復擺腭式破碎機設計
復擺腭式破碎機設計,復擺,破碎,設計
畢業(yè)設計（論文）外文翻譯
題目 復擺腭式破碎機設計
專 業(yè) 名 稱 機械設計制造及其自動化
班 級 學 號 078105223
學 生 姓 名 歐陽鑫
指 導 教 師 熊麗娟
二O一一年 六 月
復擺腭式破碎機設計
學生姓名：歐陽鑫 班級：0781052
指導老師：熊麗娟
摘要：腭式破碎機在工礦企業(yè)被廣泛的應用，這是因為該機構結構簡單、機型齊全并已大型化。腭式破碎機經(jīng)過100多年的實踐和不斷改進，其機構已日臻完善。雖然腭式破碎機算的上比較老的機型了，但是隨著社會的發(fā)展需求破碎的要求不斷提高，對產(chǎn)品和產(chǎn)品的質(zhì)量也大大的提高了，破碎機的機型已經(jīng)發(fā)展到很多種了。
本文主要是對復擺腭式破碎機設計研究。復擺腭式破碎機是因為其動腭在其它機件的帶動下作復雜的一般平面運動而得名，其動腭上的軌跡一般為封閉曲線。復擺破碎機由于偏心軸負荷大一般制成中型和小型的，其破碎比可達10。隨著工業(yè)技術的發(fā)展和要求，復擺腭式破碎機已經(jīng)向大型化發(fā)展。復擺腭式破碎機在工作時偏心軸作逆時針旋轉(zhuǎn)，對所裝入的物料有向下退并夾持作用。該機型垂直擺幅下大上小，有利于出料口處動腭將成品推出。由于整塊動腭作復雜運動因此對物料塊不但起擠壓、劈裂、彎折作用，還能起碾搓作用，故可破碎稍微粘濕的物料。采用正支撐復擺腭式破碎機，動腭下部的特性值m很大，使得動腭和定腭的襯板磨損很快，但卻具有較高的生產(chǎn)能力。由實際生產(chǎn)說明，正支撐式腭式破碎機的結構形式具有動腭軌跡分布合理、生產(chǎn)能力高、結構更簡單等優(yōu)點，使其得到廣泛應用。
關鍵詞：破碎比 動腭 正支撐 特性值
指導老師簽名：
Compound pendulum palate crusher design
Student name:Ou YangXin Class: 0781052
Supervisor: Xiong LiJuan
Abstract: Palate crusher in the industrial and mining enterprises were widely used, this is because the body structure is simple, and complete and large-scale models of. Palate crusher after 100 years of practice and continue to improve, their bodies have been improving. Although the palate crusher count on the relatively old models, but with the social development needs of the requirements broken constantly improve the products and the quality of the products have greatly improved, the crusher models have been developed to a variety .
This paper is facing compound pendulum palate crusher design study. Compound pendulum palate crusher because of its dynamic palate in other parts of the lead plane for the general sports complex named after. Moved palate its trajectory is generally closed curve. Crushing machine-placed eccentric axle load due to the generally made of medium-sized and small, broken up over 10. With the development of industrial technology and demands placed palate-breakers have been large-scale development. Compound pendulum palate crusher at work for the eccentric shaft counterclockwise rotation, the load of materials and a retreat clamping downward effect. The models under a vertical swing on small and is conducive to moving the material I will be refined palate launched. As block palate for complex dynamic movement of materials therefore not only blocks from the extrusion, Split, bending role, but also from the roller rubbing role, it can be slightly broken stick wet materials. Support is facing a complex palate crusher, moving the lower part of the palate of great value m, making dynamic palate and the palate of liner wear very quickly, but it has a high production capacity. From the actual production that are supporting-palate structure of the Breakers palatine form a dynamic trajectory of a reasonable, high-capacity, the advantages of a simpler structure, it is widely used.
