盘式制动器刹车噪音模拟分析

2017-01-05  by:CAE仿真在线  来源:互联网

分析步骤:

1、建立盘式制动器的有限元分析模型

首先通过UG建立盘式制动器的三维模型(如图1)。然后在Hypermesh中导入UG模型,利用Hypermesh优秀的网格处理功能对模型划分网格。摩擦块和制动盘模型分别使用C3D6和C3D8I来生成网格单元。单元采用的六面体单元,六面体单元更容易实现壁面处的正交性原则,因而计算精度较高,模型总的单元数为27481,节点数为164960。(如图2)。

图1 盘式制动器CAD模型

图2 盘式制动器网格模型

2、 ABAQUS分析制动噪声

(1)载荷

此制动器为滑动钳式制动器,所以制动钳沿制动盘的法向方向平行移动。制动时,在制动液压力的作用下活塞推动制动衬块压靠到制动盘的表面;同时,油缸底部的压力也使得壳体沿着导向销与活塞做反方向的运动,直到两侧制动块受力相等,由于施加在制动盘上的力是方向相反,大小相等的,所以制动盘不会发生形变[4]。液压制动的工作压力在10~12Mpa。假定制动衬块的摩擦表面全部与制动盘接触,且各处的单位压力分布均匀。如图3所示,F1,F2,F3,F4分别为作用在制动衬块上的力,且大小相等,其大小可由活塞的工作压力与活塞的面积求得,活塞的直径为57毫米,内径为46毫米,制动时的工作压力为P,推力计算公式为:

F1= P×π×572/4

可以求出制动时大小为2500N。

图3 受力分析

(2)约束

制动盘与轮毂为螺栓联结,所以在制动盘螺孔内外分别约束其X、Y、Z三个方向上的自由度,制动器作用时摩擦片是由活塞推动前后移动的,所以约束摩擦片支撑板两端X、Y方向上的自由度。

(3)接触

制动盘和摩擦片为面接触,定义制动盘与摩擦片接触的面为主动表面,摩擦片上与制动盘接触的面为从属表面。根据制动盘的工作以及摩擦片的特性设定摩擦系数为0.3。

4)运动

在此次分析中定义制动盘制动过程中转速由5.0rad/s降到1.0rad/s。

4 分析计算及数据处理

在ABAQUS有限元软件中进行计算,得到制动器的在各个方向上的位移变化以及应力(Misses)分布随时间的变化。提取模型的前10阶模态,图5、图6和图7分别为模型的第6和第8阶振型图,图中可以出在模态为6,7,8阶的时候整个模型出现了不稳定的状态。

图5 第6阶模态振型

图6 第7阶模态振型

图7 第8阶模态振型

在ABAQUS输出的data文件中,得到不同模态下的频率和阻尼比的数据,如表1和表2所示。

表1 摩擦系数为0.3时不同模态的数据

表2 摩擦系数为0.5时不同模态的数据

根据不同模态下的频率和阻尼比的数据[5],可以绘制出摩擦系数为0.3和0.5的时频率和阻尼比的曲线图,如图8和图9所示。

图8 摩擦系数0.3时阻尼比和频率的关系曲线

图9 摩擦系数0.5时阻尼比和频率的关系曲线

结论

图8和图9中显示阻尼比和频率的曲线关系,其中阻尼比为负值代表的是不稳定的模态,在摩擦系数分别为0.3和0.5的时,系统出现不稳定状态都发生在2000kHz,阻尼比分别是-0.01382和-0.02348。经过分析可以得到摩擦系数的大小在此制动系统中,不对制动工作时产生的噪声起决定性的作用。在减小噪声的方面提出以下改进建议:

(1)在选择摩擦材料是应选择低噪声的摩阻复合材料来防止发生共振的产生。

(2)在选择摩擦材料是同时要选择材料均匀,防止材料磨损不均匀,造成局部过硬,制动时硬点和制动盘摩擦发出响声。

(3)在制造制动盘时应保证其工作表面的跳度,一般要求的跳度是0.06mm。

(4)在选择制动活塞防尘套的材料时,应选择硬度合适的材料保证在制动过后活塞的回位,制动块与制动盘之间要保持0.1mm到0.15mm的间隙。

同样在平时使用过程中也应该关注制动噪声的发生,检查摩擦片的磨损情况,重修制动盘表面,更换卡钳金属构件等方法在发生制动噪声后及时的进行处理。

相关标签搜索：盘式制动器刹车噪音模拟分析 HyperWorks有限元分析培训 HyperMesh网格划分培训 hyperMesh视频教程 HyperWorks学习教程 HyperWorks培训教程 HyperWorks资料下载 HyperMesh代做 HyperMesh基础知识 Fluent、CFX流体分析 HFSS电磁分析 Ansys培训 Abaqus培训