當(dāng)前位置：首頁(yè) > 新聞中心 新聞中心
盤(pán)式制動(dòng)器組合碟形彈簧的仿真實(shí)驗(yàn)研究發(fā)布者：廈門(mén)力常彈簧有限公司 發(fā)布時(shí)間：2019-07-05 00:31
為研究盤(pán)式制動(dòng)器的制動(dòng)性能，提高其制動(dòng)控制精度和可靠性，利用 AnsysWorkbench有限元分析軟件對(duì)制動(dòng)器核心元件組合碟簧的形變特性進(jìn)行仿真分析，得到了該組合碟簧的載荷―形變特性曲線，并通過(guò)對(duì)制動(dòng)器模擬實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)組合碟簧的形變特性，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)論接近。從該特性曲線可以看出，組合碟簧的剛度是隨著載荷的增大而減小的，也表明組合碟簧是物理非線性和載荷―形變非線性彈簧，對(duì)更好的設(shè)計(jì)制動(dòng)器參數(shù)，提高制動(dòng)器的制動(dòng)力矩控制精度有一定的理論幫助。
引言
盤(pán)式制動(dòng)器廣泛應(yīng)用于各種旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備或要求多級(jí)或無(wú)級(jí)制動(dòng)的大型設(shè)備(提升機(jī))，也可作為帶式輸送機(jī)的可控安全制動(dòng)。就目前使用的情況來(lái)看，提升機(jī)發(fā)生的事故(過(guò)卷、墩罐、滑動(dòng)等)和帶式輸送機(jī)發(fā)生的事故(溜車(chē)、飛車(chē)等)大多與制動(dòng)器的制動(dòng)效果有關(guān)，其主要原因是在緊急制動(dòng)或正常制動(dòng)時(shí)制動(dòng)器不能及時(shí)有效的制動(dòng)。組合碟簧是盤(pán)式制動(dòng)器的核心部件，制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)力是由組合碟簧預(yù)壓縮的彈簧力產(chǎn)生的，若組合碟簧失效(疲勞、屈服、斷裂等造成碟簧剛度下降)，則施加在制動(dòng)盤(pán)上的制動(dòng)力就將減小，從而使制動(dòng)器制動(dòng)失效，嚴(yán)重時(shí)引起安全事故。因此有必要對(duì)組合碟形彈簧的載荷―形變特性進(jìn)行仿真分析，以便確定其相關(guān)參數(shù)，提高制動(dòng)器的可靠性。
1 盤(pán)式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)及工作原理
1.1 盤(pán)式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)
油缸后置式盤(pán)式制動(dòng)器如圖1所示。該盤(pán)式制動(dòng)器主要由油缸、組合碟簧、連接螺栓、制動(dòng)器體組等組成。
1.2 工作原理
油缸后置式盤(pán)式制動(dòng)器的工作原理為：當(dāng)壓力油進(jìn)入活塞有桿腔內(nèi)，組合碟簧被壓縮并儲(chǔ)存彈簧力，同時(shí)制動(dòng)閘瓦逐漸離開(kāi)制動(dòng)盤(pán)，此時(shí)制動(dòng)器處于松閘狀態(tài);當(dāng)壓力逐漸降低，組合 碟簧儲(chǔ)存的彈簧力釋放，制動(dòng)閘瓦緩慢貼近制動(dòng)盤(pán)，最終抱死制動(dòng)盤(pán)，此時(shí)為制動(dòng)器制動(dòng)狀態(tài)。從制動(dòng)器工作原理可以看出，組合碟簧的形變大小與制動(dòng)力的變化有直接關(guān)系。
2 組合碟簧形變理論分析
單片蝶簧是由鋼板沖壓成的薄板碟簧，在幾何上為錐形軸對(duì)稱(chēng)回轉(zhuǎn)體，如圖2所示，主要應(yīng)用于軸向空間小且承受較大載荷的工況。單片碟簧輸出的彈性力、 剛度等特性均是其形變的非線性函數(shù)，針對(duì)不同工況采用不同的組合方式可以得到不同的載荷―形變特性。盤(pán)式制動(dòng)器采用的就是對(duì)合組合碟簧組，由9片碟簧組成的碟簧組如圖3所示。
組合碟簧由n片規(guī)格相同的碟簧組成，片數(shù)n由所要求的最大承載載荷和總變形量決定。在忽略組合碟簧各片間摩擦力影響、認(rèn)為碟簧材料為線彈性體且各項(xiàng)同性時(shí)，單片碟簧載荷p與形變δ 的關(guān)系。
