湿式多盘失压制动器设计.pdf

通 用 康 明 斯 发 动 机 气 缸 工 作 状 态 检 测 尽 扩 山 机 械 年 第 、 期幼 己 式 多、困 比 失 工 三 制 动 署 导 乍 史 计北 京 科 技 大 学 资 源 工 程 学 院 矿 研 所 王 晶湿 式 多 盘 失 压 制 动 器 是 一 种 安 全 型 湿 式 多 盘 制动 器 , 它 除 了 具 有 湿 式 多 盘 制 动 器 的 特 点 外 ,对 于 车 辆 的 安 全 行 驶 特 别 重 要 。 同 时 , 使 用 湿 式 多 盘失 压 制 动 器 可 以 使 液 压 制 动 系 统 大 大 简 化 , 不 需 要第 二 制 动 系 统 。 工 作 制 动 、 停 车 制 动 和 紧 急 制 动 都 由此 制 动 器 完 成 , 无 需 另 加 停 车 制 动 器 , 给 总 体 布 置 带来 方 便 。一 、 工 作 原 理湿 式 多 盘 失 压 制 动 器 的 制 动 力 由 数 根 压 缩 弹 簧产 生 , 活 塞 腔 加 压 力 油 时 产 生 的 拉 力 使 压 缩 弹 簧 拉回 去 除 制 动 力 , 从 而 形 成 该 制 动 器 的 制 动 与 非 制 动状 态 。当 液 压 系 统 失 压 车 辆 处 于 停 车 状 态 , 车 辆 发 动机 出 现 故 障 , 液 压 管 路 暴 裂 等 或 者 踏 下 制 动 脚 踏 板使 活 塞 油 腔 卸 压 时 , 弹 簧 推 动 推 盘 使 固 定 盘 与 摩 擦盘 压 紧 从 而 产 生 摩 擦 力 , 此 摩 擦 力 形 成 的 摩 擦 阻 力矩 使 轮 毅 制 动 。 当 活 塞 油 腔 内 的 压 力 油 加 压 时 , 油 压诊 断 方 法诊 断 法 训 练 样 本 , 建 立 诊 断 模 型 诊 断 模 型 采 用 三层 前 馈 网 络 , 网 络 结 构 的 一 一 , 输 人 层 分 别 对应 上 六 个 特 征 参 数 , 输 出 层 对 应 燃 烧 状 态 。 选 取 号一 号 , 号 一 号 共 组 样 本 组 成 训 练 样 本 集 , 送人 网 络 进 行 训 练 。 学 习 参 数 专 。 一 , 学 习 精度 , 共 学 习 次 。 诊 断 结 果 、 将 号 和 号 样 本 数 据 送 人已 学 习 好 的 网 络 , 求 解 结 果 如 表 所 示 。 可 以 看出 , 此 模 型 对 发 动 机 燃 烧 状 况 有 良 好 的 识 别 能 力 。表表蔺蔺蔺一基 于 自 组 织 神 经 网 络 一 的 模 糊 诊 断 方法这 是 一 个 具 有 自 组 织 能 力 的 神 经 网 络 , 它 是 一个 两 层 网 络 , 下 层 输 人 节 点 上 层 为 输 出 节 点 。 输 人节 点 的 个 数 为 样 本 的 属 性 个 数 , 输 出 点 的 个 数为 神 经 网 络 以 自 组 织 方 式 对 样 本 的 分 类 数 。 这 是 一种 快 速 学 习 算 法 , 并 且 是 边 学 习 边 运 行 。 每 个 输 出 节点 可 以 看 成 一 类 相 近 样 本 的 代 表 或 概 念 。 输 出 节 点与 所 有 的 输 人 节 点 的 所 有 权 对 应 于 一 个 模 式 。 当 输人 样 本 距 一 个 这 种 模 式 较 近 时 , 代 表 它 的 输 出 节 点才 响 应 。 通 过 调 节 警 戒 线 川 的 大 小 可 以 调 整 模 式 的类 数 大 则 模 式 类 别 少 , 小 则 模 式 的 类 别 多 。