電磁制動(dòng)器的原理與設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2024-08-25 11:08 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 3．1 電磁體磁鋼、磁芯材料選擇 導(dǎo)磁材料分析磁性材料按其特性和用途通?？煞譃檐洿挪牧虾陀泊挪牧蟽纱箢?lèi)。軟磁材料磁性能的主要特點(diǎn)是:磁導(dǎo)率高，矯頑力低，易于飽和。當(dāng)外磁場(chǎng)去掉后，磁性基本消失。而硬磁材料在所加的磁化磁場(chǎng)去掉以后，仍能在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)保持強(qiáng)而穩(wěn)定的磁性。電磁體需要在斷電時(shí)的電磁吸力為零，因此磁鋼應(yīng)選用軟磁材料。常用軟磁材料有:電工純鐵、低碳鋼、硅鋼片、鐵鎳合金、鐵基粉末冶金等，低碳鋼有較高的磁飽和感應(yīng)強(qiáng)度，較小的矯頑力，加工性能也較好，適合于直流磁系統(tǒng)。材料硬度摩擦系數(shù)對(duì)摩盤(pán)的磨損導(dǎo)磁性能成型設(shè)備的投入成本20鋼高小大較好高10鋼高小大較好高純鐵較低較大小好較低鐵基粉末冶金低大小一般低 純鐵特性分析電磁純鐵又稱(chēng)“阿姆可鐵”，含碳量極低，%，工業(yè)產(chǎn)品一般應(yīng)用無(wú)磁時(shí)效純鐵，其代號(hào)為DT3，DT4。電磁純鐵在室溫下具有相對(duì)較軟、強(qiáng)度低、塑性成形性能優(yōu)良、切削性能差等特點(diǎn)，適合用冷擠壓生產(chǎn)工藝。其理由是:(1)電磁性能好，矯頑力低，飽和磁感高，磁性穩(wěn)定又無(wú)磁時(shí)效。(2)電磁純鐵系列鋼質(zhì)均為鎮(zhèn)靜鋼，且采用了精練，所以?xún)?nèi)部組織均勻，優(yōu)良，氣體含量少，%。(3)冷、熱加工性能好。(4)表面質(zhì)量好，尺寸精度高。冷擠壓時(shí)塑性變形量大，變形抗力及材料加工硬化相對(duì)于其它鐵磁材料要低的多，因此所需壓力機(jī)的噸位低，模具壽命高。 粉末冶金材料分析鐵粉是粉末冶金電磁體磁鋼的基體材料。研究發(fā)現(xiàn)，鐵粉的基本特性(流動(dòng)性、松裝密度、成分、粒度組成)會(huì)對(duì)壓坯的密度產(chǎn)生較大的影響。而不同密度的電磁體，其電磁性能、摩擦、磨損性能差異很大。因此，正確選用鐵粉品種、粒度組成十分重要。(1)鐵粉種類(lèi)的選擇鐵粉因制造方法不同，其顆粒形狀、物理一化學(xué)性能等方面都有差異。鐵粉制造方法有許多，主要有電解沉積法、還原法、水霧化法、撥基法，其中電解法、霧化法生產(chǎn)的鐵粉顆粒細(xì)小，松裝密度高，生坯強(qiáng)度高，壓縮性大，比還原鐵粉成形性能好，制件密度高，磁性能好，但價(jià)格高。對(duì)粉末冶金電磁體磁鋼，選用還原鐵粉作為電磁體磁鋼材料；，選用水霧化鐵粉，這是由于水霧化鐵粉的粉末顆粒純度高、壓縮性好、易于合金化。試驗(yàn)確定，采用還原鐵粉有利于摩擦系數(shù)的提高，而采用水霧化鐵粉有利于耐磨性的提高。(2)鐵粉粒度選擇鐵粉粒度和形態(tài)對(duì)壓制時(shí)鐵粉的流動(dòng)性、成形性以及成形后的強(qiáng)度有很大影響，不同的粒度和形態(tài)會(huì)得出不同密度的制件。