第四章__制動裝置

1、 第四章第四章 制動裝置制動裝置 由于起重機(jī)工作特點(diǎn)是經(jīng)常起動和制動，故為保由于起重機(jī)工作特點(diǎn)是經(jīng)常起動和制動，故為保 證起重機(jī)安全可靠地進(jìn)行工作，在起重機(jī)械中廣泛應(yīng)證起重機(jī)安全可靠地進(jìn)行工作，在起重機(jī)械中廣泛應(yīng) 用了各種類型的制動裝置。根據(jù)動作原理分為三種：用了各種類型的制動裝置。根據(jù)動作原理分為三種： 停止器停止器 制動器制動器 復(fù)合制動裝置復(fù)合制動裝置 本章將分別介紹這些制動裝置的典型構(gòu)造、工作本章將分別介紹這些制動裝置的典型構(gòu)造、工作 原理和計(jì)算方法。原理和計(jì)算方法。 4-1 4-1 停止停止器器 停止器是實(shí)現(xiàn)單向運(yùn)動的裝停止器是實(shí)現(xiàn)單向運(yùn)動的裝置。在起升機(jī)構(gòu)中常用他來支持置。在起升機(jī)

2、構(gòu)中常用他來支持懸吊的物品，不讓物品下降，由懸吊的物品，不讓物品下降，由于他并不妨礙機(jī)構(gòu)向起升方向運(yùn)于他并不妨礙機(jī)構(gòu)向起升方向運(yùn)轉(zhuǎn)，因此，在機(jī)構(gòu)中裝有停止器轉(zhuǎn)，因此，在機(jī)構(gòu)中裝有停止器，只有當(dāng)機(jī)構(gòu)脫開停止器時(shí)，才，只有當(dāng)機(jī)構(gòu)脫開停止器時(shí)，才能使物品下降。能使物品下降。 分為兩類：棘輪式和摩擦式分為兩類：棘輪式和摩擦式 棘輪停止器在工作時(shí)可能產(chǎn)棘輪停止器在工作時(shí)可能產(chǎn)生沖擊，但安全可靠在起重機(jī)械生沖擊，但安全可靠在起重機(jī)械中應(yīng)用較廣，本節(jié)只介紹棘輪停中應(yīng)用較廣，本節(jié)只介紹棘輪停止器。止器。 一、棘輪停止器的構(gòu)造一、棘輪停止器的構(gòu)造 1.1.工作原理及受力分析工作原理及受力分析 見圖，棘輪只能按上

3、升箭見圖，棘輪只能按上升箭 頭方向旋轉(zhuǎn)，這時(shí)棘爪在頭方向旋轉(zhuǎn)，這時(shí)棘爪在 棘輪的背上滑過去。棘輪的背上滑過去。 當(dāng)棘輪在外力作用下企圖當(dāng)棘輪在外力作用下企圖 向相反方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，棘爪向相反方向旋轉(zhuǎn)時(shí)，棘爪 靠自重落入棘輪齒谷，阻靠自重落入棘輪齒谷，阻 止棘輪轉(zhuǎn)動。止棘輪轉(zhuǎn)動。 如要棘輪反轉(zhuǎn)，必須先使如要棘輪反轉(zhuǎn)，必須先使 棘輪向上升方向轉(zhuǎn)動少許棘輪向上升方向轉(zhuǎn)動少許 ，然后將棘爪從齒谷中退，然后將棘爪從齒谷中退 出，棘輪才能向下降方向出，棘輪才能向下降方向 轉(zhuǎn)動。轉(zhuǎn)動。 4-1 4-1 停止器停止器棘輪有外嚙合，也有內(nèi)嚙合棘輪有外嚙合，也有內(nèi)嚙合2.2.主要尺寸主要尺寸 棘輪輪齒的幾何形狀見棘輪

