【正文】 20 聯(lián)軸器的設(shè)計 .......................................... 26 飛輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ........................................ 27 制動盤的設(shè)計 ......................................... 27 鍵的設(shè)計計算 ......................................... 28 傳感器的選型 ......................................... 29 軸承的計算選型 ....................................... 30 實驗臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計 ..................................... 31 本章小結(jié) ............................................. 32 第 4 章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計 ................................. 33 加壓油缸的設(shè)計選型及結(jié)構(gòu)設(shè)計 .......................... 34 泵的選擇 .............................................. 39 中國礦業(yè)大學徐海學院 畢業(yè)設(shè)計 2 溢流閥的選擇 .......................................... 43 卸荷閥的選擇 .......................................... 43 單向閥的設(shè)計選擇 ...................................... 43 電機、油箱及其附件的選擇 .............................. 44 液壓站的設(shè)計 .......................................... 45 本章小結(jié) .............................................. 46 第 5 章 測控系統(tǒng)的設(shè)計 ................................. 47 測試參數(shù)的測定 ........................................ 47 測試系統(tǒng)的組成 ........................................ 49 數(shù)據(jù)的采集與處理 ...................................... 50 調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計 ........................................ 53 匯編語言程 序 .......................................... 55 本章小結(jié) .............................................. 66 7 參考文獻 ................................................. 67 8 致 謝 ................................................... 69 中國礦業(yè)大學徐海學院 畢業(yè)設(shè)計 3 第 1 章 概述 制動器實驗臺的概述 制動器能用來減低機械設(shè)備的運行速度或者使其停止，是車輛、爬行機器和許多固定設(shè)備安全 工作的重要裝置。而盤式制動器中制動盤的軸向熱膨脹極小，徑向熱膨脹根本與性能無關(guān)，故不會因此而降低制動效能。我們把摩擦力與施加在摩擦物體上的垂直負荷，即正壓力（ N）之比值，稱之為摩擦系數(shù)。在相對移動時，這些“粘著點”會被剪斷，這是構(gòu)成摩擦力的另一個原因，是摩擦力的“粗糙度項”（刨削項）。因為環(huán)境、條件也受各 種因素的影響而變化，影響摩擦系數(shù)的因素就會更為復雜。 (5)切削磨損 由于摩擦材料與其偶件的表面均高低不平，對摩兩表面中較硬表面上的凸峰會壓入較軟材料內(nèi)，在滑動時將軟材料刨削，致使較軟材料表面產(chǎn)生較深的犁溝和劃痕，使材料磨損。