毕业论文J314000KN压力机制动器系统设计.doc

青岛理工大学毕 业 设 计 题目：j31-4000压力机制动器系统设计 学生姓名： 学生学号： 院系名称： 机电工程系 专业班级： 机械设计制造及其自动化083 指导教师： 2012年 6月20日 青岛理工大学毕业设计摘 要 压力机是一种结构精巧的通用性压力机。具有用途广泛，生产效率高等特点，压力机可广泛应用于切断、冲孔、落料、弯曲、铆合和成形等工艺。通过对金属坯件施加强大的压力使金属发生塑性变形和断裂来加工成零件。机械压力机工作时由电动机通过三角皮带驱动大皮带轮（通常兼作飞轮），经过齿轮副和离合器带动曲柄滑块机构，使滑块和凸模直线下行。机械压力机在锻压工作完成后滑块程上行，离合器自动脱开，同时曲柄轴上的自动器接通，使滑块停止在上止点附近。 曲柄压力机属于机械传动类压力机，是重要的压力加工设备，能进行各种冲压、模锻等工艺，直接生产出半成品或成品。因此，曲柄压力机在汽车、农业机械、电子、医疗机械、国防、航空航天以及日用品等工业部门得到了广泛的应用。随着工业的发展，曲柄压力机的品种和数量愈来愈多，质量要求愈来愈高，压力愈来愈大，他在机械制造工业以及其它工业的锻压生产中的作用愈来愈显著，提高机械的自动化程度，降低工人的劳动强度，改善劳动条件是目前研究的主要课题。本次毕业设计主要分析设计：j31-4000kn压力机制动器的制动方案选择及参数计算和方案设计；曲柄压力机制动器的总体结构设计，绘制总装配图；以及零件的设计及绘制零件图。关键词 曲柄压力机, 压力机制动器, 结构设计,磨损系数，浮动镶块， abstract press is a structure of exquisite of universal press. with a wide range of uses, production efficiency higher characteristic, pressing machine can be widely used in cut off, punch, dropping material, bending, riveting and forming, etc. craft. through to the metal die-casting strong pressure on the metal plastic deformation and fracture occurred to processed into parts. mechanical press work by motor through the triangle driving belt pulleys big (usually concurrently flywheel), after gear pair and clutch drive slider-crank mechanism, make the slider and the punch line to the downside. mechanical press in forging press after completion of work to the slider uplink, automatic clutch withdraws, and crank shaft automatic device connected, make the slider to stop in up stoper nearby. crank press machine belongs to the mechanical transmission kind of press, is an important pressure processing equipment, it can carry out all the stamping, die