本文關(guān)鍵詞：盤式制動器摩擦副熱結(jié)構(gòu)耦合及模態(tài)分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著煤礦開采的深入發(fā)展,帶式輸送機(jī)已經(jīng)作為煤礦運輸?shù)闹饕O(shè)備而被廣泛應(yīng)用,其制動系統(tǒng)性能的優(yōu)劣直接影響著輸送機(jī)運行的安全、穩(wěn)定,進(jìn)而直接影響煤礦開采的順利運行。其中,盤式制動器由于其結(jié)構(gòu)簡單、安裝維護(hù)方便、結(jié)構(gòu)散熱較快而成為帶式輸送機(jī)的主要制動裝置,其摩擦副在制動過程中所體現(xiàn)出來的熱結(jié)構(gòu)耦合效應(yīng)成為影響盤式制動器振動、噪聲以及熱疲勞的主要因素,因此對盤式制動器進(jìn)行熱力耦合分析有重要意義。本文首先介紹了盤式制動器的研究現(xiàn)狀和熱結(jié)構(gòu)耦合分析的相關(guān)理論。在此基礎(chǔ)上,完成摩擦副的三維簡化建模并通過ANSYSWorkbench有限元分析平臺完成其制動過程的仿真模擬,揭示了制動過程中的溫度場、應(yīng)力場的分布變化規(guī)律及相關(guān)原因。分析了制動盤溫度、應(yīng)力沿軸向和徑向的變化趨勢,探討不同影響因素變化(初速度、制動時間、摩擦系數(shù)、材料密度)對其最高溫度變化的影響。仿真結(jié)果表明:制動盤和閘瓦的各點溫度均表現(xiàn)為先上升后下降的趨勢,制動盤摩擦區(qū)域的節(jié)點溫度曲線由于熱流輸入和對流換熱的交替進(jìn)行而表現(xiàn)為鋸齒狀波動,不同作用因素對最高溫度變化影響各有不同,摩擦副應(yīng)力主要變現(xiàn)為熱應(yīng)力且應(yīng)力場變化分布則與溫度場高度相似。通過搭建盤式制動工業(yè)試驗平臺,實驗驗證了制動盤正常制動工況下的溫度變化以徑向分布規(guī)律。探討了摩擦系數(shù)的影響因素并通過CFT摩擦磨損特性試驗儀分析不同初始轉(zhuǎn)速和不同制動時間下瞬時摩擦系數(shù)的變化規(guī)律。研究了盤式制動器的振動模態(tài)并通過提取其制動盤和機(jī)架的前8階模態(tài)頻率進(jìn)行對比分析。在此基礎(chǔ)上,對其機(jī)架進(jìn)行結(jié)構(gòu)上的優(yōu)化,從而為其避免共振和減小摩擦副振動提供了參考依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：盤式制動器 摩擦副 熱結(jié)構(gòu)耦合分析 振動模態(tài)
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TH222
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-10
• 第一章 緒論10-18
• 1.1 課題提出的背景及意義10-11
• 1.2 盤式制動器概述11-14
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-17
• 1.3.1 摩擦副熱結(jié)構(gòu)耦合研究現(xiàn)狀14-16
• 1.3.2 振動和噪聲的研究現(xiàn)狀16-17
• 1.4 課題的研究內(nèi)容17
• 1.5 本章小結(jié)17-18
• 第二章 熱結(jié)構(gòu)耦合理論分析18-34
• 2.1 概述18-21
• 2.1.1 摩擦生熱過程18-19
• 2.1.2 摩擦熱對制動器的影響19-21
• 2.2 熱流密度的產(chǎn)生21-24
• 2.2.1 熱流密度的計算22-23
• 2.2.2 熱量分配過程23-24
• 2.3 熱分析理論基礎(chǔ)24-29
• 2.3.1 熱力學(xué)第一定律24-25
• 2.3.2 熱傳遞方式25-26
• 2.3.3 熱傳導(dǎo)微分方程26-28
• 2.3.4 邊界條件28-29
• 2.4 熱-結(jié)構(gòu)耦合過程分析29-31
• 2.5 Workbench分析平臺簡介31-32
• 2.6 本章小結(jié)32-34
• 第三章 盤式制動器摩擦副熱結(jié)構(gòu)耦合分析34-56
• 3.1 摩擦副有限元模型的建立34-39
• 3.1.1 摩擦副三維模型的建立34-35
• 3.1.2 Workbench分析模型的建立35-37
• 3.1.3 邊界條件以及網(wǎng)格劃分37-39
• 3.2 摩擦副溫度場分析39-46
• 3.2.1 制動盤溫度場分析39-42
• 3.2.2 制動盤軸向徑向溫度分布特性42-44
• 3.2.3 閘瓦表面溫度場分布44-46
• 3.3 單一作用因素對溫度場影響46-49
• 3.3.1 制動初速度對溫度場的影響46-47
• 3.3.2 制動時間對溫度場的影響47-48
• 3.3.3 摩擦系數(shù)對溫度場的影響48-49
• 3.3.4 摩擦副密度對溫度場的影響49
• 3.4 摩擦副應(yīng)力場分析49-53
• 3.4.1 制動盤應(yīng)力場分析50-51
• 3.4.2 制動盤軸向徑向應(yīng)力分布特性51-52
• 3.4.3 閘瓦應(yīng)力場分析52-53
• 3.5 本章小結(jié)53-56
• 第四章 盤式制動器溫升及摩擦試驗56-66
• 4.1 制動盤溫升試驗56-60
• 4.1.1 試驗平臺及設(shè)備56-58
• 4.1.2 試驗過程及結(jié)果58-60
• 4.2 摩擦特性試驗60-64
• 4.2.1 摩擦系數(shù)影響因素分析61-62
• 4.2.2 試驗儀器及方案62-63
• 4.2.3 試驗結(jié)果分析63-64
• 4.3 本章小結(jié)64-66
• 第五章 帶式輸送機(jī)盤式制動系統(tǒng)模態(tài)分析66-78
• 5.1 模態(tài)分析基本理論66-68
• 5.1.1 模態(tài)分析基本定義66
• 5.1.2 模態(tài)分析數(shù)學(xué)模型66-68
• 5.2 盤式制動器模型的建立和基本假設(shè)68-69
• 5.3 模態(tài)分析結(jié)果69-73
• 5.3.1 制動盤的模態(tài)分析69-70
• 5.3.2 安裝機(jī)架的模態(tài)分析70-73
• 5.4 改進(jìn)優(yōu)化后的模態(tài)分析73-76
• 5.5 本章小結(jié)76-78
• 第六章 結(jié)論與展望78-80
• 6.1 結(jié)論78-79
• 6.2 展望79-80
• 參考文獻(xiàn)80-84
• 致謝84-85
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文85

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本文編號：308649