就剎車片而言，造成制動噪音的因素為： 大量的研究和試驗表明 :對于干摩擦及邊界摩擦，在一定的壓力條件下，摩擦系數(shù)和磨損率與最大表面溫度之間有著明確的函數(shù)關(guān)系。 實驗臺研制的主導思想 1）能夠模擬提升機制動器的制動過程 ； 2）閘瓦在制動盤上的滑速能在 sm/10~0 范圍內(nèi)可調(diào)； 3）能調(diào)節(jié)閘瓦的正壓力以獲得 1Mpa的閘瓦比壓，且裝卸方便； 4）各種被測參數(shù)能被自動的記錄下來 實驗臺的組成 摩擦磨損實驗臺有以下幾部分組成： 1）實驗臺機械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)部分；2）實驗臺液壓系統(tǒng)部分； 3）實驗臺檢測與控制部分； 4）計算機控制系統(tǒng) 實驗臺的工作原理及總體布置 實驗臺的實驗原理是將制動盤和閘塊安裝在實驗臺上，用轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器檢測制動力矩及制動盤的轉(zhuǎn)速 , 溫度傳動器和位移傳動器檢測摩擦片溫度和摩 擦片的磨損量，從而得到盤式制動器摩擦和磨損性能的數(shù)據(jù)，分析制動器的安全性和可靠性。 軸的設(shè)計計算 初選軸的直徑 (1)軸的轉(zhuǎn)矩 T： )(932T 313221 rrfPf r r drPrr ??? ? ?? ??,其中：摩擦系數(shù)f=,閘瓦比壓 Pa=1Mpa， mr .101 ? , mr .1502 ? 所以 m??????? N331) 33m a x （? (2)確定軸的最小直徑及校核 中國礦業(yè)大學徐海學院 畢業(yè)設(shè)計 21 軸選用 45 號鋼，經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理，軸的最大傳遞功率 13kw,閘瓦作用時軸的最大轉(zhuǎn)速為 1360r/min,查《機械工程學設(shè)計手冊》表 42，取A=115，可得 mmNPA 3 6 042115d 3131m in ???????????????。 軸段③ 軸段③是用于 安裝制動盤和滾動軸承 ， 軸承僅承受徑向力，所以安裝深溝球軸承，其直徑為 mmd 504? ，考慮到安裝制動盤和滾動軸承及軸承座的安裝尺寸，因此取軸段④的長度 L4=126mm. 軸段④ 軸段④是用于 制動盤的右環(huán) 取軸肩高度為 h=8mm(h≧),因此軸環(huán)的直徑 mmd 663? ,軸環(huán)長度取 L3=10mm 軸段⑤ 實驗臺要求與聯(lián)軸器的 配合，將軸段⑤的左端制出軸肩，軸肩高度為 h=5mm,(h≧ )，所以軸段⑤的直徑取軸的最小值mmd 405? ；為了便于拆裝，軸的長度比聯(lián)軸器長 5mm,因此取 L5=72。根據(jù)制動器端蓋及摩擦副軸向位置、溫度的回歸方程可以方便的通過檢測制動器端蓋的溫度，通過查表方式來計算摩擦副核心的溫度，為同類型制動器的溫度檢測積累經(jīng)驗。這種工作要求采用由同一回路并聯(lián)兩電磁換向閥來實現(xiàn)。轉(zhuǎn)速關(guān)連著泵的壽命、耐久性、氣穴、噪聲等。 定量泵簡單、便宜，變量泵復雜、貴，但節(jié)省能量。 ③ 電磁鐵通斷的開關(guān)應(yīng)安裝在直流輸出端，以免切斷電源時整流電路成為電磁鐵線圈的放電回路，延長電磁鐵的釋放時間。油箱必須有足夠大的容量；設(shè) 置過濾器；設(shè)置油箱的主要油口；設(shè)置隔板將吸油、回油管分開，油流中的氣泡和雜質(zhì)分離；開式的油箱必須配有空氣濾清器。 （ 4） 蓄能器組件和過濾器組件。但摩擦因數(shù)愈高，摩擦所產(chǎn)生的剪切阻力愈大，表層所受的剪切應(yīng)力也愈大，因而摩擦面材料的流失或破壞會愈嚴重，產(chǎn)生的磨損愈大，使用壽命也愈短。要求在每個制動片的一側(cè)至少要測量三點的厚度，兩側(cè)六點。由傳感器測量所得的電信號通過信號傳輸線傳給計算機控制系統(tǒng) ，進行相應(yīng)的處理和 分析。 （ 2） 油箱組件。 技術(shù)參數(shù)如下 通徑 /mm 6 8 10 15 20 25 30 最大工作 壓力 /Mpa 最大流量 10 18 30 65 115 175 260 /L/min 介質(zhì)溫度 /℃ 30~80 根據(jù)其技術(shù)參數(shù)可以知道在滿足實驗臺的結(jié)構(gòu)要求的情況下，查《機械設(shè)計手冊 —— 液壓傳動》選用通徑 為 10mm 的管式單向閥。直流換向閥的優(yōu)點是換向頻率高，換向特性好，工作可靠度高，對低電壓、短時超電壓、超載和機械卡住反住不敏感。另外，泵的自吸能力就計算值來說要留有充分裕量。