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盘式制动器的设计 说明书 图纸 三维图

　　小松常林工程机械有限公司 蔡中青
　　同济大学 黄宗益

　　摘要 由于全液压盘式制动系统具有操作力轻、蓄能时间短、无水分冻结和锈蚀、结构紧凑、免维护调整、可靠性好等特点，将越来越多地应用于轮式装载机的制动系统设计中。本问介绍系统的制动起设计计算方法步骤。
　　关键词：轮式装载机 湿式 全盘式制动器
　　目前，轮式装载机制动系统的设计有两大发展有两大发展趋势。其一是行车制动起向封闭式湿式全盘式发展。这种制动器全封闭防水防尘，制动性能稳定，耐磨损使用寿命长，不需调整。散热效果良好，摩擦副温度显著降低。不增大径向尺寸的前提下改变摩擦盘数量，可调节制动力矩，实现系列化标准化。其二是制动传动装置由气推油向全液压动力制动发展。这种制动装置的制动踏板直接操纵制动液压阀，可省去气动元件，结构简单紧凑，冬季不会冻结，不需放水保养，阀和管路不会锈蚀，制动可靠性提高。所以在轮式装载机的制动系统中被越来越多地得到应用。本文对此系统的设计计算方法和步骤简单介绍。

　　全液压行车制动系统原理如图1，停车制动系统原理如图2。
　　1 假设条件和制动性能要求

　　1.1 假设条件

　　忽略空气阻力，并假定四轮的制动器制动力矩相等且同时起作用；驻车制动器制动力矩作用于变速器的输出端或驱动桥的输入端。

　　1.2 制动性能要求

　　1.2.1 对制动距离的要求

　　根据GB8532-87（与ISO 3450-85等效），非公路行驶机械的制动距离的（水平路面）要求如表1。

　　表1 非公路行驶机械的制动距离 最高车速
　　(km/h) 最大质量
　　(kg) 行车制动系统的制动距离
　　(m) 辅助制动系统的制动距离
　　(m)
　　≥32
　　/ θ≤32000 V2/68+（V2/124）.（G/32000） V2/39+（V2/130）.（G/32000）
　　≥32000 V2/44 V2/30
　　≤32 / θ≤32000 V2/68+（V2/124）.（G/32000）+0.1(32-V) V2/39+（V2/130）.（G/32000）+0.1(32-V)
　　≥32000 V2/44+0.1(32-V) V2/30+0.1(32-V)

　　* V——制动初速度（Km/h） G——整机工作质量（kg）

　　1.2.2 对行车系统的性能要求

　　除了满足制动距离要求外，还要求行车制动系统能满足装载机空载在25%（14.0）的坡度上停住。

　　1.2.3 对辅助制动系统的性能要求

　　满载时，应在15%（8.5）的坡道上驻车无滑移；空载时，应在18%（10.2）的坡道上无滑移。行车制动系统失效时，应能作为紧急制动。

　　2 制动力矩计算

　　2.1 按所需制动距离计算

　　在水平路面上四轮制动的轮式装载机的，其行车制动总制动力矩MB1:

　　MB1=δ.G.a1.rk (N.m)
　　a1=V02/[25.92(S0-V0.t1/3.6)] (m/S2)
　　式中 G—整机工作质量（kg）
　　a1 —制动减速度 （m/s2)
　　rk—车轮滚动工半径 （m）
　　δ—回转质量换算系数
　　δ=1+[4Jk+∑（Jm.Im2)]/(rk2.G)
　　Jk—轮胎和轮辋的转动惯量（kg.m2)
　　Jm__m转动件转动惯量 （kg.m2)
　　Im—m转动件到车轮的传动比
　　若Jk、Jm尚未可知，可取近似δ=1.1
　　V0——制动初速度 （km/h)
　　轮式装载机V0=20km/h
　　S0——表1中V=V0时的制动距离（m)
　　t1——制动系统滞后时间（s)
　　对全液压制动系统，取t1=0.2

　　2.2 按坡道上驻车计算总制动力矩

　　（1）用行车制动器时总制动力矩
　　Mp1=G.g.sin14o.rk)(N.m)
　　式中g——重力加速度（m/s2）
　　（2）空载驻车用制动器时总制动力矩
　　Mp2=G.g.sin10.2o.rk)(N.m)
　　（3）满载驻车用制动器时总制动力矩
　　Mp3=(G+W).g.sin8.5o.rk)(N.m)
　　式中W——装载机额定载质量 （kg）
　　根据2.1和2.2的计算，所需行车制动总制动力矩
　　M'B=max{MB1,Mp3};
　　所需驻车制动总制动力矩
　　M'P=max{MP1,Mp3};