forging process, directly produced semi-finished products or product. therefore, crank press in car, agricultural machinery, electronics, medical machine, national defense, aerospace and daily necessities, etc. industrial departments to a wide range of applications. with the development of industry, crank press the number and the variety of more and more, more and more high quality requirements, stressful, machinery manufacturing industry in his and other industrial production of the role of the press is getting more and more significant, improve mechanical automation degree, reduce labor intensity, and improve working conditions is the study of the main issue. the graduation design main analysis and design: j31-4000 kn press machine brakes braking scheme selection and parameter calculation and design; crank press brake the general structure of the design, draw the total assembly drawing; and the design and drawing parts drawing. key words: crank press machine, press machine brakes , structure design，wear coefficient, floating set piece 目 录摘 要iabstractii第1章 绪论11.1压力机发展的概况11.2压力机工作原理21.2.1压力机功能简介21.2.2压力机的工作原理简介31.3 压力机的分类31.4 压力机的主要参数和型号4第二章 压力机制动器设计72.1 离合器与制动器的作用72.2 摩擦离合器与制动器的接合过程72.3 制动器设计的基本要求82.4 解决制动器摩擦过热的主要措施9第三章 离合器制动器的结构设计113.1 离合器制动器的布置123.2 飞轮布置123.3 离合器制动器的联锁控制123.4 制动形式的选择143.5 气体密封装置143.6 摩擦盘导向结构153.7 离合器制动器摩擦副脱开情况下间隙的调整16第四章 制动器的计算174.1 制动扭矩的计算174.2 摩擦副的选择和平面尺寸的计算204.3 摩擦副厚度尺寸计算234.4 制动弹簧设计计算234.5 气缸活塞的面积计算24第五章 工作能力校核255.1磨损系数校核255.2 摩擦元件使用寿命26致 谢29参考文献30附录1：外文翻译31附录2：外文原文45 第1章 绪论1.1压力机发展的概况压力机的发展历史只有100年。压力机是伴随着工业革命的的进行而开始发展的，蒸汽机的出现开创了工业革命的时代，传统的锻造工艺和设备逐渐不能满足当时的要求。因此在1839年，第一台蒸汽锤出现了。