【導(dǎo)讀】本次設(shè)計(jì)，以煤礦機(jī)械安全生產(chǎn)為背景，首先對現(xiàn)在所使用的制動器進(jìn)。行了比較，對各個(gè)種類的制動器進(jìn)行了分析。接著確定了液壓制動器的整體構(gòu)造，簡略。制定了液壓制動器的設(shè)計(jì)方案。然后對摩擦片材料進(jìn)行了分析與選取，確定了摩擦片所。繪制出了整個(gè)制動器的裝配圖和各個(gè)零件圖。

　　

【正文】 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 ????? ? 。 制動器的缸體，內(nèi)鍵圈以及前后蓋都需要通過螺栓進(jìn)行連接緊固，工作中的螺栓承受預(yù)緊力和工作拉力，最大工作拉力由彈簧最大工作 壓力可知： NnFF 2 7 7 2 0122 3 1 0m a x ???? 彈簧工作殘余預(yù)緊力 NFF 4 4 3 5 m a x0 ?? 螺栓總拉力 NFFF 7 2 0 7 20m a x ???總 相對剛度系數(shù) 1 1 2()c c c? = 螺栓所需預(yù)緊力 25 NFccFF 3 6 0 3 62 7 7 2 4 3 5 2c m a x21 139。0 ??????? 總 ..... 螺栓材料選擇 45 號鋼， 級，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。 查閱設(shè)計(jì)手冊，選 8d mm? ，其 1 mm? 由螺栓拉伸強(qiáng)度校核條件： 22m a x214 1 . 3 8 4 / [ ] 3 2 0 /lca F N m m N m mzd?????? ? ? ? 式中 σ ca—— 螺栓拉伸強(qiáng)度； d1—— 螺栓小徑； [σ ] —— 螺栓許用抗拉強(qiáng)度； z—— 螺栓個(gè)數(shù)。 滿足強(qiáng)度要求。 螺栓連接在缸體及內(nèi)鍵圈的圓周方向，根據(jù)缸體和內(nèi)鍵圈壁厚，螺栓孔的均布直徑取 212mm。 干式盤型液壓制動器還包括前蓋及后蓋等零件。在這些零件的尺寸可以由上述已設(shè)計(jì)零件的尺寸及安裝要求以及經(jīng)驗(yàn)公式和數(shù)據(jù)得出。 （ 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)。 26 前蓋整體形狀設(shè)計(jì)成矩形，便于安裝和固定，矩形外形尺寸為 210mm179。 210mm，前蓋中心為安置中心軸，設(shè)置一個(gè)直徑 88mm 的通孔。前蓋應(yīng)在直徑 192mm 的圓周上布置 16個(gè)螺栓安裝通孔。 前蓋結(jié)合面端應(yīng)設(shè)置凸臺，凸臺直徑應(yīng)與要配合的電機(jī)或馬達(dá)相符，這里取直徑140mm，高度為 5mm。 （ 2）后蓋基本尺寸設(shè)計(jì) 后蓋設(shè)計(jì)比前蓋設(shè)計(jì)稍微復(fù)雜一點(diǎn)，要考慮到活塞腔的排油排氣，應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的螺紋孔。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，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。后蓋應(yīng)在直徑 192mm 的圓周上布置 16 個(gè)螺栓安裝通孔。 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。另外，為使安裝方便和固定，后蓋與缸體結(jié)合面端還應(yīng)設(shè)置與缸體內(nèi)徑相符的凸臺，按照通常經(jīng)驗(yàn)，凸臺高設(shè)置為 5mm。 在液壓與氣壓傳動系統(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。設(shè)置于密封裝置中、起密封作用的元件稱為密封件。液壓與氣 壓傳動的工作介質(zhì)，在系統(tǒng)及元件的容腔內(nèi)流動或暫存時(shí)，由于壓力、間歇、粘度等因素的變化，而導(dǎo)致少量工作介質(zhì)越過容腔邊界，由高壓腔向低壓腔或外界流出，這種“越界流出”現(xiàn)象稱為泄漏。泄漏分為內(nèi)泄漏和外泄漏兩類。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。單位時(shí)間內(nèi)泄漏的工作介質(zhì)的體積稱為泄漏量。對于氣壓傳動系統(tǒng)，由于其工作介質(zhì)為壓縮空氣且工作壓力不高，因此氣體的泄漏問題往往得不到應(yīng)有的重視。其實(shí)，氣壓傳動系統(tǒng)中的泄漏同樣會造成系統(tǒng)壓力下降，能耗加大，動作紊亂，或 造成真空系統(tǒng)中的負(fù)壓建立不起來；氣缸進(jìn)氣口的泄漏將造成氣缸低速運(yùn)行的爬行，等等。 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。將密封的形式選為 O 型密封，因?yàn)?O 型密封圈簡單，整體式溝槽設(shè)計(jì)減少了零件與設(shè)計(jì)成本。設(shè)計(jì)緊湊，零件尺寸小。容易安裝，在安裝中不容易出現(xiàn)錯(cuò)誤。而且適用于多種密封場合：動密封、靜密封、單作用或雙作用。 O 型密封的尺寸已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，所以選擇 O 型密封 27 圈在維護(hù)與修理時(shí)十分方便。 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，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，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較低的公差。選擇時(shí)還要考慮工藝等價(jià)性即（公差精度要求較高時(shí)采用孔的公差等級比相配合的軸低一級的配合，公差精度要求較低時(shí)可采用同級配合），配合性質(zhì)要求，配合的主次表 2d 1d 7d b 1r 2r 5 150 160 5 28 面，及采用的加工工藝等諸多方面因素。 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。故一般情況下應(yīng)優(yōu)先選用基孔制?；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，對于細(xì)小直徑的軸尤為明顯。 ⑵ 與標(biāo)準(zhǔn)件配合時(shí)，基準(zhǔn)制的選擇要依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)件而定，如滾動軸承外圈與殼體孔的配合應(yīng)采用基軸制。 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 ,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，這不僅對加工不利，同時(shí)裝配也有困難，易拉毛連桿孔。