第一章 緒論1.1 工程車輛制動(dòng)器的發(fā)展方向目前，大型工程機(jī)械制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有兩個(gè)方面的趨勢(shì)。其一：行車制動(dòng)由干式制動(dòng)器向濕式封閉式全盤式制動(dòng)器的方向發(fā)展。這種制動(dòng)器不但防水，防塵，耐磨損，制動(dòng)性能穩(wěn)定，沒有調(diào)整，壽命長，散熱效果好，摩擦副間的溫度降低顯著，而且容易實(shí)現(xiàn)系列化，標(biāo)準(zhǔn)化。其二：制動(dòng)器的傳動(dòng)裝置由氣頂液制動(dòng)系統(tǒng)向全液壓動(dòng)力制動(dòng)的方向發(fā)展。這種制動(dòng)裝置的制動(dòng)踏板直接操縱制動(dòng)液壓閥，可以省去氣動(dòng)元件，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，而且冬季不會(huì)因?yàn)榈蜏囟鴥鼋Y(jié)，不需放水進(jìn)行保養(yǎng)，閥體和管路不會(huì)銹蝕，提高了制動(dòng)的可靠性和安全性，所以在輪式裝載機(jī)以及礦用車的制動(dòng)系統(tǒng)等大型工程車中的應(yīng)用越來越廣泛?，F(xiàn)在工程車輛通常使用的制動(dòng)器有鼓式制動(dòng)器、盤式制動(dòng)器及濕式多盤式制動(dòng)器。前面的兩種為干式制動(dòng)器，而后面的一種為濕式制動(dòng)器。目前干式制動(dòng)器用于各種機(jī)動(dòng)車輛，而濕式多盤式制動(dòng)器則主要應(yīng)用于那些工作環(huán)境惡劣或使用條件苛刻的工程車輛，如裝載機(jī)、挖掘機(jī)、運(yùn)載機(jī)、礦用汽車、水陸兩用車以及其他特用工程車輛。在國外的工程車輛采用濕式多盤式制動(dòng)器已很普遍，整車如沃爾沃自卸車；專門生產(chǎn)配有濕式多盤式制動(dòng)器車橋的公司有美國美弛車橋公司，德國凱賽爾車橋公司等。然而在國內(nèi)的工程車輛目前也開始初步使用濕式多盤式制動(dòng)器作為制動(dòng)裝置，如山東達(dá)潤專用車制造公司、勝利油田工程機(jī)械廠制造的用于石油勘探與開發(fā)的 2 用運(yùn)輸車上以及天津工程機(jī)械廠制造的用于公路施工的平地機(jī)上，近期又將其研制與生產(chǎn)的新型濕式多盤式制動(dòng)器安裝在廈門叉車廠制造的大噸位叉車上，該叉車轉(zhuǎn)向與濕式多盤式制動(dòng)器共用 1 個(gè)液壓油路。隨著我國經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展，在我國工程車輛中濕式多盤式制動(dòng)器取代干式制動(dòng)器是必然的趨勢(shì)。其獨(dú)特之處在于：(1)為完全封閉的結(jié)構(gòu)，環(huán)形工作的面積較大，并且防止了泥、水、油的浸入，從而制動(dòng)穩(wěn)定，在使用壽命期內(nèi)一般無需調(diào)整和維修。(2)采用多片結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)在較小的襯片壓力下獲得較大的制動(dòng)力矩，而元件承受的壓力降低，摩擦片的單位面積受壓力小。(3) 隨著摩擦材料的發(fā)展，濕態(tài)摩擦系數(shù)也會(huì)得到相應(yīng)的改善， 改變摩擦副的數(shù)目即可調(diào)節(jié)制動(dòng)扭矩的大小，易于實(shí)現(xiàn)摩擦偶件的系列化和標(biāo)準(zhǔn)化。(4)采用單一的制動(dòng)活塞推動(dòng)結(jié)構(gòu)，耦合摩擦受力均勻，圓盤空間和重型長坡制動(dòng)條件允許沒有凋整并準(zhǔn)許滑轉(zhuǎn)傳遞扭矩扭矩，特別適合重載且長坡制動(dòng)的工況。(5) 油循環(huán)冷卻降溫，液壓傳動(dòng)，具有良好的保溫性能，減少維修，延長使用壽命。根據(jù)制動(dòng)強(qiáng)度選擇執(zhí)行或冷卻，其冷卻的方法。，潤滑差速器和邊行星齒輪減速器油的輪子之間可以直接流制動(dòng)器的制動(dòng)盤，以達(dá)到冷卻效果。(6) 固定盤和制動(dòng)殼通過花鍵連接，摩擦盤裝在固定盤之間，隨著車輪旋轉(zhuǎn)。制動(dòng)時(shí)，固定盤壓向摩擦片，摩擦片減速，以降低車輪轉(zhuǎn)速，以達(dá)到制動(dòng)的目的。1.2 國內(nèi)外濕式多盤式制動(dòng)器的發(fā)展?fàn)顩r國外高度重視濕式多盤式制動(dòng)器的研究，已經(jīng)開發(fā)出了各種形式的濕式多盤式制動(dòng)器，而且應(yīng)用也越來越廣泛。