【正文】 和消化吸收國外井下裝載機技術(shù), 開始了對濕式多盤制動器的研究。濕式多盤制動器按其安裝及工作原理可分為普通型濕式多盤制動器、濕式多盤失壓制動器、多功能濕式多盤制動器3種形式。( 2) 采用多片結(jié)構(gòu),可在較小襯片壓力下獲得較大的制動力矩, 而元件承受壓力降低, 摩擦片單位比壓小。( 4) 采用了單制動活塞推進結(jié)構(gòu),摩擦零部件受力均勻, 圓盤間隙不用調(diào)整并準許滑轉(zhuǎn)、傳遞扭矩,特別適合重載長坡制動工況。其冷卻方式可根據(jù)制動強度選擇強制式或自冷式。( 6) 固定盤與制動器殼體用花鍵連接,摩擦盤裝在固定盤之間,并隨輪轂制動。近幾年又研制出彈簧制動式液壓松閘的全封閉多盤式制動器,其制動更加安全可靠,使用壽命更長,幾乎無需保養(yǎng)。 工程車輛制動器的發(fā)展方向 目前,輪式裝載機制動系統(tǒng)的設(shè)計有兩大趨布,目的是分析外圈淺層表面力的分布規(guī)律。我國研制的濕式多盤制動器已在下列工程車輛上得到應用:( 1) 井下裝載機,包括金川有色金屬公司第二機械廠生產(chǎn)的、 井下裝載機, 南昌通用機械廠生產(chǎn)的井下裝載機等。( 3) 飛機牽引車,包括威海廣泰航空地面設(shè)備有限公司生產(chǎn)的20t飛機牽引車等。( 5) 水陸兩用車, 包括勝利油田工程機械總廠生產(chǎn)的大、小水陸兩用車等。雖然 國內(nèi)應用濕式多盤制動器起步比較晚,但其應用前景十分可觀。為了提高設(shè)備運行性能和生產(chǎn)率, 設(shè)計時將會普遍采用濕式多盤 制動器。 濕式多盤制動器研究的意義 濕式多盤制動器具有制動力矩大、使用壽命長、抗衰退及抗污染能力強、免維修等優(yōu)點。因此,在較大型或特殊工況使用的工程車輛上,濕式多盤制動器取代其它形式制動器已成為必然趨勢。制動器不需要調(diào)整和維護,維護保養(yǎng)費用低等特點,因此濕式多盤制動器的前景是非常廣闊的。 煤炭行業(yè)在我國不斷發(fā)展的同時，也給我國人民生活水平的提高及國內(nèi)經(jīng)濟的發(fā)展貢獻了不可磨滅的力量。因此，研究濕式多盤制動器有著非常重要的意義?，F(xiàn)在汽車上采用的制動器，結(jié)構(gòu)分為鼓式和盤式的兩種。盤式制動器又稱為碟式制動器，顧名思義是取其形狀而得的。分泵固定在制動器的底板上固定不動。分泵的活塞受油管輸送來的液壓作用，推動摩擦片壓向制動盤發(fā)生摩擦制動，動作起來就好像用鉗子鉗住旋轉(zhuǎn)中的盤子，迫使它停下來一樣。 制動器的性能比較 鼓式剎車有良好的自剎能力，由于剎車來令片外張，車輪旋轉(zhuǎn)連帶著外張的剎車鼓扭曲一個角度，剎車張力越大，此情形就越明顯，因此，一般大型車輛還是使用鼓式剎車，除了成本較低外，大型車與小型車的鼓剎，差別可能只有大型采用氣動輔助，而小型車采用真空輔助來幫助剎車。由于鼓式剎車剎車來令片密封于剎車鼓內(nèi)，造成剎車來令片磨損后的碎屑無法散去，影響剎車鼓與來令片的接觸面而影響剎車性能。此外由于碟式剎車零件獨立在外，要比鼓式剎車更易于維修 碟式剎車除了成本較高，基本上皆優(yōu)于鼓式剎車，盤式制動器又稱為碟式制動器，顧名思義是取其形狀而得名。特別是高負載時耐高溫性能好，制動效果穩(wěn)定，并且不怕泥水侵襲，在冬季和惡劣路況下行車，盤式制動比鼓式制動更容易在較短的時間內(nèi)令車停下。反觀鼓式制動器，由于散熱性能差，在制動過程中會聚集大量的熱量。當然，盤式制動器也有自己的缺陷。而鼓式制動器成本相對低廉，比較經(jīng)濟。四輪轎車在制動過程中，由于慣性的作用，前輪的負荷通常占汽車全部負荷的70%－80%，因此前輪制動力要比后輪大。四輪盤式制動的中高級轎車，采用前輪通風盤式制動是為了更好地發(fā)熱，至于后輪采用非通風盤式同樣則是成本的原因。隨著材料科學的發(fā)展以及成本的降低，在轎車領(lǐng)域中，盤式制動有逐漸取代鼓式制動的趨向。當制動碟隨車輪高速旋轉(zhuǎn)時，它就會象泵一樣，把兩碟之間的熱空氣排出，達到散熱的目的。 普通型濕式多盤制動器采用壓力操縱制動,卸壓后彈簧釋放制動。