带式输送机用盘式制动器碟形弹簧的疲劳分析.pdf

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1、带式输送机用盘式制动器碟形弹簧的疲劳分析于岩石浩白雪艳于筱颖山东科技大学机电学院青岛266510摘要：建立了带式输送机用盘式制动器中碟形弹簧的强度计算模型，在AnsysWorkbenchl3．0软件中进行建模，通过对碟形弹簧进行有限元分析，得出碟形弹簧的应力图、疲劳破坏图，为今后的盘式制动器碟形弹簧的设计提供依据。关键词：带式输送机；盘式制动器；碟形弹簧；强度计算；AnsysWorkbench；有限元分析中图分类号：TH222文献标识码：A文章编号：1001—0785(2014)09—0005—04Abstract

2、：ThestrengthcalculationmodelforthebellevillespringinthediscbrakeofthebeltconveyerisbuiltinAn-sysWorkbench13．0，toperformthefiniteelementanalysisforthebellevillespringandgetthestressdiagramandfatiguedamagediagram，providingabasisforfurtherdesignofsuchspring．Keywo

3、rds：beltconveyer；discbrake；bellevillespring；strengthcalculation；AnsysWorkbench；finiteelementa-nalysis在现代化矿井运输中，带式输送机占据着非大值时，F>，N=0，闸瓦间隙大于零，此时常重要的地位。盘式制动器是保证带式输送机安为全松闸状态。全可靠工作的重要组成部分，其靠碟形弹簧产生制动力，碟形弹簧是盘式制动器的核心构件之一，具有刚度大、缓冲吸振能力强、能以小变形承受大载荷的特点。碟形弹簧的设计质量对于盘式制动器具有很大

4、的影响。本文应用AnsysWorkbench13．0对碟形弹簧进行强度分析，在碟形弹簧发生失效之前对其进行判断分析，从而提高了盘式制动器的性能。1．活塞2．制动器体3．液压缸1盘式制动器的工作原理4．碟形弹簧5．闸瓦6．制动盘图1盘式制动器工作原理图盘式制动器依靠液压缸中的油压与碟形弹簧共同作用使闸瓦与制动盘之间产生摩擦制动力矩，并且利用液压油压缩碟形弹簧进行松闸，卸压后2碟形弹簧的强度计算模型碟形弹簧产生压力施闸。其工作原理如图1所示，2．1碟形弹簧的结构形式及受力分析活塞同时受压力油产生的作用力F和碟形弹簧的2

5、．1．1单片碟形弹簧结构形式及受力分析作用力的作用，所以活塞通过闸瓦压向制动盘碟形弹簧是截面呈浅锥状的轴对称回转体，的正压力主要用于承受轴向载荷。载荷作用的位置是在圆N=F2一F1(1)锥体的内缘和外缘的圆周上，在如图2所示的轴向载荷P作用下，截面的锥底角变小，碟形弹簧当油压为0时，F=0，所以Ⅳ=F，此时为全制动状态；当油压升高时，液压油产生的推产生轴向压变形．厂。通常使用的普通碟形弹簧分为力，增大，弹簧力F：将部分地克服，对制动盘的两种：一种是没有支撑面的，如图2所示；另一种是有支撑面的。本文研究讨论没有支撑面

6、的情作用力减小，从而减小制动力矩；当油压达到最《起重运输机械》2014(9)一5一况，对于有支撑面的一般是在没有支撑面的基础一一‘·‘K一4·‘上考虑一些修正系数进行计算。碟形弹簧的主要尺寸有外径D、内径d、度t、碟形弹簧的自由[(一2K3)(了ho一丢)+](5)高度等。式中：P为单个碟形弹簧的载荷，N；E为弹性模量，MPa；为泊松比；C为外径与内径的比值，C=D／d。2．1．2组合碟形弹簧的结构形式以及受力分析由于单片碟形弹簧的变形量和负荷值往往不图2碟形弹簧结构能满足使用要求，需要成组使用，组成碟簧组合件。最

7、常用的碟形弹簧组合方式之一是叠合组合根据弹性力学理论，碟形弹簧的最大应力分碟簧，如图4所示。叠合组合碟簧是由n个同方布在其内、外缘的圆周上，即图3中的I、Ⅱ、向、同规格的一组碟簧组成，在不计摩擦力时Ⅲ、Ⅳ点。P=nPI{l={Ⅳ1rz=日。+(n一1)6拉．-~ltliOiIj¨●一式中：P为叠合组合碟簧的载荷，为叠合一2Ⅲ，组合碟簧的变形量，日为叠合组合碟簧的自由yI高度。町讯讯而，1●ⅣO图4叠合组合碟簧2Ⅲ『irⅡ另一种常用的碟形弹簧组合方式是对合组合Y’碟簧，如图5所示。对合组合碟簧有n个相向同规Co)格的

8、一组碟簧组成，在不计摩擦力时图3碟形弹簧受力图P=p{l={=nHoP=t4《hono式中：P为对合组合碟簧的载荷，为对合了一】组合碟簧的变形量，日为对合组合碟簧的自由(1)高度。I、Ⅱ、Ⅲ、IV点处应力为]一·岳丢卜](2)图5对合组合碟簧4Earn：一。南[丢】2．2碟形弹簧的疲劳强度计算(3)对于静载荷下的碟形弹簧，其失效形式是最Ⅲ=一—1—／／,2·