國外幾大工程機(jī)械公司，已在整機(jī)設(shè)汁時(shí)考慮采用濕式多盤式制動(dòng)器。叉車，裝載機(jī)等，已廣泛用于濕式多盤制動(dòng)器，煤礦井下的自行式車輛也開始采用濕多盤式制動(dòng)系統(tǒng)。近年來，又開發(fā)了全封閉彈簧制動(dòng)液壓制動(dòng)盤式制動(dòng)器，制動(dòng)更加安全可靠，使用壽命更長，且?guī)缀醪恍枰S護(hù)?？梢詫?shí)現(xiàn)工作制動(dòng)，停車制動(dòng)和緊急制動(dòng)，從而大大簡化了液壓制動(dòng)系統(tǒng)，以促進(jìn)整體布局。手動(dòng)剎車泵，當(dāng)汽車發(fā)生動(dòng)力故障可以被其他車輛牽引，濕式多盤式制動(dòng)器代替干式制動(dòng)器將成為一種必然的趨勢(shì)大多數(shù)外國非道路車輛制動(dòng)系統(tǒng)都配備濕式多盤制動(dòng)器，而在國內(nèi)濕式多盤式制動(dòng)器的研究和開發(fā)工作才剛剛開始，應(yīng)用程序是不是很常見，沒有很成熟的技術(shù)，需要不斷的開拓。國內(nèi)應(yīng)用的濕式多盤式制動(dòng)器中有自行研制的也有從國外引進(jìn)的。雖然國內(nèi)濕式多盤式制動(dòng)器的應(yīng)用起步較晚，但其應(yīng)用前景十分可觀。隨著工程機(jī)械向大型化，高性能性能和自動(dòng)化方向發(fā)展，人們對(duì)制動(dòng)控制裝置的可操作性，穩(wěn)定性，可靠性和經(jīng)濟(jì)性要求也越來越高，人們?cè)絹碓揭庾R(shí)到：濕式多盤式制動(dòng)器技術(shù)的制動(dòng)性能，效率高，安全性好，不需要調(diào)整和維修，制動(dòng)性能優(yōu)于干式制動(dòng)。為了提高設(shè)備的性能和生產(chǎn)力，設(shè)計(jì)時(shí)候會(huì)普遍采用濕式多盤式制動(dòng)器。濕式多盤式制動(dòng)器代替干式制動(dòng)是勢(shì)在必行。1.3 國內(nèi)盤式制動(dòng)器與鼓式制動(dòng)器的優(yōu)缺點(diǎn)1.3.1 鼓式制動(dòng)器鼓式制動(dòng)也叫塊式制動(dòng)，是靠制動(dòng)塊在制動(dòng)輪上壓緊來實(shí)現(xiàn)剎車的。鼓式制動(dòng)是早期設(shè)計(jì)的制動(dòng)系統(tǒng)，制動(dòng)鼓設(shè)計(jì)，于 1902 年，已在馬車運(yùn)輸中使用，直到大約 1920 年在汽車行業(yè)被廣泛使用?，F(xiàn)在鼓式制動(dòng)器的主流是內(nèi)張式，制動(dòng)塊（剎車蹄）位于制動(dòng)輪內(nèi)側(cè)里面的剎車時(shí)，在剎車的時(shí)候制動(dòng)塊向外張開，剎車片摩擦制動(dòng)輪，達(dá)到制動(dòng)的目的。相對(duì)于盤式制動(dòng)器，鼓式制動(dòng)器的制動(dòng)性能和散熱要差很多了，鼓式制動(dòng)器的制動(dòng)力穩(wěn)定性差，不同的道路上制動(dòng)力變化很大，不容易控制。由于散熱性能差，制動(dòng)過程中收集了大量的熱量。制動(dòng)塊和輪鼓在高溫下極易發(fā)生非常復(fù)雜的變形，容易產(chǎn)生制動(dòng)衰退和振抖現(xiàn)象，導(dǎo)致降低制動(dòng)效能的影響，更容易出現(xiàn)高溫。此外，鼓式制動(dòng)器在使用一段時(shí)間后，要定期調(diào)整制動(dòng)蹄差距，甚至要把整個(gè)剎車鼓拆出清理累積在內(nèi)的剎車粉。當(dāng)然，鼓式制動(dòng)器并非一無是處，它的成本比較便宜，與傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)。四輪汽車的制動(dòng)過程中，由于前輪負(fù)載的作用慣性通常占 70％-80％的所有汽車的負(fù)載，就采用前盤后鼓的制動(dòng)方式，后輪輔助制動(dòng)的效果，因此汽車制造商為了節(jié)省成本，剎車前盤后鼓。然而，由于重型車輛的車速一般不是很高，剎車蹄的耐用程度也比盤式制動(dòng)器高，所以很多重型車輛仍使用四鼓設(shè)計(jì)。1）鼓式制動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)：鼓式剎車，因?yàn)閯x車由于剎車片外張，甚至與制動(dòng)鼓外張的輪旋轉(zhuǎn)扭曲一個(gè)角度，剎車制動(dòng)力越大，這種情況更為明顯。一般大型工程車輛還是使用鼓式剎車，除了成本較低，大型車和小型車鼓剎車，差別可能只有大型采氣動(dòng)輔助，而小型車采用真空協(xié)助，以幫助剎車。