Investigation into precision engineering design and development of the next-generation brake discs using Al/SiC metal matrix composites

Substantially lightweight brake discs with high wear resistance are highly desirable in the automotive industry.This paper presents an investigation of the precision-engineering design and development of automotive brake discs using nonhomogeneous Al/SiC metal-matrixcomposite materials.The design and development are based on modeling and analysis following stringent precision-engineering principles,i.e.,brake-disc systems that operate repeatably and stably over time as enabled by precision-engineering design.The design and development are further supported by tribological experimental testing and finite-element simulations.The results show the industrial feasibility of the innovative design approach and the application merits of using advanced metal-matrix-composite materials for next-generation automotive and electric vehicles.

高性能驱动系统在复杂工况下下运带式输送机的实现

下运带式输送机在复杂工况下需要具备稳定的运行性能和承载能力,能够适应各种突发情况并确保安全可靠的输送作业。对下运带式输送机上可控启动传输装置(CST)的应用进行了深入研究,通过项目验证高性能驱动系统的稳定性和可靠性,降低了能耗,为相关领域的研究提供了重要的理论和实践参考。

轻量化高速列车制动盘材料-结构研究进展

400 km/h高速列车紧急制动的强热负荷,导致制动盘温升高、温度分布梯度大和热衰减强,已超出钢质制动盘能载极限,开发耐高温强耐磨的制动盘材料,同时提升制动盘通风散热能力成为制动技术发展瓶颈。综述高速制动盘材料从高强度铸钢和锻钢、轻量化铝基复合材料至耐高温耐磨碳陶复合材料和表面改性技术发展历程,随着碳陶复合材料的台架试验和表面改性技术的摩擦磨损试验研究的深化,表面改性轻质复合材料是制动盘材料未来发展方向。概述通风制动盘内部散热层散热筋结构形貌优化、摩擦层表面耐磨性能改善的发展现状,内部散热筋由直通道设计逐渐演化为弯曲、支柱以及分形通道,镂空结构能更好地加速空气流动提高散热;表面摩擦层引入打孔或划线,更易于摩擦粉尘的抛离从而稳定摩擦因数,保持制动效果;但复杂通风导流结构和打孔划线增加了制备工艺的难度,提出高速制动盘结构构型设计需要综合材料热力学性能、制备工艺及耐热耐磨需求,形成材料-结构-功能—体化设计理念,为实现更高速的制动盘优化设计提供参考。

下运带式输送机盘式制动器液压系统设计及研究

基于下运带式输送机的制动要求,结合使用工况,设计基于电液比例溢流阀的盘式制动器液压系统,对液压系统最大工作压力、最大工作流量等关键参数进行计算,对电液比例溢流阀、蓄能器等关键元件进行选型,设计合理可靠的盘式制动系统液压站;结合液压系统的工作原理,对不同工况下制动系统的动作指令进行详细的设计和阐述;利用AMESim搭建基于电液比例溢流阀的盘式制动器液压系统,探究系统的动态响应特性。结果表明:设计的盘式制动器液压系统具有较好的启动特性,能够很好地满足下运带式输送机的使用要求。

某乘用车制动盘温升分析与优化设计

为了得到满足温升要求且质量轻的制动盘结构,同时也为制动盘的温升优化设计开发提供理论依据,以某乘用车通风前制动盘为研究对象,创建制动盘的单次制动温升和连续10次制动温升的有限元瞬态热仿真分析模型,将制动盘的结构参数作为制动盘温升优化分析的设计变量,建立制动盘温升响应面分析模型,采用遗传算法以制动盘的温升为约束条件,质量最小为目标,对制动盘温升分析的响应面模型进行优化。结果表明,基于响应面分析模型得到的制动盘温升优化结果具有较高的可靠度,其中优化后的制动盘单次制动温升为93.4℃,连续10次制动温升为375.9℃,同时优化后的制动盘分别基于响应面分析模型和有限元瞬态热仿真分析模型计算得到的制动盘质量、单次制动结束时的温度、第10次循环制动结束时的温度结果的误差分别为1.05%、0.48%、0.32%,误差值均在可接受范围内。

长距离带式输送机多驱协调电气制动技术研究

针对长距离带式输送机多驱动方式存在电气制动不可靠、制动性能监测困难且容易出现误判等问题,探讨长距离带式输送机多驱协调控制制动技术,采用变频调速装置并提出谐波电气制动单元模块,利用小波包分析谐波信号实现对信号的分解,以准确获取调速制动参数。通过建立相关的算法控制模型,利用支持向量机实现制动过程的健康诊断和故障预警,最终通过现场试验可知,长距离带式输送机多驱协调电气制动可利用设备运行参数变化直接反映设备运行状况,有效保证电气制动的可靠性,从而降低故障监测的误判率。有效降低事故率、保证长距离带式输送机的稳定运行,对于提高长距离带式输送机的制动检测和保障其制动性能具有重要的参考价值和意义。

