量的增加而降低。系統(tǒng)性能的好壞，除滿足使用功能要求外，應(yīng)從液壓系統(tǒng)的 效率、功率利用、調(diào)速范圍和微調(diào)特性、振動(dòng)和噪聲以及系統(tǒng)的安裝和調(diào)試是否方便可靠等方面進(jìn)行。對(duì)目前應(yīng)用的各種制動(dòng)器并進(jìn)行了詳細(xì)的比較，按照實(shí)際工礦提出了制。 32 結(jié)論 干式盤型液壓制動(dòng)器是極為重要的安全保障機(jī)構(gòu)。流量的分配隨各件上外載荷的不同而變化，首先進(jìn)入外載荷較小的執(zhí)行元件，只有當(dāng)各執(zhí)行元件上外載荷相等時(shí)，才能實(shí)現(xiàn)同時(shí)動(dòng)作。串聯(lián)系統(tǒng)中，上一個(gè)執(zhí)行元件的回油即為下一個(gè)執(zhí)行元件的進(jìn)油，每通過一個(gè)執(zhí)行元件壓力就要降低一次。 （ 2）按系統(tǒng)中液壓泵的數(shù)目，可分為單泵系統(tǒng)，雙泵系統(tǒng)和多泵系統(tǒng)。工作機(jī)構(gòu)的變速和換向靠調(diào)節(jié)泵或馬達(dá)的變量機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，避免了開式系統(tǒng)換向過程中所出現(xiàn)的液壓沖擊和能量損失。這種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為簡單，可以發(fā)揮油箱的散熱、沉淀雜質(zhì)作用，但因油液常與空氣接觸，使空氣易于滲入系統(tǒng)，導(dǎo) 致機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)等后果。 液壓元件逐步實(shí)現(xiàn)了標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，其規(guī)格、品種、質(zhì)量、性能都有了很大提高，尤其是采用電子技術(shù)、伺服技術(shù)等新技術(shù)新工藝后，液壓系統(tǒng)的質(zhì)量得到了顯著的提高，其在國民經(jīng)濟(jì)及軍事工業(yè)中發(fā)揮了重大作用。 輔助元件包括油箱、濾油器、油管及管接頭、密封圈、壓力表、油位油溫計(jì)等。 控制元件（即各種液壓閥）在液壓系統(tǒng)中控制和調(diào)節(jié)液體的壓力、流量和方向。 30 4 制動(dòng)器液壓系統(tǒng) 一個(gè)完整的液壓系統(tǒng)由五個(gè)部分組成，即 動(dòng)力 元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件和液壓油。 ⑶ 間隙配合具有一定的間隙量，間隙量較小時(shí)主要用于 精確定心又便于拆卸的靜聯(lián)接，或結(jié)合件間只有緩慢移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)聯(lián)接。當(dāng)過盈量較小時(shí)，只作精確定心用，如需傳遞力矩，需加鍵、銷等堅(jiān)固件。⑷ 任意孔、軸公差帶組成的配合：如原需采用Φ 50 G7/h6（ ++） /(0/)，為間隙配合，Xmax=ESei=+, Xmin=EIes=+?；S制：在下列情況下采用基軸制較為經(jīng)濟(jì)合理：⑴ 采用冷撥光軸，一般 IT8 級(jí)左右已滿足農(nóng)業(yè)機(jī)械、紡織機(jī)械中某些軸類零件的精度要求，光軸可不再進(jìn)行加工，因此采用基軸制減少加工較為經(jīng)濟(jì)合理，對(duì)于細(xì)小直徑的軸尤為明顯。 O型密封圈的 選擇 缸體上的密封圈，其為受內(nèi)部壓力的密封，根據(jù) GB/T ,依據(jù)計(jì)算，所需要的密封圈內(nèi)徑為 136mm， 2d 為 O型圈截面直徑， 1d 為 O型圈內(nèi)徑， 7d 為 O型圈外徑 其尺寸為： 2d 1d 7d b 1r 2r 7 136 146 活塞上的 O 型圈，為受外部壓力的軸向密封圈，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，其尺寸為： 2d 1d 7d b 1r 2r 7 181 190 前蓋密封圈，為受外部壓力的軸向密封圈，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，其尺寸為： 公差的選用原則 標(biāo)準(zhǔn)公差的選用原則是在滿足功能和技術(shù)要求的前提下盡量選擇公差等級(jí)較低的公差。設(shè)計(jì)緊湊，零件尺寸小。對(duì)于氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)，由于其工作介質(zhì)為壓縮空氣且工作壓力不高