矿用盘式制动器温度场仿真分析

为了研究不同设计结构对矿用盘式制动器在摩擦制动过程中温度场分布的影响,依照摩擦学和传热学的基本原理,对2种设计结构下的盘式制动器进行摩擦制动过程的瞬态热分析。首先建立热传导数学模型,以确定温度场仿真时热载荷的加载方式;然后运用Solid Works软件建立制动盘的三维模型,并对该三维模型进行温度场瞬态热分析。结果表明,在材料和体积相同的情况下,制动盘的表面积越大,制动过程中出现的最高温度越低。上述研究为矿用盘式制动器的结构改进及优化提供了理论依据。     

盘式制动器热结构耦合分析

在盘式制动器图纸的基础上,建立了其三维模型。根据摩擦生热的理论,应用有限元软件Abaqus对制动盘进行了在紧急制动工况下的热结构耦合分析,得到了盘式制动器的温度场和应力场的重要信息。结果表明:在制动开始时,制动盘的温度场及应力场呈非轴对称分布,在制动结束时,制动盘的温度场及应力场接近于轴对称分布。     

带式输送机的盘式制动器瞬态温度场分析

针对带式输送机中盘式制动器因摩擦生热导致的制动性能降低问题,进行了摩擦副之间的瞬态温度场分析,并提出了制动盘的结构优化方案。基于COMSOL的热力耦合方法,对制动器的瞬态温度场进行了计算,得到了摩擦副的最高温度与径向温度分布。通过对带式输送机单次制动过程的100s模拟,得出了摩擦副的产热与散热特性。通过对制动盘轴向尺寸的优化,将制动器瞬时最高温度降低了35%。     

全液压坑道钻机定向装置设计与试验研究

为了满足煤矿井下钻进装备长距离定向钻进的需要,通过摩擦盘参数计算及结构设计,设计煤矿坑道钻机用摩擦盘式定向装置。运用有限元仿真,对定向装置工作过程中摩擦片的应力场进行数值模拟,得到定向装置主、被动摩擦片的应力分布及转矩数值。通过室内试验和现场工业性试验进一步验证定向装置的可靠性,室内型式试验结果修正了模型中的摩擦因数,为定向装置结构设计提供了重要理论依据。现场工业试验结果表明:设计的摩擦盘式定向装置制动效果良好,工具面向角控制精确,为煤矿井下长距离定向钻进施工提供了可靠保障。     

带式输送机中盘式制动器能量传递的研究

基于制动过程能量传递的研究,分析了盘式制动器制动过程能量的转换,摩擦热量的产生机理以及在制动器中的传递与耗散,对摩擦界面间的传递规律进行了研究,同时分析了制动温度场计算的热物理特性,指出制动器摩擦副的温度分布规律,从而为建立制动器温度场提供了分析模型。     

闸瓦摩擦特性对制动器温度/应力的影响

为获得闸瓦摩擦特性在紧急制动过程中对制动器温度场/应力场的影响,针对超深矿井提升机制动系统,提出了紧急制动过程中制动器温度场/应力场的理论计算方法。并以此为基础,再运用有限元的方法建立了紧急制动过程中制动器的热-结构直接耦合模型,得到了闸瓦不同摩擦特性下紧急制动过程中制动副的温度场和应力场的大小与分布规律。     

超深井提升机制动器紧急制动热-结构分析

以超深井提升机制动系统为研究对象,构建了制动系统的虚拟样机模型,获得了不同制动比压下闸盘转速随时间的变化关系;在此基础上,考虑盘形制动器材料参数的温度特性,构建了制动器三维瞬态热-结构耦合有限元计算模型,获得了紧急制动过程中制动器的温度场/应力场分布情况,揭示了超深井提升机紧急制动过程中制动器瞬态温度场/应力场的分布规律。     

带式输送机盘式制动器热结构耦合分析

揭示了盘式制动器的热结构耦合过程,分析了盘式制动器的热传导过程并建立了温度场的数学模型。利用Workbench有限元分析软件进行了制动过程的仿真和模拟,揭示了应力场、应变场以及温度场的分布情况与变化规律,并在不同的初始条件下做了对比分析,从而为盘式制动器的优化设计和改进提供了理论依据。     

带式输送机盘式制动器制动盘瞬态温度场研究

结合带式输送机盘式制动器的实际工况,充分考虑移动热源和热流耦合作用,利用传热学基本理论,建立摩擦副传热数学模型,并对制动过程中制动盘的瞬态温度场进行数值计算和试验研究。结果表明,制动盘的表面温度呈现先升后降的动态过程,最高温度出现在制动结束前某一时刻;制动盘在轴向和径向均存在较大的温度梯度,表面温度随摩擦半径增大而增大。仿真结果与试验结果较好地吻合,两者最大误差为4.43%,验证了数值模拟的正确性。     

轨道运载车鼓式制动器热力耦合分析

针对现有的井下运载车制动方式操作复杂、环节多等问题,提出了机电联合式的曲柄摇杆机构结合鼓式制动器的机械式制动方案。为了探究制动过程中制动器温度场和应力场之间的交互作用,采用CATIA建立了鼓式制动器的三维结构模型,然后导入ABAQUS中,进行了瞬态热度场与瞬态应力场的耦合过程仿真分析。最后得出了鼓式制动器制动鼓、制动蹄和摩擦片的温度和应力分布云图,确定了制动结束时制动器的等效应力集中区域。     