3 組合蝶簧有限元仿真分析
本文采用 Ans y s Workbench 有限元仿真分析軟件，對(duì)盤(pán)式制動(dòng)器組合碟簧的載荷―形變特性進(jìn)行分析。組合碟簧的參數(shù)及材料屬性見(jiàn)表1。
3.1 設(shè)置接觸、 網(wǎng)格劃分以及加載
添加組合碟簧模型下表面Y 方向?yàn)榧s束位移邊界條件，即Uy=0; 碟簧間采用 R ou g h接觸，用AugmentedLa-grangian對(duì)偶分解方法來(lái)定義接觸求解類(lèi)型，接觸如圖4所示; 組合碟簧網(wǎng)格劃分圖如圖5; 在組合碟簧上表面外圈加載均勻圓周載荷p，施加0～9 2.4kN 逐漸增大的載荷，載荷數(shù)據(jù)如表2。
3.2 組合碟簧載荷―形變分析結(jié)果
分別以載荷p=16.8kN、 33.6kN、 50.4kN 在組合碟簧上面外圈均勻加載， 可以得到其形變圖如圖6～圖8所示。
對(duì)表2中所有載荷依次加載仿真，可得組合碟簧型變量如表2中所示，轉(zhuǎn)換成曲線如圖9所示。
由圖9 可以看出，載荷在0～6 0kN 之間，碟簧形變接近于線性增加，然而隨著載荷繼續(xù)增大，形變會(huì)出現(xiàn)非線性特性。另外，從該曲線可以看出組合碟簧隨著載荷的逐漸增大，其剛度逐漸減小，從而表明碟簧是物理非線性彈簧。
4 盤(pán)式制動(dòng)系統(tǒng)模擬實(shí)驗(yàn)
4.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>
本試驗(yàn)的目的主要是通過(guò)模擬盤(pán)式制動(dòng)器工作工況來(lái)測(cè)試組合碟簧的載荷― 形變特性，并與AnsysWorkbench軟件仿真的結(jié)果進(jìn)行比較，對(duì)制動(dòng)器組合碟簧的設(shè)計(jì)提供依據(jù)，同時(shí)檢驗(yàn)制動(dòng)器的動(dòng)態(tài)制動(dòng)性能及其制動(dòng)可靠性。
4.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主要由電機(jī)、扭矩傳感器、減速器、速度傳感器、帶位移傳感器的制動(dòng)器、閘盤(pán)、液壓站、電控柜、變頻器等組成。試驗(yàn)系統(tǒng)布置如圖10。
4.3 實(shí)驗(yàn)方式
本次模擬實(shí)驗(yàn)采用變頻器的調(diào)速特性，模擬控制電機(jī)達(dá)到各種工況需求的狀態(tài)，用速度傳感器檢測(cè)電機(jī)的速度，用扭矩傳感器3 來(lái)在線監(jiān)測(cè)制動(dòng)力矩的變化，通過(guò)制動(dòng)器6 上安裝的位移傳感器精確測(cè)試制動(dòng)閘瓦位移。然后把測(cè)試數(shù)據(jù)反饋回電控箱中的控制器PLC，處理信號(hào)后控制制動(dòng)器進(jìn)行制動(dòng)并且輸出在線各種數(shù)據(jù)曲線。
4.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
組合碟簧實(shí)驗(yàn)、仿真結(jié)果對(duì)比曲線見(jiàn)圖11。通過(guò)圖11對(duì)比結(jié)果可以看出，實(shí)驗(yàn)曲線與仿真曲線基本一致，實(shí)驗(yàn)形變整體比仿真形變稍小，原因是實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)有各種阻尼和能量損耗導(dǎo)致。曲線表明組合碟簧的載荷―形變的非線性特性，對(duì)設(shè)計(jì)制動(dòng)器參數(shù)，提高制動(dòng)器的性能，以及精確控制制動(dòng)力矩有一定的幫助。
5 小結(jié)
組合碟簧是盤(pán)式制動(dòng)器制動(dòng)核心元件，其彈性變形儲(chǔ)存的彈性力是制動(dòng)力的來(lái)源。由于碟簧的形變非線性，其制動(dòng)力設(shè)計(jì)計(jì)算非常困難。本文采用有限元軟件對(duì)其形變特性進(jìn)行仿真分析，得到了其載荷―形變特性曲線。另外通過(guò)模擬盤(pán)式制動(dòng)器制動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)，對(duì)制動(dòng)器組合碟簧的載荷―形變特性進(jìn)行了試驗(yàn)分析。此組合碟簧的特性曲線對(duì)盤(pán)式制動(dòng)器的參數(shù)設(shè)計(jì)以及提高制動(dòng)器制動(dòng)力矩的控制精度都有很好的借鑒作用。