此后伴随着机械制造业的迅速发展，锻件的尺寸也越来越大，锻锤做到百吨以上，即笨重又不方便。在1859-1861年维也纳铁路工厂就有了第一批用于金属加工的7000kn、10000kn和12000kn的液压机，1884年英国罗切斯特首先使用了锻造钢锤用的锻造液压机，它与锻锤相比具有很好的优点，因此发展很快，在1887-1888年制造了一系列锻造液压机，其中包括一台40000kn的大型水压机，1893年建造了当时最大的12000kn的锻造水压机。 在第二次世界大战后，为了迅速发展航空业。美国在1955年左右先后制造了两台31500kn和45000kn大型模锻水压机。 近二十年来，世界各国在锻造操作机与锻造液压机联动机组，大型模锻液压机，挤压机等各种液压机方面又有了许多新的发展，自动测量和自动控制的新技术在液压机上得到了广泛的应用，机械化和自动化程度有了很大的提高。 再来看一下我国的情况，在解放前，我国属于半殖民地半封建社会的国家，没有独立的工业体系，也根本没有液压机的制造工业，只有一些修配用的小型液压机。解放后我国迅速建立独立自主的完整的工业体系，同时仿造并自行设计各种液压机，同时也建立了一批这方面的科研队伍。到了六十年代，我国先后成套设计并制造了一些重型液压机，其中有300000kn的有色金属模锻水压机，120000kn有色金属挤压水压机等。特别是近十年来，又有了一些新的发展。比如，设计并制造了一批较先进的锻造水压机，并已向国外出口，与此相应的，我国也陆续制造了各种液压机的系列及零部件标准。 但是，我们也应清楚地意识到我们与发达国家相比还有很大的差距，还不能满足国民经济和国防建设的需要。许多先进的设备和大型机仍需进口，目前应充分发挥我们的优势，加强我国在这方面的竞争力，这不仅是有助于我们从制造业大国向制造业强国的转变也是国家安全的需要。1.2压力机工作原理1.2.1压力机功能简介压力机是利用液压或气压传动技术进行压力加工的设备，广泛用于金属锻压、冷挤压、粉末冶金以及金属、橡胶和塑料等成型制品加工的压力机械，也是最早应用液压技术的机械之一。与其他压力机相比，它具有压力和速度可在大范围内无极调整，可在任意位置输出全部功率和保持所需压力、结构布置灵活，各执行结构可很方便地达到所希望的动作配合等优点。压力机有多种型号规格，其压制力从几十吨到上万吨。按工作介质可分为水压机和油压机两种。用乳化液做介质的液压机，称为水压机，其压制力很大，多用于重型机械厂和造船厂等。用矿物油型液压有做介质的液压机成为油压机，产生的压智力较水压机小，在许多工业部门得到广泛的应用。液压机的类型很多，多为立式,其中四柱式液压机最为典型，应用也最为广泛。其基本结构如图1.1，图1.2。 图1.1压力机 图1.2 压力机基本结构1.2.2压力机的工作原理简介该机的四根立柱上安装有驱动上滑块的液压缸。液压机的压制工艺要求液压缸的工作循环为：快速下行慢速加压保压延时快速返回原位停止;并且压力速度和保压时间可调节。工艺循环图如图1.3所示。 图1.3 工艺循环图如图1.3 压力机的分类我国的压力机机械分为八大类，分类方法见表1-1.机械压力机共分为九大类。 表1-1 压力机械的分类名 称 汉 字 代 号机液自锤锻切弯他名 称 拼 音 代 号jyzcdqwt类 别 名 称机械压力机液压机自动锻压机锤锻机剪切机弯曲矫正机其他 这类压力机可按其结构特点分类。首先按照床身的结构特点分为开式压力机和闭式压力机；然后按照压力机的曲柄数分为单点，双点和四点压力机。开式压力机-床身的结构特点是c字形的称为开式压力机。这种压力机一般吨位都比较小（吨位为2.5-400吨）。闭式压力机-床身的特点是框架式的称之为闭式压力机。这种压力机的吨位一般为160-1600吨。由于压力机工作台面尺寸大小不同，为了保证滑块运动良好，分为一个曲柄，两个曲柄，四个曲柄的压力机。简单称之为单点，双点，四点压力机。