风力机制动系统摩擦片的振动特性研究

为了降低风力机制动系统的制动振动,研究了风力机制动系统摩擦片的振动特性,针对某型风力机盘式制动器,考虑制动盘与内外摩擦片的接触耦合,以多自由度振动力学理论为基础,并结合库伦摩擦模型,建立了制动盘-摩擦片的六自由度动力学模型,研究了制动力和摩擦片材料对制动振动的影响,得到了内外摩擦片沿制动盘旋转切向方向和法向方向的振动位移曲线图和相图。结果表明:风力机在制动工作过程中,制动力越大,内外摩擦片在两个方向的振幅越大,振动趋势越强;在相同的制动力下,三种摩擦片中C/C纤维复合材料摩擦片的性能最好,振动幅度最小,达到振动稳定状态所用的时间最短。     

拖曳与启停制动模式下盘式制动器热-机耦合特性研究

建立起盘式制动器三维热-机耦合有限元模型,分析在拖曳制动和启停制动两种模式下制动器的热-耦合特性和摩擦振动特性,并探讨了在启停制动模式下,不同的减速行为对热-机耦合和振动特性的影响。结果表明:制动器在热-机耦合作用下,制动盘两侧摩擦片的热变形形式完全不同,导致两侧摩擦片的温度分布差异显著,活塞侧的摩擦片表面温度大于钳指侧摩擦片温度,这种温度差异也表现在制动盘两侧的盘面温度上;随着摩擦界面温度升高,制动系统的振动强度逐渐降低,但由于温度差异导致制动盘两侧的热变形程度不同,因此制动器活塞侧的振动强度大于钳指侧的振动强度;制动盘的减速行为对系统的热-机耦合特性和摩擦振动特性影响显著,在快速制动模式下制动器与外界热交换效应显著,界面温度较低,但是振动强度较大;慢速制动和分步制动模式下,界面温度迅速升高,但是由于摩擦过程较为缓慢,系统振动强度较低;尤其是分步制动的情况下,在某一阶段的振动强度有可能非常微弱。以上研究结果对认识制动系统的温度分布特性和改善制动器振动噪声问题具有一定指导意义。     

动态摩擦因数对蝶式制动器温度场影响的试验和模拟研究

针对蝶式制动器制动过程中温度场研究的需要,利用相似原理研制定速制动试验台,用以模拟摩托车匀速下长坡时的制动工况。制动试验台用车床的三爪卡盘控制固定在旋转轴上的制动盘做定速旋转运动,内外摩擦片通过液压力夹紧制动盘,使制动盘与摩擦片发生摩擦运动,通过热电偶、拉压力传感器、压力表、热成像仪分别测出定速制动50 s的摩擦片上固定点的温度变化、制动扭矩(经计算得出)的动态变化、制动力的均值、制动盘摩擦区域的温度场变化,实时显示并记录下来。定速制动摩擦试验机能实现不同转速、不同制动力等条件下,制动过程中的各变量的动态测量。试验还选取热成像仪测得的最大的温度为变量,研究摩擦因数随温度的变化。在试验的基础上,用ABAQUS对制动盘与摩擦片的相互作用做了一些仿真和分析。仿照实际模型1∶1建模,加载与边界条件与实际模型相同,将测得的摩擦因数随温度变化的数据输入接触条件,仿真得到制动盘与摩擦片温度场的变化。仿真与试验的结果对比表明摩擦因数动态变化的接触模型能很好的模拟制动的实际工况。     

盘式制动器摩擦片的接触分析与优化

针对制动器摩擦片与制动盘的接触性能是影响制动性能的主要因素之一,对制动盘与摩擦片进行了有限元分析。在最高车速为100km/h时,对制动盘与摩擦片进行了接触分析,分析结果证明材料为Q235A的制动盘与材料为T800-H复合材料的摩擦片接触时,产生的最大应力应变为210.961MPa和0.81625mm,均在两种材料的屈服极限范围内,证明采用这两种材料所制造的制动盘与摩擦片满足使用要求。在保证各项性能的前提下,对摩擦片进行了优化设计,优化结果显示,摩擦片优化后较优化前其厚度减少了30.8%,质量减轻了30.7%。     

