【正文】 ............................................................. 19 活塞參數(shù)設(shè)計(jì) ........................................................................................................... 20 內(nèi)鍵圈設(shè)計(jì) ............................................................................................................... 22 彈簧計(jì)算 ................................................................................................................... 23 緊固連接螺栓計(jì)算 ................................................................................................... 24 前 缸 蓋后 缸 蓋 的 設(shè)計(jì) ............................................................................................... 25 方案的 其他標(biāo)準(zhǔn)件選取 ................................................................................................ 26 設(shè)計(jì)中公差與配合的選取原則 .................................................................................... 27 本章小結(jié) ........................................................................................................................ 29 4 制動(dòng)器液壓系統(tǒng) .................................................................................................................... 30 液壓系統(tǒng) 組成 .................................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。根據(jù) 1994～ 20xx 年全國(guó)煤礦事故的統(tǒng)計(jì) , 機(jī)電事故在各種非自然事故中居第 4位 ,20%～ 30%的事故在運(yùn)輸設(shè)備上發(fā)生。當(dāng)動(dòng)力電機(jī)意外斷電或過(guò)載時(shí)，如果沒(méi)有有效的安全 制動(dòng)保護(hù)，其結(jié)果將非常嚴(yán)重，會(huì)對(duì)礦山的生產(chǎn)及生命財(cái)產(chǎn)安全造成不可估量的損失。英國(guó)頒布了 F． W 藍(lán)徹思特的非電磁盤(pán)式制動(dòng)器專(zhuān)利，其原理與現(xiàn)在的盤(pán)式制 動(dòng)器相似。通用和福特于1934 年和 1939 年使用了液壓制動(dòng)技術(shù)。為保證高性能的安全可靠 3 性，這就需要對(duì)制動(dòng)器的實(shí)時(shí)工作狀況有清楚的了解，這是制動(dòng)器的一個(gè)發(fā)展方向，對(duì)關(guān)鍵部位的工作狀況有可分析的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，這樣才能很好地采取措施去控制影 響因素。 制動(dòng)器的制動(dòng)過(guò)程， 從形式上說(shuō)，就是通過(guò)能量的轉(zhuǎn)化，從而使需要制動(dòng)的機(jī)器停止工作或者減速。 (6)維修和操作要簡(jiǎn)單，方便，以滿(mǎn)足不同層次需求。 (3)根據(jù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)分類(lèi)，制動(dòng)器分為機(jī)械式、電磁式、液壓式、電液式、氣壓式、氣液式、慣性式等。干式制動(dòng)器又有多片干式液壓制動(dòng)器，蹄式制動(dòng)器和盤(pán)式制動(dòng)器等。濕式多片制 動(dòng)器和干式制動(dòng)器的根本區(qū)別是濕式制動(dòng)器都采用封閉的結(jié)構(gòu)，摩擦片在冷卻油中使用，制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的熱量只有較少一部分由制動(dòng)器的元件吸收，而大部分熱量則通過(guò)冷卻液帶走。在制動(dòng)穩(wěn)定性方面，濕式制動(dòng)器比干式制動(dòng)器好。 （ 6） 使用壽命。 2 總體方案及關(guān)鍵問(wèn)題 7 經(jīng)過(guò)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(dòng)器優(yōu)于干式液壓制動(dòng)器，干式盤(pán)型液壓制動(dòng)器優(yōu)于蹄式制動(dòng)器。 （ 4）成本控制。 圖 1 整體結(jié)構(gòu) 9 3 干式盤(pán)型液壓制動(dòng)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 一般來(lái)說(shuō)，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。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。非常龐大的用作支承襯套、制造軸承或者作端面密封等。還叫做燒結(jié)結(jié)構(gòu)材料。 ⑤粉末冶金工具模材料。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。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。因此，摩擦本身的過(guò)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(guò)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。實(shí)際工程中出現(xiàn)的磨損，常不局限于上述單一的型式。為獲得較高的摩擦系數(shù)，摩擦材料與摩擦盤(pán)之間可有一定的粘著，但過(guò)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。在制動(dòng)過(guò)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。