4、輪齒的幾何形狀見 圖，其大小與齒輪一圖，其大小與齒輪一樣用模數(shù)表示，即樣用模數(shù)表示，即 z_z_棘輪齒數(shù)棘輪齒數(shù) D_D_棘輪的名義直徑棘輪的名義直徑 （或頂圓直徑）（或頂圓直徑） 其它應(yīng)：其它應(yīng)： 4-1 4-1 停止器停止器Dmz0.7560hm152069齒高齒高齒隙角齒隙角齒傾角齒傾角棘輪爪間摩擦角棘輪爪間摩擦角二、棘輪停止器的計(jì)算 1、棘輪的材料 手動用鑄鐵，機(jī)動用鑄鋼或鍛鋼 2、棘輪齒數(shù)的選定 兩方面考慮：一保證有足夠的強(qiáng)度，二應(yīng)盡量減少沖擊。 選用較少齒數(shù)，使結(jié)構(gòu)緊湊，但沖擊大； 選用較多齒數(shù)，會使模數(shù)過小，強(qiáng)度不夠，或使棘輪尺寸 太大。通常取 z=6-25 ，手動取小值，機(jī)動取

5、大值。 3、棘輪模數(shù)的確定 據(jù)輪齒的彎曲強(qiáng)度和棘爪和棘輪間的擠壓力確定： 4-14-1 停止器停止器如外嚙合棘輪，按彎曲強(qiáng)度： 式中： 按擠壓強(qiáng)度：取兩式計(jì)算值的較大者m（標(biāo)準(zhǔn)值）=6、8、1030。 31.75Mmz 2Mmz qtmt節(jié)距齒寬系數(shù)bmM_傳動轉(zhuǎn)矩(Nm) _q許用彎曲應(yīng)力（Pa）單位寬度許用壓力（N/m） 4-14-1 停止器停止器見表4-14、棘爪的計(jì)算 棘爪按偏心受壓 桿件計(jì)算； 常用Q235鍛造 而成，棘爪的心 軸常用懸臂方式 固定在機(jī)架上， 可按彎曲強(qiáng)度計(jì) 算，常用材料為 45號鋼。 4-14-1 停止器停止器 4-2 4-2 制動器制動器 概概 述述 在起重機(jī)各個(gè)

6、機(jī)構(gòu)中，制動器幾乎是不可缺少的一個(gè)組成部在起重機(jī)各個(gè)機(jī)構(gòu)中，制動器幾乎是不可缺少的一個(gè)組成部分。起升機(jī)構(gòu)中必須用制動器將起吊物品支持在一定位置；運(yùn)行分。起升機(jī)構(gòu)中必須用制動器將起吊物品支持在一定位置；運(yùn)行機(jī)構(gòu)與旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)需要制動器使其在一定時(shí)間內(nèi)停下來；在露天和機(jī)構(gòu)與旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)需要制動器使其在一定時(shí)間內(nèi)停下來；在露天和斜坡上運(yùn)行的起重機(jī)，制動器還有防止風(fēng)力吹動或防止下滑的作斜坡上運(yùn)行的起重機(jī)，制動器還有防止風(fēng)力吹動或防止下滑的作用。某些起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)還利用制動器來使物品以所要求的速用。某些起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)還利用制動器來使物品以所要求的速度下落，如淬火起重機(jī)。度下落，如淬火起重機(jī)。 因此，制動器的

7、作用有三種：因此，制動器的作用有三種： 支持支持_將物品或吊臂或機(jī)器閘住不動將物品或吊臂或機(jī)器閘住不動停止停止_用摩擦消耗運(yùn)動部分的動能，使機(jī)構(gòu)減速并停下來。用摩擦消耗運(yùn)動部分的動能，使機(jī)構(gòu)減速并停下來。落重落重_制動與重力平衡，重物以恒定的速度下降。制動與重力平衡，重物以恒定的速度下降。 在設(shè)計(jì)或選用制動器時(shí)，應(yīng)充分注意制動器的任務(wù)以及對它在設(shè)計(jì)或選用制動器時(shí)，應(yīng)充分注意制動器的任務(wù)以及對它 的要求。如具備足夠的制動儲備（即應(yīng)保證一定的安全系數(shù)），的要求。如具備足夠的制動儲備（即應(yīng)保證一定的安全系數(shù)）， 或設(shè)置雙制動器等?；蛟O(shè)置雙制動器等。 為減小制動力矩，縮小制動器尺寸，通常將制動器裝在機(jī)

