载荷形式对盘式制动器温度场分布的影响.pdf

载荷形式对盘式制动器温度场分布的影响

摘要：分析了盘式制动器的产热机理及热量分配，利用ANSYS建立三维有

限元模型，仿真得到恒定、渐变、正弦三种载荷形式下的制动盘温度场。结果表

明，制动盘摩擦区域内节点温度呈锯齿状波动上升，沿制动盘轴向，距摩擦表面

越远，温度越低，波动幅度越小；沿制动盘径向，不同半径处的节点温度不同，

摩擦区域中间位置温度最高，存在较大的径向温度梯度；沿制动盘周向，随着制

动时间的增加，温度分布趋于均匀；恒定载荷下，制动盘表面的温升最大，正弦

载荷下的温升最小。

关键词：盘式制动器；载荷形式；温度场

Effectsofloadformondistributionofthermalfieldondiscbrake

,，LinShangfei

(1.XuzhouWuYangsciencetechnologyCo.Ltd,Xuzhou

221008,Jiangsu,China2.CollegeofMechanicalandElectricalEngineering,China

UniversityofMiningandTechnology,Xuzhou221008,Jiangsu,China;)

Abstract:Thermogenesismechanismandheatdistributionofdiscbrakewere

analyzed,the3-DfiniteelementmodelwasbuiltwithANSYSandthethermalfield

ofbrakediscunderconstantload,gradedloadandsineloadwasgotthrough

simulation.Theresultsshowthattemperatureofnodeinfrictionregionrisehackly,

alongaxialofbrakedisc,thetemperatureandfluctuationrangedecreasewiththe

increaseofdistancebetweennodeandfrictionsurface;thetemperatureofnodesat

differentradiusaredistinguishinganditishighlightedatthemiddleoffriction

region,sothiscausesradialtemperaturegradient;thetemperaturedistributionalong

circumferenceisbecominguniformwithtimeincrease;temperatureofbrakedisc

surfaceundertheconstantloadisthehighestandwhichunderthesineloadisthe

lowest.

Keywords:discbrake;loadform;thermalfield

1引言

盘式制动器制动是把机械运动的动能转化成热能、并伴随热量耗散的过程。

制动产生的热量使制动器温度升高，制动盘产生热变形，温度分布不均导致各点

的热变形不同，从而引起制动盘动态厚度的变化，导致制动抖动、热衰退、热疲

劳现象，影响制动性能。

鲁国富，郭世永[1]使用有限元软件模拟得到制动过程中制动盘的三维温度

场,揭示制动盘上温度分布规律和温度梯度分布规律；华林，向上升[2]基于盘式

制动器制动过程中能量耗散的研究,建立了紧急制动过程中制动盘与摩擦片瞬态

温度场分析的有限元模型，采用直接热力耦合有限元方法来分析制动器摩擦热的

产生及其温度的瞬态分布；张海军，谷正气等[3]基于能量耗散原理，充分考虑

移动热源对制动器温度场的影响，利用商业软件comsol模拟盘式制动器5次循

环制动工况，得到制动器宏观瞬态温度场分布特点。本文模拟得到不同载荷形式

下盘式制动器的温度场，分析了载荷