【正文】 次作用力的狀況下，這些小凸起物因?yàn)閯诶鄱鴶嚅_形成碎末，或者原因摩擦表面溫度升高，樹脂變軟，結(jié)合力降低，硬質(zhì)點(diǎn)脫離材料機(jī)體形成磨屑。 (2)粘著磨損，是當(dāng)摩擦副表面相對(duì)滑動(dòng)時(shí)，因?yàn)檎持?yīng)所 形成的粘著結(jié)點(diǎn)發(fā)生的切斷斷裂，被剪切的材料或脫落成碎末或由一個(gè)表面移動(dòng)到另一個(gè)表面的現(xiàn)象。這些被轉(zhuǎn)移的表面材料經(jīng)過反復(fù)地粘附與反粘附及擠壓等過程，會(huì)發(fā)生加工硬化、疲勞、氧化等 過程，從而形成磨屑脫落下來。摩擦過程中，真實(shí)接觸面上的眾多接觸點(diǎn)將首先產(chǎn)生局部溫升，形成局部“熱點(diǎn)”， (Hot Spotting)，研究發(fā)現(xiàn)，由冷焊產(chǎn)生的粘著一撅裂磨損能使接觸面瞬間溫度升高到 760。一旦對(duì)偶件接觸面的小塊面積開始承受多出的載荷并且比周邊溫度高時(shí)，它將膨脹并伸 13 出“平均水平面”，形成“熱點(diǎn)”，而使表面壓應(yīng)力的變化，進(jìn)而使得熱點(diǎn)周圍的區(qū)域發(fā)生塑性變形，也可能發(fā)生冶金變化。在一定的 條件下，可生成摩擦奧氏體、摩擦馬氏體，由于馬氏體占用的空間比原材金屬大，使得這一相變區(qū)域更為突出，因此在這一區(qū)域及其周邊取悅有可能有初始裂紋形成。 (3)疲勞磨損，是兩個(gè)互相滑動(dòng)接觸的摩擦表面，在循環(huán)變化的接觸應(yīng)力作用下，由于 材料疲勞剝落而形成凹坑的現(xiàn)象。在長期反復(fù)的交變應(yīng)力作用下，摩擦材料及其偶件表露某些薄弱環(huán)節(jié)處將會(huì)引發(fā)疲勞裂紋，并逐步擴(kuò)展，最后將可能以微細(xì)薄片 形式斷裂剝落下來。在制動(dòng)過程中主要是熱疲勞磨損，它是在制動(dòng)過程中由于表面接觸的分散性，每經(jīng)過一個(gè)接觸斑點(diǎn)就有一變形波。對(duì)于粉末冶金摩擦襯片，材質(zhì)的多孔性就形成許多應(yīng)力源，在反復(fù)熱應(yīng)力作用下，易出現(xiàn)疲勞磨損；對(duì)于有機(jī)摩擦襯片，在填料 — 粘合劑或填料 — 填料接口間總存在一些粘合強(qiáng)度的薄弱點(diǎn)而成為裂紋的根源。摩擦材料上出現(xiàn)的裂紋是屬于疲勞磨損。摩擦磨損過程是在對(duì)偶件表面微凸體的接觸面積上進(jìn)行的，所以材料的磨損受到接觸區(qū)的應(yīng)力狀態(tài)和溫度以及零件相對(duì)移動(dòng)速度和名義接觸面的形貌的 14 影響。摩擦熱引起襯片中的有機(jī)物組分間發(fā)生熱降解等一系列化學(xué)反應(yīng)和物理作用，其反應(yīng)速率隨溫度呈指數(shù)增加。分析盤式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，制動(dòng)時(shí)制動(dòng)盤與摩擦片處于周期性摩擦接觸，這種移動(dòng)熱源所產(chǎn)生的熱沖擊會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)盤發(fā)生熱疲勞裂紋。摩擦熱還會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)壓力不均勻分布和表面溫度梯度的變化。 綜上所述，在摩擦過程中，材料的磨損可能不止一種磨損機(jī)理在起作用，而是幾種可能同時(shí)作用，并且在不同摩擦階段，可能會(huì)有不同的 磨損機(jī)理起主導(dǎo)作用，有時(shí)可相互轉(zhuǎn)化，同時(shí)材料的磨損并不僅限于以上幾種，這些都給認(rèn)識(shí)和研究摩擦材料的磨損機(jī)理帶來一定的難度。它具有良好的制動(dòng)性能，也可以在其他機(jī)械系統(tǒng)中使用。機(jī)器開始轉(zhuǎn)動(dòng)工作。由于這種制動(dòng)器的諸多優(yōu)點(diǎn)，因此，在許多的制動(dòng)系統(tǒng)中液壓盤形制動(dòng)器的應(yīng)用也越來越多多。 這種盤式液壓制動(dòng)器，安裝在電機(jī)的軸端上。制動(dòng)器通過前蓋法蘭上的螺釘固定在采煤機(jī)上，制動(dòng)油液的控制是通過液壓油路上的一個(gè)電磁控制閥，在通常情況下，電磁控制閥不工作，當(dāng)電機(jī)需要轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候，電磁控制閥發(fā)出信號(hào)，控制 液壓油路輸送壓力油從進(jìn)油口 3進(jìn)入缸體 10實(shí)現(xiàn)松閘。為了避免過早更換摩擦片造成材料浪費(fèi)或者過遲更換摩擦片引起安全隱患，可以在后蓋上開一測(cè)量孔，通過測(cè)量后蓋與活塞之間的距離來確定摩擦片的磨損程度，所以這種結(jié)構(gòu)比較好。帶入數(shù)據(jù)，計(jì)算d =,增大 7%圓整得 d =，圓整取 d =68mm。通常由式 ( ~ 4)pDd? 確定平均直徑 pD , 取 mmdD p ?? 。則摩擦片總數(shù) 4 1 5zi ? ? ? 片。 （ 5）摩擦片脫開的平均間隙δ 摩擦片脫開時(shí)間隙應(yīng)使摩擦片在脫開狀態(tài)下不帶片，又要使間隙盡可能小以提高制動(dòng)的靈敏度。 (6)扭矩驗(yàn)算 由已知條件可知，制動(dòng)器的摩擦面上的摩擦轉(zhuǎn)矩，可取為設(shè)計(jì)靜制動(dòng)力矩，如 圖 3摩擦盤上的摩擦轉(zhuǎn)矩 3 所示的摩擦盤為 TRRdRRupzT RRu ???? ? )(322 3132221 ?? 