還原鐵粉呈海綿狀，能減少添加成分的偏析，具有大的表面能，大的晶格畸變，同時(shí)鐵粉粒度細(xì)，因此，燒結(jié)時(shí)活性較高，擴(kuò)散速度大和收縮大。所以，由細(xì)鐵粉制造的材料具有較高密度及強(qiáng)度和較好的摩擦性能。選用200目顆粒的海綿狀還原鐵粉作為磁鋼的基體原材料，能滿(mǎn)足成形性能要求。為提高松散粉末裝模密度，在200目鐵粉的基礎(chǔ)上，采用細(xì)粉與粗粉混合的工藝，即加入適當(dāng)比例的更細(xì)鐵粉與200目鐵粉混合，可提高成形密度和壓坯的強(qiáng)度。，可以看出提高松裝密度不僅可以提高粉末冶金生坯密度，而且可以提高生坯強(qiáng)度，提高壓縮比，使粉末冶金制件具有較高的密度，從而可提高磁鋼的電磁性能。(3)合金粉末的選擇粉末冶金中添加合金元素的目的有三個(gè):A、提高粉末冶金的燒結(jié)密度，需通過(guò)活化燒結(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。對(duì)于鐵基粉末冶金，鐵的純度越高，雜質(zhì)含量越少，晶粒越粗，電磁性能就越好，但為了使密度增加，在燒結(jié)鐵基粉末冶金時(shí)常加的合金元素是硫和磷。硫可以以硫粉或硫化鐵粉態(tài)混入鐵粉中，在燒結(jié)時(shí)使其合金化。添加硫的作用是提高減磨性能以及封閉材料中的孔隙。%，另外添加硫可提高材料的抗彎性能。當(dāng)添加硫時(shí)，零件尺寸會(huì)隨含硫量的增加而增大。磷在953℃與鐵和碳形成共晶，1050℃與鐵形成共晶。因此，在高于1050℃的溫度下燒結(jié)時(shí)，將產(chǎn)生液相，起到活化燒結(jié)作用，從而提高材料的燒結(jié)密度。磷應(yīng)以磷鐵粉狀混入純鐵中，%的Fe3P。%。B、按重量提高鐵基燒結(jié)軟磁材料的磁性，常需加入的合金元素有si、Sn、Ni和C?？紤]到Ni、C價(jià)格高，在此僅選用合金元素si或Sn，Si或Sn的含量為2%—3%。C、提高摩擦、磨損性能。純鐵粉末冶金材料作為摩擦材料具有以下特性:(a)耐熱高負(fù)荷條件下摩擦系數(shù)穩(wěn)定，衰減小，磨損?。?b)熱傳導(dǎo)性能好能把摩擦副表面的摩擦熱很快傳導(dǎo)出去；(c)受環(huán)境影響小在寒冷和炎熱以及大氣濕度變化條件下，摩擦性能基本不發(fā)生變化。 純鐵粉末冶金摩擦材料的嚴(yán)重缺點(diǎn)是與制動(dòng)盤(pán)具有親和力，容易產(chǎn)生粘著膠合，摩擦系數(shù)波動(dòng)大、異常磨損、噪聲等情況。為解決這些問(wèn)題，需要在純鐵粉中加入一些摩擦組元和潤(rùn)滑組元。摩擦組元為二氧化硅，加入二氧化硅后可促進(jìn)摩擦系數(shù)和摩擦溫度的提高。，含1%，含10%，同時(shí)摩擦溫度從125℃上升到195℃。這是由于二氧化硅在鐵中燒結(jié)溫度下被還原成硅，并溶解于鐵，降低了材料的導(dǎo)熱性。因此，根據(jù)綜合性能，二氧化硅的最佳含量為2%—4%，其平均粒度為80—180μm。3．2 電磁體填充材料研制電磁體摩阻填充材料是一種纖維增強(qiáng)摩阻復(fù)合材料，其組分與摩擦磨損性能之間的關(guān)系受到系統(tǒng)參數(shù)的影響，例如溫度、壓力、速度、氣氛、摩擦對(duì)偶件等，而且這些影響因素又與作用時(shí)間、作用次數(shù)等有很大的關(guān)系。 