1.4 压力机的主要参数和型号 （一）主要参数机械压力机主要用来进行薄板零件的落料，冲孔，弯曲，矫正和拉延等工序，技术参数主要是选择压力机完成相应工序的可能性和安装，修理压力机的依据。机械压力机的主要技术参数是：滑块公称压力(压下死点前xx毫米) （吨）滑块行程长度 （毫米）以此一次行程最大功及最大作功的行程利用率滑块行程次数 （次/分）滑块打料行程长度 （毫米）最大密封高度 （毫米）封闭高度调整量 （毫米）立柱间距 （毫米）滑块底面尺寸（前后x左右） （毫米）工作台垫板尺寸（前后x左右x厚度） （毫米）气垫压紧力 （吨） 相应气压 （公斤/厘米）气垫推出力 （吨） 相应气压 （公斤/厘米）气垫行程 （毫米）气垫个数 （个）离合器气压，平衡器气压 （公斤/厘米）压力机平面尺寸（前后x左右） （毫米）压力机地面以上高度 （毫米） （二）压力机型号1. 锻压机械的基本型号由一个汉语拼音字母和几个阿拉伯数字组成，汉语拼音字母代表锻压机械的大类成为类别。同一锻压机械中分为基干列，成为列别，由第一个阿拉伯数字代表。同一列锻压机械中分为若干组，成为组别。由第二个阿拉伯数字代表，第二个阿拉伯数字后的阿拉伯数字，代表锻压机械的主要参数，并一律用实际数字表示。之间用“-”隔开。汉语拼音字母一律用大写。 统一名称是:闭式单点压力机主要参数是:滑块公称压力250吨2. 类，列，组和主要参数完全相同，只是次要参数与基本型不同之锻压机械，均按变型处理。对型号已确定的锻压机械如在结构上和性能上有所改进时，均按改进型处理。（1） 变型：例如ja31-400（2） 改进：例如j31-400a3. 专用锻压机械的型号由汉语拼音字母和阿拉伯数字组成。汉语拼音为工厂代号。阿拉伯数字为专用锻压机械产品设计的品种顺序号（从001开始）汉语拼音字母和阿拉伯数字之间用短横“-”隔开。专用锻压机械不分类别，列别和组别。例如： 第二章 压力机制动器设计2.1压力机制动器的作用由于当前闭式单点和双点压力机大部分是在单次行程下工作，并且需要寸动行程调整模具，因此必须在压力机传动系统中设置摩擦离合器与制动器。压力机传动系统可分为能源部分（电动机与飞轮）和从动部分（离合器轴与中间轴的传动齿轮，曲轴和连杆滑块等）。离合器的作用是使传动系统的从动部分与能源部分结合或断开。制动器的作用在从动件与能源脱开后将前者迅速制动。为保证压力机的正常工作，离合器与制动器必须保持一定的结核和脱开顺序。在压力机启动时，制动器必须首先脱开，然后离合器才能结合；在压力机停车时，离合器必须首先脱开，然后结合制动器。我国闭式单点，双点压力机多采用气-电操纵的摩擦离合器与制动器。采用摩擦离合器与制动器的主要优点是在调整模具时能实现寸动行程，是滑块在任何行程位置，都能启动与制动，因而满足了在危机情况下，迅速制动的需求，保证安全生产。生产实践证明，离合器与制动器是在压力机中的最重要部件之一，它的性能好坏直接关系到压力机生产能力能否充分发挥，对提高劳动生产率，人身与设备安全和便于维修保养等方面有着极大的影响。2.2 摩擦离合器与制动器的接合过程 图2.1为压力机实测电机起动，离合器接合，冲裁和离合器脱开过程中转数的变化。离合器接合前，电动机与飞轮处于旋转状态，飞轮以及固定在飞轮上的离合器主动件以角速度旋转，而从动件处于停转状态。离合器和接合过程可分为三个阶段：即空滑阶段，工作阶段和离合器主动部分与从动部分共同旋转升速至稳定转速阶段。自主动与从动摩擦面开始接触至从动件开始运动之前为空滑阶段。当上述摩擦力矩稍大于从动部分的阻力矩时，从动件部分便开始运动，工作阶段开始。在空滑阶段和工作滑动阶段，由于主动部分和从动部分的角速度不同，因此主，从摩擦面有相对位移和摩擦功损耗。摩擦功几乎全部转变为热能，使摩擦件的温度升高。制动器结合前，从动部分以角速度旋转，制动器结合后，从动部分由角速度变为零。