重型卡車橋前橋制動(dòng)盤制動(dòng)過程的有限元?jiǎng)討B(tài)分析

今天，專業(yè)重卡車橋廠家將為大家分享，重型卡車橋前橋制動(dòng)盤制動(dòng)過程的有限元?jiǎng)討B(tài)分析。

1.浮動(dòng)錯(cuò)式盤式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)及工作原理

           浮動(dòng)嵌式盤式制動(dòng)器的優(yōu)點(diǎn)是，結(jié)構(gòu)相對簡單，成本較為便宜并且容易布置，這樣能夠縮短制動(dòng)器與輪穀的距離，相同組的制動(dòng)塊還可Ｗ同時(shí)在行車制動(dòng)與駐車制動(dòng)中發(fā)揮作用。因此，浮動(dòng)錯(cuò)式盤式制動(dòng)器廣泛應(yīng)用于重型卡車汽車中。本文研究重型卡車盤式制動(dòng)器包括前后摩擦片、制動(dòng)盤、制動(dòng)氣室及制動(dòng)錯(cuò)等部分。

           制動(dòng)氣室與同側(cè)的制動(dòng)塊總成是可活動(dòng)的；而另一邊的制動(dòng)塊總成則是固定的。當(dāng)進(jìn)行制動(dòng)的時(shí)候由于氣壓的作化活塞將推著未固定的制動(dòng)塊總成擠壓到制動(dòng)盤上，相應(yīng)地反作用為會(huì)推著制動(dòng)錯(cuò)體及安裝在上面的制動(dòng)塊總成一起擠壓向盤體的另一邊，直至盤體兩側(cè)的制動(dòng)塊總成受到的壓力均勻。

           重型卡車由于載重量大，各車橋的軸荷就大，為保證車輛的安全性及為減少對路面的損傷，中國的法規(guī)要求貨車的軸荷不能超標(biāo)，因此重型卡車多采用雙前橋結(jié)構(gòu)。參考《汽車行車制動(dòng)器疲勞強(qiáng)度臺(tái)架試驗(yàn)方法》。在制動(dòng)的時(shí)候，制動(dòng)力是車輪的法向支反力與附著系數(shù)的乘積。

           由于雙前橋汽車是超靜定結(jié)構(gòu)，其法向支反力僅由靜力平衡方程是確定不下來的，需要綜合考慮雙前橋汽車的結(jié)構(gòu)、受力與變形情況。軸汽車為例，滿載彎曲工況下的受力簡圖

2.雙前橋重型卡車橋前橋制動(dòng)盤制動(dòng)過程的仿真模型

           臺(tái)架試驗(yàn)臺(tái)中，試驗(yàn)制動(dòng)器與實(shí)際的汽車制動(dòng)器具有相同的工作狀態(tài)和負(fù)荷，并利用慣性輪模擬汽車在制動(dòng)的過程中的動(dòng)能，分別包括由平移質(zhì)量動(dòng)能和旋轉(zhuǎn)質(zhì)量貶藏的動(dòng)能所組成。在進(jìn)行盤式制動(dòng)器有限元?jiǎng)討B(tài)仿真時(shí)，采用了該模型省略了臺(tái)架試驗(yàn)的慣性輪，只包括制動(dòng)盤和摩擦片，而將慣性輪的慣性動(dòng)能Ｗ等效的方式全部施加到制動(dòng)盤上了。

           制動(dòng)盤的等效動(dòng)能等于汽車平移質(zhì)量動(dòng)能和旋轉(zhuǎn)質(zhì)量的所膽藏的動(dòng)能這兩部分在相應(yīng)車輪上分配的動(dòng)能。制動(dòng)盤的等效慣量應(yīng)盡可能接近理論慣量，其偏差應(yīng)在理論慣量的±5%范圍內(nèi)。理論慣量是指在車輛制動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的總慣量在相應(yīng)車輪上分配的慣量。忽略制動(dòng)過程中車輪的變形，并假設(shè)車輪只滾不滑。

3.重型卡車制動(dòng)器有限元模型建立

           模型簡化

           有限元分析的主要目的在于定量的了解制動(dòng)時(shí)制動(dòng)盤和摩擦塊的動(dòng)態(tài)運(yùn)動(dòng)關(guān)系及接觸應(yīng)力分布，為此有限元模型中簡化了制動(dòng)油缸和制動(dòng)巧體等非直接巧用部件，僅保留摩擦片及制動(dòng)盤，并忽略微孔、倒角和圓角等局部特征。

網(wǎng)格劃分及單元尺寸控制

           考慮到制動(dòng)盤為空也盤，兩片間有連接，顯然更適合采用實(shí)體網(wǎng)格劃分。LS-DYNA程序中常用的實(shí)體單元包括四面體單元、五面體單元和六面體單元等，摩擦片與制動(dòng)盤的接觸問題是典型的非線性問題，為保證計(jì)算精度采取盡量劃分節(jié)點(diǎn)六面體單元、適當(dāng)采用四面體單元的網(wǎng)格劃分方法。其中，制動(dòng)盤劃分為9814個(gè)單元，U664個(gè)節(jié)點(diǎn)；摩擦片每片劃分為3062個(gè)單元，3941個(gè)節(jié)點(diǎn)。

4.裝配及接觸關(guān)系的建立

           分別將制動(dòng)盤及兩片摩擦片的網(wǎng)格模型導(dǎo)入VPG軟件，按照對應(yīng)幾何關(guān)系完成裝配，建立的重型卡車盤式制動(dòng)器有限元模型。該網(wǎng)格模型較為簡單。顯然有限元模型中包含2個(gè)接觸對：兩片摩擦片與制動(dòng)盤的有摩擦接觸，摩擦塊的摩擦系數(shù)為化35。

           在制動(dòng)過程中，摩擦塊和制動(dòng)盤的接觸是不完全的，而且接觸壓力更是分布不均。所受載荷值的不同，相互接觸的區(qū)域與接觸的壓力也將有很大的區(qū)別，而且這之間的關(guān)系是非線性的。接觸表面的變化是不定邊界問題，且兩個(gè)物體存在相互接觸和脫離接觸兩種不同的接觸狀態(tài)；隨著法向接觸壓力的變化，兩個(gè)物體間有靜摩擦、臨界摩擦和動(dòng)摩擦Ｈ種情況，相應(yīng)的兩個(gè)物體存在粘著狀態(tài)、臨界狀態(tài)和相對滑動(dòng)Ｈ種狀態(tài)PS1，因此，接觸非線性問題又是一種狀態(tài)非線性問題。

           根據(jù)浮動(dòng)錯(cuò)式盤式制動(dòng)器的工作原理，在制動(dòng)器正常工作狀態(tài)時(shí)，兩側(cè)摩擦片的外表面是受有等值反向的均布載荷，因此在有限元?jiǎng)討B(tài)仿真過程中，也在兩側(cè)摩擦片的外表面是施加等值反向的均布載荷。

5.材料參數(shù)

           由于慣性矩是只與結(jié)構(gòu)幾何形狀有關(guān)的幾何量，因此在保持制動(dòng)盤幾何形．狀及材料的彈性模量、泊松比、極限應(yīng)力與真實(shí)結(jié)構(gòu)一致的前提下，制動(dòng)盤的慣性矩是與真實(shí)結(jié)構(gòu)一致的，可通過調(diào)整材料的密度，改變制動(dòng)盤的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，使制動(dòng)盤具有等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，而制動(dòng)盤的等效密度為。