【摘 要】
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制动器的接触应力和温度场分布是影响制动器性能的重要因素。本文利用有限元分析方法,针对电磁制动器,根据其结构和工作原理,建立了三维有限元分析模型,对于电磁制动器工作过
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制动器的接触应力和温度场分布是影响制动器性能的重要因素。本文利用有限元分析方法,针对电磁制动器,根据其结构和工作原理,建立了三维有限元分析模型,对于电磁制动器工作过程中的电磁场、接触应力以及温度场问题进行了研究。首先利用ANSYS软件,考虑电磁体底面与摩擦环之间磁接触问题以及空气气隙对于电磁吸力的影响,分析了磁感应强度在电磁体以及摩擦环之间的分布,得出了电磁吸力随气隙变化的关系曲线,并根据磁感应强度与电磁吸力之间的关系,分析了电磁吸力在电磁体内部的分布趋势,得出了磁感应强度和电磁吸力在电磁体内部均呈前后对称而左右不对称的结论。在此基础上,分析了电磁体—摩擦环接触副以及制动衬片—制动鼓接触副在静止和转动状态下的接触应力分布。由于材料不同,电磁体上壳体底面、铁芯底面的接触应力要大于填充材料底面的接触应力。利用接触分析的结果,对电磁体工作工程中的姿态稳定性进行了分析,得出了电磁体在非对称电磁吸力以及摩擦力的作用下姿态稳定的结论。在进行温度场分析时,考虑了摩擦生热率,空气对流散热以及热流在接触副之间的分配等因素,建立了制动器温度场分析模型。由于接触应力与温度场相互影响,采用间接耦合分析的方法,对于紧急制动工况以及下长坡工况下的电磁体温度场分布进行了分析,得到了电磁体在不同工况下的瞬态温度场变化。最后,利用电磁制动器试验台和红外热成像仪,对于匀速工况下的电磁体模型进行了试验验证。热成像试验与有限元分析结果基本一致,证明了有限元模型、载荷以及边界条件设置的正确性。本文的分析计算结果为进一步研究制动器的失效形式以及结构优化打下了良好的基础。
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