Key Words: broken up ratio moved palate be prop up eigenvalue
Signature of supervisor:
畢業(yè)設計（論文）開題報告
題目 復擺腭式破碎機
專 業(yè) 名 稱 機械設計制造及其自動化
班 級 學 號 078105223
學 生 姓 名 歐陽鑫
指 導 教 師 熊麗娟
填 表 日 期 年 月 日
說 明
開題報告應結合自己課題而作，一般包括：課題依據(jù)及課題的意義、國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢（含文獻綜述）、研究內(nèi)容及實驗方案、目標、主要特色及工作進度、參考文獻等內(nèi)容。以下填寫內(nèi)容各專業(yè)可根據(jù)具體情況適當修改。但每個專業(yè)填寫內(nèi)容應保持一
一、選題的依據(jù)及意義：
隨著我國國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，礦產(chǎn)資源的綜合利用技術與其產(chǎn)業(yè)迅猛前進，到1999年我國已建成10 879座國有大中型礦山和227 854個鄉(xiāng)鎮(zhèn)集體企業(yè)，全國礦石采掘總量超過50億噸，礦業(yè)總產(chǎn)值為4 000億元。
物料的破碎是許多行業(yè)(如冶金、礦山、建材、化工、陶瓷筑路等)產(chǎn)品生產(chǎn)中不可缺少的工藝過程。由于物料的物理性質(zhì)和結構差異很大,為適應各種物料的要求,破碎機的品種也是五花八門的。就金屬礦選礦而言,破碎是選礦廠的首道工序,為了分離有用礦物,不但分為粗碎、中碎、細碎,而且還要磨礦。因為破碎是選礦廠的耗能大戶(約占全廠耗電的50%),為了節(jié)能和提高生產(chǎn)效率,所以提出了“多碎少磨”的技術原則。這使破碎機向細碎、粉碎和高效節(jié)能方向發(fā)展。
另外隨著工業(yè)自動化的發(fā)展,破碎機也向自動化方向邁進(如國外產(chǎn)品已實現(xiàn)機電液一體化、連續(xù)檢測,并自動調(diào)節(jié)給料速率、排礦口尺寸及破碎力等)。隨著開采規(guī)模的擴大,破碎機也在向大型化發(fā)展,如粗碎旋回破碎機的處理能力已達6000th。至于新原理和新方式的破碎(如電、熱破碎)尚在研究試驗中,暫時還不能用于生產(chǎn)。對粗碎而言,目前還沒有研制出更新的設備以取代傳統(tǒng)的顎式破碎機和旋回式破碎機,主要是利用現(xiàn)代技術,予以改進、完善和提高耐磨性,達到節(jié)能、高效、長壽的目的。細碎方面新機型更多些。總的來看,值得提出的有:顎式破碎機、圓錐破碎機、沖擊式破碎機和輥壓機。而應用最廣泛的就是腭式破碎機。傳統(tǒng)的腭式破碎機由于具有結構簡單、工作可靠、制造容易、維修方便、價格低廉、適用性強等優(yōu)點,所以在工業(yè)上得到廣泛應用。其缺點是非連續(xù)性破碎、效率較低,破碎比較小,給礦不均勻引起腭板磨損不均勻等。針對其缺點,各國都在以下幾方面加以改進:優(yōu)化結構與運動軌跡改進破碎腔型,以增大破碎比,提高破碎效率,減少磨損,降低能耗,現(xiàn)已普遍應用高深破碎腔和較小嚙角;改進了動腭懸掛方式和襯板的支承方式,改善了破碎機性能;腭板采用了新的耐磨材料,降低了磨損消耗;提高了自動化水平(可自動調(diào)節(jié)、過載保護、自動潤滑等)。同時也出現(xiàn)了一些新的機型,如雙腔雙動腭式破碎機,其破碎比可達 ,排料口調(diào)節(jié)方便,產(chǎn)量大;復擺腭式破碎機,兼有顎式破碎機與圓錐破碎機的性能其產(chǎn)量較同規(guī)格的破碎機高50%。還有篩分腭式破碎機,把篩分和破碎結合為一體,不僅可簡化工藝流程,且能及時將已達粒度要求的物料從破碎腔中排出,減輕了破碎機的堵塞和過粉碎,提高了生產(chǎn)能力,降低了能耗。在大型化方面國內(nèi)外都已生產(chǎn)1500mm×2100mm規(guī)格的腭式破碎機。而我們在這個設計中主要是為了滿足進料口尺寸，出料口尺寸，進料塊最大尺寸，產(chǎn)量的要求滿足生產(chǎn)的需要。
二、國內(nèi)外研究概況及發(fā)展趨勢（含文獻綜述）：
在基本建設工程中，需要大量的，各種不同粒徑的砂、石作為生產(chǎn)之用。在沒有合格的天然砂子和一臺鄂式破碎機問世以來，至今已有140余年的歷史。在此過程中，其結構得到不斷的完善，而腭式破碎機的結構簡單，安全可靠，石料可供破碎機械來進行加工，來滿足工程的需要。所以在生產(chǎn)中廣泛的應用。而工程上應用最廣泛的是復擺腭式破碎機，國產(chǎn)的腭式破碎機數(shù)量最多的也是復擺腭式破碎機。