這種普通型濕式多盤制動器一般安裝在各類車輛輪端,作為行車制動,它需要一個液壓系統(tǒng)來操縱制動動作, 一旦管路出現(xiàn)爆裂等故障, 就無法實現(xiàn)制動,給車輛安全行駛帶來威脅。停車制動器一般采用失壓制動, 兩套制動器保證了車輛的安全性,卻增加了零件的數(shù)量。同時,使用濕多盤失壓制動器可以使液壓制動系統(tǒng)大大簡化,不需要第二制動系統(tǒng),工作制動、停車制動和緊急制動都由此制動器完成, 無需另加停車制動器,給總體布里帶來方便。當制動管路無論任何原因失壓時,制動器均能自動施加制動, 確保車輛的行駛安全。多功能濕式多盤制動器是綜合了以上兩種濕式制動器的特點,它在結(jié)構(gòu)上采用雙活塞制動方式。停車制動或發(fā)動機出現(xiàn)故障及管路爆裂時,制動液壓系統(tǒng)卸荷,壓縮彈簧立刻推動停車活塞壓緊摩擦片進行制動。 這種制動器摩擦片一半以上的面積浸在潤滑油的環(huán)境中，同時摩擦片上開有許多螺旋溝槽，車輛制動時摩擦片摩擦產(chǎn)生的大部分熱量將通過潤滑油及殼體散發(fā)出去，使制動器不會因為內(nèi)部溫度過高而損壞元部件。靜摩擦片外緣通過花鍵與靜殼連接，不可轉(zhuǎn)動但可沿軸向左右移動。當松開制動踏板后，活塞腔內(nèi)的液壓油回到液壓油箱，活塞在復位彈簧的作用下回位，動摩擦片和靜摩擦片分離，制動解除。其結(jié)構(gòu)主要由動摩擦片、靜摩擦片、動殼、靜殼、壓盤、活塞和碟簧組件等組成。工作制動器采用液壓制動,彈簧釋放的制動形式。當活塞腔液壓油卸壓時,回位彈簧將活塞復位,從而使動、靜摩擦片分離,摩擦阻力矩消失,解除車輪制動。因為制動力可在一定范圍內(nèi)進行調(diào)控,從而保證了車輛運行的平穩(wěn)性。冷卻方式可根據(jù)制動器的工作環(huán)境及制動的頻繁狀況分為自行冷卻和強制油液循環(huán)冷卻2種方式。將外部的冷卻液引入制動器，冷卻液流過摩擦盤后再流出制動器，將制動器制動時產(chǎn)生的熱量帶走的方式稱為強制冷卻方式。自行冷卻方式適用于制動不太頻繁而制動器本身散熱就已經(jīng)足夠的場合，結(jié)構(gòu)簡單但冷卻能力相對較弱；強制冷卻方式適用于制動頻繁而制動器本身散熱不足的場合。二、散熱機理分析 濕式多盤制動器與干式制動器不同，其特點：濕式多盤制動器工作在浸滿冷卻液的封閉環(huán)境中。其中，一部分熱量以熱傳導、對流以及輻射等方式，通過制動器內(nèi)潤滑冷卻油及周圍空氣散發(fā)；另一部分則以內(nèi)部勢能的形式積累在材料內(nèi)部。油液與摩擦副之間的對流換熱以及殼體連續(xù)散熱過程均為非穩(wěn)態(tài)過程。工作循環(huán)時間的長短、制動強度對全封閉濕式多盤制動器內(nèi)油的溫升均影響較大。影響其散熱的因素除摩擦副材料的導熱系數(shù)、油液的對流換熱系數(shù)外，還與殼體的導熱性能、摩擦副的結(jié)構(gòu)形式、油液在制動器中的流動狀態(tài)、環(huán)境溫度、摩擦片的導熱特性、初始溫度以及空氣的流動狀況等有關(guān)。全載荷下，前后橋質(zhì)量分配為50%，50%；在水平干硬路面下，以額定載荷制動，當制動器的制動初速度為20km/h時， 制動距離不大于8m。 汽車制動理論分析 制動性能的概念 無軌膠輪車行駛時能經(jīng)短距離停車且維持行駛方向的穩(wěn)定性。 制動效能恒定性：抗熱衰退性。考慮設(shè)計任務車速為20 km/h,一般不會發(fā)生此類現(xiàn)象，故不做參考。 F’車輪時地面的作用力（N）。 r車輪半徑（m）。地面制動力是使汽車制動而減速行駛的外力，其取決于： （1）制動器內(nèi)制動摩擦片與制動盤的摩擦力矩； （2）輪胎與地面間摩擦力的極限值，即附著力。制動器制動力的分析：（1）制動器制動力的定義：即指輪胎周圍克服制動器摩擦力矩所需要的力。制動器摩擦副的摩擦系數(shù)與車輪的半徑有關(guān)，并與制動器踏板力Fp及制動系的液壓或氣壓成正比。只有車輛具有足夠的制 動器制動力，同時地面又能提供較大的附著力時才能獲得足夠的地面制動力。 附著系數(shù)f 附著系數(shù)表示輪胎與地面摩擦系數(shù)。 