　　2.3 按附着长件校核总制动力矩

　　（1）水平路面行车制动
　　MBu=G.g.δ.u.rk(N.m)
　　u——轮胎与水泥路面的滑动磨擦系数 一般取u=0.6

　　（2）坡道空载驻车制动
　　MPu1=G.g.f.rkcos10.2o/(Id.If)(N.m）
　　f——轮胎与水泥路面的静磨擦系数
　　Id——桥主传动传动化
　　If——桥终传动传动化

　　（3）坡道满载驻车制动
　　Mpu2=(G+W).g.f.rkcos8.5/(Id.If)(N.m）
　　事实上，MPu1<Mpu2

　　2.4 制动力矩确定

　　综合考虑2.1、2.2和2.3的计算结果，则行车制动总力矩MB应满足
　　MB=min{M'B,MBu}
　　驻车制动总力矩Mp应满足：
　　Mp=min{MP,MPu1}
　　确定MB2后，再重新计算制动减速度a和制动距离S：
　　a=MB/(G.δ.rk)=(0.32-0.37)g (m/s2)
　　S=V02/(25.92a)+V0.t/3.6 (m)
　　确定Mp后，还可计算停车制动器作为紧急制动用的制动减速度ae和制动器距离Se：
　　ae=Mp.Id.If/（G.δ.u.rk）0.25g (m/s2)
　　Se=V02/(25.92ae)+V0.t/3.6 (m)
　　S和Se要满足表1的要求。

　　3 制动器设计计算

　　行车制动器的结构如图3。

　　四轮制动器所能产生的制动力矩应大于或等于总制动力矩，即

　　4F.（nj+nd-1）.ud.re≥MB
　　nj——每个制动器中静磨擦盘片数
　　nd——每个制动器中动磨擦盘片数 一般nj=nd+1
　　ud——动、静磨擦盘间的磨擦系数
　　F——磨擦盘上的压紧力 （N）
　　F=Pd.Ad-Fs
　　Pd——作用在磨擦衬块上的压力 （Mpa）
　　Pd/ θ≤[Pd]
　　[Pd] ——磨擦衬块许用压力 （Mpa）
　　Ad——磨擦盘有效面积 （m)
　　Ad=3.14(R22-R2)
　　R1、R2——分别为磨擦衬块的内径、外径（m），由结构布置和磨擦盘生产厂家产品的尺寸系列决定。
　　Fs——制动器活塞回位弹簧作用力（N） 一般取Fs=0 .1F
　　re——磨擦盘当量磨擦半径 （m）
　　假设磨擦盘均匀受力，可按下式计算：
　　re=R1(1-γ)2/[6(1+γ)]+(R1+R2)/2
　　式中 γ=R1/R2

　　4 一次制动单个制动器用油量V1计算
　　V1=Ap.Lp (L）
　　式中 Ap——受油压侧活塞环面积（m2）
　　活塞环的平均半径应与磨擦盘的当量半径一致
　　Lp ——一次制动活塞总行程（mm）
　　Lp =(E+0.05).nj+(Ed+0.05).nd

　　Ej、Ed——静、动磨擦盘的平面度误差（mm）

　　根据单个制动器用油量可计算时滞控制阀和制动传动装置的用油量。

　　5 温升校核

　　5.1 制动能量计算
　　一次制动产生的总能量：
　　E=G.V2/25.92 （J）
　　单根驱动桥中制动器所要耗散的能量为
　　E1=E.β
　　式中β——前（后）桥制动器制动力分配比按前述假设β=0.5

　　5.2 温升计算A
　　△t=E1/(C1m1+C2m2)
　　=G.V2β/[25.92(C1m1+C2m2)]/ θ≤[△t/ θ]
　　式中C>1/ θ、——前（后）桥中制动器金属部件和冷却液的热容量[J/(kg./ θK)]
　　m1/ θ、m2/ θ——前（后）桥中邻接磨擦表面的金属部件质量和冷却液的质量（kg）

　　/ θ[△t]/ θ——一次制动最大允许温升（K）
　　[△t]/ θ的计算，是按制动器和驱动桥所产生的热量与所能散发的热量相平衡的原则，以及磨擦材料、油液和密封件所能承受的温度来决定的原则，以及磨擦材料、油液和密封件所能承受的温度来决定。一般一次制动温度上升不应超过18oC，纸基磨擦材料表面温度经常高于200oC，将导致其迅速摩损。

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督冒卓卡： Private Sub Command1_Click()Dim m As Single, g As Single, l As Single, hg As Single, l1 As Single, l2 As SingleDim x0 As Double, x As Double, re As Singlem = 1540g = 9.8hg = 0.95l = 2.656l1 = 1.1l2 = 1.556x0 = 0.6x = 0.8re = 0.5mu1 = (m * g /...

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淳安县19198514410： 气刹制动器制动力矩如何计算 - ？
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