8、構(gòu)為減小制動力矩，縮小制動器尺寸，通常將制動器裝在機(jī)構(gòu) 的高速軸上，或減速器的輸入軸上，某些安全制動器則裝在低速的高速軸上，或減速器的輸入軸上，某些安全制動器則裝在低速 軸上或卷筒軸上。軸上或卷筒軸上。 制動器的分類：制動器的分類：n 按用途：停止式和調(diào)速式按用途：停止式和調(diào)速式n 按構(gòu)造：塊式、帶式和盤式按構(gòu)造：塊式、帶式和盤式n 按操縱方式：手動、自動和手自一體按操縱方式：手動、自動和手自一體n 按工作狀態(tài)：常閉式和常開式按工作狀態(tài)：常閉式和常開式n 常閉式制動器靠彈簧或重力的作用經(jīng)常處于常閉式制動器靠彈簧或重力的作用經(jīng)常處于合合n 閘狀態(tài)，機(jī)構(gòu)工作時(shí)，靠外力使制動器松閘。而閘狀態(tài)，機(jī)構(gòu)工

9、作時(shí)，靠外力使制動器松閘。而 常開式制動器正相反。常開式制動器正相反。 4-24-2 制動器制動器 從工作安全及減輕工人的勞動強(qiáng)度出發(fā)，所有的起升機(jī)構(gòu)都必須從工作安全及減輕工人的勞動強(qiáng)度出發(fā)，所有的起升機(jī)構(gòu)都必須 采用常閉式制動器。采用常閉式制動器。 為使制動器獲得較大的制動力矩和較小的結(jié)構(gòu)尺寸，應(yīng)采用具有為使制動器獲得較大的制動力矩和較小的結(jié)構(gòu)尺寸，應(yīng)采用具有 較高的摩擦系數(shù)和耐磨性的材料，作為制動零件之一的復(fù)面。較高的摩擦系數(shù)和耐磨性的材料，作為制動零件之一的復(fù)面。 制動器必須滿足以下要求：制動器必須滿足以下要求： 1、能產(chǎn)生足夠的制動力矩、能產(chǎn)生足夠的制動力矩 2、松閘合閘應(yīng)迅速，制動要

10、平穩(wěn)、松閘合閘應(yīng)迅速，制動要平穩(wěn) 3、構(gòu)造簡單，維修方便、構(gòu)造簡單，維修方便 4、制動器的零件要有足夠的強(qiáng)度和剛度，摩擦零件要有較高的、制動器的零件要有足夠的強(qiáng)度和剛度，摩擦零件要有較高的 耐磨性和耐熱性耐磨性和耐熱性 5、制動器的結(jié)構(gòu)要緊湊、制動器的結(jié)構(gòu)要緊湊 設(shè)計(jì)和選擇制動器的主要依據(jù)是制動力矩，有關(guān)計(jì)算后面論述設(shè)計(jì)和選擇制動器的主要依據(jù)是制動力矩，有關(guān)計(jì)算后面論述 4-24-2 制動器制動器一、雙瓦塊式一、雙瓦塊式 制動器制動器 1.1.長行程電磁長行程電磁 鐵雙瓦塊制鐵雙瓦塊制 動器動器 ）工作原理）工作原理: : 重錘合閘重錘合閘電磁鐵松閘電磁鐵松閘 4-2 4-2 制動器制動器12

