制動帶-摩擦片摩擦接觸的數(shù)值仿真

制動帶-摩擦片摩擦接觸的數(shù)值仿真

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1、制動帶-摩擦片摩擦接觸的數(shù)值仿真SHIPENGINEERING船舶工程Vol.30No.32008總第30卷,2008年第3期周勇,向陽,胡甫才(武漢理工大學能源與動力工程學院,武漢430063)摘要:以某超級油輪的錨機帶式制動器為研究對象,建立了制動帶、沉頭螺釘和摩擦片的三維實體模型,并應用大型非線性有限元分析軟件MSC.Marc對制動帶和摩擦片之間的摩擦接觸進行仿真分析,得出其應力分布云圖及摩擦制動時制動帶與摩擦片的表面溫度分析規(guī)律,從而為帶式制動器的設計提供可靠的依據(jù).關鍵詞:船舶輔助機械;帶式制動器;有限元分

2、析;摩擦接觸;應力場;溫度場中圖分類號:U664.5文獻標識碼:A文章編號:1000-6982(2008)03-0033-04Numericalsimulationonthefrictionalcontactproblemsofbrakeband-frictionflakeZHOUYong,XIANGYang,HUFu-cai(SchoolofEnergyandPowerEngineering,WuhanUniversityofTechnology,Wuhan430063,China)Abstract:Regardt

3、hebandbrakeofVLCCastheresearchobject.The3D-modelofthebrakeband,countersunkheadboltandFrictionFlakeisestablished,andthefrictionalcontactproblemofbrakebandandfrictionflakewasanalyzedwiththelarge-scalenonlinearfiniteelementanalysissoftwareMSC.Marc.Thestressdistrib

4、utionofthebandbrakeandthedistributingrulesofsurfacetemperatureofbrakebandandfrictionflakeareacquired.Allthesewillprovidereliablewarrantsforthedesignofbandbrake.Keywords:marineauxiliarymachinery;bandbrake;FEA;frictionalcontact;stressfield;temperaturefield0引言錨機是船

5、舶配套機械的重要組成部分,隨著船舶噸位的增加,這些設備也朝大型化方向發(fā)展,承受的載荷也越來越大,對其可靠性的要求也越來越高.而錨機帶式制動器的制動帶與摩擦片的摩擦表面接觸溫度及溫度梯度集中反映了載荷、速度、摩擦系數(shù)、材料的熱物理特性及耐久性、摩擦部件的設計尺寸和工作環(huán)境等因素的影響.因此,有必要深入研究制動過程中帶式制動器的應力場、溫度場分布狀況及特點,完善其設計方法,提高產(chǎn)品的競爭力.國內(nèi)對帶式制動器的研究大都停留在理論分析[1]僅對制動帶與摩擦片間的接觸問題進行分析,而將摩擦片與錨鏈輪間的摩擦力及所產(chǎn)生的摩擦熱作

6、為邊界條件輸入,并運用大型通用非線性有限元分析軟件MSC.Marc對制動帶與摩擦片的摩擦接觸進行最惡劣工況下的數(shù)值仿真,這對于帶式制動器的優(yōu)化設計具有指導意義.ZYX固定端自由端和設計[2]方面,對其摩擦接觸的數(shù)值仿真的報道還很少.本文以某超級油輪的錨機帶式制動器為研究對象,其結構采用內(nèi)敷摩擦片的制動帶,其中制動帶與摩擦片通過沉頭螺釘連接在一起(見圖1).為簡化問題,收稿日期:2007-04-02;修回日期:2007-09-18項目性質(zhì):受“?117鏈徑錨機分析與測試”項目資助圖1制動上帶-上帶摩擦片幾何模型作者簡介

7、:周勇(1982-),男,碩士研究生,主要研究方向為結構有限元分析.—33—1制動帶-摩擦片摩擦接觸的機械應力分析1.1制動帶-摩擦片三維實體建模應用CAD軟件SolidWorks創(chuàng)建制動帶及摩擦片的三維實體模型.考慮到接觸分析及節(jié)約計算資源,本文分析對象僅由制動上帶及上帶上帶摩擦片組成,如圖1所示.1.2制動帶-摩擦片有限元模型1.2.1材料物性參數(shù)對制動帶定義各向同性的焊接結構用鋼SM490YB,彈性模量E=206GPa,泊松比?=0.3,密度??=7800kg/m3;對摩擦片定義各向同性的無石棉有機摩擦襯片,彈

8、性模量E=120GPa,泊松比?=0.3,密度?=1450kg/m3;對沉頭螺釘定義各向同性的黃銅H62,彈性模量E=05GPa,泊松比?=0.346,密度?=8430kg/m3.1.2.2載荷及邊界條件上帶摩擦片受到的外力為錨鏈輪施加在其內(nèi)表面的壓力及摩擦力,制動上帶受到的外力為制動下帶作用在銷釘孔的拉力.依據(jù)帶式制動器實際情況,對制動上帶固

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