成本較低：鼓式制動(dòng)器制造技術(shù)水平較低，并且最早在制動(dòng)系統(tǒng)中使用，所以比盤式制動(dòng)器的制造成本要低。2）鼓式剎車的缺點(diǎn)，由于鼓式制動(dòng)器的摩擦片在制動(dòng)鼓中密封，導(dǎo)致剎車片磨損碎屑不能被驅(qū)散，制動(dòng)鼓及墊片，接觸面影響制動(dòng)性能。鼓式制動(dòng)器的最大缺點(diǎn)是陰雨天，浸雨水會(huì)打滑，導(dǎo)致剎車失靈。這是最可怕的。1.3.2 盤式制動(dòng)器盤式制動(dòng)器的摩擦副中的旋轉(zhuǎn)組件稱為制動(dòng)盤，金屬盤結(jié)束。其固定部分是多種結(jié)構(gòu)類型可分為兩類。一類是工作面積不大的摩擦塊與其金屬背板組成的制動(dòng)塊，每個(gè)制動(dòng)器中有 2 至 4 個(gè)制動(dòng)塊。這些制動(dòng)塊及其促動(dòng)裝置都裝在橫跨制動(dòng)盤兩側(cè)的夾鉗形支架中，總稱為制動(dòng)鉗。這種由制動(dòng)盤和制動(dòng)鉗組成的制動(dòng)器稱為鉗盤式制動(dòng)器。另一類固定元件的金屬背板和摩擦片是一個(gè)圓盤形，所有的制動(dòng)盤摩擦片接觸的臉，這個(gè)剎車被稱為整體制動(dòng)。在過去只作為中央制動(dòng)器，但越來越多的汽車和卡車的車輪制動(dòng)器使用各級(jí)鉗盤式制動(dòng)器。整體風(fēng)格制動(dòng)器只有少數(shù)的機(jī)動(dòng)車輛的車輪制動(dòng)器（重型車） 。鉗盤式制動(dòng)器可分為兩種類型的固定鉗盤式和浮動(dòng)鉗盤式.摩擦盤式制動(dòng)器和鼓式制動(dòng)器相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)：一般無摩擦助勢(shì)作用，因此制動(dòng)性能摩擦系數(shù)的影響較小，性能更加穩(wěn)定；浸泡在水中后性能下降較少，只受一兩次制動(dòng)就可以恢復(fù)到正常情況；制動(dòng)盤厚度方向的熱膨脹量非常小，還不如制動(dòng)鼓制動(dòng)間隙的熱膨脹；制動(dòng)相同的情況下，一般小規(guī)模和質(zhì)量輸出力矩結(jié)果是提高剎車踏板的行程過大，更容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)間隙調(diào)整，修復(fù)和維護(hù)操作更簡單。對(duì)于鉗盤式制動(dòng)器，由于制動(dòng)盤暴露在外，還有良好的散熱優(yōu)勢(shì)。制動(dòng)盤式制動(dòng)器的缺點(diǎn)是不那么有效，所以驅(qū)動(dòng)液壓制動(dòng)系統(tǒng)的管路壓力較高，一般采用伺服裝置。盤式制動(dòng)器的主要缺點(diǎn)是難以完全避免污垢和鐵銹（但封閉的多片全盤式制動(dòng)器除外） ；同時(shí)在作為駐車制動(dòng)時(shí)，所需的額外的駐車制動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)較為復(fù)雜，因此一些汽車使用前輪盤式后輪輪轂制動(dòng)系統(tǒng)；此外，由于沒有自行增勢(shì)作用，制動(dòng)效率低，中型汽車使用時(shí)需要加力裝置干盤式制動(dòng)器雖然制動(dòng)性能穩(wěn)定，能承受的溫度，水和車的速度的影響，良好的抗衰退性能等優(yōu)點(diǎn)，但只有一個(gè)制動(dòng)盤，摩擦體積小，單位面積受壓力高，散熱條件差。因此，隨著對(duì)制動(dòng)性能要求十分嚴(yán)格的施工機(jī)械和設(shè)備的不斷發(fā)展，干盤式制動(dòng)器逐步被制動(dòng)性能更好的濕式多盤式制動(dòng)器所取代。20 世紀(jì) 80 年代中期，在與國外地下裝載機(jī)技術(shù)的引進(jìn)和消化吸收后，開始了濕式多盤制動(dòng)器的研究。 20 世紀(jì) 80 年代末開始研制汽車濕式多盤制動(dòng)器產(chǎn)品，已開發(fā)出液壓制動(dòng)、彈簧制動(dòng)液壓制動(dòng)、彈簧制動(dòng)液壓升降制動(dòng)，多功能和非驅(qū)動(dòng)橋型部分產(chǎn)品已在使用車輛以良好的效果。第二章 濕式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)與工作原理2.1 濕式多盤式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)2.2 工作原理濕式多盤式制動(dòng)器的殼體通過螺栓聯(lián)結(jié)在橋殼上，殼蓋套在輪轂外，制動(dòng)器的右端采用浮動(dòng)油密封。