基于分形理论的多片盘式湿式制动器摩擦模型

为了提高和改善多片盘式湿式制动器在工作时的性能,针对制动器在制动过程中的摩擦特性,分析摩擦副间微凸体的实际和名义接触面积、分形维数、轮廓幅值尺度因数对黏着摩擦系数和摩擦力的影响规律,计算摩擦副接触面微凸体间的分子切向力和其弹-塑性区域的法向载荷,确定弹性与塑性接触区域的临界接触斑点面积,提出基于分形理论的多片盘式湿式制动器摩擦模型.通过研究得到:考虑微凸体间微粒相互作用时摩擦系数和摩擦力的μA~A*t和F~A*t曲线;基于分形理论的摩擦模型用分形维数对摩擦副间微凸体的无标度性进行了定义,得到的摩擦力理论曲线与试验基本相符.     

重型非公路湿式制动器带排特性预测体系

为了提高湿式多片盘式制动器的运行和制动特性,以轮式挖掘机驱动桥湿式多片式盘式制动器为研究对象,针对湿式制动器在非制动运行过程中带排特征现象,通过考虑表面沟槽作用、油膜收缩现象和层流N-S方程,建立湿式制动器带排特性预测体系,研究在不同体积流量、动力黏度和摩擦副间隙下湿式制动器带排转矩和温度变化规律.分析结果表明:在摩擦副间隙为变量情况下,带排特征预测模型摩擦副间隙越大,带排转矩峰值越低;在体积流量为变量情况下,带排转矩预测模型体积流量越大,带排转矩峰值越大;在冷却液动力黏度为变量情况下,带排转矩预测模型冷却液动力黏度越大,带排转矩峰值越大.     

大型空间机械臂制动器陶瓷摩擦副的研制

根据大型空间机械臂制动时的安全需求,基于大型空间机械臂制动安全的数学模型,确定了制动器摩擦副的综合设计指标.以制动器力矩稳定性及寿命等为指标,计算了摩擦副的等效半径及喷涂厚度,设计了基于陶瓷材料的摩擦副.研制了陶瓷摩擦副制动器样机及实验台.通过对制动实验数据的分析,验证了摩擦副设计的正确性.结果表明,以大型空间机械臂制动安全指标推算制动器摩擦副综合设计指标,以此来进行制动器摩擦副设计是可行的.     

盘式制动器制动时的热应力分析

制动器摩擦副的温度/应力场耦合分析计算是制动器设计的重要内容和选择摩擦副材料的重要理论依据。文章以制动中的盘式制动器为研究对象,建立了盘式制动器的有限元模型;模型考虑了制动盘和摩擦衬片间的滑动,利用非线性有限元多物理场方法,模拟了制动过程中的温度应力分布情况。     

湿式多盘制动器的温升特性分析

为了全面揭示湿式制动器在持续工况下的温升变化情况,本文以用于矿山机械的湿式多盘制动器作为研究对象,通过仿真分析和台架实验分析持续工况下的摩擦盘的温度变化。并利用正交试验设计和交互作用分析确定影响摩擦盘温升的最显著因素以及各因素之间的交互作用对温升的影响。结果表明：（1）摩擦盘在径向上的温度变化大于在周向上的温度变化。（2）对于无轨胶轮车来说,应避免速度在40km/h附近制动。（3）影响摩擦盘温升的最显著因素为制动速度,其次是制动时间,最小的为制动力。（4）在多因素交互分析中,制动力与制动时间的交互作用最明显,这两个因素的联合作用对摩擦盘温升影响较大。该研究可为湿式制动器的设计、优化提供理论基础,并为如何避免热变形和热失效提供思考角度。     

摩擦制动器温度场的研究现状和展望

对摩擦制动器温度场及摩擦副之间热分配机制、制动过程的能量转换现象、温度场求解方式、表面摩擦温度模型、温度和磨损的关系、热弹性不稳定问题、表面接触模型、热生成模型、表面氧化膜对摩擦系数的影响等问题的研究现状进行了综述和评价,最后展望了摩擦制动器温度场的研究方向.     

