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起重機用塊式制動器有限元分析及檢驗淺析
樊晟1 沙印2 2021/8/8 16:50:21
（1.江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗研究院江陰分院 江陰214400）
（2.江陰職業(yè)技術(shù)學院 機電工程系 江陰214400）
摘要：為了給起重機用塊式制動器這一關(guān)鍵零部件的日常維護、檢驗提供理論指導，首先基于Workbench對其在制動狀態(tài)下展開了有限元分析，得到了靜態(tài)變形、應(yīng)力應(yīng)變分布，尋找了其關(guān)鍵零部件受載部位，然后基于分析結(jié)果探討了塊式制動器的制動失效分析，并淺析了其檢驗工作的重點。
關(guān)鍵詞：起重機 塊式制動器 有限元 失效 檢驗
中圖分類號：TU857 文獻標識碼：A
Finite element analysis and test analysis of block brake for crane
Abstract: In order to provide theoretical guidance for the daily maintenance and inspection of block brake which is one of key parts for crane. First of all, the finite element analysis is conducted based on the Workbench in the braking condition. The static deformation, stress and strain distribution and the key parts under load of brake are gained. Then the failure analysis of block brake brake is discussed based on the results of the analysis, and the key points of the inspection work are suggested.
Key words: Crane; Block brake; Finite element; Failure; test
0 前言
塊式制動器作為起重機等特種設(shè)備上常用的制動裝備，是利用制動摩擦將動能轉(zhuǎn)化為熱能的工作部件，對與設(shè)備整機的安全運行和正常工作起著關(guān)鍵作用[1~3]。調(diào)查發(fā)現(xiàn)目前的鼓式制動器存在著工況復雜、動作頻率高、檢驗重視度不高等問題，極易引發(fā)安全事故[4,5]。因此本文基于Workbench對起重機用電力液壓鼓式制動器進行了有限元分析，并展開制動失效的探討，以期為其日常檢驗工作提供一定的理論指導。
1 塊式制動器結(jié)構(gòu)及工作原理
如圖1所示，制動器主要結(jié)構(gòu)包括基座、液壓推力器、推桿、主彈簧、制動臂和制動瓦塊等[6]。起重機正常工況下兩瓦塊在彈簧力作用下與制動輪處于閉合狀態(tài)，制動輪與瓦塊襯墊間產(chǎn)生的摩擦力使起升、運行等機構(gòu)制動；當液力推動器上電時，其將帶動推力桿使得制動臂張開，進而使制動輪獲得自由轉(zhuǎn)動狀態(tài)。制動器保證了起重機各工作機構(gòu)的啟停運轉(zhuǎn)，主彈簧和間隙制約著制動力矩大小，而副彈簧則確保瓦輪間隙的合適。
圖1 起重機用塊式制動器
1.基座 2.瓦塊 3.制動臂 4. 推力桿 5. 主彈簧 6. 液力器 7. 支架
2 基于Workbench有限元分析
2.1 網(wǎng)格劃分與載荷施加
本文針對YWZB-1000型電力液壓工業(yè)用塊式制動器建立三維模型，主要參數(shù)見表1。為了確定起重機用輪式制動器在工作狀態(tài)的整體受力和變形情況，本文基于Workbench進行了有限元分析。首先將建立的三維模型導入有限元軟件中，采用六面體網(wǎng)格進行了網(wǎng)格劃分，如圖2所示，采用自動劃分方式。
表1 塊式制動器主要參數(shù)
參數(shù)名稱/ 單位 數(shù)值
額定制動力矩/ N·m 1000
瓦塊直徑/ mm 400
制動臂寬度/ mm 100
主彈簧剛度/ N/m 129
鉸支孔徑/ mm 30
支架屈服強度/ MPa 345
圖2 制動器網(wǎng)格劃分
對輪式制動器施加載荷和約束，基座處于固定狀態(tài)，在一對制動瓦塊上存在制動力矩，設(shè)為1000 N·m，（未完，下一頁）
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