表41 附著系數(shù)f的值瀝青混凝土平均輔值Fs峰值輔值系數(shù) 干——濕—— —— 附著系數(shù)f取決于道路材料、路面狀況、花紋材料、輪胎結(jié)構(gòu)及汽車動速度等。 （47） 由式（43）、（44）知最大制動減速度： =（j1，j2）max=178。 制動器制動力的比例關(guān)系 地面對前后輪法向反作用力FzFz2決定于FF2，如圖43圖43 力的關(guān)系 力和力矩的關(guān)系(1)以O(shè)1為研究對象，則力和力矩的平衡方程 (49) (2)以 O2為研究對象，則力和力矩的平衡方程式： （410） 聯(lián)立式（49）、（410）得: （411） (412) 考慮到極限情況（前后輪抱死制動） 此時： （413）將式（413）代入(49)、（410）得： 此時制動器制動力取得極值 濕式多盤制動器的計算 全封閉濕式多盤制動器的原始數(shù)據(jù) 在水平干硬路面，在額定載荷下制動器制動時初速度v0=20km/h，制動距離小于等于8m。保持靜止，空轉(zhuǎn)為6000kg,車載荷 為6000kg,總載荷為12000kg. 全封閉濕式多盤制動器的設(shè)計原則 車輛應設(shè)置行車制動，行車制動的靜態(tài)制動力大于50%整車的最大質(zhì)量。在最大為16度的坡道上能保持靜止狀態(tài)。緊急制動：使車輛迅速制動而停駛的情況。由于無軌膠輪車采用實心輪胎，所以輪胎半徑采用靜力半徑。其結(jié)構(gòu)由動靜殼、活塞、碟簧組件、摩擦片（粉片、鋼片）、轉(zhuǎn)向節(jié)、安裝螺釘、動靜壓盤、密封圈、透氣塞總成、 排空嘴總成等組成。 抱軸制動式濕式多盤制動器安裝在輪轂和橋殼之間，動、靜摩擦片通過花鍵分別與動殼、活塞連接，兩者相間排列，并均可沿花鍵左右移動，制動釋放時，動靜摩擦片間保持一定間隙，可自由旋轉(zhuǎn)。車輛在停車或緊急制動未解除前，碟簧組件推動活塞帶動動壓盤左移，壓緊摩擦片，實現(xiàn)制動。若需緊急制動，打開控制閥，碟簧推動活塞左移，液壓油迅速流回油箱，實現(xiàn)制動。 這樣，制動力可在一定范圍內(nèi)進行調(diào)控，以保持車輛運行的穩(wěn)定性，避免了車輛的急停。 ——輪胎半徑（m）； J——最大制動減速度（）將式（49）代入得按整車在16176。 碟簧具有以下特點: 1)、剛度大、緩沖吸振能力強、能以小變形承受大載荷。 2）、具有變剛度特性，可通過適當選擇碟簧的壓平時變形量與 厚度t之比得到不同的特性曲線?？刹捎脤?、疊合的組合方式，也可采用復合不 同厚度、不同片數(shù)等的組合方式。 碟簧的工作特點碟簧的工作特點：碟簧安裝完畢，螺栓給碟簧施加壓力，使其壓縮。一旦車輛發(fā)動，油壓系統(tǒng)有油壓，直至解除制動。 碟簧的種類 （1）疊合：由n個同方向規(guī)格的碟簧組成；如下圖： 圖44 疊合方式單片疊合無法滿足市場設(shè)計要求，變形較??；疊合可以使彈力增加，但 無法滿足力和行程的要求。 （3）復合：由i個同方向同規(guī)格的疊合組合碟簧；如下圖圖46 復合方式復合時位移變形量和力都增加。 復合碟簧的計算 數(shù)據(jù)： 一個前制動器的制動力； 大致的結(jié)構(gòu)尺寸已確定可以均布多少組復合碟簧組。 徑向尺寸： 根據(jù)活塞尺寸可以確定碟簧徑向布置的最大尺寸。 碟簧方案的選取 方案一： 預選摩擦片副數(shù)n=12，碟簧組組數(shù)m=14，剛片粉片間隙 ；一組復合碟簧所需產(chǎn)生的制動力為: （424） 考慮磨損量取，根據(jù)碟簧變形量和彈力的線性關(guān) 系取A系列碟簧，設(shè)碟簧復合數(shù)為x，對 合數(shù)為y； 碟簧產(chǎn)生的彈力為3900N，需要疊合兩片。 制動時單片碟簧的變形量為，碟簧的彈力為，即所產(chǎn)生 的制動力： （425） 解除制動時的變形量為，碟簧的彈力為,則打 開摩擦片所需的間隙為： 因成線性關(guān)系，故 取 則 （426） 碟簧對合組數(shù)的計算 （427） 碟簧自由高度的計算 （428） 在式（428）中： ——碟簧的自由高度（mm）； ——碟簧的對合組數(shù)； ——單片自由高度（mm）；