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工業(yè)制動(dòng)器襯片摩擦特性測(cè)試
摘要
在目前的研究中一個(gè)新的制動(dòng)設(shè)置了測(cè)試鼓制動(dòng)器摩擦襯片工業(yè)制動(dòng)器與滾筒直徑為30。在安裝程序進(jìn)行的測(cè)試，制動(dòng)經(jīng)過(guò)一系列的循環(huán)中，鼓是從服務(wù)速度降低到停滯放緩。在每個(gè)周期的相同數(shù)量的能量耗散一個(gè)現(xiàn)實(shí)的安全停止。這是通過(guò)添加在安裝飛輪使系統(tǒng)的動(dòng)能在服務(wù)速度相匹配的吊裝系統(tǒng)消耗緊急停止時(shí)獲得的能量。兩種不同的制動(dòng)李寧材料進(jìn)行了表征。這兩種材料進(jìn)行兩個(gè)系列的試驗(yàn)研究在多個(gè)周期系數(shù)摩擦力的變化。據(jù)觀察，對(duì)襯片摩擦系數(shù)是依賴(lài)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(guān)鍵詞：鼓式制動(dòng)器，摩擦，測(cè)試，摩擦系數(shù)，溫度介紹簡(jiǎn)介應(yīng)用彈簧，電釋放鼓式制動(dòng)器在工業(yè)環(huán)境中使用，如鋼米爾斯，控制起重機(jī)以及起重機(jī)的起重設(shè)備的運(yùn)動(dòng)。這種起重機(jī)通常由電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力，但盡管提升機(jī)電動(dòng)機(jī)通常是為了產(chǎn)生更大的扭矩，減小輸出速度提升升降重物的一個(gè)可接受的水平，但它仍然可能是由電機(jī)升降過(guò)程中的電氣故障的情況下一個(gè)沉重的驅(qū)動(dòng)對(duì)象。這種危險(xiǎn)的情況被稱(chēng)為塊下降。停止電機(jī)在塊下降，案例應(yīng)用彈簧，電釋放鼓式制動(dòng)器使用。這些制動(dòng)器包含重型彈簧推動(dòng)制動(dòng)蹄對(duì)與電機(jī)或傳動(dòng)輸出軸旋轉(zhuǎn)的鼓?？s回彈簧，內(nèi)置電磁已被供電。電磁閥一般是連接在電機(jī)的電路，當(dāng)電源輸給電動(dòng)機(jī)，電磁閥也失去權(quán)力，允許彈簧將制動(dòng)蹄對(duì)鼓，從而防止電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)自如。當(dāng)塊出現(xiàn)下降，鼓式制動(dòng)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(jī)的電氣電路的故障，它是將負(fù)載安全上重要的。正常的程序是使用手動(dòng)控制備份電路一會(huì)兒打開(kāi)制動(dòng)。防止過(guò)快的下降速度，剎車(chē)片刻后關(guān)閉再次，停止加載。這些行動(dòng)是重復(fù)幾次，直到負(fù)載降低完全。在這個(gè)過(guò)程中，制動(dòng)鼓材料分別考驗(yàn)，因?yàn)榭傌?fù)荷必須放慢多次在沒(méi)有起重設(shè)備的牽引的幫助。
制動(dòng)鼓的制動(dòng)力不僅取決于由彈簧施加的力，而且所使用的材料在制動(dòng)蹄與制動(dòng)鼓之間的摩擦特性決定的。在使用過(guò)程中的摩擦材料的行為是因?yàn)槿狈蓪?dǎo)致制動(dòng)摩擦滑移由于沉重的負(fù)荷。然而，摩擦系數(shù)（COF）太高會(huì)使?jié)L筒軸和可引起高鼓的溫度和在滾筒可導(dǎo)致裂縫在鼓面甚至鼓斷裂高動(dòng)態(tài)負(fù)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(lài)于它們的組合物和使用條件。通過(guò)對(duì)小樣本進(jìn)行了一系列的測(cè)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(fù)載，滑動(dòng)速度，和溫度。