根 据 前 面 的 讨 论 , 用 表 的 数 据 由 进 行 无教 师 指 导 的 学 习 , 很 快 将 其 分 为 两 类 。 若 选 择更 小 的 警 戒 线 , 则 给 出 三 种 分 类 。 即 将 第 号 和 号样 本 数 据 归 为 一 类 作 为 另 外 两 类 的 过 渡 状 态 。 表和 表 为 的 分 类 结 果 。一 一二 、 结 束 语我 们 在 对 发 动 机 故 障 进 行 了 深 人 分 析 和 大 量 试验 的 基 础 上 找 到 通 过 选 择 恰 当 的 传 感 器 的 安 装 位置 , 来 拾 取 单 个 缸 燃 烧 引 起 的 振 动 信 号 并 对 这 一 信号 进 行 了 基 于 时 间 序 列 的 建 模 研 究 , 给 出 了 时 序 特征 参 数 的 重 构 方 法 。 选 择 了 包 括 信 号 方 差 、 残 差 、 峭度 、 第 一 自 回 归 系 数 和 欧 氏 距 离 在 内 的 特 征 参 数 。 基于 这 些 参 数 , 应 用 神 经 网 络 的 模 糊 影 射 能 力 , 给 出 了单 个 汽 缸 燃 烧 状 态 的 识 别 方 法 根 据 神 经 网 络 的 自组 织 模 糊 分 类 能 力 , 也 给 出 了 各 缸 燃 烧 状 态 的 分 类方 法 。 由 于 神 经 网 络 能 够 通 过 对 样 本 数 据 的 学 习 , 记忆 了 隐 含 在 这 些 数 据 中 非 常 复 杂 的 非 线 性 祸 合 关系 , 从 而 对 矿 用 电 动 轮 卡 车 故 障 的 诊 断 能 力 比 其 它直 接 建 立 诊 断 准 则 的 方 法 更 强 , 诊 断 的 可 靠 性 更 高 。参 考 文 献, 凡 二, 一 , , , 一 一,石 博 强 大 型 矿 用 汽 车 柴 油 机 故 障 智 能 诊 断 研 究 北 京 科 技 大 学溥 士 论 文石 博 强 等 大 功 率 汽 车 发 动 机 故 障 摺 能 诊 断 北 京 冶 金 工 业 出 版社黄 洪 波 纂 干 人 工 神 经 网 络 的 矿 用 汽 车 故 障 诊 断 方 法 研 究 北 京科 技 大 学 硕 士 论 文 , 口收 稿 日 期 一 一通 用 湿 式 多 盘 失 压 制 动 器 设 计 扩 山 机 械 年 第 期力 推 动 活 塞 向 后 运 动 使 推 盘 拉 回 , 从 而 使 固 定 盘 与摩 擦 盘 脱 离 , 摩 擦 阻 力 矩 消 失 , 解 除 车 轮 制 动 。摩 擦 片 和 固 定 片 的 数 目 。二 、 结 构 形 式如 附 图 所 示 , 该 湿 式 多 盘 失 压 制 动 器 由 壳 体 、 壳盖 、 推 盘 、 摩 擦 盘 、 固 定 盘 、 活 塞 、 压 缩 弹 赞 、 密 封 圈 、螺 塞 和 螺 栓 等 零 件 构 成 。 在 壳 体 外 圆 周 上 开 出 圆 槽后 用 挡 油 环 封 住 形 成 液 压 油 道 , 液 压 油 道 与 若 干 活塞 腔 相 通 , 实 现 同 步 供 油 加 压 及 卸 压 。 壳 体 内 部 圆 周方 向 上 均 布 若 干 压 缩 弹 簧 , 压 缩 弹 簧 左 端 顶 在 壳 体内 端 面 上 , 右 端 顶 在 推 盘 上 。 与 压 缩 弹 赞 相 间 均 布 若干 个 小 活 塞 腔 通 常 一 个 , 小 活 塞 右 端 是 带 有 螺纹 的 拉 杆 , 插 人 推 盘 孔 内 用 高 强 度 螺 母 紧 固 。