以上就是廈門(mén)力常彈簧有限公司給大家整理“盤(pán)式制動(dòng)器組合碟形彈簧的仿真實(shí)驗(yàn)研究”的相關(guān)內(nèi)容，如果大家還有更多關(guān)于碟形彈簧,碟形彈簧,高溫碟形彈簧,碟形彈簧廠家,不銹鋼碟形彈簧,DIN6796碟墊等信息，可以關(guān)注廈門(mén)力常彈簧有限公司。電話：0592-5731967
引言
盤(pán)式制動(dòng)器廣泛應(yīng)用于各種旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備或要求多級(jí)或無(wú)級(jí)制動(dòng)的大型設(shè)備(提升機(jī))，也可作為帶式輸送機(jī)的可控安全制動(dòng)。就目前使用的情況來(lái)看，提升機(jī)發(fā)生的事故(過(guò)卷、墩罐、滑動(dòng)等)和帶式輸送機(jī)發(fā)生的事故(溜車(chē)、飛車(chē)等)大多與制動(dòng)器的制動(dòng)效果有關(guān)，其主要原因是在緊急制動(dòng)或正常制動(dòng)時(shí)制動(dòng)器不能及時(shí)有效的制動(dòng)。組合碟簧是盤(pán)式制動(dòng)器的核心部件，制動(dòng)系統(tǒng)的制動(dòng)力是由組合碟簧預(yù)壓縮的彈簧力產(chǎn)生的，若組合碟簧失效(疲勞、屈服、斷裂等造成碟簧剛度下降)，則施加在制動(dòng)盤(pán)上的制動(dòng)力就將減小，從而使制動(dòng)器制動(dòng)失效，嚴(yán)重時(shí)引起安全事故。因此有必要對(duì)組合碟形彈簧的載荷―形變特性進(jìn)行仿真分析，以便確定其相關(guān)參數(shù)，提高制動(dòng)器的可靠性。
1 盤(pán)式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)及工作原理
1.1 盤(pán)式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)
油缸后置式盤(pán)式制動(dòng)器如圖1所示。該盤(pán)式制動(dòng)器主要由油缸、組合碟簧、連接螺栓、制動(dòng)器體組等組成。
1.2 工作原理
油缸后置式盤(pán)式制動(dòng)器的工作原理為：當(dāng)壓力油進(jìn)入活塞有桿腔內(nèi)，組合碟簧被壓縮并儲(chǔ)存彈簧力，同時(shí)制動(dòng)閘瓦逐漸離開(kāi)制動(dòng)盤(pán)，此時(shí)制動(dòng)器處于松閘狀態(tài);當(dāng)壓力逐漸降低，組合 碟簧儲(chǔ)存的彈簧力釋放，制動(dòng)閘瓦緩慢貼近制動(dòng)盤(pán)，最終抱死制動(dòng)盤(pán)，此時(shí)為制動(dòng)器制動(dòng)狀態(tài)。從制動(dòng)器工作原理可以看出，組合碟簧的形變大小與制動(dòng)力的變化有直接關(guān)系。
2 組合碟簧形變理論分析
單片蝶簧是由鋼板沖壓成的薄板碟簧，在幾何上為錐形軸對(duì)稱(chēng)回轉(zhuǎn)體，如圖2所示，主要應(yīng)用于軸向空間小且承受較大載荷的工況。單片碟簧輸出的彈性力、 剛度等特性均是其形變的非線性函數(shù)，針對(duì)不同工況采用不同的組合方式可以得到不同的載荷―形變特性。盤(pán)式制動(dòng)器采用的就是對(duì)合組合碟簧組，由9片碟簧組成的碟簧組如圖3所示。
組合碟簧由n片規(guī)格相同的碟簧組成，片數(shù)n由所要求的最大承載載荷和總變形量決定。在忽略組合碟簧各片間摩擦力影響、認(rèn)為碟簧材料為線彈性體且各項(xiàng)同性時(shí)，單片碟簧載荷p與形變δ 的關(guān)系。
3 組合蝶簧有限元仿真分析
本文采用 Ans y s Workbench 有限元仿真分析軟件，對(duì)盤(pán)式制動(dòng)器組合碟簧的載荷―形變特性進(jìn)行分析。組合碟簧的參數(shù)及材料屬性見(jiàn)表1。
3.1 設(shè)置接觸、 網(wǎng)格劃分以及加載