破碎機是將開采所得的天然的石料按一定尺寸進行破碎加工的機械。腭式破碎機是有美國人E. W. Blake發(fā)明的。自第一臺破碎機的出現(xiàn)，生產(chǎn)效率快，又滿足安全條件，又能適應生產(chǎn)，大大加快了生產(chǎn)。
復擺腭式破碎機結構簡單、制造容易、工作可靠、使用維修方便等優(yōu)點，所有在冶金、礦山、建材、化工、煤炭等行業(yè)使用非常廣泛。80年代以來，我過對復擺腭式的研究和產(chǎn)品開發(fā)取得了較大的發(fā)展。在充分吸收國外產(chǎn)品特點的基礎上，結合國情研制開發(fā)了許多新型、高效的設備。上海建設。路橋機械設備有限公司率先對復擺鄂式破碎機進行了重大的改進，即通過降低動腭的懸掛高度，改善動腭的運動軌跡，減小破碎腔的嚙角，增大破碎比，增大了動鄂的水平行程，提高生產(chǎn)能力等，大大改善了機器性能，完成了產(chǎn)品的更新?lián)Q代。
三、研究內(nèi)容及實驗方案：
復擺腭式破碎機主要是由兩塊鄂板（活動腭板和固定腭板）組成。活動腭板對固定腭板周期性的往復運動，時而靠近，時而分開，由此使裝在二腭板間的石塊受到擠壓、劈裂和彎曲作用而破碎。復擺腭式破碎機的機器重量較輕，結構簡單（少了一件連桿、一塊肘板、一根心軸和一對軸承），生產(chǎn)效率較高（比同規(guī)格的簡擺腭式破碎機生產(chǎn)效率高20%—30%）。復擺腭式破碎機適合破碎中硬度石料。在工程中，多用他做中、細碎設備，起破碎比較大，可達 。隨著機械工業(yè)的進步，近年來，復擺腭式破碎機正朝著大型化發(fā)展。所以，一個合理的傳動裝置可以使復擺腭式破碎機運行的更加順利，合理有效。動鄂的優(yōu)化可使磨損大大的降低，沖擊、噪聲、振動都相應的減少，也減少工作人員的勞動強度，提高生產(chǎn)的質(zhì)量，降低制造成本和縮短生產(chǎn)周期。
四、目標、主要特色及工作進度
復擺腭式破碎機的機構屬于四桿機構中曲柄搖桿機構的應用,曲柄為主動件。腭式破碎機以結構簡單、性能可靠、維修方便在物料粉碎行業(yè)廣泛應用。復擺腭式破碎機的動鄂，是直接懸掛在偏心軸上的，是曲柄連桿機構，沒有單獨的連桿。由于動腭是由偏心軸的偏心直接帶動，所以活動腭板可同時做垂直和水平的復雜擺動，腭板上各點的擺動軌跡是由頂部的接近圓形連續(xù)變化到下部的橢圓形，越到下部的橢圓形越扁，動腭的水平行程則由下往上越來越大的變化著，因此對石塊不但能起壓碎、劈碎，還能起輾碎作用。由于偏心軸的轉(zhuǎn)向是逆時針方向，動鄂上各點的運動方向都有利于促進排料，因此破碎效果好，破碎率較高、產(chǎn)品粒度均勻且多呈立方體。
1. 查閱相關資料，外文資料翻譯（6000字符以上），撰寫開題報告。
第1周—第2周
2. 整體方案設計 第3周—第4周
3. 結構詳細設計 第5周—第8周
4. 繪制裝配圖及其各零件工作圖 第9周—第12周
5. 編制設計說明書 第13周
6. 撰寫畢業(yè)論文 第14周—第16周
7. 答辯準備及畢業(yè)答辯 第17周
五、參考文獻
【1】 孫桓等主編.機械原理. 北京：高等教育出版社，2001
【2】濮良貴等主編.機械設計. 北京：高等教育出版社，2001
【3】李啟炎主編．Solidworks 2003三維設計教程．北京：機械工業(yè)出版社，2003
【4】唐敬麟主編．破碎與篩分機械設計選用手冊．北京：化學工業(yè)出版社，2001
【5】廖漢元等編著. 腭式破碎機. 北京：機械工業(yè)出版社，1998
【6】徐灝主編.機械設計手冊（第四版）.北京：機械工業(yè)出版社.1991
【7】Shigley J E,Uicher J J.Theory of machines and mechanisms.New
York:McGraw-Hill Book Company,1980
畢業(yè)設計（論文）任務書
I、畢業(yè)設計(論文)題目：
復擺腭式破碎機設計
II、畢 業(yè)設計(論文)使用的原始資料(數(shù)據(jù))及設計技術要求：
腭式破碎機具有破碎比大、產(chǎn)品粒度均勻、結構簡單、工作可靠、維修簡便、運營費用經(jīng)濟等特點。鄂式破碎機廣泛運用于礦山、冶煉、建材、公路、鐵路、水利和化學工業(yè)
等眾多部門，破碎抗壓強度不超過320兆帕的各種物料。
1. 所需破碎的物料中等硬度,堆積密度:1.35 t/m3。