這樣在制動(dòng)器箱體中間形成一個(gè)密閉的腔體，里面裝配有制動(dòng)盤、制動(dòng)活塞以及摩擦片。半軸則通過輪轂的配合連接到摩擦片使其旋轉(zhuǎn)和軸向移動(dòng)。制動(dòng)活塞可沿輪轂外花鍵作軸向的往復(fù)運(yùn)動(dòng)：重復(fù)完成壓向、離開制動(dòng)盤的操作，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)、解除制動(dòng)的功能。本文所列舉的制動(dòng)器的液壓控制是一個(gè)反向控制系統(tǒng)：當(dāng)活塞腔內(nèi)進(jìn)入液壓油時(shí)，制動(dòng)活塞壓縮彈簧，使活塞與制動(dòng)盤、摩擦片之間的壓力減小至消失而相互分離，摩擦力矩消失，解除制動(dòng)；當(dāng)活塞腔卸油時(shí)，回位彈簧將制動(dòng)活塞退回，使制動(dòng)活塞壓向制動(dòng)盤，從而是制動(dòng)盤與摩擦片壓緊，產(chǎn)生很大的摩擦阻力矩實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。壓縮彈簧、隔套和擋圈、螺栓組合在制動(dòng)釋放時(shí)起到使制動(dòng)活塞返回的作用，襯套、隔套和擋圈、螺栓組合起到調(diào)整活塞與制動(dòng)盤之間間隙的作用。制動(dòng)器內(nèi)部與車橋主傳動(dòng)和輪邊減速器相通，固定盤與磨擦盤始終浸在潤滑油中，以減少磨擦盤的磨損，且增大散熱面積，另外，制動(dòng)器采用了一個(gè)制動(dòng)液壓泵，液壓油進(jìn)入制動(dòng)缸進(jìn)，活塞推動(dòng)制動(dòng)盤及磨擦盤的作用力是均勻分布的，并且液壓力與所形成的制動(dòng)力成線性變化關(guān)系，因此，制動(dòng)迅速、平穩(wěn)、制動(dòng)性能穩(wěn)定。濕式多盤式制動(dòng)器主要是由一組動(dòng)靜相間的摩擦偶件組成。動(dòng)摩擦片為旋轉(zhuǎn)元件，靜對(duì)偶片為固定元件，只能沿軸移動(dòng)而不能轉(zhuǎn)動(dòng)，制動(dòng)時(shí)通過液壓力或者彈簧力的作用，是個(gè)表面摩擦，實(shí)現(xiàn)減速停止或制動(dòng)停止的目的。摩擦產(chǎn)生的熱量一部分由制動(dòng)器結(jié)構(gòu)元件吸收，一部分由冷卻油吸收或帶走。濕式多片制動(dòng)器可以用于車輛中的許多位置。按轉(zhuǎn)速-扭矩劃分為低速-大扭矩制動(dòng)器和攻速-小扭矩制動(dòng)器。當(dāng)制動(dòng)器需要發(fā)的扭矩而轉(zhuǎn)動(dòng)速度相對(duì)較小時(shí)，可以置于傳動(dòng)系的主減速器之后，成為論辯制動(dòng)器。當(dāng)不用輪邊制動(dòng)時(shí)，將一個(gè)傳動(dòng)系制動(dòng)器安裝在車輛主變速器輸出軸上。這樣的制動(dòng)器將利用傳動(dòng)系中差速器和行星齒輪的齒輪的減速作用，產(chǎn)生小扭矩，角速度明顯大于輪邊制動(dòng)器。濕式多盤式制動(dòng)器還可以用于其他位置。“內(nèi)端”制動(dòng)器位于差速器和行星齒輪之間的軸總成上。他的扭矩、速度和能量/功率介于輪邊制動(dòng)器和傳動(dòng)系制動(dòng)器之間‘制動(dòng)器的冷卻方式有強(qiáng)制循環(huán)和集油槽自流冷卻兩種，可根據(jù)制動(dòng)力矩大小和制動(dòng)的頻繁觸怒而定。集油槽自流冷卻方式的輪轂花鍵軸套和空心軸之間不設(shè)油封，摩擦片利用驅(qū)動(dòng)橋殼體齒輪潤滑油冷卻。進(jìn)入界面的既有的量取決于所用的摩擦材料的形式，材料上的溝槽形式、摩擦片的角速度、表面壓力以及機(jī)油的粘度。濕式制動(dòng)器的優(yōu)點(diǎn)：(1)為完全封閉的結(jié)構(gòu)，環(huán)形工作的面積較大，并且防止了泥、水、油的浸入，從而制動(dòng)穩(wěn)定，在使用壽命期內(nèi)一般無需調(diào)整和維修。(2)采用多片結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)在較小的襯片壓力下獲得較大的制動(dòng)力矩，而元件承受的壓力降低，摩擦片的單位面積受壓力小。(3) 隨著摩擦材料的發(fā)展，濕態(tài)摩擦系數(shù)也會(huì)得到相應(yīng)的改善， 改變摩擦副的數(shù)目即可調(diào)節(jié)制動(dòng)扭矩的大小，易于實(shí)現(xiàn)摩擦偶件的系列化和標(biāo)準(zhǔn)化。