胶带机液压制动装置结构设计优化分析

针对胶带输送机液压制动装置存在的部件磨损加剧、油液易污染等问题,探讨提升系统制动性能和可靠性的结构优化设计方法。通过对液压缸、制动片/盘、控制阀组等关键部件进行分析,给出改善密封性、减小摩擦、强化散热以及降低噪声的具体措施。此外,采用故障诊断技术,实现了对阀芯卡涩、密封失效等典型故障的精准识别。研究表明,提出的结构优化设计方法可显著提升液压制动系统的动态响应性能和能量利用效率,延长其使用寿命,为实现胶带输送机的安全高效运行奠定了基础。

Characterization of Automotive Brake Discs with Laser-Machined Surfaces

In the automotive and transport industry,braking noise and vibrations are persisting issues and difficult to control.Automo-tive engineers and researchers are putting considerable effort into overcoming these problems,and significant breakthroughs have been made in this area.In this study,M-shaped grooves were bionically designed and manufactured on the frictional surfaces of four automotive brake discs using a laser machine.Various tests were conducted to characterize the physical and mechanical performance of the modified discs along with their noise and vibration responses.The experimental results demonstrate that discs with laser-machined grooved surfaces have better surface hardness and residual stress reduction than discs with un-grooved surfaces.Significant improvement in the braking performance was observed in terms of disc thickness variation,friction and wear,noise,and vibration reduction.It is concluded that the reduction in braking noise and vibrations is mainly caused by the reduction in the coefficient of friction and wear,increase in damping ratio,and improvement of disc thickness variation of the brake disc by laser surface grooving.

运梁机多楔块柔性制动装置的设计研究

轨道制动装置是悬挂运梁设备中的关键部件之一,在架桥施工时发现,现有的制动装置在轨道节段连接处制动时效果较差,通过时易被卡住。鉴于此,文中设计了一种使用伺服电缸驱动的两段式多楔块柔性制动装置。按实际情况对楔块进行受力分析,计算出了楔块的扩力比和自锁性与楔角的关系,综合考虑后取楔角为11°,然后按130kN制动力计算出伺服电缸的推力至少要25.67kN。使用Ansys软件对单段制动装置进行瞬态结构仿真,通过5个步骤模拟该装置的工作过程,结果显示在伺服电缸的推力为30 kN时单段制动装置可以保证至少130 kN的制动力,且整体的应力和变形皆满足设计要求。使用Solidworks软件对2种制动装置进行了3种不同的工况下的运动仿真,结果显示在工况2和工况3中多楔块柔性制动装置在轨道节段连接处的通过性明显优于原制动装置。

带式输送机绞车制动器制动性能仿真分析

带式输送机作为重要的输送设备,在煤矿的开采中具有广泛的应用。张紧绞车作为保持输送带张力恒定的装置,采用制动器保证输送带的紧急制动,保证带式输送机的运行安全。制动器在制动过程中,产生大量的热量,对其制动性能产生一定的影响。采用有限元仿真分析的方式,对制动器的温度变化过程进行分析,结果表明,制动器的最高温度小于150℃,且制动轮的最高温度小于闸瓦的最高温度,在宽度方向上呈马鞍形的分布,在闸瓦固定位置的温度呈线性增加的趋势,制动器保持较好的制动性能。

带式输送机制动摩擦片的磨损研究

针对制动摩擦片的磨损性进行实验分析,制备两种金属基摩擦片试样,通过摩擦磨损试样表明,两种试样摩擦系数随着制动压力及制动速度的增加而逐渐增加,具有较高的稳定性,且试样2的摩擦系数要大于试样1;磨损率随着制动压力及制动速度的增加呈现一定的上升趋势,具有较强的不稳定性,试样1随着制动速度及制动压力的增加,其磨损率呈现较大的上升,而试样2的磨损率变化较小。

带式输送机软制动控制系统设计

设计了基于工作制动和安全恒减速制动相独立的制动控制系统,并就其制动原理进行分析,可以满足软制动控制需求;进行PLC主控制系统的硬件框架设计和电路板的算法框架设计,对软件控制实现带式输送机恒减速控制的基本逻辑进行分析;对液压系统中旋转编码器和油压监测传感器元件进行选型设计,高精度传感器可以有效提升负反馈调节反应速率及液压系统控制的精确性。研究结果对煤矿机械设备的改进优化有一定参考借鉴意义。

