[發明專利]楔形自增力盤式制動器的設計方法

有效

• 申請號: 201210042955.4
• 申請日: 2012-02-24
• 公開（公告）號: CN102562871A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 王軍年;楊南南;初亮;王哲;楊宇;王慶年
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: F16D55/224
• 分類號: F16D55/224;F16D65/14;F16D121/04;F16D125/66
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 齊安全

1.一種楔形自增力盤式制動器的設計方法，其特征在于，所述的楔形自增力盤式制動器的設計方法的步驟如下：

1)楔形自增力盤式制動器的總體設計：

(1)楔形自增力盤式制動器的結構設計

所述的楔形自增力盤式制動器包括制動鉗體(1)、楔形制動塊(2)、2個結構相同的摩擦襯片(3)、固定制動塊(5)、4～6個結構相同的滾柱(6)、密封圈(7)、輪缸活塞(8)、輪缸(9)、2個結構相同的擋板(11)、制動鉗導向架(13)、擋塊(14)與三爪彈簧夾(15)；

(2)楔形自增力盤式制動器中主要零部件的結構設計

a.楔形制動塊的結構設計

所述的楔形制動塊(2)設計成一個橫截面為直角三角形的由斜邊面、大直角邊面、小直角邊面與同和斜邊面、大直角邊面、小直角邊面垂直的前后端面所圍成的空心柱體，斜邊面與大直角邊面之間的夾角被稱為楔形制動塊(2)的頂角，楔形制動塊(2)的前后端面上設置有橫截面為矩形的突出的導軌，橫截面為矩形的突出的導軌和大直角邊面平行；

b.制動鉗體的結構設計

所述的制動鉗體(1)設計成一個由制動鉗口與輪缸(9)鑄造而成的一體件，制動鉗體(1)的頂端面為一矩形的平面，制動鉗體(1)上端的前端面與后端面上沿X方向分別設置有突出的橫截面為矩形的前端長條形凸臺與后端長條形凸臺，制動鉗體(1)中的輪缸(9)左端面的上端設置一個平行于YOZ平面的平面，制動鉗體(1)中的制動鉗口的內側面是一個與水平面夾角為一定值的斜平面，該夾角的大小和楔形制動快(2)中的楔角相等，制動鉗體(1)中的制動鉗口的左端設置一個輪缸(9)，輪缸(9)的回轉軸線與制動鉗口的內側面平行，輪缸(9)的內壁上設置有安裝密封圈(7)的密封圈槽，輪缸活塞(8)安裝在輪缸(9)內；

c.擋板的結構設計

所述的楔形自增力盤式制動器中的楔形制動塊(2)的兩側對稱設置有擋板(11)，兩擋板(11)為結構相同的矩形板類結構件，兩擋板(11)的上端均布有安裝螺栓的通孔，兩擋板(11)下端的內側面上設置有與楔形制動塊(2)兩端面上的橫截面為矩形的導軌為滑動連接的橫截面為矩形的導向槽，橫截面為矩形的導向槽和矩形擋板(11)的縱向對稱面平行，兩擋板(11)上設置有安裝滾柱(6)的4～6個結構相同的圓軸孔，安裝滾柱(6)的4～6個結構相同的圓軸孔的對稱軸線相互平行并處于同一平面內，4～6個結構相同的滾柱(6)兩端的滾軸與兩擋板(11)上的4～6個結構相同的圓軸孔為間隙配合，擋板(11)上安裝滾柱(6)的4～6個結構相同的圓軸孔的對稱軸所處的平面和橫截面為矩形的導向槽平行并處于橫截面為矩形的導向槽的上方；

d.制動鉗導向架的結構設計

制動鉗導向架(13)設計成一個由上制動鉗口與下制動鉗口組成的U字形的結構件，制動鉗導向架(13)的下制動鉗口的內側面為一水平面，下制動鉗口內側面的周邊設置有橫截面為矩形的長條形凸臺，相鄰兩根長條形凸臺是斷開的，左側長條形凸臺、前端長條形凸臺與右側長條形凸臺的外端面和制動鉗導向架(13)下制動鉗口的左端面、前端面與右端面在同一平面內，制動鉗導向架(13)的上制動鉗口的頂端面與內側面為平面，制動鉗導向架(13)上制動鉗口的中心處設置有矩形通孔，制動鉗導向架(13)的左端與右端設置有左端凸耳與右端凸耳，左端凸耳的左端與右端凸耳的右端沿Z軸方向設置有導向銷通孔，制動鉗導向架(13)上制動鉗口前后端設置有前端長條形上凸臺與后端長條形上凸臺，前端長條形上凸臺與后端長條形上凸臺的內側面上沿X方向設置兩條橫截面為矩形的前端長條形槽與后端長條形槽，制動鉗導向架(13)上制動鉗口的左側端面上設置有兩個螺釘孔，制動鉗導向架(13)上制動鉗口的右端設置有右端長條形上凸臺；