2. 生產(chǎn)能力約為70 m3/h
3. 進料口尺寸：600×900；
4. 進料最大粒度：Dmax=500mm
III、畢 業(yè)設計(論文)工作內(nèi)容及完成時間：
1. 查閱相關資料，外文資料翻譯（6000字符以上），撰寫開題報告。
第1周—第2周
2. 整體方案設計 第3周—第4周
3. 結構詳細設計 第5周—第8周
4. 繪制裝配圖及其各零件工作圖 第9周—第12周
5. 編制設計說明書 第13周
6. 撰寫畢業(yè)論文 第14周—第16周
7. 答辯準備及畢業(yè)答辯 第17周
Ⅳ 、主 要參考資料：
【1】孫桓等主編.機械原理. 北京：高等教育出版社，2001
【2】濮良貴等主編.機械設計. 北京：高等教育出版社，2001
【3】李啟炎主編．Solidworks 2003三維設計教程．北京：機械工業(yè)出版社，2003
，
【4】唐敬麟主編．破碎與篩分機械設計選用手冊．北京：化學工業(yè)出版社，2001
【5】廖漢元等編著. 腭式破碎機. 北京：機械工業(yè)出版社，1998
【6】徐灝主編.機械設計手冊（第四版）.北京：機械工業(yè)出版社.1991
【7】Shigley J E,Uicher J J.Theory of machines and mechanisms.New
York:McGraw-Hill Book Company,1980
航空與機械工程 系 機械設計制造及其自動化 專業(yè)類 0781052 班
學生（簽名）： 歐陽鑫
填寫日期： 2011 年 01 月 03 日
指導教師（簽名）：
助理指導教師(并指出所負責的部分)：
機械設計制造及其自動化 系主任（簽名）：
附注:任務書應該附在已完成的畢業(yè)設計說明書首頁。
畢業(yè)設計（論文）
題目： 復擺腭式破碎機設計
系 別 航空工程系
專業(yè)名稱 機械設計制造及其自動化
班級學號 078105223
學生姓名 歐陽鑫
指導教師 熊麗娟
二OO 年 月
目 錄
1 概 述
2 物料破碎及其意義
2.1 物料破碎及其意義 ………………………………………2
2.1.1 破碎的目的…………………………………………………2
2.1.2 破碎工藝 …………………………………………………3
2.2 破碎物料的性能及破碎比 ………………………………4
2.2.1 粒度及其表示方法 ………………………………………4
2.2.2 破碎產(chǎn)品的粒級特性 …………………………………5
2.2.3 礦石的破碎及力學性能 …………………………………8
3 工作原理和構造
3.1 工作原理 ………………………………………………9
3.2 腭式破碎機的結構 ……………………………………10
4 主要零部件的結構分析
4.1 動腭 ……………………………………………………12
4.2 齒板的結構 ………………………………………………12
4.3 肘板（推力板） ………………………………………13
4.4 調(diào)整裝置 ………………………………………………14
4.5 保險裝置 ………………………………………………15
4.6 機架結構 ………………………………………………15
4.7 傳動件 …………………………………………………17
4.9 飛輪 ……………………………………………………17
4.10 潤滑裝置 …………………………………………………17
5 復擺腭式破碎機的主參數(shù)設計計算
5.1.1 主軸轉(zhuǎn)速 …………………………………………………18
5.1.2生產(chǎn)能力 …………………………………………………19
5.1.3 偏心距e的計算 …………………………………………20
5.2 破碎力 ……………………………………………………20
5.2.1 破碎力的計算………………………………………………20
5.2.2 最大破碎力 ………………………………………………23
5.3 功率的計算 ………………………………………………23
5.4 主要零件受力計算 ……………………………………………24
6 各主要零件的設計
6.1帶輪的設計 …………………………………………………26
6.2 曲軸(偏心軸)的設計計算 ……………………………………28
6.3 滾動軸承的設計計算 ………………………………………33
6.3.1 軸承的選擇 ………………………………………………33
6.3.2 軸承的驗算 ………………………………………………33
7 對一個主要零件進行有限元分析
7.1 Solidworks軟件介紹…………………………………………34
