1.存在问题
2015年10月后有用户反馈,我厂某型4.5t叉车制动器多次出现摩擦片脱落、制动蹄铁开裂现象,其损坏情况如图1所示。
为此我们要求制动器供应商采取以下措施:一是改善摩擦片粘接强度,避免摩擦片脱落;二是在制动蹄铁的圆弧板与支撑板处加焊加强筋,以提高制动蹄铁的强度。
虽然该方法取得一定的效果,但焊接加强筋后,圆弧板焊接变形较大,反而影响摩擦片的粘接强度。总体看,该方案改进效果不够理想。
2.原因分析
该4.5t叉车制动器参考日本TCM叉车图纸经国产化后设计而成,为鼓式制动器,分别由液压式脚制动和钢索式手制动控制。制动蹄铁上端设有脚制动分泵,下端设有手制动钢索拉动的拉杆。制动蹄的宽度为65mm、摩擦片的宽度为63mm,单个制动器的制动力矩为5640N· m,摩擦片粘接强度设计值为3MPa。
为了确定制动器需采用多大的强度才能满足使用要求,我们收集了我厂生产的1~10t叉车制动器摩擦片、制动蹄铁弧形钢板及筋板尺寸,对比结果如附表所示。
从附表可以看出,相邻吨位叉车吨位之比约为1.4,如2.5t叉车与1.8t叉车吨位之比为1.39、10t叉车与7t叉车吨位之比为1.43。随着叉车吨位增加,制动器摩擦片表面积相应增加,增加的比例也近似为1.4,如2.5t叉车摩擦片表面积为185.5cm2、 1.8t叉车摩擦片面积为129.3 cm2,两者之比为1.4。只有4.5t叉车制动器摩擦片面积198.9 cm2与3t叉车制动器摩擦片面积244 cm2之比为0.8,该值甚至小于1。特别是4.5t比3t叉车制动器制动蹄窄12.5mm。
由此可见,4.5t叉车制动器摩擦片面积较小,制动蹄较窄,造成制动蹄强度较低、摩擦片粘接强度不够,导致制动蹄铁制动时因受力产生变形和开裂、摩擦片因反复折弯产生疲劳断裂及脱落等问题。
3.改进方法
针对4.5t叉车制动器损坏情况和原因分析,我们在原4.5t制动器的基础上进行了改进。
(1)加宽制动蹄
我们在4.5t叉车轮惘卒间允许范围内,将制动蹄加冤25mm,使其宽度由65mm增加到90mm,摩擦片也相应加宽25mm。改进前与改进后的制动蹄对比如图2所示。加宽制动蹄后,制动鼓、制动器底板、制动分泵、制动钢索、压簧拉杆、制动油管等也做了相应改动,以使其与改进后的制动蹄相匹配。
制动蹄加宽后,单个制动摩擦片表面积从19890mm2增加到27780 mm2,摩擦面积增加39.7%、4~5t叉车与3~3.5t叉车制动器摩擦片面积比值为1.14,这样该比值与叉车吨位基本符合。摩擦面积增加后磨损量将下降,使用寿命会大大提高。
摩擦面积增加后制动剪切力从0.95MPa减少到0.68MPa、剪切力减少了 0.27MPa、摩擦片的受力状况得到明显改善。