[發明專利]一種用于盤式制動器支架的強度校核方法

有效

• 申請號: 201410274499.5
• 申請日: 2014-06-18
• 公開（公告）號: CN104077473B
• 公開（公告）日: 2017-01-25
• 發明（設計）人: 張建;唐文獻;譚雪龍;徐旗劍;朱永梅;鄭繼飛;晏飛
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司32200
• 代理人: 樓高潮

技術領域

本發明屬于盤式制動器設計技術領域，涉及一種盤式制動器，尤其涉及一種盤式制動器支架的強度校核方法。

背景技術

盤式制動器由于具有制動轉矩大、熱穩定性及制動性能和水穩定性好、外形尺寸小、磨損小、較容易實現間隙自動調整、維修作業方便等優點，廣泛應用于汽車、船舶等行業中。

公知的盤式制動器主要由制動鉗和支架兩部分組成，制動鉗通過導銷連接到支架上，支架則通過螺栓連接到制動對象骨架上。制動時，制動鉗可以沿著導銷做軸向運動，支架的主要作用為：1)通過底部導向面與制動襯塊底面接觸，在制動前期，讓制動襯塊沿著該導向面滑移，直至摩擦片與制動盤表面接觸；2)通過內側支撐面平衡制動載荷，并把制動載荷傳遞給制動對象骨架。

鑒于支架在盤式制動器工作過程中的重要性，因此確保支架強度滿足要求顯得尤為重要，對支架的強度校核也顯得尤為重要。但是，公知技術對支架的強度校核具有很強的主觀性與隨意性，存在以下缺陷：(1)通常建立獨立的支架與螺栓模型，而后在支架與螺栓之間建立接觸，但由于螺栓較多，往往造成接觸計算不收斂；為此很多分析忽略螺栓，僅在螺栓孔內施加約束，但這種簡化方式沒有考慮螺栓懸臂效應所產生的彎矩。(2)在支架的強度校核中，螺栓精度對邊界條件的影響很大，而公知的校核方法往往忽略螺栓精度的影響，直接在所有螺栓或螺栓孔上施加約束，使得校核不準確，不僅增加了支架維修與更換的風險，而且增大了安全事故發生的概率。(3)載荷被簡單地施加在與制動襯片接觸的支架側面上，而實際工況中的支架承載區僅是與制動襯片中的金屬部分接觸的那一區域，載荷施加與實際情況不匹配，造成強度校核不準確。

發明內容

本發明的目的是針對以上公知技術存在的問題和缺陷，提供一種用于盤式制動器支架的強度校核方法。該方法考慮了螺栓懸臂效應所產生的彎矩、螺栓精度等級以及實際加載區域，消除了支架強度校核的主觀性與隨意性。

為了達到上述目的，本發明所采取的技術方案是：

第一步，建立支架、螺栓求解計算域，其中，支架與螺栓看成是無縫粘接的一體。

第二步，采用線彈性模型描述支架、螺栓的材料性能，確定其彈性模量和泊松比。

第三步，對伸出支架外總長一半的螺栓處，沿著制動盤旋轉方向施加面內約束，再對支架左右兩側與制動對象骨架接觸的面上施加約束，約束其法線方向移動自由度。

第四步，在與制動襯片的金屬部分接觸的支架承載區域施加均布壓力P；

第五步，采用有限元軟件，建立支架強度計算方程，并對方程進行求解；

第六步，獲取支架所受的最大應力，使用支架材料的許用應力除以該最大應力，得出安全系數。

上述所述的求解計算域的方法是，先劃分支架網格，螺栓網格直接由支架螺栓孔網格生成。

上述所述的約束分為兩種情況：當為C精度等級螺栓，則僅對離支架中心較近的兩個螺栓施加約束；當為A、B精度等級螺栓，則對所有螺栓施加約束。

上述所述的均布壓力P的計算公式為：P＝M/L/A，其中M為最大制動力矩，L為同一旋轉平面內制動對象旋轉中心到穿過支架承載區形心法線之間的距離，A為支架承載區面積。

上述所述的支架強度計算方程的求解方法為線性迭代法。

上述所述的許用應力的選取分為兩種情況：當支架所用材料為脆性材料，許用應力為支架材料的抗拉強度；當支架所用材料為塑性材料，許用應力為支架材料的屈服強度。

上述所述的最大應力的選取分為兩種情況：當支架所用材料為脆性材料，最大應力為支架的最大主應力；當支架所用材料為塑性材料，最大應力為支架的Von-Mises應力。

本發明采用上述技術方案，具有以下有益效果：

(1)把螺栓與支架簡化為一體，克服了支架與螺栓接觸所導致的不收斂、無法計算的缺陷，對伸出支架外總長一半的螺栓處施加約束考慮了螺栓懸臂效應。

(2)充分考慮了螺栓精度等級對邊界條件的影響以及制動載荷實際作用區域，提供一種準確的校核方法，減小了支架維修與更換的風險，降低了安全事故發生的概率。

(3)本發明消除了支架強度校核的主觀性與隨意性，通過計算機模擬技術可以正確驗證支架強度，縮短支架開發周期，減少支架開發費用。

附圖說明

圖1為本發明的強度校核方法流程圖；

圖2為本發明的實施例支架的示意圖；

圖3為本發明的實施例支架與螺栓的網格示意圖。

具體實施方式