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环状刹车钢板应力对比结果

环状刹车钢板应力对比结果

[来源:http://www.hqmotorcn.com]    [作者:东莞电机厂]    [日期:2017-11-14 11:38]    [热度:]

虽然杆柱反转现象在实际生产中是不可避免的,但如果一旦失控,便会产生(1)杆柱的脱扣、光杆甩弯,损坏地面驱动装置的零部件,影响使用寿命;(2)增加部件之间的摩擦,使部分零件过热,引燃井口周围的气态的油气,造成井口燃烧,甚至爆炸;(3)反转失控会危及现场操作人员的安全,造成生产事故的隐患。螺杆除可能由于正常工作时杆柱内会存在未释放的扭矩,停机后未释放的扭矩致使螺杆发生反转的因素外,螺杆停机时动液面如果比较深,油套之间的压差作用会使油管内的液柱下降,从而导致转子加速反转。

 

油套之间的压差是导致螺杆发生反转的因素之一,当螺杆停机后,如果油管内的液柱与套管内液柱高度相差越大,油套之间的压差越大,其对转子施加的扭矩就越大,直至油管内与套管内液体的压力相等。如果这过程越长,螺杆的杆柱反转的圈数越多。因为弹性势能的释放所导致的反转过程作用时间较短,但所产生的破坏力很大;油套压差作用而产生的反转加速过程作用时间长,且随着时间的推移所产生的破坏力也随之增强。因此,在研究杆柱反转扭矩过程中可将上述两个过程分别研究,有利于问题的简化。

 

依靠电磁铁产生的电磁力和高性能的机械弹簧产生的弹力,来控制此装置的制动和释放过程。在制动瞬间,电磁装置产生的电磁力矩最大,刹车盘在弹簧挤压下在刹车盘有效接触面内产生的摩擦力矩最大,是整个制动过程中最危险工况。除此之外,在东莞电机厂重新启动前,储存的扭矩第一次释放瞬间,刹车装置要承受最大静扭矩的作用,也是点动释放过程不能忽略的因素。

 

进入SolidworksSimulation创建新算例。定义环状刹车钢板材料为AISI304,属性参数:弹性模量E为190GPa,泊松比为0.29,密度为8000kg/m3,许用应力为206MPa,切变模量G=80GPa。根据环状刹车钢板工作原理,合理添加约束后,在环状刹车钢板与摩擦片的接触面上施加5839.44N的轴向正压力和218.22Nm绕轴方向的摩擦力矩。

 

制动器主体钢架结构中,4个空心螺栓将盘状刹车钢板半固定在装置中,限制了盘状刹车钢板径向位移和绕轴向转动,但可以让刹车钢板在电磁铁的吸放作用下做轴向运动。制动器工作时,盘状刹车钢板在弹簧力的作用下与摩擦片接触并产生刹车力矩,盘状刹车钢板也受到相应的反转距,而固定盘状刹车钢板的这4个空心螺栓是承担这个反转矩的主体。所以4个空心螺栓在反转矩的作用下能否满足强度要求,决定了制动主体钢架的整体稳定性。

 

进入SolidworksSimulation创建新算例。东莞电机定义制动盘与摩擦片材料为AISI304,属性参数:弹性模量E为190GPa,泊松比为0.29,密度为8000kg/m3,许用应力为206MPa,切变模量G=80GPa。将制动器外壳固定后,在盘状刹车钢板与摩擦片的接触面上施加5839.44N的轴向正压力(红色箭头)和218.22N.m绕轴方向的摩擦力矩(蓝色箭头),并且在12个弹簧安装位置施加与正压力相对应的支持力(粉色箭头)如图1。

图1:主体钢架受力示意图

主体钢架受力示意图

划分网格并运行分析后,为了能看到空心螺栓的应力情况,用爆炸视图显示主体钢架的应力分析结果,如图2。

图2:主体钢架应力分析结果

主体钢架应力分析结果

从应力分析结果可以看出,最大应力产生在空心螺栓上,与盘状刹车片接触的红色位置,约为12MPa,远小于屈服极限206MPa。所以空心螺栓在制动时不会被切断,满足要求。进而可知主体钢架满足强度要求。

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