(4)采用單一的制動(dòng)活塞推動(dòng)結(jié)構(gòu)，耦合摩擦受力均勻，圓盤空間和重型長坡制動(dòng)條件允許沒有凋整并準(zhǔn)許滑轉(zhuǎn)傳遞扭矩扭矩，特別適合重載且長坡制動(dòng)的工況。(5) 油循環(huán)冷卻降溫，液壓傳動(dòng)，具有良好的保溫性能，減少維修，延長使用壽命。根據(jù)制動(dòng)強(qiáng)度選擇執(zhí)行或冷卻，其冷卻的方法。 ，潤滑差速器和邊行星齒輪減速器油的輪子之間可以直接流制動(dòng)器的制動(dòng)盤，以達(dá)到冷卻效果。(6) 固定盤和制動(dòng)殼通過花鍵連接，摩擦盤裝在固定盤之間，隨著車輪旋轉(zhuǎn)。制動(dòng)時(shí)，固定盤壓向摩擦片，摩擦片減速，以降低車輪轉(zhuǎn)速，以達(dá)到制動(dòng)的目的。2.3 液壓系統(tǒng)的組成及工作原理2.3.1 工作原理全液壓制動(dòng)系統(tǒng)是以儲(chǔ)能器儲(chǔ)存的液壓能或限制液流循環(huán)而產(chǎn)生液壓作用的動(dòng)力裝置。其制動(dòng)系統(tǒng)的液壓系統(tǒng)，有常壓式和常流式兩種，二者的制動(dòng)能源都是汽車發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的油泵。但目前汽車用的全壓制動(dòng)系統(tǒng)多用常壓式，因?yàn)槠渲性O(shè)有儲(chǔ)能器，可以積蓄液壓能，以備在發(fā)動(dòng)機(jī)或油泵停止運(yùn)轉(zhuǎn)，或是泵油管路損壞的情況下，仍能進(jìn)行若干次完全制動(dòng)。液壓系統(tǒng)的傳能介質(zhì)是特制的制動(dòng)液，進(jìn)行制動(dòng)時(shí)由液壓制動(dòng)閥排出的低壓油必須通過回油管路加以回收。圖 2.3 制動(dòng)系統(tǒng)原理圖2.3.2 行車制動(dòng)踩下腳制動(dòng)踏板，高壓油通過制動(dòng)閥出口 BRl、BR2 通向前、后驅(qū)動(dòng)橋中的行車制動(dòng)器，行車得以制動(dòng)，輸出的制動(dòng)壓力與踩下的制動(dòng)踏板的角度成比例。雙回路制動(dòng)閥由兩個(gè)單路制動(dòng)閥集成在一起，如果一個(gè)制動(dòng)回路失靈，第二個(gè)制動(dòng)回路仍可以工作，保證了機(jī)器制動(dòng)的安全性。如因制動(dòng)壓力或其他原因造成系統(tǒng)壓力過高，超過溢流閥調(diào)定壓力 10.0Mpa，系統(tǒng)通過溢流閥溢流。為了監(jiān)視蓄能器壓力，系統(tǒng)設(shè)置了一個(gè)低壓報(bào)警開關(guān)，當(dāng)蓄能器壓力下降到低壓位以下而蓄能器仍不能充液時(shí)(一般為充液閥故障)，低壓報(bào)警開關(guān)接通報(bào)警，提醒駕駛員應(yīng)進(jìn)行檢查，排除故障后，才能繼續(xù)工作。2.3.3 系統(tǒng)特點(diǎn)1)制動(dòng)元件集成化程度高，元件數(shù)量少，尺寸小，配管少，便于空間安裝布置。2)單一的液體傳遞介質(zhì)，工作靈敏、可靠，不需要獨(dú)立的氣源。3)操縱力與制動(dòng)力成比例，操縱力小、控制平穩(wěn)。4)系統(tǒng)的性價(jià)比較高。5)實(shí)現(xiàn)低壓報(bào)警，實(shí)時(shí)監(jiān)控。6)雙回路制動(dòng)，一路失靈另一路仍可以工作，可靠性較高。第三章 全封閉濕式多盤制動(dòng)器主要參數(shù)的設(shè)計(jì)計(jì)算3.1 全封閉濕式多盤制動(dòng)器的設(shè)計(jì)停車制動(dòng)器主要是用來使運(yùn)載機(jī)停放在路面或斜坡上,并且在緊急制動(dòng)時(shí)與工作制動(dòng)器同時(shí)使用,使運(yùn)載機(jī)在最短距離內(nèi)停車。地下礦山來說,由于路窄,坡大擴(kuò)彎多,保證行車安全已成為當(dāng)今地下運(yùn)載機(jī)設(shè)計(jì)中一個(gè)十分引人關(guān)注的重大問題。所以對(duì)地下運(yùn)載機(jī)的制動(dòng)系統(tǒng)的性能及制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)提出了愈來愈高的要求。從而近十年來運(yùn)載機(jī)制動(dòng)系統(tǒng)出現(xiàn)了不少新結(jié)構(gòu)、新材料、新技術(shù)。制動(dòng)系統(tǒng)是用來對(duì)運(yùn)載機(jī)施加阻力,使行駛中的運(yùn)載機(jī)降低行駛速度或停止。制動(dòng)系統(tǒng)對(duì)于運(yùn)載機(jī)完成作業(yè)任務(wù),提高作業(yè)生產(chǎn)率以及保證行駛安全起著重要的作用。