7.2 Solidworks的功能和特點……………………………………34
7.3 對一個零件的有限元分析 ……………………………………34
7.3.1 建?！?4
7.3.2 分析類型與選項………………………………………………37
7.3.3 材料定義屬性…………………………………………………38
7.3.4 載荷與約束……………………………………………………39
7.3.5 網(wǎng)格的劃分……………………………………………………41
7.3.6 運行分析………………………………………………………41
8 腭式破碎機的安裝與運轉(zhuǎn)
7.1破碎機的安裝 ……………………………………………………43
7.2機架的安裝 ………………………………………………………44
總 結 ……………………………………………………………45
參考文獻 ……………………………………………………………46
致 謝 ……………………………………………………………47
附 錄 ……………………………………………………………48
南昌航空大學科技學院學士學位論文
多個圓盤濕制動器在潤滑的環(huán)境下
的設計方法的研究
秦大同 孫東葉
( 重慶大學 機械傳動國家中心實驗室，中國重慶 400044 )
摘要:在摩擦副之間發(fā)生的機械熱現(xiàn)象極大地改變多個濕制動器圓盤的襯套壓力和摩擦表面溫度的分配。 它已經(jīng)成為制動失敗的主要因素之一。 為了了解這些機械熱現(xiàn)象, 很多設計和對機械熱現(xiàn)象有很大影響的物質(zhì)因素，例如熱轉(zhuǎn)移系數(shù)，摩擦因素, 滑動速度, 最初的襯套壓力等等都應分析。等溫的設計方法是計劃設計一個多個濕制動器圓盤
關鍵字: 濕制動器 機械熱現(xiàn)象 熱轉(zhuǎn)移系數(shù) 摩擦因素
0 介紹
多個濕制動器圓盤主要地有摩擦副, 一個反對板塊和一個活塞。每一個摩擦副包括一個摩擦片和一個鋼片。摩擦片是圓盤中在摩擦材料的兩邊排成一行的金屬軸。正常濕制動器的結構如圖1所示。
圖 1 多個圓盤濕制動器
機械熱現(xiàn)象由非均勻的 墊片熱變形所引起的。因為在徑向的熱發(fā)散，熱轉(zhuǎn)移系數(shù)和摩擦因素的分布不均勻, 所以在濕制動的嚙合期間摩擦表面溫度將會以不同的比率增加。 在較高溫度的分布區(qū)中，比較大的墊片熱變形將會見到。 即使最初的熱發(fā)散是均勻分布的。由于熱移動系數(shù)和摩擦因素效果的變化，變形將變的不均勻。 在變形較高的局部區(qū)域，必然產(chǎn)生較大的壓力。 依次，由于在這些區(qū)域的熱膨脹，從而引起較高的溫度上升和促進局部壓力的增加。 這個過程叫做 機械熱現(xiàn)象。 這個現(xiàn)象將會導致實連接區(qū)域的減少, 表面溫度和摩擦片損壞率的增加。機械熱現(xiàn)象主要是由于濕制動的失敗而造成的。
通過將摩擦襯套的壓力分布的最佳化來減少機械熱現(xiàn)象的效果。 基于有限的元素分析, 等溫的設計方法是計劃設計一個多個濕制動器圓盤。
1 機械熱現(xiàn)象的影響因素
1.1 摩擦因素的影響
摩擦片和鋼板之間的動摩擦因素在機械熱現(xiàn)象 上是影響因素之一。 當滑動速度 v和襯套壓力 p 是常數(shù)的時候，熱發(fā)散 q 可能隨著摩擦因素 f的改變而不同。 因此 , 一個非均勻的熱墊片將會產(chǎn)生變形。
根據(jù)他們的構成，用于濕制動器的摩擦材料分為多個類型, 例如sintered青銅-, 石墨- 和以紙為基礎的材料。材料的改變在嚙合期間能極大的影響平均動摩擦因素。 即使相同類型的摩擦材料, 隨著摩擦表面溫度 t , 滑動速度v 和襯套壓力 p的改變，平均動摩擦因素 f 將會極大的不同。
以紙為基礎的摩擦材料在于研究紙。" 紙 " 以它的高動摩擦因素和極低的靜態(tài)的/動態(tài)的系數(shù)比而聞名。 這個特征使得以紙為基礎的摩擦材料在制動期間非常的平滑和安靜。
為了獲得隨著溫度 t變化的摩擦因素, 速度v 和壓力 p 的規(guī)律性, 以紙為基礎的摩擦材料的正交實驗完成的是一個 LBA0049 慣性力。
在這實驗中，摩擦因素被定義為客觀的數(shù)值。 像溫度 t, 速度 v 和壓力 p 這樣的叁數(shù),以一個多線形的衰退方法被分析。 標準的正交表格 L 被采用。參數(shù) x，y， z,k和m 被定義為上限、下限、零界限、變化范圍和可變代碼。所有的叁數(shù)的變化范圍如表 1 所示。代碼變量只能從 -1 到 +1變化.
