文档介绍：§3 制动器的设计计算
∆θ
′
′′′
′
ϕ
ϕ
ϕ
制动蹄摩擦面的压力分布规律
从前面的分析可知,制动器摩擦材料的摩擦系数及所产生的摩擦力对制动器因数
有很大影响。掌握制动蹄摩擦面上的压力分布规律,有助于正确分析制动器因数。在
理论上对制动蹄摩擦面的压力分布规律作研究时,通常作如下一些假定:
(1)制动鼓、蹄为绝对刚性;
(2)在外力作用下,变形仅发生在摩擦衬片上;
(3)压力与变形符合虎克定律。

如图 29 所示,制动蹄在张开力 P 作用下绕
支承销点转动张开,设其转角为,则蹄片
上某任意点 A 的位移为
= ·
由于制动鼓刚性对制动蹄运动的限制,则其径向
位移分量将受压缩,径向压缩为

=
COS
即= COS
从图 29 中的几何关系可看到
COS = = Sin
= Sin
因为为常量,单位压力和变形成正比,所以蹄片上任意一点压力可写成
q=q Sin (36)
亦即,制动器蹄片上压力呈正弦分布,其最大压力作
用在与连线呈 90°的径向线上。

在一般情况下,若浮式蹄的端部支承在斜支座面
上,如图 30 所示,则由于蹄片端部将沿支承面作滚动
或滑动,它具有两个自由度运动,而绕支承销转动的
蹄片只有一个自由度的运动,因此,其压力分布状况
和绕支承销转动的情况有所区别。
现分析浮式蹄上任意一点 A 的运动情况。今设定
蹄片和支座面之间摩擦足够大,制动蹄在张开力作用
′∆
⋅∆
′⋅∆θ
′
′∆θ
θ
θ
β
β
β
O
AB
AB O A
AC
AC AB
AC O A
O A O D O O
AC O O
O O
0
OO
α
αα
α
∆θ
∆θ
∆θ
= α
= α
ϕ
ϕϕ
ϕ
ϕϕ
ϕϕ
下,蹄片将沿斜支座面上作滚动,设 Q 为其蹄片端部圆弧面之圆心,则蹄片上任意一
点 A 的运动可以看成绕 Q 作相对转动和跟随 Q 作移动。这样 A 点位移由两部分合成:
相对运动位移和牵连运动位移,它们各自径向位移分量之和为(见图
30)。
=
COS + COS( - )
根据几何关系可得出
=( · + Sin ) Sin + COS COS
式中为蹄片端部圆弧面绕其圆心的相对转角。
令· + Sin =C
COS =C
在一定转角时, 和都是常量。同样,认为 A 点的径向变形量和压力成正
比。这样,蹄片上任意点 A 处的压力可写成
q=q Sin +q COS
或 q=q Sin( + )
也就是说,浮式蹄支承在任意斜支座面上时,其理论压力分布规律仍为正弦分布,但
其最大压力点在何处,难以判断。
上述分析对于新的摩擦衬片是合理的,但制动器在使用过程中摩擦衬片有磨损,
摩擦衬片在磨损的状况下,压力分布又应如何呢?按照理论分析,如果知道摩擦衬片
的磨损特性,也可确定摩擦衬片磨损后的压力分布规律。根据国外资料,对于摩擦片
磨损具有如下关系式

式中 W ——磨损量;
K ——磨损常数;
——摩擦系数;
q——单位压力;
——磨擦衬片与制动鼓之间的相对滑
动速度。
通过分析计算所得压力分布规律如图 31 所
示。图中表明在第 11 次制动后形成的单位
面积压力仍为正弦分布。如果摩
擦衬片磨损有如下关系:
=
式中——磨损常数。
则其磨损后的压力分布规律为(C
∆θ
=
β
AB BC AD
AD AB BC
AD OQ BC BC
OQ BC 1
BC 2
C1 C2 AD
1 2
0 0
W1 K1 fqv
1
1
f
v
q 132sin
2 2
W2 K2 fq v
K2
q C sin
∫∫
∫
δϕ
ϕ
′
= −
ϕϕ
ϕϕϕ
ϕϕ
′
= +
也为一常数)。结果亦示于图 31。
应该指出,由上述理论分析所获得的结果与实际情况比较相近,也就是说,用上
述压力分布规律计算所得的摩擦力矩与实际使用中所得摩擦力矩有极大的相关性。以
前有人认为制动摩擦衬片压力分布均匀的设想并不合理。
制动器因数及摩擦力矩分析计算
如前所述,通常先通过对制动器摩擦力矩计算
的分析,再根据其计算式由定义得出制动器因数 BF
的表达式。现以鼓式制