基于轴对称模型的摩擦副热弹性特性研究

摩擦副的热弹性特性直接影响液黏传动的工作性能和可靠性。为了研究软启动过程中温度变化和外界约束对摩擦副热弹性特性的影响,建立了摩擦副瞬态热传导和热弹性轴对称模型,综合考虑热应力和机械应力,采用间接耦合有限元数值分析方法预测对偶钢片温度场、应力场和位移场的分布规律,揭示了对偶钢片发生热失效的机理。结果表明:热负荷特性直接影响应力的分布,是导致热失效的关键因素。当应力超过材料的屈服强度时,钢片会发生翘曲变形。周向应力是最主要的应力分量,可作为判断对偶钢片是否发生热失效的重要依据。轴对称模型能够简化计算,同时不影响计算结果的准确性。研究结果为液黏传动摩擦副的设计和提高使用性能提供了一定的理论参考依据。     

千米深井提升机盘式制动器闸瓦可靠性分析

针对千米深井提升机紧急制动工况,对盘式制动器闸瓦可靠性进行了研究。首先,结合热传导理论建立了制动盘-闸瓦摩擦副有限元模型,仿真得到闸瓦所受应力,并分析了不同制动初速度对摩擦副温度以及热应力的影响;其次,采用拉丁超立方抽样方法进行了试验设计并得到随机试验数据;然后,利用Kriging模型建立了随机变量与闸瓦应力之间的函数关系;最后,结合鞍点逼近方法进行了可靠性评估,得到闸瓦的失效概率。     

矿井提升机盘式制动器的摩擦磨损特性研究

采用Link 3900 NVH台架试验机对提升机盘式制动器进行定压、定速摩擦测试,得出提升速度为5~30 m/min、制动压力为1~3.5 MPa条件下的平均摩擦因数和稳定磨损率变化规律。通过TM3000扫描电子显微镜分析摩擦片在2 MPa制动压力和不同提升速度条件下的表面磨损形貌。研究结果表明:提升机盘式制动器的摩擦因数随制动压力的增大呈减小趋势;低速挡条件下的摩擦因数较大;中速挡条件下的磨损受制动压力的影响较小;低速挡和高速挡条件下的稳定期磨损率数值较大,且波动性显著;提升速度的增大将显著加速黏结剂的改性,高速挡条件下的基体纤维出现了部分不规律性分解。     

带式输送机盘式制动器温升分析

基于三维循环对称有限元模型,提出了带式输送机盘式制动器制动过程中温度场计算方法。讨论边界条件和各种相关参数的确定方法,以及输送机制动过程热流载荷的计算方法。仿真结果表明:在制动开始阶段,制动盘迅速升温,高温区集中在制动盘摩擦面表层。仿真结果与实验数据相符。     

湿式制动器的制动过程和摩擦温度场的研究

根据制动试验台的试验数据给出了湿式制动器制动过程的力学描述，建立了力矩方程、运动方程和功率方程。通过对制动过程的分析提出了摩擦片热传导的物理模型并根据模型建立了求解摩擦温度场的微分方程。摩擦片的损坏主要是由表面温度的最大值过高引起的。计算结果表明，表面温度不仅与材料的热物理性能参数有关，而且与制动器的结构和制动过程有关。增加摩擦片的厚度可以加大热容量，降低表面温度的最大值。而增加摩擦片片数，即增加实际接触面积对降低表面温度的最大值作用更明显。延长制动时间不能降低表面温度的最大值。因此，制动器设计中应尽可能增加摩擦片接触面积，选择合理的摩擦片厚度。本文的结论也适用于湿式离合器。     

斜巷防跑车装置吸能器设计研究

设计了可进行二级制动的吸能器装置。该吸能器装置由摩擦式吸能器与弹簧式吸能器组成,矿车发生跑车后,首先是摩擦式吸能器实施制动,当摩擦式制动一定距离后,弹簧式吸能器实施制动,确保矿车在规定的制动距离能被阻止。该吸能器装置具有可靠性高、成本低等优点。     

矿用带式输送机盘式制动器瞬时温度场仿真分析与实验研究

根据盘式制动器的结构、工作原理以及带式输送机的运行理论,在传热学和摩擦学的理论基础上,建立了制动盘热传递的数学模型,以确定热载荷的加载方式。借助ANSYS仿真工具对制动盘进行了热载荷的加载,得到整个制动过程中制动盘的瞬时温度场分布情况。搭建实验台,利用相同的理论与方法对制动盘瞬时温度场进行了仿真和实验测试研究,最终通过实验结果验证了所使用的有限元仿真分析方法的正确性和可行性。为煤矿用带式输送机制动器的设计和结构优化提供了理论依据。     

制动器摩擦材料的热衰退现象研究

大型提升机上使用的石棉制动摩擦材料与大多数汽车制动摩擦材料一样同属于热固性高聚物材料，其摩擦性能的热特性直接影响到制动装置的可靠性和经济性。因此，国内外都十分重视对这类材料的摩擦磨损性能研究。研究结果时有报道，但由于影响因素较多，且摩擦性能不是材料的固有特性，而是在一定使用条件下的物理和化学性能的综合表现。因此，它随模拟的试验条件不同而变化。有时可以认为摩擦是一个动态随机过程，即使在同一台试验机上。     

全封闭湿式多盘制动器温度场的有限元分析

建立了全封闭湿式多盘制动器摩擦元件的有限元分析模型,针对摩擦盘产生热-机失稳现象,应用ANSYS有限元分析软件对全封闭湿式多盘制动器初始接触压力和瞬态温度场进行了分析。有限元分析结果表明,湿式多盘制动器摩擦界面上的接触压力沿摩擦盘半径方向不均匀分布,导致了输入摩擦盘的热流密度分布不均匀;在制动过程中摩擦盘沿半径方向温度梯度过大,导致全封闭湿式多盘制动器对偶摩擦盘的破坏。为提高其使用寿命,在进行制动器结构设计和摩擦材料的选择时,应考虑由热引起的弹性变形对摩擦盘压力场和温度场分布的影响。