(1)
(2)
(3)
表 1 代碼變量計劃
變量 溫度（Z1）t/℃ 速度（Z2）v/(m·s-1） 壓強（Z3）p/MPa
---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
80 0.3 0.7
90 0.4 0.9
85 0.35 0.8
5 0.05 0.1
函數(shù)
摩擦因素的衰減方程由以下方程給出：
(4)
(5)
這里，， ---------衰減系數(shù)
表 2 摩擦因素的多線性變量衰退分析
i=1,2,3 (6)
j>i (7)
這里 N----實驗數(shù)字，N=8
M----相同實驗中的重復數(shù)字，M=3
衰減方程系數(shù)的測試通過以下方程獲得：
~ (8)
(9)
摩擦因素的衰減方程為：
(10)
如果溫度t,速度v,壓強p代替以變量,則得到摩擦因素新的方程：
(11)
1.2 熱轉(zhuǎn)移系數(shù)的影響
摩擦材料的表面有允許冷卻液流動的凹槽。 熱轉(zhuǎn)移系數(shù)分布將會隨著凹槽式樣和徑向的位置而極大的改變。 即使熱發(fā)散的分布在沿著徑向是均勻的, 熱墊片的變形由于熱轉(zhuǎn)移系數(shù)的變化，也將會是非均勻的。 因此在冷卻液和鋼板之間的熱轉(zhuǎn)移系數(shù)也是機械熱現(xiàn)象影響因素之一。
首先, 拋物線的流程需要被定義。如果在那里存在一個三維空間流量的主方向 , 動力的散布,熱,質(zhì)量，等等，能在這些方向被疏忽。 如果沒相反的流程,這個流程叫做拋物線的流程。
在引進在凹槽熱轉(zhuǎn)移問題上的數(shù)學方程之前，確定簡單假定的描述將會單個凹槽的層流流動和熱轉(zhuǎn)移的數(shù)學分析中給出（圖2）。
圖 2
(1) 在主要的流動方向, 熱發(fā)散和重量都被疏忽，而且對流是冷卻液流動和板塊之間的熱傳遞的主要因素。
(2)因為在鋼板和以紙為基礎的摩擦片之間的熱傳導率極大的不同, 所以大部份在制動期間產(chǎn)生的熱被鋼板吸收。 在摩擦片和冷卻液之間的熱傳導率能被認為等于零。
上述的假定能減少訂單數(shù)目的計算量。 三維空間的流程將會被轉(zhuǎn)化為一系列的二維空間的流程。 在笛卡爾坐標系 中x ， y, z（圖 2） 被解決如下。
連續(xù)性
(12)
Navier-stokes 方程：
在 x=0 , 0≤y≤d; u=0,v=0
在 x=b , 0≤y≤d; u=0,v=0
在 y=0 , 0≤x≤b; u=0,v=0
在 y=d , 0≤x≤b; u=0,v=0 (13)
這里 u,v,w ------在x,y,z方向的速度的組成
b,d,l ------凹槽的寬度，深度和長度
ρ -------油液密度
μ ------動態(tài)黏度
pf --------液流壓強
X,Y,Z ------在x,y,z方向的重力
u和 v 的結果能通過使用有限的不同方法的數(shù)字解決而獲得。速度 w 的整個分布能從下列方程式中獲得。
(14)
在 x=0 或 x=b, 0≤y≤d; w=0
在 y=0 或 y=d, 0≤x≤b; w=0 (15)
當?shù)谝粋€假設滿足，則等于零。溫度分布能從以下方程式中獲得。
在 y=d, 0≤x≤b; t=tm
在 y=0, 0≤x≤b; =0
在 x=0, 0≤y≤d; =0
在 x=b, 0≤x≤b; =0
在 z=0, 0≤x≤b 0≤y≤d; t= (16)
這里----------鋼板的溫度
-----冷卻液的初始溫度
---------平常溫度的斜率
-------液體的具體的熱度
--------冷卻液的導熱率
基于冷卻液的速度場能通過方程 （12） 到 （15）而得到, 每一個相連部分的溫度分布能藉著有限不同方法通過方程（16）獲得。 根據(jù)在表 3 所顯示出的參數(shù), 當 z 等于 35.5 毫米和 71 毫米的時候。 結果如圖 3 所示。在正常的鋼板和冷卻液之間方向的平均溫度的梯度是由下列圖表給定的。
圖 3 在z = 35.5 mm和z = 71 mm時的溫度域