(3)楔形自增力盤式制動器中各零部件的裝配關系設計

制動鉗體(1)的上端裝入制動鉗導向架(13)上制動鉗口上的前端長條形上凸臺、右端長條形上凸臺、后端長條形上凸臺與采用螺釘安裝在制動鉗導向架(13)上制動鉗口的左端面上的擋塊(14)之間，其中：制動鉗體(1)中與XOZ平面平行的兩側面和制動鉗導向架(13)上制動鉗口的前端長條形上凸臺與后端長條形上凸臺的內側面接觸連接，而制動鉗體(1)中與YOZ平面平行的兩側面和采用螺釘安裝在制動鉗導向架(13)上制動鉗口的左端面上的擋塊(14)的右端面與制動鉗導向架(13)上制動鉗口的右側長條形上凸臺的內側面不接觸，制動鉗導向架(13)上制動鉗口的內側矩形環面和制動鉗體(1)的頂端面接觸滑動連接；制動鉗導向架(13)上制動鉗口的前端長條形上凸臺與后端長條形上凸臺設置的前端長條形槽與后端長條形槽和制動鉗體(1)上的前端長條形凸臺與后端長條形凸臺相配合，制動鉗體(1)中的制動鉗口的內側面與4～6個結構相同的滾柱(6)接觸連接，4～6個結構相同的滾柱(6)和處于其下方的楔形制動塊(2)的大直角邊面接觸連接，楔形制動塊(2)的斜邊面上粘接有第一個摩擦襯片(3)，楔形制動塊(2)的小直角邊面通過三爪彈簧夾(15)與固定于制動鉗體(1)中的制動鉗口左端的輪缸(9)中輪缸活塞(8)的伸出端連接，楔形制動塊(2)的小直角邊面與輪缸(9)的中心軸線垂直，密封圈(7)安裝在輪缸(9)內壁上的密封圈槽里，輪缸活塞(8)與輪缸(9)之間為間隙配合的滑動連接，固定制動塊(5)固定于制動鉗導向架(13)中的下制動鉗口的內側面上，第二個摩擦襯片(3)的底面與固定制動塊(5)上表面粘接，2個結構相同的擋板(11)通過螺栓安裝在制動鉗體(1)中的制動鉗口的兩側端面上，2個結構相同的擋板(11)的內端面與楔形制動塊(2)的前后端面為間隙配合，2個結構相同的擋板(11)內側的矩形導向槽和楔形制動塊(2)的前后端面上的突出的導軌配裝在一起為滑動連接，2個結構相同的擋板(11)上的4～6個結構相同的圓孔與4～6個結構相同的滾柱(6)兩端的滾軸配裝在一起為間隙配合；

2)楔形制動塊頂角的設計

(1)滿足楔形自增力盤式制動器所需自增力倍數

a.楔形自增力盤式制動器的制動效能因數為：

c*=2μ1tanα-μ1]]>

c^*--楔形自增力盤式制動器的制動效能因數；

μ1--楔形制動塊與制動盤間的摩擦因數；

α--楔形制動塊的頂角，單位.度；

b.而傳統盤式制動器的制動效能因數為：

c＝2μ1

在同等促動力下，楔形自增力盤式制動器的制動力將是傳統盤式制動器制動力的1/(tanα-μ1)倍，選擇適當的楔形制動塊的頂角α，可獲得一定的自增力倍數；

c.根據楔形自增力盤式制動器的自增力倍數曲線得出設計中要求楔形制動塊的頂角α要滿足α＞arctanμ1的條件；根據楔形自增力盤式制動器的自增力倍數曲線又得出為了獲得較大的增力倍數，使楔形制動塊的頂角α的值盡量接近arctanμ1的值；

(2)滿足楔形制動塊所需回復力

楔形制動塊(2)所需回復力為：

T＝N1cosα(μ1+μ2-tanα)

T——使楔形制動塊退出制動工況所需拉力；

N1——楔形制動塊與制動盤間的正壓力；

μ1——楔形制動塊與制動盤間的摩擦因數；

μ2——楔形制動塊與制動鉗體間的摩擦因數；

(3)防止在發生熱衰減現象時制動效能喪失過大

a.當楔形自增力盤式制動器各個部件都處于良好工作狀況時，楔形自增力盤式制動器的自增力倍數為

b.當楔形自增力盤式制動器長時工作以后，或發生熱衰減時，摩擦因數變為μ，自增力倍數變為

c.熱衰減比率n/n1的值可以反映熱衰減情況的嚴重程度，由試驗得出，為了防止在發生熱衰減等現象時楔形自增力盤式制動器制動效能喪失過大，應該增大楔形制動塊的頂角α的取值；

(4)所以設計楔形制動塊的頂角時，應綜合考慮滿足楔形自增力盤式制動器所需自增力倍數、滿足楔形制動塊所需回復力與防止在發生熱衰減現象時制動效能喪失過大，選取一個楔形制動塊頂角α的優化值。