国产日韩欧美一区二区三区三州_亚洲少妇熟女av_久久久久亚洲av国产精品_波多野结衣网站一区二区_亚洲欧美色片在线91_国产亚洲精品精品国产优播av_日本一区二区三区波多野结衣 _久久国产av不卡

?

基于Workbench開槽在制動鼓上的應(yīng)用

2021-03-19 09:07:46成英豪徐萬紅
機(jī)械工程師 2021年3期
關(guān)鍵詞:等高線圖空氣流速流速

成英豪, 徐萬紅

(沈陽工業(yè)大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院,沈陽110870)

0 引言

隨著當(dāng)今社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展, 公路上的車輛不斷增加,載貨載客的車輛越來越多[1]。在行駛的過程中制動鼓內(nèi)表面的散熱情況關(guān)系著制動鼓的使用壽命。根據(jù)有關(guān)的統(tǒng)計資料調(diào)查顯示: 在車輛本身問題造成的交通事故中,由制動系統(tǒng)故障所引起的事故占到總數(shù)的45%,而在制動系統(tǒng)中故障主要表現(xiàn)為“制動效能熱衰退”及“制動器疲勞破壞”[2]。因此,研究制動器中制動鼓的散熱具有重要的意義。在高速行駛過程內(nèi),鼓內(nèi)表面溫度會有溫升,通過改變制動鼓結(jié)構(gòu),加快制動鼓內(nèi)表面空氣流速,有利于制動鼓內(nèi)表面散熱,此外,在汽車行駛過程中,制動鼓接觸面溫度也會急劇上升, 往往會造成接觸面產(chǎn)生不均勻的熱變形,因此對制動鼓內(nèi)部空氣流場進(jìn)行流體力學(xué)分析,能夠較為準(zhǔn)確地看出改進(jìn)后的制動鼓對于鼓內(nèi)表面流速的變化情況。

目前干氣密封技術(shù)已經(jīng)成熟,ZHANG等[3]在浮環(huán)密封上開設(shè)了槽形結(jié)構(gòu)并分析了其穩(wěn)定性和碰磨情況,結(jié)果表明開槽要比無槽好,證明開槽是有利于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的。而制動鼓作為“旋轉(zhuǎn)機(jī)械”,依舊在國民日常生活、社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展、國防軍事中扮演著重要作用[4]。因此可對其內(nèi)表面開干氣密封樣式螺旋槽,增強(qiáng)其內(nèi)表面空氣流速。

本文運(yùn)用CATIA進(jìn)行了制動鼓的三維立體建模,運(yùn)用了ANSYS Workbench 進(jìn)行了鼓內(nèi)表面空氣流速分析及靜力結(jié)構(gòu)分析,可以為后續(xù)鼓式制動器的研究提供理論支持。

1 制動鼓模型結(jié)構(gòu)的建立

選取輪胎內(nèi)徑20 in,則輪轂直徑為

選取制動鼓工作內(nèi)直徑D為420 mm,則制動鼓工作內(nèi)徑與輪轂直徑比值為

根據(jù)國家規(guī)定,貨車制動鼓工作直徑D與輪轂直徑Dr應(yīng)在0.70~0.83 mm范圍內(nèi),所以制動鼓內(nèi)直徑φ420 mm選取合理。

轎車制動鼓壁厚為7~12 mm,中、重型載貨汽車壁厚為13~18 mm,本文選取壁厚為15 mm。制動鼓工作直徑及制動蹄片寬度尺寸系列ZB T24 005-89如表1所示。

表1 制動鼓工作直徑與制動蹄片寬度選取 mm

制動鼓工作直徑為φ420 mm時選取摩擦片寬度為150 mm,所以將鼓的高度設(shè)置為220 mm。制動鼓在工作時,制動鼓與制動盤相互連接,底盤厚度較多采為20~30 mm,本文取30 mm。

運(yùn)用CATIA進(jìn)行三維建模,建立內(nèi)圓半徑為210 mm、外圓半徑為225 mm的草圖,拉伸高度為220 mm,向內(nèi)拉伸30 mm,如圖1所示。

2 改進(jìn)前鼓內(nèi)流體域空氣流速分析

2.1 邊界條件參數(shù)設(shè)定及載荷工況的設(shè)定

將改進(jìn)前制動鼓模型導(dǎo)入ANSYS Workbench中,對流體域進(jìn)行邊界設(shè)定。

1)模擬工況。卡車的初始速度為60 km/h(即初始速度為v0=16.6734 m/s)