制动过程中两摩擦面有相对的位移和摩擦功损耗，与离合器一样摩擦功几乎全部变为热能，使制动器零件大的温度升高。当离合器与制动器存在的主要问题是单次结合时摩擦件的过热与制动角的过大。图图2.1 压力机实测各工作时间电动机轴转数t1-电动机启动；t2-空滑阶段；t3-工作滑动阶段；t4-主动部分与从动部分共同旋转升速至稳定转速阶段；t5-冲裁2.3 制动器设计的基本要求一,提高离合器和制动器的使用质量：（1） 采用多种方法，降低离合器制动器的稳定工作温度和采用新型耐热摩擦材料，解决离合器制动器工作中摩擦件的过热，使压力机的生产率得到充分发挥。（2） 离合器制动器的联锁控制系统应确保二者接合和脱离的动作顺序，动作灵敏可靠，单次行程与寸动行程时的实际制动角应小于30，设计制动角应小于5。联锁装置的可靠工作，对人身及设备安全具有极其重要的意义。（3） 提高易损件的寿命，结构要便于装卸。易于更换易损件（摩擦块，密封件，轴承，制动弹簧）。二，提高零部件的制造工艺性，减少零件的种树和件数，结构稳定定型，实际离合器制动器部件的通用化和系列化，对提高制造工艺水平降低成本和维护修理具有重大的意义。2.4 解决制动器摩擦过热的主要措施国内外生产实践证明，离合器制动器存在的主要问题是摩擦件过热和寿命太短。离合器制动器在接合过程中的过热严重压力机的生产，其危害具体表现为：一，摩擦件的过热温度超过了摩擦材料的允许使用温度，降低了摩擦系数，增加了摩擦块磨损，增加了设备维修工作量和维修费用，影响压力机生产。二，摩擦件的过热，使离合器制动器的稳定工作温度升高，超过了轴承使用允许的正常工作温度，轴承膨胀正常工作间隙消除甚至造成卡死。三，过热使主动摩擦盘产生翘曲变形，摩擦表面接触不良，摩擦件的磨损更加剧烈。四，离合器制动器稳定工作温度的提高还影响到气缸密封等的工作性能。解决离合器制动器过热的主要措施如下：一，减少从动件部分零件的转动惯量，合理选择离合器轴的转数，离合器制动器在接合过程中消耗的摩擦功计算公式： a = 1/2*j* (2-1)式中 a - 启动和制动过程中的摩擦功损耗（公斤*米） j - 折合到离合器轴从动的总转动惯量（公斤*米*秒） - 离合器轴旋转角速度（弧度/秒） = n = 离合器轴每秒钟转数从上式可以看减少发热应尽量减小从动件的转动惯量与离合器轴的转数，离合器周到额转数减小，导致飞轮，离合器轴零件尺寸的增大，因而从动系统的合理布置考虑，n值不可能减少很多。j31-4000kn压力机转速等参数见表2-2.当前，减少从动件的转动惯量j是解决离合器制动器过热的主要方法。转动惯量与零件的重量和直径的平方成正比，而从动件的直径受传递扭矩的限制不能有大的减小，因此，必须力求减少从动件的数量来减少总转动惯量。二，采用耐热耐磨的新摩擦材料。旧离合器制动器结构采用石棉铜丝板摩擦材料，当温度超过150后，其摩擦系数不稳定，并急剧降低，甚至可降至0.1以下。由于许用比压较低，为传递必需的扭矩，离合器制动器不得不采用多盘摩擦结构，使从动部分惯量增加，离合器制动器过热。且其寿命较低，经常更换增加了越厉害停机维修时间。石棉塑料新型摩擦材料的问世解决了这一问题。石棉塑料摩擦材料能在高温下工作，允许比压较高，寿命较长，允许离合器制动器采用单盘结构，消除了离合器制动器过热打下了基础。j31-4000kn 压力机采用这种新型石棉塑料摩擦材料z64。