添加組合碟簧模型下表面Y 方向?yàn)榧s束位移邊界條件，即Uy=0; 碟簧間采用 R ou g h接觸，用AugmentedLa-grangian對(duì)偶分解方法來(lái)定義接觸求解類(lèi)型，接觸如圖4所示; 組合碟簧網(wǎng)格劃分圖如圖5; 在組合碟簧上表面外圈加載均勻圓周載荷p，施加0～9 2.4kN 逐漸增大的載荷，載荷數(shù)據(jù)如表2。
3.2 組合碟簧載荷―形變分析結(jié)果
分別以載荷p=16.8kN、 33.6kN、 50.4kN 在組合碟簧上面外圈均勻加載， 可以得到其形變圖如圖6～圖8所示。
對(duì)表2中所有載荷依次加載仿真，可得組合碟簧型變量如表2中所示，轉(zhuǎn)換成曲線如圖9所示。
由圖9 可以看出，載荷在0～6 0kN 之間，碟簧形變接近于線性增加，然而隨著載荷繼續(xù)增大，形變會(huì)出現(xiàn)非線性特性。另外，從該曲線可以看出組合碟簧隨著載荷的逐漸增大，其剛度逐漸減小，從而表明碟簧是物理非線性彈簧。
4 盤(pán)式制動(dòng)系統(tǒng)模擬實(shí)驗(yàn)
4.1 實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/span>
本試驗(yàn)的目的主要是通過(guò)模擬盤(pán)式制動(dòng)器工作工況來(lái)測(cè)試組合碟簧的載荷― 形變特性，并與AnsysWorkbench軟件仿真的結(jié)果進(jìn)行比較，對(duì)制動(dòng)器組合碟簧的設(shè)計(jì)提供依據(jù)，同時(shí)檢驗(yàn)制動(dòng)器的動(dòng)態(tài)制動(dòng)性能及其制動(dòng)可靠性。
4.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)主要由電機(jī)、扭矩傳感器、減速器、速度傳感器、帶位移傳感器的制動(dòng)器、閘盤(pán)、液壓站、電控柜、變頻器等組成。試驗(yàn)系統(tǒng)布置如圖10。
4.3 實(shí)驗(yàn)方式
本次模擬實(shí)驗(yàn)采用變頻器的調(diào)速特性，模擬控制電機(jī)達(dá)到各種工況需求的狀態(tài)，用速度傳感器檢測(cè)電機(jī)的速度，用扭矩傳感器3 來(lái)在線監(jiān)測(cè)制動(dòng)力矩的變化，通過(guò)制動(dòng)器6 上安裝的位移傳感器精確測(cè)試制動(dòng)閘瓦位移。然后把測(cè)試數(shù)據(jù)反饋回電控箱中的控制器PLC，處理信號(hào)后控制制動(dòng)器進(jìn)行制動(dòng)并且輸出在線各種數(shù)據(jù)曲線。
4.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果
組合碟簧實(shí)驗(yàn)、仿真結(jié)果對(duì)比曲線見(jiàn)圖11。通過(guò)圖11對(duì)比結(jié)果可以看出，實(shí)驗(yàn)曲線與仿真曲線基本一致，實(shí)驗(yàn)形變整體比仿真形變稍小，原因是實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)有各種阻尼和能量損耗導(dǎo)致。曲線表明組合碟簧的載荷―形變的非線性特性，對(duì)設(shè)計(jì)制動(dòng)器參數(shù)，提高制動(dòng)器的性能，以及精確控制制動(dòng)力矩有一定的幫助。
5 小結(jié)
組合碟簧是盤(pán)式制動(dòng)器制動(dòng)核心元件，其彈性變形儲(chǔ)存的彈性力是制動(dòng)力的來(lái)源。由于碟簧的形變非線性，其制動(dòng)力設(shè)計(jì)計(jì)算非常困難。本文采用有限元軟件對(duì)其形變特性進(jìn)行仿真分析，得到了其載荷―形變特性曲線。另外通過(guò)模擬盤(pán)式制動(dòng)器制動(dòng)試驗(yàn)系統(tǒng)，對(duì)制動(dòng)器組合碟簧的載荷―形變特性進(jìn)行了試驗(yàn)分析。此組合碟簧的特性曲線對(duì)盤(pán)式制動(dòng)器的參數(shù)設(shè)計(jì)以及提高制動(dòng)器制動(dòng)力矩的控制精度都有很好的借鑒作用。
以上就是廈門(mén)力常彈簧有限公司給大家整理“盤(pán)式制動(dòng)器組合碟形彈簧的仿真實(shí)驗(yàn)研究”的相關(guān)內(nèi)容，如果大家還有更多關(guān)于碟形彈簧,碟形彈簧,高溫碟形彈簧,碟形彈簧廠家,不銹鋼碟形彈簧,DIN6796碟墊等信息，可以關(guān)注廈門(mén)力常彈簧有限公司。電話：0592-5731967