煤矿带式输送机制动技术的优化研究

在煤矿开采中,带式输送机作为井下主要的运输设备,其良好的制动效果可以保证煤矿的安全高效开采。山西A矿输送机盘式制动装置的制动效果较差,不能满足实际的开采需求,因此,结合具体案例对GD型胶带输送机进行研究,分析了影响制动装置最大力矩的因素,然后从技术改造、结构优化、技术创新等方面,制定了制动技术的升级方案。经过实际应用,明确了该方案可以有效提高带式输送机的整体制动能力,而且还提出了输送机制动技术的升级方向,以期为煤矿运输设备的管理工作提供参考。

煤矿提升机盘式制动器结构设计研究

通过介绍矿井提升机盘式制动器的研究现状及其控制系统的特点,对其结构的优化设计进行研究。制动系统的液压回路选用双向平行油路和四油缸制动器。对盘式制动器旁路设置了一个单向油门,使旁路制动略有延迟,这将实现两级制动,使工作更加稳定。这种盘式制动器通常是关闭的,这意味着当提升机不工作时,制动器处于制动状态,以防止事故的发生。这种制动器安全、可靠、动作灵敏。刹车片材料为刚性石棉塑料材质,摩擦系数稳定,耐磨性好,对含水介质和酸碱颗粒不敏感,并且安装位置灵活,使用、调整和维护方便。

小型电动汽车盘式制动器设计

小型电动汽车制动器结构合理设计,对于提高车辆制动性能,增强车辆的行驶安全性起着至关重要的作用。本文主要分析了小型电动汽车盘式制动器系统的结构、功能和工作要求,运用汽车及零部件设计理论,结合制动系统的相关参数。对小型电动汽车盘式制动器进行参数和结构设计,并运用Pro/E三维建模软件进行小型电动汽车盘式制动器建模,以确定所设计的小型电动汽车盘式制动器的结构合理性。

制动盘单次制动温升台架测试方法优化

针对现有的台架测试方法存在测试时间长、人为因素影响大以及参数调整不灵活等问题,研究提出自动化测试优化方法,包括自动化测试、参数优化手段,基于有限元分析模拟制动过程,以优化摩擦副接触压力分布为例,验证优化方法有效性。研究表明,优化方法对制动盘的变量改变基本在10%以内,能有效控制制动盘变量,温升台测试均方差减少90%。其中最大接触压力位于制动活塞压缩处,接触压力分布显著改善,能够以最小变量实现最佳的优化效果。可见优化方法成功提高了测试方法的准确性和效率,并提供了有效的变量优化,也为制动盘性能评估提供了可靠的数据支持。

下运带式运输机零速故障研究

零速故障是下运带式输送机特有的且具有隐蔽危害性的一种设备故障,给矿山散料输送系统的安全作业管理带来风险。根据某大型铜矿下运带式输送机发生的2起故障,引入零速故障的概念,通过描述故障现象、特征,介绍下运带式输送机的启动、停车流程、制动方式以及S型曲线的速度控制逻辑,进而分析零速故障产生的原因,提出检测与解决方案。

倾斜带式输送机能量回馈变频制动技术仿真研究

针对倾斜带式输送机传统制动方式存在能耗较高、制动冲击较大、制动平稳性较差等问题,对倾斜带式输送机新型制动技术进行研究,提出了一种能量回馈变频制动新技术。利用计算机系统搭建了回馈变频制动技术PID闭环控制模型,设置仿真参数并进行数值模拟。仿真结果表明,回馈变频制动中的回馈制动单元可以回收系统能量,有效降低制动能耗,大大降低制动冲击,实现了带式输送机的恒力矩制动,机械和电气复合制动方式可以有效防止误制动,制动过程更可靠,验证了能量回馈变频制动技术的优势和效果,取得了满意的仿真结果。

一种制动盘轻量化方案

当前底盘零部件轻量化技术是汽车业内传统燃油车及新能源汽车的热门研究方向,制动盘轻量化对于节能减排、提升续航里程、降低簧下质量等具有积极的作用。为了实现国内某车型整车对底盘制动模块制定的轻量化目标,文章通过将汽车制动系统中传统灰铸铁制动盘进行轻量化设计,设计方案是将制动盘盘帽由铸铁材质改为密度更轻的铝合金材质,结合结构设计以及模拟仿真分析,不仅实现制动盘单件降重约12%,同时制动盘热变形性能也有显著提升,对整车轻量化要求提供改善支持,为新型制动盘结构设计提供方向和建议。

基于极端工况的通风制动盘结构设计优化

汽车在低能见度、连续长下坡、急转弯等复杂环境下紧急制动容易失灵,从而引起交通事故。针对这个问题,提出一种适用于家用轿车的盘式制动器设计,运用SolidWorks三维软件将适用于家用小汽车的盘式制动器建模,并将制动器模型导入有限元软件ANSYS中,进而通过分析制动盘和摩擦衬块等部件在正常工况下的力学性能,以及在极端工况下的应力场和温度场分析,提出结构优化设计方案,为盘式制动器的结构设计提供一定的理论依据。