各类摩擦材料的性能参数见(表2-1)，j31-400kn压力机制动器参数见（表2-2） 表2-1 各类摩擦材料的性能参数材 料名称参数摩 擦系 数许用压比q公斤/厘米磨损系数允许工作温度t寿命单位成本单位密 度克/厘米布氏硬度抗压强度公斤/厘米剪切强度公斤/厘米冲击强度公斤米/厘米z64石棉塑料0.3-0.3510-1530-351504-612.236-4413004809-12石棉铜丝0.3-0.351-35-713012.1259铜基粉末冶金04-0.4510-15218 表2-2 j31-4000kn压力机制动器参数表压力机型号离合器轴转速 n（r/min）从动部分转动惯量j（kgm）摩擦材料 制动器制动力矩(nm)制动角（rad）压强q（1*10）磨损系数kj31-4003498.9铜基粉末0.191j31-40046023.2石棉塑料86000.1406.8212三，改善离合器与制动器的散热： 对于制动器来说，若使制动角满足设计要求，必须有一定的制动力矩，而制动力矩的大小主要有摩擦系数，平均摩擦半径和正压力来决定。摩擦副的材质一定且稳定工作温度在一定范围内，可把摩擦系数视为常量。可见：保持制动力矩一定时，平均摩擦半径与正压力成反比关系。实践证明：适当增大制动器的平均摩擦半径，减小正压力，可以降低其稳定工作温度和摩擦表面的瞬时温度。对于j31-4000kn压力机，制动器稳定工作温度的高低，可以用摩擦盘的温升系数k表示： k = c 公斤米/厘米*分 （2-2） 式中 ： 一次制动功 公斤*米； c 每分钟制动次数 （一般为滑块连续行程次数的50%60%）； f 摩擦盘的有效环形面积 厘米。 f = （r+ ） （r ）厘米 （2-3）式中 ： r 平均摩擦半径， 厘米； 摩擦块在镶盘上的径向尺寸 厘米。为使制动器稳定工作温度在一定范围内，对j31-4000kn压力机的离合器制动器，温升系数k 不超过7公斤米/厘米*分。同时为使摩擦表面的瞬时温度不至过高而引起冒烟，对一次制动时的k/c应予以控制，一般，对j31-4000kn压力机k/c取0.91。四，提高离合器制动器联锁操纵系统工作的可靠性。离合器接合前制动器不能完全脱开，或者在制动接合前离合器不能完全脱开，必然引起离合器制动器过热，电动机超载和设备人身事故。j31-4000kn压力机联锁操纵系统采用非刚性联锁中的气阀联锁。 第三章 离合器制动器的结构设计3.1 离合器制动器的布置离合器制动器的布置可分为三类（1） 离合器制动器均置于双支撑之间。主要缺点是更换易损件(包括摩擦片，气缸密封和三角皮带等)时需要拆卸离合器制动器的较多零件，维修工作量大。（2） 离合器制动器悬臂安放。此种结构离合器轴受力与变形较小，更换易损件方便，主要问题是需要附加支撑飞轮的刚性套，要采用较大的滚动轴承。悬臂安放的结构，在安置模具时影响到行车对压力机的接近。悬臂离合器结构简单，不用轴进气密封结构。（3） 离合器置于双支撑间，而制动器悬于压力机后方。j31-4000kn压力机采用此种结构。（图3.1 浮动镶块式摩擦离合器-制动器 ）3.2 飞轮布置我国与国外大部分单，双点压力机。飞轮布置于离合器轴上，电动机与飞轮间采用三角皮带传动。3.3 离合器制动器的联锁控制所谓离合器与制动器的联锁控制是指离合器与制动器的正常接合顺序，当离合器接合时，制动器首先脱开，而当制动时则应先脱开离合器。如果联锁失灵，则会引起离合器制动器的发热并加快摩擦副磨损，甚至还可以造成设备与人身事故。联锁操纵装置的灵敏性，影响到用寸动行程调整模具时和生产事故时的急速制动。离合器制动器的操纵系统应能保证实际制动角30。当前离合器制动器联锁操纵装置可分为两类：刚性联锁：主要优点是工作可靠，操作系统简单，实际制动角小。当前悬臂离合器制动器的刚性联锁机构工作情况不好。离合器制动器位于支撑之间，气缸为主动件（与飞轮一起旋转）的刚性联锁装置，尚无成熟结构。 图3.1 浮动镶块式摩擦离合器-制动器 1-导向销 2-制动器气缸 3,18-制动盘 4,15-垫片 5，13-浮动镶块 6-制动弹簧7,9-活塞8-大皮带轮 10-脱开弹簧 11-主动摩擦盘 12-从动盘 14-从动轴 16-旋转密封 17-螺栓（1） 非刚性连锁：非刚性连锁的方法很多，但目前较普遍使用的是气阀联锁。j31-4000kn压力机联锁操纵系统采用此种气阀联锁。