2)邊界條件。定義改進(jìn)前制動鼓及外界空氣初始溫度為20 ℃,流體為空氣,因為模型為裸體圓柱,設(shè)置壁面為旋轉(zhuǎn)條件,流體區(qū)域為鼓內(nèi)封閉區(qū)域,有一個氣體流出面,流體模型為湍流模型。

圖1 改進(jìn)前制動鼓三維模型圖

圖2 改進(jìn)前制動鼓內(nèi)部空氣流速等高線圖

2.2 改進(jìn)前鼓內(nèi)氣體流速分析

改進(jìn)前制動鼓內(nèi)部空氣流速等高線圖如圖2所示,可以看出,改進(jìn)前制動鼓內(nèi)表面空氣流速大約為1.193~1.491 m/s, 最大空氣流速為2.981 m/s。

3 螺旋槽的深度及個數(shù)對制動鼓影響

3.1 改進(jìn)后邊界條件及載荷工況的設(shè)定

將改進(jìn)前制動鼓模型導(dǎo)入ANSYS Workbench中,對流體域進(jìn)行邊界設(shè)定。

1)模擬工況??ㄜ嚨某跏妓俣葹?0 km/h(即初始速度為v0=16.6734 m/s)。

2)邊界條件。定義改進(jìn)后制動鼓及外界空氣初始溫度為20 ℃,流體為空氣,流體模型為湍流模型,流體區(qū)域不為中心對稱圖形,所以設(shè)置整個流體域,繞坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn),有一個氣體流出面,流體模型為湍流模型。

3.2 螺旋槽頂角到鼓面邊緣的距離對散熱影響

為防止開槽后的螺旋槽減小摩擦片與制動鼓的摩擦面積,根據(jù)鼓高220 mm、摩擦片厚度150 mm、制動底盤厚度30 mm及鼓內(nèi)間隙,先將螺旋槽頂角到制動鼓面邊緣線距離設(shè)置為30 mm。

3.3 螺旋槽深度對鼓散熱影響

取含有螺旋槽形狀、大小、數(shù)目相同,深度不同的制動鼓進(jìn)行仿真。

1)當(dāng)螺旋槽開槽深度取為0.01 mm時,鼓內(nèi)表面空氣流速大約為1.643~2.053 m/s,鼓內(nèi)空氣最大流速為4.106 m/s,如圖3所示。

2)現(xiàn)將開槽深度擴(kuò)大10倍,當(dāng)螺旋槽開槽深度取0.1 mm時,鼓內(nèi)表面空氣流速大約為1.712~2.140 m/s,鼓內(nèi)空氣最大流速為4.28 m/s,如圖4所示。

圖3 槽深為0.01 mm鼓內(nèi)空氣流速等高線圖

圖4 槽深為0.1 mm鼓內(nèi)空氣流速等高線圖

可以發(fā)現(xiàn),隨著螺旋槽深度的增加,鼓內(nèi)空氣流速在逐漸增大。下面再將螺旋槽深度擴(kuò)大10倍,取開槽深度為1 mm。

3)當(dāng)螺旋槽開槽深度取為1 mm時,鼓內(nèi)表面空氣流速大約為1.770~2.213 m/s,鼓內(nèi)空氣最大流速為4.426 m/s,如圖5所示。

4)當(dāng)螺旋槽開槽深度取9 mm時,鼓內(nèi)表面被穿透,改變了強(qiáng)度,因此選開槽深度為1~8 mm,分別對鼓內(nèi)空氣流速進(jìn)行研究,如表2所示。

圖5 槽深為1 mm鼓內(nèi)空氣流速等高線圖

從表2可以看出,隨著槽深度的增加,鼓內(nèi)空氣流速及內(nèi)表面空氣流速大體上呈現(xiàn)上升趨勢,且在槽深為5 mm和8 mm時,鼓內(nèi)表面空氣流速有較大變化,變化范圍分別為1.787~2.234 m/s和1.795~2.244 m/s。

為了找到開槽深度范圍,現(xiàn)對開槽深度為5.5 mm和8.5 mm鼓內(nèi)空氣流速繼續(xù)仿真研究,發(fā)現(xiàn)當(dāng)槽深度為5.5 mm和8.5 mm時空氣最大流速都為4.491 m/s,鼓內(nèi)表面空氣流速范圍也都為1.796~2.245 m/s。

