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測試工業(yè)制動器襯片摩擦特性
摘要
在目前的研究中一個新的制動設置了測試鼓制動器摩擦襯片工業(yè)制動器與滾筒直徑為30。在安裝程序進行的測試，制動經過一系列的循環(huán)中，鼓是從服務速度降低到停滯放緩。在每個周期的相同數(shù)量的能量耗散一個現(xiàn)實的安全停止。這是通過添加在安裝飛輪使系統(tǒng)的動能在服務速度相匹配的吊裝系統(tǒng)消耗緊急停止時獲得的能量。兩種不同的制動李寧材料進行了表征。這兩種材料進行兩個系列的試驗研究在多個周期系數(shù)摩擦力的變化。據(jù)觀察，對襯片摩擦系數(shù)是依賴于鼓度。隨著鼓溫度的升高第一材料的摩擦系數(shù)降低，后者則有相反的行為。
關鍵詞：鼓式制動器，摩擦，測試，摩擦系數(shù)，溫度介紹簡介應用彈簧，電釋放鼓式制動器在工業(yè)環(huán)境中使用，如鋼米爾斯，控制起重機以及起重機的起重設備的運動。這種起重機通常由電動機提供動力，但盡管提升機電動機通常是為了產生更大的扭矩，減小輸出速度提升升降重物的一個可接受的水平，但它仍然可能是由電機升降過程中的電氣故障的情況下一個沉重的驅動對象。這種危險的情況被稱為塊下降。停止電機在塊下降，案例應用彈簧，電釋放鼓式制動器使用。這些制動器包含重型彈簧推動制動蹄對與電機或傳動輸出軸旋轉的鼓?？s回彈簧，內置電磁已被供電。電磁閥一般是連接在電機的電路，當電源輸給電動機，電磁閥也失去權力，允許彈簧將制動蹄對鼓，從而防止電動機轉動自如。當塊出現(xiàn)下降，鼓式制動器是封閉的，停止起升載荷下降并保持在它的高度。但在試圖解決起重機的電氣電路的故障，它是將負載安全上重要的。正常的程序是使用手動控制備份電路一會兒打開制動。防止過快的下降速度，剎車片刻后關閉再次，停止加載。這些行動是重復幾次，直到負載降低完全。在這個過程中，制動鼓材料分別考驗，因為總負荷必須放慢多次在沒有起重設備的牽引的幫助。
制動鼓的制動力不僅取決于由彈簧施加的力，而且所使用的材料在制動蹄與制動鼓之間的摩擦特性決定的。在使用過程中的摩擦材料的行為是因為缺乏可導致制動摩擦滑移由于沉重的負荷。然而，摩擦系數(shù)（COF）太高會使?jié)L筒軸和可引起高鼓的溫度和在滾筒可導致裂縫在鼓面甚至鼓斷裂高動態(tài)負載。如今，摩擦材料的使用范圍很廣，但是已知的從張和王這些材料的行為是高度依賴于它們的組合物和使用條件。通過對小樣本進行了一系列的測試，他們發(fā)現(xiàn)的摩擦性能和耐磨性的材料相同的材料在改變負載，滑動速度，和溫度。在另一篇研究表明也鼓材料C一對制動摩擦學性能的影響由于在特定的熱容量和熱導率的變化。因此，當新的制動材料的開發(fā)，仍有必要進行實驗測試來表征在與滾筒的材料組合的李寧的材料。除此之外，它是已知的，壓力分布是不均勻的傳播由于鼓和制動蹄和動態(tài)效果的幾何偏差在制動表面。這意味著，對摩擦材料不能用于對全制動性能做出可靠的預測，小規(guī)模的試驗結果外推。因此，在大多數(shù)情況下的全面測試，得到的制動性能準確的信息的唯一選擇。
全面的測試設置
鼓式制動器的設置原則
在以往的研究中，建立了量化的摩擦行為在連續(xù)制動。3在這種情況下，局部摩擦強度的假想摩擦李寧段改變制動過程。這一過程稱為熱不穩(wěn)定moelastic（TEI）和原因，超過臨界速度，在摩擦諧波變化的穩(wěn)態(tài)制度。Tei可以通過有限元分析，準確的預測。4然而，在的情況下，塊下降和程序安全地降低負載后，短暫的政權是感興趣的區(qū)域，因為沒有達到穩(wěn)態(tài)政權。為此，一個新的安裝程序是用來模擬一個更好的方法塊下降現(xiàn)狀。