改用基軸制如圖示，活塞銷可尺寸不變，而連桿孔、支承孔分別按不同要求加工，較為經(jīng)濟(jì)合理且便于安裝。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=+?，F(xiàn)無法實(shí)現(xiàn)，則可改選Φ 50 F7/k6（ ++） /(++), Xmax=+, Xmin=+，使保持近似的配合。 配合的選擇 配合共分三大類，即過盈、過渡和間隙配合。 ⑴ 過盈配合具有一定的過盈量，主要用于結(jié)合件間無相對運(yùn)動不可拆卸聯(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。過盈量較大時(shí)，可直接用于傳遞力矩。 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)合件間無相對運(yùn)動、可拆卸的靜聯(lián)接。要傳遞力矩時(shí)，需加鍵、銷等堅(jiān)固件。 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或轉(zhuǎn)動的動聯(lián)接。如需傳遞力矩，需加鍵銷等緊固件。間隙量較大時(shí)主要用于結(jié)合件間有轉(zhuǎn)動、移動或復(fù)合運(yùn)動的動聯(lián)接。 29 本章對摩擦片材料進(jìn)行了必要的介紹和分析并對其按照工礦進(jìn)行了選型，對制動器的組成進(jìn)行了敘述，進(jìn)行了必要的分析，對摩擦片的各種重要相關(guān)參數(shù)進(jìn)行了計(jì)算設(shè)計(jì)，并對制動器各個(gè)零件外形參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，同時(shí)對于密封、公差配合的選擇進(jìn)行了說明。 30 4 制動器液壓系統(tǒng) 一個(gè)完整的液壓系統(tǒng)由五個(gè)部分組成，即 動力 元件、執(zhí)行元件、控制元件、輔助元件和液壓油。 動力元件的作用是將原動機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成液體的壓力能，指液壓系統(tǒng)中的油泵，它向整個(gè)液壓系統(tǒng)提供動力。液壓泵的結(jié)構(gòu)形式一般有齒輪泵、葉片泵和柱塞泵。 執(zhí)行元件（如液壓缸和液壓馬達(dá)）的作用是將液體的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，驅(qū)動負(fù)載作直線往復(fù)運(yùn)動或回轉(zhuǎn)運(yùn)動。 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。根據(jù)控制功能的不同，液壓閥可分為壓力控制閥、流量控 制閥和方向控制閥。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。根據(jù)控制方式不同，液壓閥可分為開關(guān)式控制閥、定值控制閥和比例控制閥。 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。 工作介質(zhì)是指各類液壓傳動中的液壓油或乳化液，它經(jīng)過油泵和液動機(jī)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。液壓系統(tǒng)就是通過介質(zhì)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動和動力傳遞。液壓油是液壓系統(tǒng)中傳遞能量的工作介質(zhì)，有各種礦物油、乳化液和合成型液壓油等幾 大類。 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。從不同的角度出發(fā)，可以把液壓系統(tǒng)分成不同的形式。 （ 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)。開式系統(tǒng)是指液壓泵從油箱吸油，油經(jīng)各種控制閥后，驅(qū)動液壓執(zhí)行元件，回油再經(jīng)過換向閥回油箱。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)動不平穩(wěn)等后果。開式系統(tǒng)油箱大，油泵自吸性能好。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)。其結(jié)構(gòu)緊湊，與空氣接觸機(jī)會少，空氣不易滲入系統(tǒng)，故傳動較平穩(wěn)。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。但閉式系統(tǒng)較開式系統(tǒng)復(fù)雜，因無油箱，油液的散熱和過濾條件較差。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。由于單桿雙作用油缸大小腔流量不等，在工作過程中會使功率利用下降，所以閉式系統(tǒng)中的執(zhí)行元件一般為液壓馬達(dá)。 （ 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)。 （ 3）按所用液壓泵形式的不同，可分為定量泵系統(tǒng)和變量泵系統(tǒng)。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。 （ 4）按向執(zhí)行元件供油方式的不同，可分為串聯(lián)系統(tǒng)和并聯(lián)系統(tǒng)。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。在串聯(lián)系統(tǒng)中，當(dāng)主泵向多路閥控制的各執(zhí) 行元件供油時(shí)，只要液壓泵的出口壓力足夠，便可以實(shí)現(xiàn)各執(zhí)行元件的運(yùn)動的復(fù)合。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。并聯(lián)系統(tǒng)中，當(dāng)一臺液壓泵向一組執(zhí)行元件供油時(shí)，進(jìn)入各執(zhí)行元件的流量只是液壓泵輸出流量的一部分。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)動作。全液壓傳動機(jī)械性能的優(yōu)劣，主要取決于液壓系統(tǒng)性能的好壞，包括所用元件質(zhì)量優(yōu)劣，基本回路是否恰當(dāng)?shù)?。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。現(xiàn)代工程機(jī)械幾乎都采用了液壓系統(tǒng)，并且與電子系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)結(jié)合，成為現(xiàn)代工程機(jī)械的重要組成部分。 32 結(jié)論 干式盤型液壓制動器是極為重要的安全保障機(jī)構(gòu)。本文從礦山機(jī)械目前的安全形勢分析入手，指出安全制動的必要性和重要性。對目前應(yīng)用的各種制動器并進(jìn)行了詳細(xì)的比較，按照實(shí)際工礦