由于联锁操作系统中电器的的收发信号，阀的动作，气体沿管道的流动，气缸活塞运动等均需要时间，所以压力机的单次行程工作时间滑块每分钟行程数，总是小于压力机连续运动的行程数。3.4 制动形式的选择当前制动器的制动形式有气制动与弹簧制动。制动可靠应该作为选择制动形式的主要依据。（一）气制动结构简单；气缸布置不受制动弹簧的影响；调整方便，通过改变气压即可调整制动力矩，为防止直立式压路机在没有压缩空气的情况下因滑块自重下落而造成意外人身事故，应增设辅助制动装置。与弹簧制动比较，气制动的工作可靠性较差。大吨位及卧式压力机采用气制动比较适宜。j31-4000kn压力机采用气制动。（二）弹簧制动的最大优点是制动可靠。设计中的问题有气缸的布置受弹簧尺寸与布置的的影响，脱开制动器需要的力较气制动大，各弹簧需要仔细调整。防止弹簧力不均匀造成气缸歪斜；大尺寸的螺旋弹簧的性能不能保证，当前中等吨位，直立式压路机广泛选择螺旋弹簧制动。弹簧制动的结构形式有圆柱螺旋弹簧和蝶簧。蝶簧具有以小变形承受高负荷的特点，结构比较紧凑，单个蝶簧的允许变形较小，使用中应按负荷大小和制动器脱开行程的大小，采用组合蝶簧，蝶簧组数与行程大小有关。制动气缸面积与气压，应根据脱开制动弹簧所需之最大力计算。弹簧分可调整与不可调整式，当弹簧工艺能保证各弹簧的尺寸与机械性能均匀一致时，可采用不可调式，它的结构简单。3.5 气体密封装置气体密封装置可分为气缸密封和轴进气密封。（1） 轴进气密封：离合器气缸与飞轮一起转动，压缩空气经离合器轴中心孔和飞轮与轴的相对转动面引入气缸。在离合器接合之前和接合过程中，飞轮相对于离合器轴转动。为防止压缩空气从相对转动面泄露，并提高相对转动密封的摩擦寿命。可采用锥面密封与端面密封装置。 （二）气缸密封：气缸密封采用定型密封圈(有o型v型和l型密封圈)和薄膜密封。 耐油橡胶l型密封：固定压盖的螺丝拧紧程度不易掌控，拧得太近，胶圈受压膨胀，紧贴气缸，增加摩擦阻力，甚至拧死，拧得太松了压盖螺丝处漏气。l型密封圈定心困难，造成周边摩擦阻力与密封的情况不一。 v型密封圈是较常用的密封圈。为便于安装，环形气缸密封圈的内外沟槽在活塞高度方向上应当错开(10毫米左右，如图3.2)，密封应当放在二配合件的轴上。v型密封靠压缩空气自封，必须将压缩空气引与密封圈上部。沟槽的结构和尺寸应防止密封圈在工作中翻转的可能性。j31-4000kn压力机采用v型密封圈密封 图3.2 v型密封圈 3.6 摩擦盘导向结构摩擦盘导向结构有三种：齿导向，销导向，键导向。（1） 齿导向：一般多用于摩擦盘的离合器制动器结构。其中包括：主动盘与固定在飞轮上的内齿套和从动盘与轴套的导向。（2） 销导向：单盘离合器制动器主动盘与制动器的导向采用销导向，六销式导向加工工艺差，摩擦盘受热膨胀后容易在导向配合处卡死。三销式导向，由于成120布置，导向间隙受摩擦盘径向尺寸增加的影响较小。（3） 键式导向：结构简单，其工艺性能和使用性能比较好。 j31-4000kn压力机采用此种结构（图3.1）。3.7 离合器制动器摩擦副脱开情况下间隙的调整由于摩擦件的磨损，摩擦副在脱开情况下的间隙不断增大，为减轻接合时冲击，需要调整间隙。间隙调整方法有三种：（1） 螺纹调节，此种结构可以细调。（2） 垫片组调整。垫片组形式：三毫米三片组合或1,2,3,4毫米四片组合，后者能细调。j31-4000kn压力机采用垫片组调整。（3） 台阶垫块式，可将垫块反转调节二次。 第四章 制动器的计算摩擦制动器的设计计算主要为：1）确定制动扭矩；2）确定摩擦副的平面尺寸；3）确定摩擦负的厚度尺寸；4）设计制动弹簧；5）确定气缸面积；6）核算工作能力。 4.1 制动扭矩的计算 设计制动器的出发点是使制动力矩所做的功足以吸收离合器脱开后从动系统的动能，即在规定的制动角下使滑块停止运动。 a = e (4-1) 式中 a-制动力矩所做的功； e-从动系统的动能。