缸筒內(nèi)經(jīng)過大或額定工作壓力過高時，由于徑向尺寸布置和拆裝問題，拉桿直徑尺寸受到限制，致使拉桿的拉應(yīng)力可能超過屈服極限，因此這類液壓缸通常適用于行程≦ ,缸內(nèi)徑≦ 250mm,額定工作壓力Pn≦ 20Mpa 泵的選擇 液壓泵的分類 圖 42液壓泵分類簡圖 中國礦業(yè)大學徐海學院 畢業(yè)設(shè)計 40 液壓泵裝 置包括不同類型的液壓泵、驅(qū)動電動機及其聯(lián)軸器等。 中國礦業(yè)大學徐海學院 畢業(yè)設(shè)計 33 第 4 章 液壓系統(tǒng)的設(shè)計 根據(jù)實驗臺的具體系統(tǒng)，要實現(xiàn) 閘瓦比壓為 1MPa ，所以需要一個提供穩(wěn)壓的液壓系統(tǒng)，系統(tǒng)中包括動力裝置 (液壓泵 )，執(zhí)行元件（液壓缸），控制元件（溢流閥，單向閥，換向閥）和輔助裝置（油缸，壓力表，過濾器等） 。 4） 結(jié)構(gòu)簡單，便于安裝，使用和維護方便。 軸段④ 軸段④ 是用于安裝飛輪和滾動軸承，軸承僅承受徑向力，所以安裝深溝球軸承，其直徑為 mmd 504? ，考慮到安裝飛輪和滾動軸承及軸承座的安裝尺寸，因此取軸段④的長度 L4=135mm. 軸段⑤ 實驗臺要求與聯(lián)軸器的配合，將軸段⑤的左端制出軸肩，軸肩高度為 h=5mm,(h≧ )，所以軸段⑤的直徑取軸的最小值mmd 405? ；為了便于拆裝，軸的長度比聯(lián)軸器長 5mm,因此取 L5=65。 閘瓦產(chǎn)生的摩擦力矩： )(932M 313221 rrfPf r r drPrr ??? ? ?? ?? 其中： 摩擦系數(shù) f=,閘瓦比壓 Pa=1Mpa， mr .101 ? , mr .1502 ? 所以KWrvMMPm 10331N331)m a xm a x33m a x?????????????? （ 飛輪和制動盤的轉(zhuǎn)動慣量為： （ 1） 飛輪24421 mkgLrr ????????? ??? （ 2） 制動盤 中國礦業(yè)大學徐海學院 畢業(yè)設(shè)計 20 24442241122)()(2121JmkgRLRLr???????????? ???(3)總轉(zhuǎn)動慣量為 221 mkg ?????? 所以根據(jù)功率和轉(zhuǎn)動慣量的計算數(shù)值，選用 Z4 － 132 －２型直流電機，其額定功率為 15KW，額定轉(zhuǎn)速為 1360r/min,慣量矩 2mkg? ，電機效率為 %。 2） 通過對實驗臺的工作原理以及加載方式的研究，確定實驗臺的總體設(shè)計方案 3） 閘瓦性能測試實驗臺的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計 對實驗臺的主要機械部件，包括主軸、飛輪、閘瓦制動裝置、制動液壓系統(tǒng)等進行設(shè)計，根據(jù)設(shè)計要求選取電動機、聯(lián)軸器、傳感器、軸承、液壓站等部件。摩擦制動副在很短的時間內(nèi)把動能轉(zhuǎn)換成熱能。 具有良好的機械強度和物理性能 摩擦材料制品在裝配使用之前，需要進行鉆孔、鉚裝、裝配等機械加工，才能制成剎車片總成。這樣散落的磨屑將會同時作用于摩擦材料與其對偶件，導致摩擦材料和對偶的磨損增 大，摩擦系數(shù)增大。即： )( 0NNF ???? 也可以寫成： )( 0NNF ?? ?? 摩擦時，表面的相互嚙合和分子引力的形成與破壞造成了摩擦表面的磨損。由此可知，若負荷增加或較軟材料壓縮屈服強度極限降低，都會使真實面積增大。 制動器摩擦片應(yīng)用機理與性能要求 摩擦和運動 對機械運動來說，是在運動過程中一種物體與其它物體相接觸，或者與其周圍的液體或氣體相接觸。 鑒于盤式制動器的結(jié)構(gòu)特點，制動時盤上某處材料表面與片處于周期性間歇摩擦接觸，這種移動熱源造成的熱沖擊，以及反復制動過程中的冷熱沖 中國礦業(yè)大學徐海學院 畢業(yè)設(shè)計 4 擊、制動壓力和摩擦力的協(xié)同作用可導致表面熱開裂和 (熱 )磨損 。制動器試驗臺是測定和分析制動器性能和質(zhì)量的試驗裝置。 (3)在輸出制動力矩相同的情況下，尺寸和質(zhì)量較 小。兩個在接觸表面相互摩擦的物體，稱之為摩擦偶件或摩擦副。 高溫分解主要出現(xiàn)在摩擦材料的芯部而較少發(fā)生在邊緣和角部 。摩擦材料在摩擦過程中，由于溫度的迅速升高，一般當溫度達到 200℃以后，摩擦系數(shù)開始下降，當溫度達到樹脂和橡膠分解溫度范圍以后，產(chǎn)生了摩擦系數(shù)的驟然降低，這種現(xiàn)象稱為“熱衰退”，嚴重的“熱衰退”會導致制動效能變差，在實際應(yīng)用中 會降低摩擦力，即降低了制動作用。剎車片經(jīng)高溫制動作用后，工作表面形成光亮而硬的碳化膜，又稱釉質(zhì)層，在制動摩擦時會 產(chǎn)生高頻振動及相應(yīng)的噪音。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。 （ 2）沖擊值應(yīng)大于 2/cmN