超深矿井提升机制动盘热性能分析与优化

超深矿井提升机制动盘在紧急制动过程中由于受到摩擦循环热载荷的作用,内部产生较大的热应力,同时高温会导致制动盘和闸片摩擦制动性能下降甚至失效。针对制动盘制动热性能问题,根据热传导理论和有限元分析方法,建立了制动盘组件三维有限元模型,采取直接耦合方法对制动盘制动过程中的热应力场进行模拟研究,并通过实验验证了仿真参数设置的正确性。分析了闸片数量和排布方式对制动工况下制动盘温度和应力分布的影响。结果表明,在制动阶段,制动盘摩擦面温度先急剧上升,后缓慢下降,摩擦面温度呈现锯齿状波动性变化,制动过程中应力变化规律与温度变化规律相同。原制动盘在制动过程中的最高温度为134.8℃,最大应力为230.2MPa,高温和大应力区域集中于摩擦面附近;增加闸片数量的制动盘最高温度为142.4℃,最大应力为251.1 MPa,高温和大应力区域同样集中于摩擦面附近;改变闸片排布方式的制动盘最高温度为86.5℃,最大应力为119.1MPa,高温区域和大应力区域范围较小。由此可知,改变闸片排布方式更能显著降低制动盘温度和应力,并且温度场和应力场分布更均匀。研究结果可为制动盘热性能优化设计提供理论参考。