新型摩阻填充材料分析電磁體摩阻填充材料通常由粘結(jié)劑、增強(qiáng)纖維和無(wú)機(jī)及有機(jī)填料等三部分組成，工作時(shí)主要承受反復(fù)變化的應(yīng)力場(chǎng)和熱力場(chǎng)作用。粘結(jié)劑是摩阻填充材料的重要組元，也是化學(xué)性能、熱穩(wěn)定性能最差的組元。研究表明，電磁體摩阻填充材料的摩擦表面瞬間工作溫度可達(dá)300℃—400℃左右；粘結(jié)劑(樹(shù)脂基體)無(wú)論是暴露在空氣中還是在與制動(dòng)盤(pán)貼合的缺氧情況下都會(huì)發(fā)生氧化分解現(xiàn)象。因此其性能直接影響電磁體摩阻填充材料的熱衰退性能、恢復(fù)性、磨損性能和機(jī)械性能。樹(shù)脂粘結(jié)劑的選擇對(duì)摩阻填充材料的許多性能有非常重要的影響。摩阻材料傳統(tǒng)用的膠粘劑主要是酚醛樹(shù)脂，酚醛樹(shù)脂固化后交聯(lián)密度高、高溫性能卓越，并且具有良好的耐化學(xué)腐蝕性、良好的機(jī)械性能和加工工藝性能。但酚醛樹(shù)脂存在硬而脆等缺點(diǎn)。為了改善其韌性，需采用改性方法，如在酚醛樹(shù)脂中引入韌性良好的長(zhǎng)鏈型分子結(jié)構(gòu)來(lái)增強(qiáng)韌性。然而長(zhǎng)分子鏈的引入又會(huì)大大影響其耐熱性，因此，在引入長(zhǎng)鏈型分子結(jié)構(gòu)后，還需要再引入耐熱性能良好的剛性基團(tuán)分子。基于以上原理，以硼改性酚醛樹(shù)脂為基體樹(shù)脂，加入橡膠長(zhǎng)分子鏈增加韌性，同時(shí)加入剛性基團(tuán)分子SiOSiC增韌改性，提高摩阻材料的熱穩(wěn)定性。由于SiOSiC屬于共價(jià)鍵化合物，具有材質(zhì)硬、強(qiáng)度大，熱導(dǎo)系數(shù)大、抗熱震性好，耐高溫、抗氧化，耐磨損和抗侵蝕等優(yōu)良的高溫?zé)岱€(wěn)定性能。作為添加劑應(yīng)用于電磁體摩阻填充材料中，還能夠起到摩擦調(diào)節(jié)劑的作用，補(bǔ)償和調(diào)節(jié)摩擦性能，改善和提高粘結(jié)劑高溫性能。此外，MoSA12O3可進(jìn)一步提高摩擦系數(shù)和耐磨性能以及減磨效果，以提高其使用壽命。這是一種物理改性方法(共混)，使橡膠及其他分散相均勻分散于樹(shù)脂連續(xù)相中，然后在制品高溫、高壓成形過(guò)程中，使其微粒又從中析出，并在材料受到外力時(shí)分散、均衡應(yīng)力，并阻止裂紋延伸，從而達(dá)到增韌耐磨的目的。另一方面，還利用自制的化學(xué)改性酚醛樹(shù)脂，使樹(shù)脂的綜合性能在電磁體填充材料上優(yōu)于目前市場(chǎng)上其它改性樹(shù)脂。 樹(shù)脂基體對(duì)摩擦磨損性能的影響樹(shù)脂基體作為電磁體摩阻填充材料中的一個(gè)重要組元，必須有合適的模量以保證在摩擦?xí)r有較大的接觸面積，從而使摩擦片在工作時(shí)穩(wěn)定而不產(chǎn)生嚴(yán)重振動(dòng)；樹(shù)脂必須有一定的耐熱性以保證次摩擦層有足夠的強(qiáng)度；樹(shù)脂分解后的殘留物必須有一定摩擦性能，以保證穩(wěn)定
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