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如何给SW/Simulation制动闸碟形弹簧做受力分析?

发布者:厦门力常弹簧有限公司  发布时间:2019-08-06 20:53
  现阶段,国内外对碟形弹簧的失效检测大都是在碟簧发生失效后产生的影响进行分析加以判断的,此种方案有一定的滞后性。本文应用Solid Works/Simulation对碟簧进行受力分析,目的是可以在碟簧失效之前加以分析判断,防患于未然,更有利于提高提升机的安全性能。

  1、盘型制动器的工作原理
  盘式制动器作原理示意图见图1,将活塞和闸瓦看成是一个受力体,F1为液压油产生的压力,F1=PA,其中p为油压,A为活塞受压面积;F2为碟簧产生的压力;Fn为制动器施加给制动盘正压力的反作用力;f为制动器运动部分阻力,一般取f=0.1Fn
  使闸时f方向如图1所示,Fn=F2-F1 f。有上述可知,盘式制动器的制动力由碟簧提供,由液压力实现松闸。因此,碟簧是盘式制动器的核心部件之一,它的质量对制动器的制动性能影响很大。


  2、制动闸碟簧组的受力情况
  根据液压盘式制动装置要求的制动力矩及制动装置本身的要求,最常用的碟簧组合方式有两种:一种是反向堆叠法,此法的压缩行程与碟簧的数量成倍数正比;另一种是同反向堆叠法,此法的复合与压缩行程成倍数比例累进。以下就两种不同的组合形式展开分析。
  2.1“反向堆叠法”碟簧组合
  液压盘式制动器采用反向碟簧堆叠法,碟簧组在制动状态时受力最小,松闸时碟簧受力最大。本文在此以TP-200制动器为例,碟簧在制动状态时受力为F1min=84.5kN,松闸时碟簧组受力为F1max=381kN


  2.2“同反向堆叠法”碟簧组合
  本文以TP-400制动器为例,碟簧组在制动状态时受力F2min=180kN,碟簧组在松闸状态时受力为F2max=800kN


  3、碟簧组的有限元模型
  本设计中,碟簧组下端固定,上端受液压缸的压力。碟簧采用51GrV4,型号为GB/T1972-1992 180X92X10X14。碟簧组的有限元模型见图4


  4、有限元分析结果
  由图5可知,碟簧组在最大载荷作用产生的最大应力值受α=245.8N/mm²,其值小于碟簧所允许的最小应力值α=327N/mm²。故可知反向堆叠碟簧组不会发生静态断裂失效。反向堆叠碟簧组在2X106循环次数的寿命内的损失百分比都很小,满足碟簧组寿命的要求。故前面方向堆叠碟簧组的疲劳失效的检测的疲劳寿命依据是成立的。





  由图6可知,碟簧组在最大载荷作用产生的最大应力值程受α=248.7N/mm²,其值小于碟簧所允许的最小应力α=327N/mm²。故可知反向堆叠碟簧组不会发生静态断裂失效。反向堆叠碟簧组在2X106循环次数的寿命内的损失百分比都很小,满足碟簧组寿命的要求。故前面方向堆叠碟簧组的疲劳失效的检测的疲劳寿命依据是成立的。
  5、结论
  由以上分析可见驱动滚筒的应力主要分布在碟簧组的内侧。在给定的载荷下两种堆叠方式的碟簧组的应力均未超过最大值;且两种碟簧组在规定的生命内均不会发生破坏即发生疲劳失效。这位碟簧的失效监护提供了依据,提高了监测的准确度。

 

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