3.4 螺旋槽深度對制動鼓強(qiáng)度的影響

為了得到一個更為準(zhǔn)確的槽深范圍,現(xiàn)對槽深為5.5 mm和8.5 mm進(jìn)行靜力學(xué)分析,簡化模型,設(shè)置一個固定面,材料為制動鼓材料(灰口鑄鐵),制動鼓整體繞坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn),轉(zhuǎn)速為5.3,得到等效應(yīng)力圖分別如圖6和圖7所示。

由圖6和圖7可以看出,當(dāng)槽深為5.5 mm時的等效應(yīng)力最大為0.032 528 MPa,當(dāng)槽深為8.5 mm,等效應(yīng)力為0.038 063 MPa。由此可見,當(dāng)鼓表面開槽深度為5.5 mm時鼓的強(qiáng)度較好。由表2可以看出,當(dāng)鼓內(nèi)開槽深度為6 mm時,鼓內(nèi)空氣流速有了下降,所以在制動鼓表面開槽時深度應(yīng)在5.5~6.0 mm間。

表2 不同槽深鼓內(nèi)空氣流速表

圖6 槽深5.5 mm等效應(yīng)力圖

圖7 槽深8.5 mm等效應(yīng)力圖

3.5 螺旋槽個數(shù)對制動鼓影響

取含有螺旋槽形狀、大小、深度相同,數(shù)目不同的制動鼓進(jìn)行仿真。考慮到零件加工時對稱性容易加工,所以將開槽個數(shù)都定為偶數(shù)進(jìn)行仿真。不同槽數(shù)下,鼓內(nèi)空氣流速如表3所示。

由表3 可以看出,隨著開槽數(shù)的增加,制動鼓內(nèi)空氣流速整體呈現(xiàn)增大趨勢,在開槽為8 mm時達(dá)到最大,鼓內(nèi)空氣流速最大值達(dá)到4.495 m/s,鼓內(nèi)表面空氣流速達(dá)到1.798~2.248 m/s,綜上所述,鼓內(nèi)開槽數(shù)為8個時較為合適。

4 結(jié)論

運(yùn)用CATIA借鑒干氣密封螺旋槽的特點(diǎn),對制動鼓結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn),運(yùn)用Workbench 對改進(jìn)后的鼓內(nèi)表面空氣流速及制動鼓強(qiáng)度作了仿真分析。

1)在制動鼓內(nèi)表面開螺旋槽時,深度范圍應(yīng)選取5.5~6.0 mm,螺旋槽個數(shù)應(yīng)選取為8個,有利于鼓內(nèi)表面空氣流速的增加,從而增強(qiáng)了制動鼓的內(nèi)表面散熱;2)制動鼓內(nèi)開螺旋槽有利于增強(qiáng)制動鼓的強(qiáng)度。

表3 不同槽數(shù)下制動鼓內(nèi)空氣流速

猜你喜歡
等高線圖空氣流速流速
高中地理等高線試題解析
“流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系”知識鞏固
氣流速對纖維素類材質(zhì)文物霉菌病害的影響
帶參數(shù)時空分?jǐn)?shù)階Fokas-Lenells 方程的精確解*
『流體壓強(qiáng)與流速的關(guān)系』知識鞏固
FS1015和FS3000空氣流速傳感器模塊
山雨欲來風(fēng)滿樓之流體壓強(qiáng)與流速
基于地測信息管理系統(tǒng)GIS3.2的煤層底板等高線的優(yōu)化
江西化工(2020年3期)2020-06-29 13:09:56
愛虛張聲勢的水
典型地區(qū)管式間接蒸發(fā)空氣冷卻器的性能優(yōu)化
泊头市| 中方县| 武清区| 南陵县| 资溪县| 金秀| 安阳市| 临海市| 五家渠市| 武穴市| 尼勒克县| 滨海县| 隆昌县| 区。| 长子县| 安义县| 界首市| 凤阳县| 怀安县| 鄂温| 平乡县| 综艺| 伊春市| 万源市| 凤凰县| 开封县| 靖安县| 绥芬河市| 呼和浩特市| 寿光市| 云霄县| 宽城| 长乐市| 富蕴县| 江源县| 夏邑县| 吐鲁番市| 葫芦岛市| 盱眙县| 靖江市| 化德县|