浮动蹄式制动器制动过程有限元分析

为了更准确地研究具有凸轮张开装置的领从蹄式制动器系统的力学行为,建立了浮动蹄式制动器的有限元模型,通过在凸轮轴上施加输入力矩来模拟制动器系统的制动过程,对摩擦衬片和制动鼓之间的摩擦接触进行分析,得到了该制动器的接触应力分布云图和制动力矩的分布曲线,并与传统蹄式制动器进行了对比分析。分析结果表明:浮动蹄式制动器领蹄由于接触面积增大,在制动力矩保持不变的情况下,接触应力比传统蹄式制动器的接触应力小;浮动蹄式制动器从蹄由于向上浮动,使其摩擦力矩大于传统蹄式制动器;浮动蹄式制动器的总制动力矩大于传统蹄式制动器的制动力矩。     

蠕墨铸铁在铁道车辆制动系统的应用

在分析车辆制动器摩擦温度场的基础上 ,研究了蠕墨铸铁在铁道车辆制动系统的使用性能。研究结果表明 :在车辆制动器服役条件下 ,摩擦速度与接触压力的提高 ,摩擦副的摩擦系数显著降低 ,而磨损率显著增加 ;在所研究的不同石墨形态的铸铁中 ,蠕墨铸铁不但具有低而稳定的磨损率 ,而且具有高而稳定的制动性能 ,是制造车辆制动器部件的合理选材。     

高性能湿式纸基摩擦材料的研制

湿式纸基摩擦材料是湿式离合器非常重要的零部件之一,其主要功能是保证发动机扭矩的顺利传输以及在传输过程中湿式摩擦片和对偶摩擦副的接合平顺、摩擦噪声小,主要应用于各类车辆及工程机械的湿式离合器和制动器中,特别是作为汽车自动变速器中湿式离合器的摩擦片材料,更具有广阔的应用前景。但现有的国产湿式纸基摩擦材料在动静摩擦系数、磨损率、热稳定性等性能方面与国外产品相比还有很大的差距。为此,本文提出通过摩擦材料配方和制备工艺的创新设计,研制一种高性能的湿式纸基摩擦材料。     

摩擦式制动器与非接触轮边缓速器集成系统仿真分析

为了有效提高轿车制动效率,建立了摩擦式制动器与非接触轮边缓速器集成系统控制模型,获得了缓速器制动力矩和集成系统总制动力矩随车轮转动角速度的变化关系;提出了通过脉冲宽度调制调节缓速器线圈通电电流从而改变集成系统总制动力矩的方法。利用建立的系统控制模型和控制策略对汽车制动性能进行仿真。仿真和实例分析表明,与传统的制动系统相比,摩擦式制动器与非接触轮边缓速器集成系统使制动时间缩短3.7 s,制动距离减少76.8 m。     

制动器摩擦材料热分解温度的试验研究

借助自制的盘行制动器模拟实验台,对两组制动摩擦副在不同的制动工况下测试摩擦系数随温度的变化规律。在测试结果的基础上分析了制动摩擦副摩擦热的产生,扩散及“热影响表面层”的形成,以对比实验结果为依据,提出了摩擦材料热分解温度的概念及热分解温度对于研制和科学运用摩擦材料的意义。     

湿式多片制动器摩擦片温度分布规律

由于湿式多片制动器摩擦片径向尺寸大,而且摩擦材料弹性模量也大,因此摩擦片更容易受热-弹性变形的影响,将湿式多片制动器摩擦表面温度的实验测量数据与有限元分析结果进行比较,得出湿式多片制动器表面温度分布的规律。     

矿车盘式制动器温度场的数值模拟

采用ABAQUS工程模拟有限元软件对矿车盘式制动器温度场进行数值模拟分析,通过得到不同制动工况下矿车盘式制动器的各摩擦副的温度变化曲线及失效的原因,从而为矿车盘式制动器的设计提供参考依据.     

多片湿式离合器配对摩擦副径向温度分布

针对多片湿式离合器在机械传动过程中产生的热失效问题,研究了工作过程中摩擦副元件的非均匀接触及温度分布。基于多片湿式离合器的工作原理,建立了包括摩擦副间界面比压、冷却润滑、摩擦因数、热变形以及非均匀接触在内的离合器接触特性分析计算模型,并通过动态转矩测量、摩擦副元件测温、静态比压台架试验等验证理论模型完成对接触应力和径向温度分布研究的适用性,同时给出基于径向温度梯度的实时离合器摩擦副热失效判定方法。理论及试验结果表明,在花键力的作用下,多片湿式离合器摩擦界面名义接触比压随远离活塞端逐渐衰减;润滑流量对离合器散热效果显著,随着流量增加,冷却效果收益逐渐减小;即使对于良好磨合的摩擦副元件,其静态比压不均匀分布仍非常明显,摩擦副元件静态非均匀接触使得接触表面压力分布极不规则,存在局部高压区。局部高压区承压超过平均接触比压的4~6倍;摩擦副元件径向温度梯度热变形具有密切的相关性,对于2 mm厚度的钢片,当内外径温差超过100~120℃时,对偶钢片翘曲变形较为明显,易引起离合器工作失效。     