運(yùn)載機(jī)的行駛都是在‘定的條件下,以某一速度行駛,然而當(dāng)行駛條件發(fā)生變化時(shí),行駛速度也應(yīng)相應(yīng)改變,,如當(dāng)遇到轉(zhuǎn)彎、路面不平或作業(yè)過程中行駛阻力增加等,就要求運(yùn)載機(jī)降低行駛速度,而且,在遇到緊急情況時(shí),如遇到行人、障礙或?qū)⒁c來往車輛相撞時(shí),就要求緊急停車,使運(yùn)載機(jī)在最短的距離內(nèi)停止運(yùn)行。另外,運(yùn)載機(jī)行駛在下坡路段時(shí),為了克服重力造成的行駛速度增加,使運(yùn)載機(jī)以穩(wěn)定速度行駛,或者為了使運(yùn)載機(jī)停止在斜坡道上都要用制動(dòng)系統(tǒng)來施加阻力,實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。3.2 設(shè)計(jì)計(jì)算的主要內(nèi)容全封閉濕式多盤制動(dòng)器的設(shè)計(jì)方法是根據(jù)整機(jī)制動(dòng)性能確定的制動(dòng)力矩來配套計(jì)算摩擦片的參數(shù)及制動(dòng)油缸參數(shù)。相關(guān)要求：1、在水平干硬路面上，制動(dòng)器在額定載荷下制動(dòng)時(shí)制動(dòng)初速度V。=20Km／h,制動(dòng)距離小于等于 8m.2、整車最大裝載質(zhì)量 5000kg,整車整備質(zhì)量 5000kg，最大總質(zhì)量 10000kg3、車輛承載 1.5 倍載荷在規(guī)定坡道 16°時(shí)保持靜止，空轉(zhuǎn)為 5000kg，車載荷為 5000kg，總載荷為 10000kg4、輪胎的型號(hào)為 11.00-20，半徑 0.519m3.2.1 制動(dòng)力矩計(jì)算1、在水平路面上四輪制動(dòng)的輪式機(jī)械，其工作制動(dòng)總制動(dòng)力矩 1BM1/(),BkdfMGRiNm???????式中： ——回轉(zhuǎn)質(zhì)量換算系數(shù)，近似取 ；1.??——整機(jī)質(zhì)量（空載） ， ——額定載質(zhì)量；kGW；5010Wkg????——車輪滾動(dòng)半徑， ；KR.59KRm——分動(dòng)器傳動(dòng)比， ；di 2di——輪邊減速器傳動(dòng)比， ；f 3.f?——制動(dòng)減速度， ；1a2 2001/[5.9(/3.6)],/vsvtms??——制動(dòng)初速度， ；0v /kmh——表中 時(shí)的制動(dòng)距離；s0v?——制動(dòng)系統(tǒng)滯后時(shí)間， ；1t 10.5ts?根據(jù) GB8527 一 87(與 1503450 一 85 等效),非公路行駛車輛的制動(dòng)距離(水平路面)要求如表 2。2200 0/39(/13)(/20).1(32)svvGv?????/.(2)?12.4m2 2001/[59(/3.6)]0/[5.9(1.40.5/36)]avsvt??????2.361..5/(2.3.).BM Nm????2、滿載駐車停車制動(dòng)器時(shí)總制動(dòng)力矩 PM3(.5)sin16/()Pk KdfGWgRi??? ??109.80.592.3.9263.4Nm?????根據(jù)計(jì)算，所需駐車總制動(dòng)力矩： 13max{,}269.4PBPMM???3.2.2 校核總制動(dòng)力矩（1）在水平路面工作制動(dòng)；/(),BKdfGgRiNm??????式中： ——輪胎與水泥路面的滑動(dòng)摩擦系數(shù)，一般取 0.6。/()109.810.6519/(2.03.9)BKdfMi?????????4902.1（2）坡道滿載駐車制動(dòng) (.5)cos16/(),Pk KdfGWgfRiNm?????????12509.86cos10.9/(2.3.9)467.3????式中： ——輪胎與水泥路面的靜摩擦系數(shù)，一般取 0.6。f，滿足制動(dòng)條件。2PBM???駐車制動(dòng)總力矩 2min{,}693.4PPMNm?????緊急制動(dòng)時(shí)的制動(dòng)減速度 和制動(dòng)距離eaes/()ePdfkaiGR????2693.4.2.0/(1.0519)3.2???由于 /5,emsg不 小 于 達(dá) 到 要 求 。2 2001/(5.)/3.6/(..)0.5/36esvavt??????7.38,?