经理论推导和实验证明，在制动过程中，由于受到排气系统反压力的影响，制动力矩不是常数，而是变数，如图4.1所示，因此制动功为 a = 图4.1 制动力矩变化曲线如果用最大的制动力矩表示，则 a = （4-2）式中 - 最大制动力矩； - 为制动器轴上的制动角； - 力矩增大系数，既比力矩按常数变化时的制动力矩增大的系数。显然，的大小与m的函数形式有关，即与整个排气系统的参数有关。在正常的排气系统下，值可按表4-1查取。 表4-1 力矩增大系数 1/1.5 1/2 1/2.5 1/3 1/3.5 1/4 1.17 1.25 1.33 1.43 1.55 1.70注：- 曲轴上制动角 - 滑块行程次数从动系统动能为 e = i (4-3)式中 i - 从动系统当量转动惯量； - 制动器轴角速度。由式（4-1）-（4-3）得 = （4-4）一般，制动角多采用曲轴上的制动角，则式（4-4）变为 = （4-5）式中 - 制动器轴至曲轴速比； - 曲轴制动角。对通用压力机，一般取5- 10，滑块行程次数低的去下限， 高的取上限。j31-4000kn压力机曲轴制动角取5。查表4-2可知n = 20 则 = = = （）/（次/min） （4-6） = 1.7 又 i =1.7 =1.7 5.06 kgm =8.6 kgm （4-7）查表4-2可知 = ii=23.5 = 2=2 23.5 = 49.2 /s （4-8） = =8.63 nm式中选取的制动角为理论值，而从按电钮到滑块完全停止，曲轴上所转过转过的角度，要比理论值大。这是由于操纵电路上的继电器动作及管路系统中的分配阀排气均需要时间。因此对应时间曲轴转过的角度为 = 2 t =2 20= 25 （4-9）式中 t - 继电器及分配阀动作时间，取为0.2 s。 这样曲轴实际制动角为 = =30 （4-10） 表 4-2 j31-400kn压力机主传动参数 压力机型号电动机转速（r/min）每分钟行程次数n总速比传动级数第一级传动（皮带传动） 第二级传动（齿轮传动）第三级传动（齿轮传动） 速比速比速比 j31-400 1440 20 72 3 3.034.06 18 735.79 1481 4.2 摩擦副的选择和平面尺寸的计算摩擦块形状的选择：浮动柱塞式摩擦块的形状有以下几种见图4.2。 图4.2 浮动镶块形状浮动镶块形状的选择原则：（1） 传递扭矩较大，即摩擦面积较大，当量摩擦半径较大。（2） 制动器内盘上的窗孔易于加工。（3） 镶块侧向压强小。在制动器工作扭矩，平均半径和摩擦块相当情况下，b，f形摩擦块工作时侧向压力小，散热情况好。j31-4000kn压力机采用b椭圆形浮动镶块。椭圆形浮动镶块各尺寸关系如图4.3. 图4.3 浮动镶块尺寸计算图（1）摩擦半径 （4-11） 或 r = （4-12） 式中 b - 摩擦环半径宽度； c - 重叠系数。 表4-3 曲柄压力机上常用摩擦材料的性能性能料材石棉塑料z64铜基粉末冶金石棉铜摩擦系数干式0.3-0.50.3-0.40.3-0.35湿式0.16-0.16许用压强q（）离合器10-1510-153-5制动器6-106-101-3许用磨损系数k离合器15050-70制动器120摩擦面允许温度（）450350-750100查表4-3，可知q = 610 pa，= 0.3；又取b = 0.55，c =0.55 r = =0.23 m（2） 摩擦环宽度及镶块排列方式 b = （4-13）则b = br =0.550.23=0.127 m查表4-4 选取长圆形浮动镶块，相关尺寸为r = 4.5 cm，l = 1.5 cm，h = 3.5cm，f=77.3 cm = = = 1.2 （4-14） 因此选用单行排列，实际摩擦环宽度b = = = 10.5 cm 表4-4 长圆形浮动镶块尺寸参数（cm）（cm）（cm）（cm）4.51.53.577