在另一篇研究表明也鼓材料C一對(duì)制動(dòng)摩擦學(xué)性能的影響由于在特定的熱容量和熱導(dǎo)率的變化。因此，當(dāng)新的制動(dòng)材料的開(kāi)發(fā)，仍有必要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試來(lái)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(dòng)蹄和動(dòng)態(tài)效果的幾何偏差在制動(dòng)表面。這意味著，對(duì)摩擦材料不能用于對(duì)全制動(dòng)性能做出可靠的預(yù)測(cè)，小規(guī)模的試驗(yàn)結(jié)果外推。因此，在大多數(shù)情況下的全面測(cè)試，得到的制動(dòng)性能準(zhǔn)確的信息的唯一選擇。
全面的測(cè)試設(shè)置
鼓式制動(dòng)器的設(shè)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(dòng)。在這種情況下，局部摩擦強(qiáng)度的假想摩擦段改變制動(dòng)過(guò)程。這一過(guò)程稱(chēng)為熱不穩(wěn)定原因，超過(guò)臨界速度，在摩擦諧波變化的穩(wěn)態(tài)制度。可以通過(guò)有限元分析，準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)。然而，在的情況下，塊下降和程序安全地降低負(fù)載后，短暫的政權(quán)是感興趣的區(qū)域，因?yàn)闆](méi)有達(dá)到穩(wěn)態(tài)政權(quán)。為此，一個(gè)新的安裝程序是用來(lái)模擬一個(gè)更好的方法塊下降現(xiàn)狀。
在新安裝的制動(dòng)器進(jìn)行了一系列的周期中，鼓是從服務(wù)速度慢下來(lái)休息。當(dāng)然有一個(gè)現(xiàn)實(shí)的情況，應(yīng)該有同等數(shù)量的能源消耗在一個(gè)周期為一個(gè)真正的安全停止。要獲得此，慣性系統(tǒng)的質(zhì)量矩是這樣一種方式，在服務(wù)速度系統(tǒng)的動(dòng)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(cè)試設(shè)置的詳細(xì)信息一起提交獲得摩擦系數(shù)計(jì)算方法。以后的兩種不同的制動(dòng)李寧材料試驗(yàn)數(shù)據(jù)將被討論。
測(cè)試設(shè)置的描述
正面設(shè)置的剖視圖示意圖顯示在圖1和2。總的觀點(diǎn)是建立在fig.3.the設(shè)置了包括應(yīng)用和電氣安全制動(dòng)釋放M 30型彈簧，其鼓（1）是由一個(gè)直流復(fù)合驅(qū)動(dòng)（在100千瓦5000 rpm）電機(jī)（17）。制動(dòng)力由彈簧施加（4）推動(dòng)制動(dòng)蹄對(duì)鼓（2）。李寧不同摩擦材料（3）可以被安裝在制動(dòng)蹄在剎車(chē)試驗(yàn)他們的行為。制動(dòng)壓力可以通過(guò)螺栓調(diào)節(jié)彈簧壓縮（5）和可變化之間的0和16.6 N / cm2.the后者對(duì)應(yīng)于最大制動(dòng)力矩約10 kNm一COF之間的鼓和摩擦0.6.to李寧打開(kāi)制動(dòng)電磁閥（6）供電牽引部分（7）的左側(cè)和壓縮彈簧。
圖1原理前視圖的鼓式制動(dòng)器設(shè)置
圖2示意剖面視圖的鼓式制動(dòng)器設(shè)置
為了獲得一個(gè)系統(tǒng)，包含足夠的動(dòng)能來(lái)模擬真實(shí)的塊的下降情況，驅(qū)動(dòng)輪（8）是用來(lái)增加系統(tǒng)的慣性。鼓（1）和驅(qū)動(dòng)輪（8）是由主軸進(jìn)行（10）。驅(qū)動(dòng)輪連接主軸使用兩個(gè)鎖緊組件（9）。主軸是由兩個(gè)自調(diào)心球軸承支承（11）是由一個(gè)彈性爪型聯(lián)軸器連接到直流電動(dòng)機(jī)（12）。