滿 足 設(shè) 計(jì) 要 求第四章 摩擦片與碟簧的設(shè)計(jì)與計(jì)算4.1 摩擦副元件材料與形式制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)中，摩擦片對(duì)制動(dòng)器工作性能影響很大，而摩擦片材料的選擇就尤為重要。下面進(jìn)行摩擦副元件的選擇：制動(dòng)器摩擦副元件由摩擦元件及對(duì)偶元件兩部分組成。其特點(diǎn)是：可在主、從動(dòng)軸轉(zhuǎn)速差較大的狀態(tài)下接合，而且接合時(shí)平穩(wěn)、柔順。制動(dòng)器摩擦副（又稱摩擦對(duì)偶）可分為兩大類：第一類是金屬性的，它的摩擦襯面具有金屬性質(zhì)，如鋼對(duì)鋼，鋼對(duì)粉末冶金等；第二類是非金屬性的，它的摩擦襯面摩擦材料具有非金屬性質(zhì)，如石墨樹脂等，它們的對(duì)偶可用鋼和鑄鐵。對(duì)于坦克制動(dòng)器摩擦副，由于其工況和傳遞動(dòng)力的要求，選擇金屬型摩擦材料。目前廣泛應(yīng)用的是銅基粉末冶金，它的主要優(yōu)點(diǎn)是：1、有較高的摩擦系數(shù)，單位面積工作能力為 0.22 千瓦/ 厘米 ；FpA?22、在較大溫度變化范圍內(nèi)，摩擦系數(shù)變化不大；3、允許表面溫度高，可達(dá) ，非金屬在 以下。故高溫耐磨性好，350C?250C?使用壽命長；4、機(jī)械強(qiáng)度高，有較高的比壓力；5、導(dǎo)熱性好，加上表面開槽可獲得良好冷卻，允許較長時(shí)間打滑而不致燒蝕。此次設(shè)計(jì)選擇摩擦副材料為鋼對(duì)銅基粉末冶金。4.2 摩擦片尺寸的選擇與計(jì)算此次設(shè)計(jì)中，摩擦片的內(nèi)、外半徑以及摩擦副對(duì)數(shù)均未知，摩擦副數(shù)的選擇，應(yīng)在保證傳遞所需轉(zhuǎn)矩的前提下盡量少。摩擦副數(shù)少，則分離徹底，分離狀態(tài)下的磨損小，功率損失少。對(duì)濕式制動(dòng)器來說，有利于潤滑、冷卻。但在定軸變速箱中，為減小變速箱輪廓尺寸，應(yīng)減小摩擦片的徑向尺寸，而增加摩擦副數(shù)。由于摩擦片導(dǎo)向齒與主動(dòng)鼓、被動(dòng)鼓的連接間存在摩擦力，在摩擦副z 較多的情況下，設(shè)計(jì)應(yīng)考慮壓緊力的損失。由于分動(dòng)器的傳動(dòng)比為 2.02，輸入軸的轉(zhuǎn)矩為 2324.13Nm,則根據(jù)經(jīng)驗(yàn)以及傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩的大小，此次設(shè)計(jì)初步選定摩擦動(dòng)片的最大半徑 R 為 80mm,最少半徑r 為 40mm。從而可以計(jì)算出摩擦片的等效半徑 BR43r???438064.28m??4.3 制動(dòng)器所需的制動(dòng)力制動(dòng)器要能夠?qū)崿F(xiàn)停車制動(dòng)和工作制動(dòng)，本設(shè)計(jì)中選擇復(fù)位彈簧來實(shí)現(xiàn)制動(dòng)的復(fù)位，制動(dòng)器制動(dòng)所需的制動(dòng)力計(jì)算公式如下： /(),sBBFMfnkRN???式中： ——摩擦材料的摩擦系數(shù)，對(duì)銅基材料 ，本f 0.8~.1f?設(shè)計(jì)中去 0.9?——摩擦片上的等效半徑，BR31.BRm——摩擦面數(shù)， ；S——摩擦盤數(shù)；m——固定盤數(shù)nns??本設(shè)計(jì)中初選摩擦面數(shù)為 12。 ——折減系數(shù)，即摩擦片傳遞扭矩時(shí)花鍵齒處摩擦阻力引起串壓K著摩擦盤壓緊力的遞減遞減系數(shù)表n 2 4 6 8 10 12 14 16K 0.99 0.98 0.97 0.96 0.95 0.94 0.93 0.9293./(0.9120.4.628)417sF N???考慮到摩擦片的磨損，對(duì)制動(dòng)力取整，則 30sF多片式制動(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 來?衡量。值按統(tǒng)籌學(xué)在初步計(jì)算時(shí)取 。??0.4m?故壓板行程 1.*1352fZ??4.3 碟簧的驗(yàn)算在制動(dòng)器中，彈簧對(duì)制動(dòng)器的整體性能有很大影響，當(dāng)彈簧設(shè)計(jì)不當(dāng)時(shí)，會(huì)使制動(dòng)器產(chǎn)生阻滯現(xiàn)象和制動(dòng)器早期打滑失效。