(17)
表 3 結構和物理參數(shù)
摩擦片的內(nèi)部半徑/mm 160.5
摩擦片的內(nèi)部半徑/mm 231.5
油液凹槽的寬度 b/mm 3.18
油液凹槽的深度 d/mm 0.64
油液凹槽的長度 l/mm 71
在單個凹槽中的油液質(zhì)量流動率m/(kg·s-1 ) 3.24×
冷卻液的初始溫度 50
液體的具體的熱度 2177
-冷卻液的導熱率 0.126
最后，熱傳遞系數(shù)沿著徑向通過方程 (18) 計算的:
(18)
被定義為如性質(zhì)上的溫度并通過下列方程計算:
(19)
圖 4 舉例說明在徑向的多個平行的凹槽熱移動系數(shù)的分布。 它顯示在摩擦片的內(nèi)部附近的冷卻效果顯然地是比較好的超過一在外部附近。 在設計一個濕制動器時，巨大的熱發(fā)散應該在內(nèi)部附近產(chǎn)生來確保沿著板塊的徑向墊片的熱變形是均勻的。
圖 4 制動器的幾何和材料參數(shù)
2 機械熱現(xiàn)象的 FEA 模型
在圖 1 所示的方案能在圖 5描述。它主要地包括摩擦片，鋼板，一個對立板塊和一個活塞。為了要建立有關的 FEA 模型,下列的關鍵點需要被考慮。
(1) 多個圓盤濕制動器的最重要的結構特征是摩擦片和鋼板之間的間隙。 為了計算在摩擦副之間的壓力分布, 間隙被使用。 有間隙的 FEA 模型會成為一個非線性模型。
(2) 摩擦因素不是常數(shù)。 它將會隨著像板塊的表面溫度 t ，滑動速度v 和襯套壓力 p 不同的使用條件而改變。
(3)在冷卻液和鋼板之間的熱轉(zhuǎn)移系數(shù)在徑向不是一個常數(shù)。
在 FEA 模型中，每個部分被假設成一個線性彈性物體。系統(tǒng)的外力包括作用在活塞上的液體的壓力 p'和通過在軸方向的浮液而作用在對立板上的支承力。 液體的壓力 p' 依下列各項被定義無尺寸的量綱。
(20)
這里 F----作用于活塞的應力
A----單個摩擦表面的接觸面積
P----襯套壓力
圖 5 多個圓盤濕制動器的組合圖
當多個圓盤濕制動器的幾何學的和物質(zhì)參數(shù)在表 4 中給出的時候.
表 4 制動器的幾何和材料參數(shù)
鋼板的厚度g/mm 2.4
摩擦片的厚度g+2/mm 2.74+2×1.18
油管的實際半徑/mm 174
鋼的彈性系數(shù) 200
摩擦材料的彈性系數(shù) 2.1
鋼的關比率 0.3
摩擦材料的關比率 0.2
油液壓強 2.5
為了核對 FEA 模型, 在開始的襯套壓力分布方面的實驗被完成。 有限元素的分析和實驗的結果如圖 6 所示。
圖 6 無綱量襯套壓強的分布
在現(xiàn)實的制動器中，活塞和對立板的幾何參數(shù)是復雜的。 設計活塞和對立板的硬分配的率的方法學是在建立理想的起始壓力分配方面檢索[表] 。
3 設計方法
在濕制動器的操作方面，二個不同的模態(tài)可能被識別。 在緊急制動模態(tài), 摩擦片和鋼板在非常短的時間內(nèi)彼此相互滑動。 它通常從 0.2秒到 2 秒之間變化。 在嚙合期間被產(chǎn)生時期的磨擦熱大都被和流動熱轉(zhuǎn)移的一個附屬角色的凹槽的鋼板吸收。 在持續(xù)不斷的制動模態(tài)中，二個板塊的滑動時間可能長達10 秒到 20 秒。 在這一模態(tài)中，溫度在板塊延伸結局定態(tài)的各種不同的翎骨針在幾秒之內(nèi)評價。 在哪一個所有的被產(chǎn)生的熱一定被在摩擦片的凹槽中流動的液移動之后。 熱轉(zhuǎn)移的價值 , 鋼板和凹槽之間的液體系數(shù)將會決定制動器的穩(wěn)定的溫度水平。
摩擦副和切線的上升溫暖氣流的溫度 t 的強調(diào)分別地,相同鋼的板塊的被顯示為持續(xù)不斷的制動如圖 7所示。
圖 7 在持續(xù)制動中溫度和切應力的斜坡曲線
在緊急制動過程中，鋼板的表面溫度和切線壓力被一個 LBA0049 慣性動力計的熱和標準度量測量了。 熱和標準度量沿著徑向均勻的分布。 在實驗的和有計劃的結果之間的比較如圖 8所示。
圖 8 測量和計算結果的對比