滾筒和驅(qū)動(dòng)輪具有相同的直徑30或760毫米。對(duì)不同的設(shè)置，旋轉(zhuǎn)部件在表1中給出的慣性矩。滾筒，驅(qū)動(dòng)輪，與主軸貢獻(xiàn)最大的系統(tǒng)的慣性矩的部分。由于顎耦合，直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)和6公斤?M2慣性安裝其他旋轉(zhuǎn)部件必須加以考慮。這給設(shè)置一個(gè)總內(nèi)TIA 95.1公斤?平方米在422 kJ的總動(dòng)能在900轉(zhuǎn)的服務(wù)速度的時(shí)刻。因?yàn)榭傊苿?dòng)蹄的面積是0.28平方米，在每個(gè)制動(dòng)周期的平均能量密度大約是1500 kJ / m2.in以前的研究severin5制動(dòng)與25鼓散熱168 kJ在每個(gè)制動(dòng)周期從900轉(zhuǎn)的服務(wù)速度開(kāi)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(qǐng)一個(gè)更高的能量密度為材料，從相同的服務(wù)速度出發(fā)。
在制動(dòng)周期，滾筒和驅(qū)動(dòng)輪提出服務(wù)速度，而剎車(chē)是開(kāi)放的。一旦達(dá)到900 rpm的速度，電機(jī)的功率開(kāi)關(guān)合閘。當(dāng)最后鼓來(lái)休息，制動(dòng)打開(kāi)再次和周期重復(fù)的。
在測(cè)試過(guò)程中，轉(zhuǎn)速的測(cè)量采用全站儀安裝在電動(dòng)機(jī)和滾筒的表面溫度持續(xù)使用sp我- TEC 2005d紅外傳感器測(cè)量（見(jiàn)（18）圖）?？刂葡到y(tǒng)的所有信號(hào)的測(cè)量，通過(guò)計(jì)算機(jī)進(jìn)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(fù)荷傳感器的力被記錄在五個(gè)樣本的頻率/二。
為了制動(dòng)轉(zhuǎn)矩測(cè)量，制動(dòng)器是安裝在兩個(gè)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(gè)建筑線A和B的鼓在逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)的方式制作，在支持反應(yīng)力（14）可以是負(fù)的。針對(duì)這種力的部分（15）存在時(shí)，其接觸面平行于接觸表面（14）。一個(gè)傳感器（16）與一個(gè)容量為20 kN安裝500毫米的滾筒旋轉(zhuǎn)的中心在制動(dòng)過(guò)程中制動(dòng)。將嘗試與滾筒轉(zhuǎn)動(dòng)。傳感器將防止這種情況發(fā)生，將應(yīng)用一個(gè)力FL（N）。由于傳感器是剛性的，實(shí)際的旋轉(zhuǎn)是非常小的剎車(chē)在傾斜的表面的位置（13）不會(huì)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(duì)齊方式的反應(yīng)力向量通過(guò)中心E的滾筒的旋轉(zhuǎn)和反力，不利于在力矩平衡這一點(diǎn)。計(jì)算摩擦系數(shù)的摩擦系數(shù)可從所施加的制動(dòng)力矩MB計(jì)算，這可以從測(cè)得的傳感器FL表達(dá)在鼓的中心的力矩平衡力的計(jì)算（圖1）：
MB = FL?0.500°FG?E（NM）（1）
（N）的FG制動(dòng)重力和E（M）的質(zhì)量中心到滾筒的旋轉(zhuǎn)中心的偏心。制動(dòng)器的引力常數(shù)，因?yàn)橹苿?dòng)器的實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)很小，偏心率可以也被認(rèn)為是恒定的。當(dāng)制動(dòng)是開(kāi)放的，沒(méi)有施加制動(dòng)力矩，但因其制動(dòng)質(zhì)量偏心，還有應(yīng)用于傳感器的力。在這種情況下（MB = 0）公式1成
