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如何給SW/Simulation制動閘碟形彈簧做受力分析?

發布者:廈門力常彈簧有限公司  發布時間:2019-08-06 20:53
  現階段,國內外對碟形彈簧的失效檢測大都是在碟簧發生失效后產生的影響進行分析加以判斷的,此種方案有一定的滯后性。本文應用Solid Works/Simulation對碟簧進行受力分析,目的是可以在碟簧失效之前加以分析判斷,防患于未然,更有利于提高提升機的安全性能。

  1、盤型制動器的工作原理
  盤式制動器作原理示意圖見圖1,將活塞和閘瓦看成是一個受力體,F1為液壓油產生的壓力,F1=PA,其中p為油壓,A為活塞受壓面積;F2為碟簧產生的壓力;Fn為制動器施加給制動盤正壓力的反作用力;f為制動器運動部分阻力,一般取f=0.1Fn
  使閘時f方向如圖1所示,Fn=F2-F1 f。有上述可知,盤式制動器的制動力由碟簧提供,由液壓力實現松閘。因此,碟簧是盤式制動器的核心部件之一,它的質量對制動器的制動性能影響很大。


  2、制動閘碟簧組的受力情況
  根據液壓盤式制動裝置要求的制動力矩及制動裝置本身的要求,最常用的碟簧組合方式有兩種:一種是反向堆疊法,此法的壓縮行程與碟簧的數量成倍數正比;另一種是同反向堆疊法,此法的復合與壓縮行程成倍數比例累進。以下就兩種不同的組合形式展開分析。
  2.1“反向堆疊法”碟簧組合
  液壓盤式制動器采用反向碟簧堆疊法,碟簧組在制動狀態時受力最小,松閘時碟簧受力最大。本文在此以TP-200制動器為例,碟簧在制動狀態時受力為F1min=84.5kN,松閘時碟簧組受力為F1max=381kN


  2.2“同反向堆疊法”碟簧組合
  本文以TP-400制動器為例,碟簧組在制動狀態時受力F2min=180kN,碟簧組在松閘狀態時受力為F2max=800kN


  3、碟簧組的有限元模型
  本設計中,碟簧組下端固定,上端受液壓缸的壓力。碟簧采用51GrV4,型號為GB/T1972-1992 180X92X10X14。碟簧組的有限元模型見圖4


  4、有限元分析結果
  由圖5可知,碟簧組在最大載荷作用產生的最大應力值受α=245.8N/mm²,其值小于碟簧所允許的最小應力值α=327N/mm²。故可知反向堆疊碟簧組不會發生靜態斷裂失效。反向堆疊碟簧組在2X106循環次數的壽命內的損失百分比都很小,滿足碟簧組壽命的要求。故前面方向堆疊碟簧組的疲勞失效的檢測的疲勞壽命依據是成立的。





  由圖6可知,碟簧組在最大載荷作用產生的最大應力值程受α=248.7N/mm²,其值小于碟簧所允許的最小應力α=327N/mm²。故可知反向堆疊碟簧組不會發生靜態斷裂失效。反向堆疊碟簧組在2X106循環次數的壽命內的損失百分比都很小,滿足碟簧組壽命的要求。故前面方向堆疊碟簧組的疲勞失效的檢測的疲勞壽命依據是成立的。
  5、結論
  由以上分析可見驅動滾筒的應力主要分布在碟簧組的內側。在給定的載荷下兩種堆疊方式的碟簧組的應力均未超過最大值;且兩種碟簧組在規定的生命內均不會發生破壞即發生疲勞失效。這位碟簧的失效監護提供了依據,提高了監測的準確度。

 

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