式中 Tu—— 設(shè)計(jì)時(shí)所確定的制動(dòng)力矩； u—— 摩擦片的材料選用粉末冶金材料，取其 u=； p—— 摩擦面上的壓強(qiáng)，其值應(yīng)小于機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)上所列相應(yīng)材料的許用壓強(qiáng)（ MPa），這里 p=2MPa； z—— 摩擦面數(shù)，共 4對(duì) 8 面； R1—— 摩擦片的有效內(nèi)徑半徑， R1=68mm； R2—— 摩擦片的有效外徑半徑， R2=190mm； 帶入數(shù)據(jù)驗(yàn)算得 35 .5 9 5 1 0uT Nm T? ? ?，滿足設(shè)計(jì)要求。 / 12 84 9p Q N?? 由于該制動(dòng)器為常閉型，通常情況下利用彈簧壓力進(jìn)行制動(dòng)，利用液壓力進(jìn)行卸荷，所需要的制動(dòng)器為安全制動(dòng)，所以要求制動(dòng)可靠，開啟烏摩擦，摩擦片上的比壓不能超限，所以需要對(duì)制動(dòng)器的彈簧制動(dòng)力、摩擦片的開合的可靠性、及摩擦片工作時(shí)的實(shí)際比壓進(jìn)行計(jì)算。 當(dāng)制動(dòng)器需要解除制動(dòng)時(shí)，液壓油通過油孔進(jìn)入制動(dòng)器，彈簧壓縮，摩擦片松開。 當(dāng)電機(jī)停轉(zhuǎn)，制動(dòng)器制動(dòng)時(shí)，摩擦片所受的實(shí)際比壓為： 2221( ) 0 . 6 8 9bTp p x R R M P a?? ? ?? 小于許用比壓 2MPa，因此 ，本設(shè)計(jì)是合理的，可行的。 制動(dòng)器缸體體是制動(dòng)器中極為重要的支承和固定裝置。所以設(shè)計(jì)中要加強(qiáng)殼體的剛度設(shè)計(jì)。 圖 4 缸體結(jié)構(gòu)圖 活塞是制動(dòng)器的重要執(zhí)行零件，它既支撐壓緊彈簧，又是直接專遞彈簧的壓緊力給摩擦片和摩擦盤，同時(shí)更是液壓系統(tǒng)的最終執(zhí)行元件，作用在活塞上面的液壓壓 力最終轉(zhuǎn)化抵消彈簧壓緊力，實(shí)現(xiàn)電機(jī)工作時(shí)制動(dòng)器解除制動(dòng)，電機(jī)失電或液壓系統(tǒng)異常壓力降低時(shí)使制動(dòng)器制動(dòng)，最終實(shí)現(xiàn)安全制動(dòng)的效果。 計(jì)算壁厚 對(duì)于液壓系統(tǒng)或當(dāng) 16??P 時(shí)，液壓缸缸筒厚度一般按照薄壁筒計(jì)算，此時(shí) ][2?? DPy? ? 為壁厚 yP 為實(shí)驗(yàn)壓力 (MP），當(dāng)工作壓力 MPP 16? 時(shí)， yP =。 = ][? :缸體材料許用應(yīng)力（ MP） 對(duì)于：鍛鋼 ][? =100120MP 鑄鋼 ][? =100110MP 鋼管 ][? =100110MP 鑄鐵 ][? =60MP 所以 ????? 取 ? =4mm 22 液壓制動(dòng)器分離時(shí)，各摩擦表面間隙并不均勻，但可以用平均間隙δ來衡量。 故活塞有效行程行程 f1=δ z=179。 由缸體密封長度要求 Lm=15mm，考慮安裝時(shí)摩擦盤與缸體距離取為 1mm,可得活塞小端總長度 Lh= f1+Lm+1=6+15+1=22mm。活塞中心為安裝軸及散熱要求，暫設(shè)置直徑 dz=68mm 的中心孔。 如下是活塞的結(jié)構(gòu)圖。 B=36mm。 8=。 由摩擦片參數(shù) D2=190mm, D1=86mm 及安裝間隙要求以及散熱要求綜合考慮，參考重型工業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)常用標(biāo)準(zhǔn) GBT114487 矩形花鍵尺寸系列，選擇摩擦片外花鍵大徑為Dwj=，外花 鍵小徑 dwj=190mm，鍵槽寬 Bwj=48mm，對(duì)應(yīng)內(nèi)鍵圈內(nèi)花鍵大徑為Dnj=，外花鍵小徑 dnj=190mm，鍵寬 Bnj=48mm，鍵數(shù) nj=6 尺寸公差參見（ GB/T114420xx）。初選彈簧鋼絲截面直徑 dt=5mm,材料為 D 級(jí)碳素彈簧鋼絲，其抗拉強(qiáng)度σb=1570MPa。 初選旋繞比 C=5； 曲度系數(shù) K=（ 4C1） /(4C4)+； 單個(gè)彈簧最大工作載荷 Fmax由最大液壓壓力下作用在活塞上的液壓力確定： NSpF 2 3 1 012/12/0 1 3 8 0 0 0 0 0 012/m a xm a x ????? 式中， Pmax 為最大液壓壓力選 ； S為活塞受油面積， S=13862mm2； 由 ? ? mmKCFd 8 5/ 3 1 ]/[ m a x ????? ? 圓整取第二系列，所以選取 d=4mm。 制動(dòng)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(duì)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。 查閱設(shè)計(jì)手冊(cè)，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)。 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。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。 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。前蓋應(yīng)在直徑 192mm 的圓周上布置 16個(gè)螺栓安裝通孔。 （ 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。