召召召召召壳 体密 封 圈附 圈壳 盖 推 盘 摩 擦 盘 固 定 盘 螺 栓 活 塞压 缩 弹 簧三 、 主 要 参 数 设 计 方 法湿 式 多 盘 失 压 制 动 器 的 计 算 是 根 据 整 机 所 要 求的 制 动 力 矩 确 定 摩 擦 片 的 参 数 及 弹 簧 所 需 产 生 的 正压 力 , 然 后 对 弹 簧 做 具 体 计 算 和 设 计 , 决 定 活 塞 参 数等 。制 动 力 矩 由 下 式 确 定犬 “式 中 尺 摩 擦 片 间 压 紧 力 传 递 系 数 摩 擦 材 料 的 摩 擦 系 数 摩 擦 片 工 作 表 面 单 位 面 积 压 力 或 比 压 , 摩 擦 片 工 作 表 面 的 当 量 面 积 , 即 摩 擦片 扣 除 沟 核 后 的 面 积 , 摩 擦 片 平 均 半 径 , ,、 分 别 为 摩 擦 片 的 工 作 外 径 和 内径 , 魔 擦 副 数 目 , 二 一 , 分 别 为四 、 施 力 压 缩 弹 摘 研 究湿 式 多 盘 失 压 制 动 器 所 用 施 力 压 缩 弹 簧 为 湿 式多 盘 失 压 制 动 器 的 最 关 键 元 件 , 且 其 受 力 情 况 较 复杂 , 硬 计 时 要 求 寿 命 高 , 安 装 空 间 受 限 制 等 使 得 该 弹簧 研 究 设 计 成 为 湿 式 多 盘 失 压 制 动 器 设 计 的 主 要 内容 。受 力 情 况 工 况 要 求弹 黄 压 缩 产 生 的 弹 力 即 是 制 动 压 力 , 应 能 保 证足 够 的 压 力 作 用 在 压 盘 上 。 当 制 动 器 处 于 非 制 动 状态 时 , 弹 簧 被 压 缩 量 增 加 , 使 得 弹 簧 所 受 压 力 更 大 。当 车 辆 工 作 时 , 制 动 器 在 制 动 与 非 制 动 状 态 进行 交 换 , 使 得 弹 簧 受 力 也 发 生 变 化 , 这 样 弹 黄 在 制 动与 非 制 动 状 态 内 基 本 上 是 受 最 小 载 荷 和 最 大 载 荷 的作 用 , 但 是 从 较 长 时 间 内 考 虑 弹 簧 又 在 受 一 种 似 于稳 定 变 载 荷 的 作 用 。 因 此 , 弹 簧 在 满 足 静 强 度 条 件下 , 还 应 满 足 一 定 的 疲 劳 强 度 要 求 。 为 了 使 制 动 器 的寿 命 达 到 以 上 , 弹 簧 应 按 类 载 荷 计 算 。弹 簧 设 计选 择 弹 簧 材 料 及 弹 簧 的 机 械 强 化 方 法由 于 弹 簧 受 力 较 大 , 且 又 要 保 证 疲 劳 强 度 要 求 ,因 此 弹 簧 材 料 应 选 用 铬 钒 , 铭 锰 等 并 表 面 质 量 好 的钢 材 。 宜 选 用 油 淬 火 回 火 钢 丝 , 材 料 的 钢 号 为。 该 类 钢 丝 粗 钢 丝 与 细 钢 丝 的 抗 拉 强 度 相差 不 大 , 当 弹 赞 丝 直 径 一 时 抗 拉 强 度 几。油 淬 火 回 火 钢 丝 的 特 点 挺 直 性 好 , 没 有 残 余 应力 , 性 能 比 较 均 匀 一 致 , 抗 松 驰 能 力 好 , 冷 成 形 弹 赞尺 寸 比 较 容 易 控 制 , 适 用 于 制 造 本 制 动 器 所 用 弹 摘 。为 了 提 高 弹 簧 的 疲 劳 寿 命 , 弹 簧 制 成 后 , 还 应 进行 喷 丸 处 理 。安 装 弹 簧 的 空 间 限 制制 动 器 设 计 时 径 向 要 满 足 安 装 轮 毅 的 要 求 , 轴向 受 驱 动 桥 结 构 的 限 制 , 使 得 制 动 器 内 部 可 安 装 弹簧 的 空 间 有 限 , 壳 体 内 不 可 能 安 装 太 多 的 弹 簧 。