根據(jù)制動(dòng)器結(jié)構(gòu)的要求，制動(dòng)器彈簧可分為拉伸彈簧和壓縮彈簧兩種，根據(jù)此次設(shè)計(jì)的要求，選擇 A3-140對(duì)合組合碟簧，根據(jù)碟形彈簧的系列、尺寸和參數(shù)──系列 A(摘自 GB/T 1972-1992)，其基本的尺寸如下：類別: 3外徑 D /mm: 140內(nèi)徑 d /mm: 72厚度① t(t') /mm: 8(7.5)壓平時(shí)變形量 h0 /mm: 3.2自由高度 H0 /mm: 11.2f≈0.75h0|F /N: 85300f≈0.75h0|f /mm: 2.4f≈0.75h0|H0-f /mm: 8.8f≈0.75h0|σOM②/MPa: -1260F≈0.75h0|σⅡ或Ⅲ③/MPa: 1280現(xiàn)在對(duì)承受靜載荷為 41300N 時(shí)變形量為 5.2mm 時(shí)的碟簧進(jìn)行校核。5.2 碟簧負(fù)載查表得到碟簧負(fù)載的相關(guān)計(jì)算參數(shù)如下： 本設(shè)計(jì)中選用的是 A 系列 D=140mm 的組合碟簧。由（C.2）式 3204214ChtEFKD?????經(jīng)計(jì)算，可知式中： ， ，無支承面碟簧 ,52.06/Nm?.?41K?由式（C.3）,可知，C=2，則 ,所以1.9K?53224.814503.640CFN?????.95C?A 系列的 ,根據(jù) ,查出 ，則變形量0/.4ht?1/.2F0/2fh?3264,fm???滿 足 設(shè) 計(jì) 要 求 。也就是說，選用 A3-140 對(duì)合組合碟簧，按照要求，對(duì)合數(shù)為 2 的碟簧能夠滿足設(shè)計(jì)的要求。組合碟簧的尺寸為：未受負(fù)荷時(shí)自由高度： ，受負(fù)荷02816ZHim????時(shí)的高度4230FN?116.43zf??考慮摩擦力時(shí)，碟簧負(fù)載應(yīng)予修正，按照（C,27）式，由表 C.2 取,.15Mf負(fù)載為 42300N 時(shí)，單片碟簧的負(fù)荷為： 1(1)2065MZfnFN????, A 系列的 ,根據(jù) ,查出 ，12065.984CF?0/.4ht?1/.9CF0/1.75fh?則變形量 3.2175.6fm??5.3 碟簧的剛度單片碟簧的剛度為： 3222004214 3()()1hEt fFKDttt?? ????????? ????不考慮摩擦力時(shí)，一組疊合組合碟簧 時(shí)，剛度為：106.,.fm?5322224.0683643.()()11.94088?? ???????? ????397/Nm考慮摩擦力時(shí)，一組對(duì)合組合彈簧 時(shí)的剛度應(yīng)為：15.6f?2397792/1()0.(1)RMnF Nmf??? ????5.4 碟簧的變形能碟簧的變形能：碟簧變形量為 5.2mm 時(shí)的變形能為：5222044214()[()1]hEtffUKDtt???? ??5522224.0618.3.5.()[()]67853.908??????受靜載荷時(shí)，校驗(yàn)壓平時(shí)（ ）OM 點(diǎn)的應(yīng)力：fh?24143OMEtfKDt???????52 224.06180.56.1/3.9Nm???????其絕對(duì)值小于材料的屈服極限 1260 ，故滿足靜強(qiáng)度要求。2/Nm5.4 碟簧受變負(fù)載的的校核計(jì)算考慮到碟簧受到的最小 和最大載荷 之間循環(huán)工作，1245F?1430FN?故對(duì)其校核如下：3204214ChtEFKD??????5322.6.82 850139C N??????因此： 124541300.,.92885CCFF?按照 0.4，從圖 C.1 查得0ht?1200.,.45ffh?因此： 1 20.58.76,.783.6fmfm???由圖 C.8，可查出疲勞破壞關(guān)鍵位置為 點(diǎn)?由式（C.12）計(jì)算 點(diǎn)的應(yīng)力：?2042314[()]hEtffKKDtt???????由式（C.12） ,由式（C.4） ,由式（C.5） ,,無10.69K2.1?31.6?支撐面碟簧 ，則 時(shí)：4?28.76fm?522. ..271[.1()1.36]103.9408???????7./Nm?時(shí)20.4583.6fm??522.183.63.261[.1()1.3]0.948??????064.8/N?因此計(jì)算上限應(yīng)力 2max16.8/N??計(jì)算下限應(yīng)力 in75應(yīng)力幅 24.9.3./a m?4.由圖 C.11，下限應(yīng)力 ，壽命 次時(shí)疲勞強(qiáng)2min751./N??6210??度上限為 ，疲勞強(qiáng)度應(yīng)力幅2max170/rN??,可見碟簧的工作壽命大約25.48.3./ra am??為 。62N?第五章 總結(jié)與致謝