摩擦制動(dòng)器中摩擦材料的裂紋分為三類(lèi)：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。 (4)腐蝕磨損是在摩擦過(guò)程中，金屬與周?chē)橘|(zhì)發(fā)生化學(xué)或電化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生的表面損傷。 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(pán)、彈簧、前后蓋、活塞、缸體等零件組成。 (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。 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(pán)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。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。由摩擦片計(jì)算章節(jié)確定的δ = 1mm。 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(pán)數(shù)量總共為 5zi? ,則總摩擦片厚度Lm=iz179。 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。 干式盤(pán)型液壓制動(dòng)器還包括前蓋及后蓋等零件。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(xiāo)釘，還要考慮傳感器線(xiàn)纜的引出，故應(yīng)在后蓋上設(shè)計(jì)線(xiàn)纜等的布置孔道。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。而且適用于多種密封場(chǎng)合：動(dòng)密封、靜密封、單作用或雙作用。 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(xiāo)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(guò)渡配合 .如采用基孔制 ,則如圖示 ,活塞銷(xiāo)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。 ⑵ 過(guò)渡配合可能具有間隙，也可能具有過(guò)盈，但無(wú)論間隙或過(guò)盈，量均較小，主要用于精確定心，結(jié)合件間無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)、可拆卸的靜聯(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。液壓系統(tǒng)就是通過(guò)介質(zhì)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞。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)。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。系統(tǒng)性能的好壞，除滿(mǎn)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。 32 結(jié)論 干式盤(pán)型液壓制動(dòng)器是極為重要的安全保障機(jī)構(gòu)。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(guò)一個(gè)執(zhí)行元件壓力就要降低一次。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(kāi)式系統(tǒng)換向過(guò)程中所出現(xiàn)的液壓沖擊和能量損失。 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(guó)民經(jīng)濟(jì)及軍事工業(yè)中發(fā)揮了重大作用。 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。 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。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=+。 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(mǎn)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。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，因此氣體的泄漏問(wèn)題往往得不到應(yīng)有的重視。 為保障強(qiáng)度和上述各結(jié)構(gòu)，后蓋基本厚度設(shè)置為 21mm。 （ 1）前蓋基本尺寸設(shè)計(jì) 前蓋的作用除了封閉缸體，還需要有與電機(jī)或液壓馬達(dá)連接固定的部分參照現(xiàn)有的固定連接形式，與電機(jī)或馬達(dá)結(jié)合面應(yīng)有密封，故應(yīng)在前蓋端面設(shè)置一安裝密封圈的密封溝槽，按照設(shè)計(jì)的尺 寸，溝槽內(nèi)徑 150mm，外徑 160mm，深 3mm，其余溝槽結(jié)構(gòu)參照 O型圈推薦溝槽結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 （ 2）彈簧 有效圈數(shù) 工作行程 h=6mm 由活塞計(jì)算章節(jié)得出， 最大變形量 m a x m a x m a x m in/ ( ) 12 50 6 / ( 12 50 84 9) 18 .7F h F F m m? ? ? ? ? ? ? 24 彈簧有效工作圈數(shù) 33m a x m a x/ ( 8 ) 7 9 0 0 0 5 . 5 1 8 . 7 / ( 8 1 2 5 0 5 ) 6 . 5n G d F C?? ? ? ? ? ? ? 取兩端支撐圈 n2=2,總?cè)?shù) n1=n2+n=， 預(yù)選彈簧中徑 D2=20mm,外徑 D= D2+d=24mm,內(nèi)徑 D1= D2d=16mm， 節(jié)距 mmndt ????? ? ，圓整為 7mm， 軸向間距 mmdt 347 ?????? ， 自由高度 mmdtnH ??????? ， 螺旋升角 ????? ))20/(7a r c t a n ())/(a r c t a n ( ??? Dt ， 彈簧極限變形量 lim m a mm????， 彈簧最小變形量 m in m a x m in m a x/ 18 .7 84 9 / 12 50 12 .7F F m m??? ? ? ?， 彈簧工作高度： mmHH i n01 ????? ? ， mmHH a x02 ????? ? ， mmHH i m03 ????? ? 。 又有平均間隙δ =，內(nèi)鍵圈