雖然開始的襯套壓力在內(nèi)部的輻部 ( 在圖 6 所示) ，圖 7 和圖 8 表所示的附近比較高高的電動壓力和高的溫度在外面的輻部附近
這是局部熱流出輸入為什么在任何的翎骨是一個正常壓力，摩擦因素和滑動速度。 雖然濕制動器可能被設計到低的平均每單位襯套區(qū)域能源, 當?shù)氐母咭r里壓力地點由于 熱 可能引起摩擦襯里的表面燒-在摩擦雙之間的機械不穩(wěn)定。
鋼板通常在支援板塊附近的活塞和最后的鋼板塊附近的第一鋼板塊被發(fā)現(xiàn)。 失敗的主要因素是由于棒的溫度不同而且熱的毀壞。 因為二個鋼的板塊只有一個摩擦表面, 盤子失敗可能是更多產(chǎn)生超過其他的板塊。
鋼板的破裂失敗由重復的剎周期的疲累損害所引起。 在一個嚙合期間，表面的溫度比鋼板的主要身體劑量更加快速地上升。 它在被張應力平衡的鋼板的外部者引誘壓力在那比較冷的內(nèi)部鋼板塊。 當這剎周期結束的時候，鋼板的外部溫度由于冷卻油的效果將會變成比鋼板的內(nèi)部溫度冷。 壓力在鋼板的外部者變成鋼板是內(nèi)部的在比較熱人中被壓力平衡的張力。 因此破裂可能在一個周期的無法欣然接受低數(shù)字中發(fā)生。
概述這些分析, 為了要避免由局部高溫和壓力所引起的剎車損壞, 運行動態(tài)壓力的有限元素計算和表面溫度是必需的。 對于濕的剎車適當?shù)脑O計程序能在下列的步驟被描述: 首先，光線的方向的開始的襯里壓力分配在統(tǒng)一發(fā)情流出的情況之下被估計。其次，以熱轉(zhuǎn)移系數(shù)和摩擦因素的非均勻分布的影響力看來，開始的襯套壓力分布根據(jù)動態(tài)的壓迫力和摩擦溫度被校核。 第三, 為了要了解表面溫度的均勻分布和 墊片的熱變形, 活塞的結構而且對立板最佳化。 這是等溫的設計方法。 它將會減少不宜的機械熱現(xiàn)象。
4 結論
(1) 機械熱現(xiàn)象由非理性的開始的襯套壓力和熱轉(zhuǎn)移系數(shù)和摩擦因素的非均勻分布所引起。機械熱現(xiàn)象導致局部高溫和高壓力是導致多個圓盤濕制動器失效的主要因素。
(2) 在鋼板的表面上的切線壓力比徑向的壓力大。 因此鋼板的表面損壞通常是在徑向產(chǎn)生的。
(3) 如何設計活塞的幾何外型是多個圓盤濕制動器的重點。 活塞在摩擦副之間有在開始的襯套壓力分布上比較大的影響。
(4) 為了避免多個圓盤濕制動器的失效,等溫設計的方法被提出。 換句話說, 濕制動器設計者應該盡全力沿著鋼板的徑向達成均勻的溫度分布。
傳記: 秦大同： 現(xiàn)在是中國重慶大學的機械工程學院的一位教授。 在 1991 年,他獲得中國重慶大學的機械工程博士學位。 他的研究興趣包括齒輪傳輸， CVT(不斷可變的傳輸), 對于汽車的AMT(自動的機械傳輸) 系統(tǒng), 等等。電話: +86-23-65104217; 電子郵件: dtqin@cqu.edu.cn
孫東葉：現(xiàn)在是中國重慶大學的自動化系的一位副教授。 在 1991 年,他獲得中國吉林科技大學博士學位。 他的研究興趣包括 CVT(不斷可變的傳輸), 對于汽車的AMT(自動的機械傳輸) 系統(tǒng), 等等。電話: +86-23-65103566; 電子郵件: dysun@cqu.edu.cn
參考：
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［2］Murali M R Krishna, Douglas Chojecki。結合使用有限元素對離合器和剎車中心軸的的失效分析。SAE Paper No. 982799, 1998
［3］ Tasuhite Miura ， Noboru Sekine。基于紙的濕離合器的動態(tài)特性的研究 。SAE Paper No. 981102, 1998
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航空與機械工程學院 第14 頁 共 14 頁
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