11、PP12NN 4-2 4-2 制動器制動器 為完全消除制動軸上的為完全消除制動軸上的橫向力，必須保證瓦塊上橫向力，必須保證瓦塊上的正壓力：的正壓力：和兩杠桿合閘力：和兩杠桿合閘力： 要滿足這一點(diǎn)，必須把要滿足這一點(diǎn)，必須把瓦塊鉸接在直線杠桿上，瓦塊鉸接在直線杠桿上，或?qū)⑼邏K固接在圖或?qū)⑼邏K固接在圖44所所示的折線杠桿上。示的折線杠桿上。）合閘力、重錘重量及電磁鐵的選擇計(jì)算方法）合閘力、重錘重量及電磁鐵的選擇計(jì)算方法據(jù)需要的制動力矩?fù)?jù)需要的制動力矩選出制動輪直徑。選出制動輪直徑。則摩擦力：則摩擦力：zM 4-2 4-2 制動器制動器121212122zzzMFFDNNNFFFNMDNNNMD 將

12、將P P、N N力對鉸接支點(diǎn)力對鉸接支點(diǎn)A A、B B取力矩，并考慮杠桿效取力矩，并考慮杠桿效 率，可求出作用在每個(gè)單塊制動器杠桿上的合閘力：率，可求出作用在每個(gè)單塊制動器杠桿上的合閘力： 1211113:coszPPPNllMlDlTPT 拉桿 的作用力 4-2 4-2 制動器制動器 由由T、S力對杠桿力對杠桿4的鉸接點(diǎn)的鉸接點(diǎn)C取力矩，并考慮取力矩，并考慮杠桿效率，可求得拉桿杠桿效率，可求得拉桿5上的作用力：上的作用力：最后在計(jì)及拉桿最后在計(jì)及拉桿5和杠桿和杠桿 6的自重及電磁鐵芯重量并考的自重及電磁鐵芯重量并考慮到杠桿效率的情況下，對慮到杠桿效率的情況下，對水平杠桿水平杠桿6的支點(diǎn)取矩，

13、則的支點(diǎn)取矩，則可求出合閘所需的重錘重量可求出合閘所需的重錘重量，即：，即： 232PlSl21 265433212cxgPlNl lG lG lG lSll 4-2 4-2 制動器制動器所以：所以：1 21 254541 2 3661 2 30.8-0.9xgxgcNllNllGlGlGlGlllGll 杠桿系統(tǒng)的總效率，一般取電磁鐵的規(guī)格可根據(jù)做功原理進(jìn)行計(jì)算和選擇：電磁鐵的規(guī)格可根據(jù)做功原理進(jìn)行計(jì)算和選擇：112ddP h kN 4-2 4-2 制動器制動器1122d dNPh kNddPh、1kN即：即：式中：式中：電磁鐵的吸力和鐵芯的行程，查產(chǎn)品目錄得電磁鐵的吸力和鐵芯的行程，查產(chǎn)品

14、目錄得電磁鐵行程的利用系數(shù)，取電磁鐵行程的利用系數(shù)，取0.5-0.6瓦塊與制動輪間的松開間隙（退距），表選瓦塊與制動輪間的松開間隙（退距），表選作用在瓦塊上的正壓力作用在瓦塊上的正壓力 4-2 4-2 制動器制動器 3）為保證瓦塊松開時(shí)的退距為）為保證瓦塊松開時(shí)的退距為，必須使電磁鐵的安裝位置到，必須使電磁鐵的安裝位置到 水平杠桿支點(diǎn)水平杠桿支點(diǎn)B的最大距離為：的最大距離為： 4-2 4-2 制動器制動器 4）為使瓦塊復(fù)面材料及制動輪不致磨損過快，應(yīng)限制瓦塊與制動）為使瓦塊復(fù)面材料及制動輪不致磨損過快，應(yīng)限制瓦塊與制動輪之間的比壓力輪之間的比壓力q，使：，使：1125 max2dk hl ll