后蓋應(yīng)在直徑 192mm 的圓周上布置 16 個(gè)螺栓安裝通孔。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(tái)，按照通常經(jīng)驗(yàn)，凸臺(tái)高設(shè)置為 5mm。設(shè)置于密封裝置中、起密封作用的元件稱為密封件。泄漏分為內(nèi)泄漏和外泄漏兩類。單位時(shí)間內(nèi)泄漏的工作介質(zhì)的體積稱為泄漏量。其實(shí)，氣壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的泄漏同樣會(huì)造成系統(tǒng)壓力下降，能耗加大，動(dòng)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。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。容易安裝，在安裝中不容易出現(xiàn)錯(cuò)誤。 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。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(jí)比相配合的軸低一級(jí)的配合，公差精度要求較低時(shí)可采用同級(jí)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。故一般情況下應(yīng)優(yōu)先選用基孔制。 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(dòng)軸承外圈與殼體孔的配合應(yīng)采用基軸制。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?，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。 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(duì)運(yùn)動(dòng)不可拆卸聯(lián)接。過盈量較大時(shí)，可直接用于傳遞力矩。要傳遞力矩時(shí)，需加鍵、銷等堅(jiān)固件。如需傳遞力矩，需加鍵銷等緊固件。 29 本章對(duì)摩擦片材料進(jìn)行了必要的介紹和分析并對(duì)其按照工礦進(jìn)行了選型，對(duì)制動(dòng)器的組成進(jìn)行了敘述，進(jìn)行了必要的分析，對(duì)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(duì)制動(dòng)器各個(gè)零件外形參數(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，同時(shí)對(duì)于密封、公差配合的選擇進(jìn)行了說明。 動(dòng)力元件的作用是將原動(dòng)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(dòng)力。 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(dòng)負(fù)載作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)或回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。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。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。 工作介質(zhì)是指各類液壓傳動(dòng)中的液壓油或乳化液，它經(jīng)過油泵和液動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。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。從不同的角度出發(fā)，可以把液壓系統(tǒng)分成不同的形式。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(dòng)液壓執(zhí)行元件，回油再經(jīng)過換向閥回油箱。開式系統(tǒng)油箱大，油泵自吸性能好。其結(jié)構(gòu)緊湊，與空氣接觸機(jī)會(huì)少，空氣不易滲入系統(tǒng)，故傳動(dòng)較平穩(wěn)。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。由于單桿雙作用油缸大小腔流量不等，在工作過程中會(huì)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)。 （ 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)。 （ 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)。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(dòng)的復(fù)合。并聯(lián)系統(tǒng)中，當(dāng)一臺(tái)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。全液壓傳動(dòng)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)取，F(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。本文從礦山機(jī)械目前的安全形勢(shì)分析入手，指出安全制動(dòng)的必要性