在新安裝的制動器進行了一系列的周期中，鼓是從服務速度慢下來休息。當然有一個現(xiàn)實的情況，應該有同等數(shù)量的能源消耗在一個周期為一個真正的安全停止。要獲得此，慣性系統(tǒng)的質量矩是這樣一種方式，在服務速度系統(tǒng)的動能將匹配的最大的能量被消耗在緊急情況下選擇。
在下面的文章中，首先，測試設置的詳細信息一起提交獲得摩擦系數(shù)計算方法。以后的兩種不同的制動李寧材料試驗數(shù)據(jù)將被討論。
測試設置的描述
正面設置的剖視圖示意圖顯示在圖1和2?？偟挠^點是建立在fig.3.the設置了包括應用和電氣安全制動釋放M 30型彈簧，其鼓（1）是由一個直流復合驅動（在100千瓦5000 rpm）電機（17）。制動力由彈簧施加（4）推動制動蹄對鼓（2）。李寧不同摩擦材料（3）可以被安裝在制動蹄在剎車試驗他們的行為。制動壓力可以通過螺栓調節(jié)彈簧壓縮（5）和可變化之間的0和16.6 N / cm2.the后者對應于最大制動力矩約10 kNm一COF之間的鼓和摩擦0.6.to李寧打開制動電磁閥（6）供電牽引部分（7）的左側和壓縮彈簧。
圖1原理前視圖的鼓式制動器設置
圖2示意剖面視圖的鼓式制動器設置
為了獲得一個系統(tǒng)，包含足夠的動能來模擬真實的塊的下降情況，驅動輪（8）是用來增加系統(tǒng)的慣性。鼓（1）和驅動輪（8）是由主軸進行（10）。驅動輪連接主軸使用兩個鎖緊組件（9）。主軸是由兩個自調心球軸承支承（11）是由一個彈性爪型聯(lián)軸器連接到直流電動機（12）。
滾筒和驅動輪具有相同的直徑30或760毫米。對不同的設置，旋轉部件在表1中給出的慣性矩。滾筒，驅動輪，與主軸貢獻最大的系統(tǒng)的慣性矩的部分。由于顎耦合，直流電動機的轉子旋轉和6公斤?M2慣性安裝其他旋轉部件必須加以考慮。這給設置一個總內TIA 95.1公斤?平方米在422 kJ的總動能在900轉的服務速度的時刻。因為總制動蹄的面積是0.28平方米，在每個制動周期的平均能量密度大約是1500 kJ / m2.in以前的研究severin5制動與25鼓散熱168 kJ在每個制動周期從900轉的服務速度開始被使用，提供約1100 kJ / m2.hence本研究建立的能量密度是可以申請一個更高的能量密度為材料，從相同的服務速度出發(fā)。
在制動周期，滾筒和驅動輪提出服務速度，而剎車是開放的。一旦達到900 rpm的速度，電機的功率開關合閘。當最后鼓來休息，制動打開再次和周期重復的。
在測試過程中，轉速的測量采用全站儀安裝在電動機和滾筒的表面溫度持續(xù)使用sp我- TEC 2005d紅外傳感器測量（見（18）圖）?？刂葡到y(tǒng)的所有信號的測量，通過計算機進行與德克薩斯儀器bnc-2110數(shù)據(jù)采集卡和LabVIEW編程。速度，表面溫度和負荷傳感器的力被記錄在五個樣本的頻率/二。
為了制動轉矩測量，制動器是安裝在兩個傾斜的表面（13）和（14），可以看出在fig.1.these兩支撐在支撐面垂直于兩個建筑線A和B的鼓在逆時針方向旋轉的方式制作，在支持反應力（14）可以是負的。針對這種力的部分（15）存在時，其接觸面平行于接觸表面（14）。一個傳感器（16）與一個容量為20 kN安裝500毫米的滾筒旋轉的中心在制動過程中制動。將嘗試與滾筒轉動。傳感器將防止這種情況發(fā)生，將應用一個力FL（N）。由于傳感器是剛性的，實際的旋轉是非常小的剎車在傾斜的表面的位置（13）不會發(fā)生明顯變化。因此，在支撐反作用力在連接線A和B在fig.1.this對齊方式的反應力向量通過中心E的滾筒的旋轉和反力，不利于在力矩平衡這一點。計算摩擦系數(shù)的摩擦系數(shù)可從所施加的制動力矩MB計算，這可以從測得的傳感器FL表達在鼓的中心的力矩平衡力的計算（圖1）：