15、l 60010360NNqqDABA_瓦塊與制動輪的接觸面積瓦塊與制動輪的接觸面積 B_瓦塊寬度瓦塊寬度 _瓦塊在制動輪上的包角瓦塊在制動輪上的包角 5）qvqv值驗(yàn)算：值驗(yàn)算： 瓦塊的磨損及發(fā)熱程度不僅與比壓力瓦塊的磨損及發(fā)熱程度不僅與比壓力q q有關(guān)，還與有關(guān)，還與v v有關(guān)。故應(yīng)驗(yàn)算有關(guān)。故應(yīng)驗(yàn)算瓦塊工作表面的瓦塊工作表面的qvqv值。值。 對瓦塊式制動器，如為調(diào)速式制動器，【對瓦塊式制動器，如為調(diào)速式制動器，【qvqv】=2-2.5MPa=2-2.5MPam/sm/s 停止式制動器，【停止式制動器，【qvqv】=5MPa=5MPam/sm/s 4-2 4-2 制動器制動器6）此種制動器

16、的優(yōu)點(diǎn)：）此種制動器的優(yōu)點(diǎn)： 構(gòu)造簡單，制造較容易，由于杠桿傳動比大，因而在較小的磁鐵構(gòu)造簡單，制造較容易，由于杠桿傳動比大，因而在較小的磁鐵 吸力下，可以產(chǎn)生較大的制動力矩。吸力下，可以產(chǎn)生較大的制動力矩。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 有較多的杠桿和鉸鏈，由于變形和磨損會形成間隙，使電磁鐵松有較多的杠桿和鉸鏈，由于變形和磨損會形成間隙，使電磁鐵松 閘時(shí)有一段無效行程；重錘和制動杠桿慣性較大，致使制動器開閘時(shí)有一段無效行程；重錘和制動杠桿慣性較大，致使制動器開 閉不能很迅速。閉不能很迅速?，F(xiàn)此種制動器已很少用，現(xiàn)用彈簧力來代替重錘合閘?，F(xiàn)此種制動器已很少用，現(xiàn)用彈簧力來代替重錘合閘。 2 2、短行程電磁鐵雙

17、瓦塊制動器、短行程電磁鐵雙瓦塊制動器 電磁鐵就裝在制動杠桿上，因此， 電磁鐵行程較短，通常小于5mm，故 稱為短行程電磁鐵雙瓦塊式制動器。 1 1）工作原理：）工作原理： 見圖，松閘時(shí)，電磁鐵線圈7通電 后吸引鐵芯8，鐵芯轉(zhuǎn)動時(shí)將中心絲 杠5壓向左方，輔彈簧9使杠桿、2 及其上的兩瓦塊同時(shí)離開制動輪。 合閘時(shí)，電磁鐵斷電，于是主彈簧 3產(chǎn)生合閘力。利用螺母6來調(diào)節(jié)合閘 力的的大小。 4-2 4-2 制動器制動器2）計(jì)算方法： 計(jì)算方法與長行程大體類似。 如已知制動力矩 后，瓦塊的正壓力為：zM121212122zzzMFFDNNNFFFNMDNNNMD 4-2 4-2 制動器制動器合閘力P（對

18、制動杠桿鉸鏈點(diǎn)取矩后得）：主彈簧的工作力 ：11_0.9-0.95zPlNlMlPD l 制動杠桿的效率， 一般取zP_xzffxMPP PePMe 輔助彈簧的力，通常取:鐵芯重量對擺動軸心的力矩，可查產(chǎn)品目錄得鐵芯轉(zhuǎn)動軸心至中心絲桿的距離20 80fPN 4-2 4-2 制動器制動器電磁鐵的計(jì)算和選擇： 據(jù)做功原理知：121222:MkNNor Mk 12_Mk電磁鐵的吸引力矩（Nm）鐵芯允許的最大擺動角度（rad）電磁鐵行程的利用系數(shù)，可取0.85-0.9瓦塊與制動輪間的退距，查表選取 4-2 4-2 制動器制動器比壓力q和qv值的驗(yàn)算方法與長行程相同。 短行程電磁鐵制動器的主要優(yōu)缺點(diǎn)：