在佛羅里達(dá)州是一個(gè)測(cè)量值。通過(guò)這種方式為3136 nm的FG?E值被發(fā)現(xiàn)約1噸。隨著制動(dòng)的質(zhì)量，得到一個(gè)估計(jì)的偏心距0.31米。在計(jì)算產(chǎn)品的成品?E用。偏心率的估計(jì)值是只提到一個(gè)例子。
從制動(dòng)力矩計(jì)算公式1，MB，COFμ可以在下面的部分解釋計(jì)算。如圖如圖4所示，制動(dòng)壓力P（n／m2）乘以系數(shù)，在制動(dòng)蹄表面綜合等于制動(dòng)力矩MB：
從兩個(gè)制動(dòng)鞋是現(xiàn)在式結(jié)果因子2可以簡(jiǎn)化方程3。
因此，B制動(dòng)蹄的寬度（0.300米），R制動(dòng)鼓的半徑（0.380米），P平均制動(dòng)壓力測(cè)試中（8.1 N /平方厘米= 8.1?104 N/m2）和α一制動(dòng)蹄角的一半35°或0.611 RAD）。與上述數(shù)值方程成為一個(gè)制動(dòng)循環(huán)過(guò)程在每個(gè)循環(huán)制動(dòng)，滾筒和驅(qū)動(dòng)輪被帶到900轉(zhuǎn)。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(kāi)始2秒后制動(dòng)器關(guān)閉。滾筒停兩秒鐘后，數(shù)據(jù)采集中斷和中斷后再次打開(kāi)，循環(huán)重新開(kāi)始。為了控制數(shù)據(jù)流和避免過(guò)量的數(shù)據(jù)記錄，數(shù)據(jù)記錄被中斷時(shí)，鼓了服務(wù)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(kāi)始在一個(gè)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(gè)價(jià)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(kāi)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(dòng)器設(shè)置
圖4示意圖的閘瓦壓力
圖5測(cè)量信號(hào)在一個(gè)制動(dòng)循環(huán)
長(zhǎng)期的測(cè)試系列
在長(zhǎng)期的試驗(yàn)，證實(shí)了這兩種材料的溫度依賴(lài)的動(dòng)態(tài)。材料1的長(zhǎng)系列試驗(yàn)結(jié)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(gè)周期短的中斷發(fā)生時(shí)，鼓溫度下降到約8°C. TEM - perature下降也清晰可見(jiàn)，在這個(gè)周期中COF路徑一滴。
材料2的長(zhǎng)系列試驗(yàn)結(jié)果表明該COF明確的減少與增加鼓溫度。即使對(duì)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(gè)30制動(dòng)周期，一個(gè)小的變化出現(xiàn)在隨后的周期中，導(dǎo)致材料1輕微的COF的增加（0.49在250個(gè)周期）和2（COF材料略有減少0.31在250個(gè)周期）。
結(jié)論
創(chuàng)造工業(yè)制動(dòng)器襯片真實(shí)的測(cè)試條件下，一種新的測(cè)試設(shè)置直徑尺寸制動(dòng)的開(kāi)發(fā)。從測(cè)量信號(hào)的制動(dòng)襯片的摩擦系數(shù)可以計(jì)算。
在兩個(gè)不同的鼓式剎車(chē)片進(jìn)行的試驗(yàn)表明，第一李寧材料有COF，鼓溫度升高，而第二個(gè)李寧材料顯示了相反的行為。因?yàn)樵贑OF的安全制動(dòng)一個(gè)太大的減少會(huì)導(dǎo)致不安全的工作條件，第一材料應(yīng)安全制動(dòng)應(yīng)用的首選材料。