鼓式制动器接触分析

通过建立鼓式制动器的理论模型，并运用工程分析软件ANSYS对摩擦衬片和制动鼓之间的摩擦接触进行分析，得出接触压力的分布行性及制动器的应力分布场，强化了理论设计。结果表明这一方法对于鼓式制动器的分析计算有很高的精度。     

多参数耦合下湿式换挡离合器滑摩特性

以某车辆的湿式换挡离合器为研究对象,分析多参数耦合下湿式换挡离合器的滑摩特性.基于多体动力学和Hertz接触理论,在ADAMS软件中建立和验证离合器动态分析模型,仿真研究接合油压、摩擦副主、从动件初始转速差、摩擦因数,以及摩擦片刚度等因素对湿式换挡离合器滑摩特性的影响规律.结果表明:适当提高接合油压,增大摩擦因数、摩擦片刚度和摩擦副主、从动件初始转速差,可以有效改善湿式换挡离合器滑摩特性.     

铜基粉末冶金摩擦材料的湿式摩擦性能

采用粉末冶金方法制备铜基湿式摩擦材料,利用金相技术分析材料表面的微观结构,并用MM-1000摩擦试验机研究制动条件对动摩擦因数影响的变化规律。研究结果表明：添加短切炭纤维增强的材料能有效提高材料的能量许用负荷和摩擦因数;摩擦副的制动速度为1500r／min和2500r／min时,摩擦因数随制动压力的增加而减小;摩擦副的制动速度为3500r／min时,摩擦因数随制动压力的增大呈现先降低而后增大的趋势;当制动压力为1．0MPa和1．5MPa时,摩擦因数随制动速度的提高而缓慢减小;当制动压力为2．0MPa和2．5MPa时,摩擦因数随制动速度的增加呈现先减小而后急剧增大的趋势。     

带排扭矩条件下湿式制动器流体的三维温度场和传热规律分析

湿式制动器是重型车辆制动系统的核心部件,对车辆安全具有关键影响. 本文以制动摩擦副间隙的冷却液压油（ATF）为研究对象,考虑非制动作业时带排扭矩条件下液体黏性摩擦和稳态层流流动特征,利用积分方法建立了ATF的能量方程,获得了能同时满足轴向和径向边界条件的三维温度和热流密度显式解析表达式,由简化动量方程和三次多项式分布假设还获得了油膜径向速度和压强的理论解. 将流体压强和温度的理论模型与以往试验对比,我们发现解析解与试验结果具有较好的一致性. 此模型可推广用于液黏离合器和液黏测功机等其他HVD装置中ATF速度和温度场的理论预测.     

面向热机耦合特性分析的制动器摩擦特性模型

以通风盘式制动器为对象,建立制动器热-机耦合有限元模型,并建立实测摩擦系数、最大恒定摩擦系数、最小恒定摩擦系数和等效恒定摩擦系数4种摩擦特性模型,进行紧急制动工况下制动器热-机耦合特性的仿真分析.通过对比分析4种摩擦特性模型条件下的制动盘瞬态温度场、应力场以及热变形情况,探讨了面向制动器热-机耦合特性分析的制动副摩擦系数特性的模型建立方法.     

盘式制动器旋转结合面的热-结构耦合特性

为探索盘式制动器制动盘与制动片之间的摩擦生热规律及其热流分配规律,应用有限元软件对汽车紧急制动过程进行模拟,研究了制动器在制动过程中温度场、应力场的分布规律及其变化特征.研究结果表明:在制动过程中,系统的应力场和温度场分布都不均匀,二者沿径向和轴向都有较大的梯度,而沿周向的梯度相对较小;由于热应力和机械应力的作用,制动盘会发生热变形,从而使接触状态改变,并导致压力分布的变化,而接触压力的变化反过来又影响摩擦热流的输入;制动盘的变形既是温度场和应力场耦合作用的结果,也是振动摩擦耦合作用的结果.