摩擦副组合对摩擦磨损性能的影响

在1：1惯性力矩制动试验台上研究了两种不同石墨形态的铸铁制动盘与两种混杂纤维增强的酚醛基制动闸片配副时的摩擦磨损性能。结果表明，对于某一配方的制动闸片，使用灰口铸铁盘的摩擦副具有较高的摩擦系数，但制动盘表面温度较高，闸片磨损量较大；对于某一种制动盘，使用B配方制动闸片时，制动盘表面的温度较高，但闸片的磨损量较小；在所有四种组合中，B配方制动闸片与灰口铸铁盘配副的瞬时摩擦系数能够完全满足有关技术要求。     

考虑时变速度的盘式制动系统的颤振特性研究

制动过程中的黏滑与颤振是一个与摩擦密切相关的复杂动力学问题.为了研究制动盘与摩擦片的黏滑与颤振现象,建立了制动系统考虑制动盘旋转自由度的五自由度非线性动力学模型.利用数值仿真方法,通过改变制动过程中的制动压力和初速度,研究速度时变的动力学特性,从而探索其黏滑与颤振现象产生的相关原因.研究结果表明:制动盘和摩擦片的切向振幅随着制动初速度的增加,呈先增大后减小的趋势;低速时制动盘和摩擦片切向将产生明显的黏滑颤振,随着制动初速度的增加,黏滑颤振逐渐减小;随着制动压力的增加,切向和法向的振动有增强趋势,系统由纯滑动逐渐进入黏滑运动并产生颤振.     

风电偏航制动器制动稳定性研究

针对研发新型抗颤振风电偏航制动器而避免偏航过程中的失稳振动问题,从摩擦学的角度研究偏航系统失稳振动机理,通过建立偏航制动系统动力学模型来研究风电偏航制动稳定性问题。结果表明,偏航失稳振动与系统的刚度、固有频率和阻尼比、制动盘与制动块上的摩擦片材料、制动盘质量、活塞直径与数量以及偏航余压等参数有关;当偏航过程中发生失稳振动时,可通过减小偏航余压或更换摩擦因数更小的摩擦片来控制振动;研发抗颤振风电偏航制动器时,应基于制动盘并结合稳定性曲面图进行偏航制动器结构设计和材料选择。     

不同摩擦副在MM3000型试验机和TM-3型台架机上的对比试验研究

在MM3000型试验机和TM-3型台架机上,在0.40-0.50MP制动压力、80-200km/h制动速度下,对比了不同摩擦副干态工况条件的平均摩擦系数与磨损量。结果表明:克诺尔铜基摩擦材料配对钢制动盘的摩擦副在MM3000试验机上的摩擦系数高于在TM-3台架机上的摩擦系数。相反,克诺尔铜基摩擦材料和金属陶瓷摩擦材料配对碳陶制动盘的摩擦副在MM3000试验机上的摩擦系数都低于在TM-3台架机上的摩擦系数。另外,不论是MM3000试验机,还是TM-3台架机,克诺尔铜基摩擦材料配对碳陶制动盘时的磨损量最大,克诺尔铜基摩擦材料配对钢制动盘时的磨损量居中,金属陶瓷摩擦材料配对碳陶制动盘时的磨损量最小。     

摩擦材料性能对制动噪声(鸣音)的影响分析及对策

摩擦材料的摩擦系数是影响汽车制动系统的关键因素之一。制动摩擦片的摩擦系数的高低直接影响汽车的制动性能以及稳定性,并可能带来制动噪声(鸣音)。文中通过分析研究,提出了改善制动摩擦片噪声(鸣音)的解决途径与优化设计方案,研究结果有利于提高设计汽车盘式制动器的整体性能。     

基于ANSYS/LS-DYNA的盘式制动器瞬态动力学仿真分析

利用ANSYS软件的LS-DYNA模块,在考虑制动盘与摩擦片之间摩擦特性的基础上,对盘式制动器的制动过程,进行了动态的模拟.得出了制动过程中制动盘和摩擦片的应力分布情况.为优化制动器的结构提供了依据.