MB = FL?0.500°FG?E（NM）（1）
（N）的FG制動重力和E（M）的質量中心到滾筒的旋轉中心的偏心。制動器的引力常數(shù)，因為制動器的實際轉動很小，偏心率可以也被認為是恒定的。當制動是開放的，沒有施加制動力矩，但因其制動質量偏心，還有應用于傳感器的力。在這種情況下（MB = 0）公式1成
在佛羅里達州是一個測量值。通過這種方式為3136 nm的FG?E值被發(fā)現(xiàn)約1噸。隨著制動的質量，得到一個估計的偏心距0.31米。在計算產品的成品?E用。偏心率的估計值是只提到一個例子。
從制動力矩計算公式1，MB，COFμ可以在下面的部分解釋計算。如圖如圖4所示，制動壓力P（n／m2）乘以系數(shù)，在制動蹄表面綜合等于制動力矩MB：
從兩個制動鞋是現(xiàn)在式結果因子2可以簡化方程3。
因此，B制動蹄的寬度（0.300米），R制動鼓的半徑（0.380米），P平均制動壓力測試中（8.1 N /平方厘米= 8.1?104 N/m2）和α一制動蹄角的一半35°或0.611 RAD）。與上述數(shù)值方程成為一個制動循環(huán)過程在每個循環(huán)制動，滾筒和驅動輪被帶到900轉。這花了大約90秒。一旦鼓是在所要求的速度，數(shù)據(jù)采集開始2秒后制動器關閉。滾筒停兩秒鐘后，數(shù)據(jù)采集中斷和中斷后再次打開，循環(huán)重新開始。為了控制數(shù)據(jù)流和避免過量的數(shù)據(jù)記錄，數(shù)據(jù)記錄被中斷時，鼓了服務速度。均鼓溫度為摩擦襯片幾乎是一樣的。此外，它可以從圖6，COF顯示隨溫度略有增加觀察：COF開始在一個值為36的平均鼓溫度0.44°C和增加材料2觀察到的是一個價值約0.47.the相反的行為（圖7）。這里的COF下降隨著鼓溫度：在開始的COF = 0.47和平均鼓溫度27.2°C，而COF = 0.35的50次循環(huán)后。
圖3鼓式制動器設置
圖4示意圖的閘瓦壓力
圖5測量信號在一個制動循環(huán)
長期的測試系列
在長期的試驗，證實了這兩種材料的溫度依賴的動態(tài)。材料1的長系列試驗結果表明。又可以看出，COF的增加鼓溫度增加。值得注意的是，在25個周期短的中斷發(fā)生時，鼓溫度下降到約8°C. TEM - perature下降也清晰可見，在這個周期中COF路徑一滴。
材料2的長系列試驗結果表明該COF明確的減少與增加鼓溫度。即使對于李寧材料在鼓溫度和摩擦系數(shù)的最重要的變化發(fā)生在第一個30制動周期，一個小的變化出現(xiàn)在隨后的周期中，導致材料1輕微的COF的增加（0.49在250個周期）和2（COF材料略有減少0.31在250個周期）。
結論
創(chuàng)造工業(yè)制動器襯片真實的測試條件下，一種新的測試設置直徑尺寸制動的開發(fā)。從測量信號的制動襯片的摩擦系數(shù)可以計算。
在兩個不同的鼓式剎車片進行的試驗表明，第一李寧材料有COF，鼓溫度升高，而第二個李寧材料顯示了相反的行為。因為在COF的安全制動一個太大的減少會導致不安全的工作條件，第一材料應安全制動應用的首選材料。
畢業(yè)設計(論文)外文資料翻譯
系 別： 機電信息系
專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化
班 級： B090207
姓 名： 王瑋東
學 號： B09020724
外文出處： J.VanWittenberghe
附 件： 1. 原文； 2. 譯文
2013年3月