弹 簧 类 型 选 择根 据 弹 簧 工 作 的 特 点 , 可 以 选 择 以 下 几 种 弹 簧类 型 。 圆 形 截 面 材 料 的 圆 柱 压 缩 螺 旋 弹 簧 矩 形 截 面 材 料 的 圆 柱 压 缩 螺 旋 弹 簧 圆 柱 组 合 压 缩 弹 簧首 选 圃 形 截 面 材 料 的 圆 柱 压 缩 螺 旋 弹 簧 , 这 种弹 赞 结 构 简 单 , 制 造 方 便 , 特 性 线 接 近 直 线 , 刚 度 较稳 定 应 用 最 厂 。 在 载 荷 和 空 间 条 件 满 足 的 情 况 下 ,应 首 先 选 用 。一 一通 用 湿 式 多 盘 失 压 制 动 器 设 计 衣 扩 山 机 械 年 第 一 期圆 柱 组 合 压 缩 弹 簧 在 一 定 成 度 上 可 减 少 每 个 弹簧 的 受 力 , 减 小 弹 簧 内 侧 的 切 应 力 , 降 低 对 弹 簧 材 料性 能 的 要 求 , 提 高 安 全 系 数 。五 、 设 计 举 例以 地 下 运 矿 车 配 湿 式 多 盘 失 压 制 动 器 为 例进 行 设 计 如 下 。已 知 条 件机 重 。 , 满 载 质 量 ,轮 胎 型 号 一 , 工 作 半 径制 动 要 求 一 时 制 动 距 离 镇整 车 制 动 力 矩 制 动 器 个初 选 参 数制 动 器 外 径 火 取选 用 摩 擦 片 的 规 格 为 必 笋 外 径内 径 厚 度摩 擦 片 平 均 半 径面 积 扣 除 油 槽取 湿 式 动 摩 擦 系 数 一 , 许 用 摩 擦 片 比 压值 一计 算 参 数计 算 摩 擦 片 数单 轮 制 动 力 矩人 企 一 尺 火 “ 之取 二 摩 擦 片 , 固 定 片 , 一计 算 弹 簧 所 需 产 生 的 正 压 力仗 一摩 擦 片 的 实 际 比 压 值 了 一 , 妇弹 簧 参 数 设 计 计 算方 案 选 择 与 设 计已 知 弹 簧 材 料 为 , 经 喷 丸 处 理 可 使 提 高 , 按 类 载 荷 计 算 , 则 , 切变 模 量选 旋 绕 比 一 , 一方 案 初 选 弹 簧 个 数 为 根 , 经 计 算 此 方 案不 可 取 。方 案 初 选 弹 簧 个 数 为 根 , 则 每 根 弹 簧 受轴 向 压 力 为 一按 下 式 算 得 弹 簧 丝 直 径取 一 弹 簧 外 径 一 , 此 方 案 可 取 。弹 簧 个 数 , 刚 度 选 算可 把 弹 簧 对 称 布 置 在 壳 体 内 , 分 内 外 两 圈 布 置内 圈 直 径 , 一 , 外 圈 直 径 一 , 制 动器 处 于 制 动 状 态 时 弹 簧 长 度 一 。内 圈 可 放 置 弹 簧 个 数 为 。 一根 , 取 为 根 。外 圈 可 放 置 弹 赞 个 数 为 一根 取 根 , 应 为 的 倍 数 。弹 赞 中 径 弹 簧 内 径 , 一取 , , 尸 , , 算 得工 作 圈 数 , 弓 一 圈 , 总 圈 数, 一 圈 。压 并 高 度 。 自 由 高 度 。节 距 一 , 螺 旋 角 。解 除 制 动 时 弹 簧 被 压 缩 量 , 全 部 压缩 时 弹 簧 全 变 形 量 一 , 呢 , , 两 个 变 形 量 都 在 全 变 形 量 的 一范 围 内 。 弹 簧 刚 度 尸 , 一 。验 算 稳 定 性 验 算高 径 比 一 。 一 两 端 加 固 定 装置 满 足 条 件 。 疲 劳 强 度 计 算取 , 此 时 几 一 几, 】 ,疲 劳 安 全 系 数 , 一 满 足 条 件