[发明专利]一种自卸车制动器的设计方法

权利要求书

1.一种自卸车制动器的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、确定自卸车在空载工况下和满载工况下的计算参数；

S2、计算自卸车整车所需制动力：

a1、计算某坡度值所需行车制动力：

确定理论情况下自卸车的制动距离：式中V_max为车辆运行速度，α为以百分数表示的坡度；

确定实际情况下自卸车的制动距离：式中t'为消除间隙时间，t为压力上升时间，a_min为最小制动减速度；

确定安全的制动距离：式中T为制动时间；

自卸车整车所需的行车制动力需要满足：F_z≥G·a+G·g·sinθ，式中G为等效质量，a为自卸车制动减速度，θ为道路坡度；

从而得到自卸车整车制动最小制动力：满载时的制动力F_zm，空载时的制动力F_zk；

通过自卸车的轴荷比计算以及单个制动器需要提供制动力计算来得出地面附着力，并将满载及空载条件下地面附着力与制动器提供的制动力进行比较；

a2、制动器行车制动能力校核：确定制动器的参数；然后对制动器在初始条件下、极限磨损条件下的制动能力进行校核；

a3、制动器驻车制动能力校核：对制动器在初始条件下、极限磨损条件下的制动能力进行校核；

a4、制动器的制动系统压力校核；

S3、确定自卸车制动器的结构，根据校核出的制动器的制动能力参数对制动器的各部件进行挑选，并对制动器的制动盘温度场和摩擦片寿命进行计算分析。

2.按权利要求1所述的自卸车制动器的设计方法，其特征在于：在步骤S2的a1中，自卸车的轴荷比计算包括：因为自卸车的后边两根车轴距离很近，因此可以将三根车轴简化为两根车轴，

自卸车前车轴的负荷：

自卸车前车轴的负荷：

式中，m为车辆质量，L为车辆轴距；L1为车辆重心离前桥距离；L2为车辆重心离后桥距离；h为车辆重心高度；g为重力加速度；a为车辆制动减速度；θ为道路坡度；

单个制动器制动力包括满载前桥单个制动器需要提供制动力F_mq、满载后桥单个制动器需要提供制动力F_mh、空载前桥单个制动器需要提供制动力F_kq、空载后桥单个制动器需要提供制动力F_kh；

地面附着力计算包括：

前桥地面附着力：

后桥地面附着力：

空载前桥地面附着力：

空载后桥地面附着力：

3.按权利要求1所述的自卸车制动器的设计方法，其特征在于：在步骤S2的a2中，制动器提供最大制动扭矩：

T_max＝F_t·R_v·μ·N·η；式中：F_t为制动器正压力；R_v为摩擦片作用半径；μ为摩擦片摩擦系数；N为双面制动；η为制动器效率；

自卸车整车制动器所能提供的最大制动力为：

F_max＝T_max·i/R_e；式中：i为自卸车轮边减速器传动比；R_e为车轮静力半径。

4.按权利要求1所述的自卸车制动器的设计方法，其特征在于：在步骤S2的a4中，制动缓解所需的系统压力不应低于第一次制动操作时测得压力的70％。

5.按权利要求1所述的自卸车制动器的设计方法，其特征在于：在步骤S3中，自卸车制动器包括制动器盖、活塞缸、弹簧件、制动盘、进油通道、摩擦片、放气口和进油口；

制动器摩擦片寿命计算：根据自卸车制动所需要的能量算出磨耗的摩擦片的体积，根据摩擦片摩擦面积得出两片摩擦片总的磨耗厚度，得出磨耗次数，从而得出摩擦片寿命，从而得出计算摩擦片更换周期；

制动盘温度场计算：

建立制动盘的三维模型，制动盘面的热流密度的计算公式为：

式中，q(t)为t时刻加载于制动盘面的热流密度；M为轴重；a为制动加速度；n为摩擦面数；R和r分别为闸片与盘面摩擦的环形区域的外径和内径；η为车体动能转化为热能的效率；

制动盘的对流换热系数的计算公式为：

式中，Pr为普朗特数；λα为空气导热系数；L为壁面长度；u_∞为空气流动速度m/s；v为空气得运动粘度；

通过对制动盘进行模拟仿真，对于数据读取的关键节点分别选定摩擦环中部、摩擦环边缘以及花键根部，检测整个过程中三点的温度、热应力；

模拟自卸车在满载状态、平直道条件下，以运行速度45km/h的连续3次紧急制动，根据所给条件计算制动盘的热流密度以及热交换系数值，并进行相应的求解设置，对自卸车制动盘盘体进行热-机械耦合仿真分析。