19、（1） 合閘、松閘動作非常迅速 （2） 制動器的重量和外形尺寸都比較小 （3） 制動過猛，沖擊大 （4） 松閘所需電磁鐵的吸力很大，制動 輪較大時(shí)，不適宜采用這種型式。 （5） 不適宜在非常繁重的機(jī)構(gòu)中工作。 4-2 4-2 制動器制動器3、電力液壓推桿瓦塊式制動器（簡介） 為獲得更大制動力矩，并滿足工作平穩(wěn)性和繁重工作條件等方面的要求，可采用電力液壓推桿制動器。 彈簧合閘 電力液壓推動器松閘4-2 4-2 制動器制動器4、液壓電磁鐵瓦塊制動器（簡介） （1）制動與松閘 彈簧合閘 液壓電磁鐵松閘 （2）瓦塊松開間隙的調(diào)整 主要由圖中13、14、 15構(gòu)成。 （3）液壓電磁鐵的結(jié)構(gòu)和 工作原理

20、4-2 4-2 制動器制動器 4-2 4-2 制動器制動器各種瓦塊制動器比較： 4-2 4-2 制動器制動器二、帶式制動器二、帶式制動器 這種制動器是由包在制動輪上這種制動器是由包在制動輪上 的制動帶與制動輪產(chǎn)生的摩擦力的制動帶與制動輪產(chǎn)生的摩擦力 來制動的。來制動的。 分分 類：類：n 簡單式簡單式n 差動式差動式n 綜合式綜合式 這三種制動器的零部件構(gòu)造是這三種制動器的零部件構(gòu)造是相同的，區(qū)別僅在于制動帶在相同的，區(qū)別僅在于制動帶在制動杠桿上的固定位置不同制動杠桿上的固定位置不同 4-2 4-2 制動器制動器1 1、 帶式制動器的構(gòu)造：帶式制動器的構(gòu)造： 圖為簡單帶式制動器的圖為簡單帶式制

21、動器的典型構(gòu)造，它由制動輪，典型構(gòu)造，它由制動輪，制動鋼帶和制動杠桿等制動鋼帶和制動杠桿等組成。組成。特點(diǎn)是帶的一端固接在特點(diǎn)是帶的一端固接在制動杠桿的支點(diǎn)上，杠桿制動杠桿的支點(diǎn)上，杠桿上還裝有合閘用的重錘上還裝有合閘用的重錘和松閘用的長行程柱塞式電和松閘用的長行程柱塞式電磁鐵，除此外，在杠桿上磁鐵，除此外，在杠桿上還有合閘用的緩沖器，在還有合閘用的緩沖器，在帶的外圍裝有固定的擋板帶的外圍裝有固定的擋板 4-2 4-2 制動器制動器，并利用擋板上均布的調(diào)節(jié)螺釘來保證制動帶與制動輪的松開間隙均勻。為防止制動帶從制動輪上滑脫，可將制動輪做成如圖示的具有輪緣的結(jié)構(gòu)，但更多采用的是在擋板上裝調(diào)節(jié)螺釘處焊接一些卡爪來擋住鋼帶的結(jié)構(gòu)，為增大制動帶與制動輪表面的摩擦系數(shù)，在鋼帶的表面用埋頭鉚釘或螺釘固定一層石棉帶或木塊等作為復(fù)面。 4-2 4-2 制動器制動器帶的兩端利用特制的連接件（圖示）與杠桿連接。其中一端作剛性固接，另一端用可調(diào)的螺旋聯(lián)