第四章__制动装置

1、 第四章第四章 制动装置制动装置 由于起重机工作特点是经常起动和制动，故为保由于起重机工作特点是经常起动和制动，故为保 证起重机安全可靠地进行工作，在起重机械中广泛应证起重机安全可靠地进行工作，在起重机械中广泛应 用了各种类型的制动装置。根据动作原理分为三种：用了各种类型的制动装置。根据动作原理分为三种： 停止器停止器 制动器制动器 复合制动装置复合制动装置 本章将分别介绍这些制动装置的典型构造、工作本章将分别介绍这些制动装置的典型构造、工作 原理和计算方法。原理和计算方法。 4-1 4-1 停止停止器器 停止器是实现单向运动的装停止器是实现单向运动的装置。在起升机构中常用他来支持置。在起升机

2、构中常用他来支持悬吊的物品，不让物品下降，由悬吊的物品，不让物品下降，由于他并不妨碍机构向起升方向运于他并不妨碍机构向起升方向运转，因此，在机构中装有停止器转，因此，在机构中装有停止器，只有当机构脱开停止器时，才，只有当机构脱开停止器时，才能使物品下降。能使物品下降。 分为两类：棘轮式和摩擦式分为两类：棘轮式和摩擦式 棘轮停止器在工作时可能产棘轮停止器在工作时可能产生冲击，但安全可靠在起重机械生冲击，但安全可靠在起重机械中应用较广，本节只介绍棘轮停中应用较广，本节只介绍棘轮停止器。止器。 一、棘轮停止器的构造一、棘轮停止器的构造 1.1.工作原理及受力分析工作原理及受力分析 见图，棘轮只能按上

3、升箭见图，棘轮只能按上升箭 头方向旋转，这时棘爪在头方向旋转，这时棘爪在 棘轮的背上滑过去。棘轮的背上滑过去。 当棘轮在外力作用下企图当棘轮在外力作用下企图 向相反方向旋转时，棘爪向相反方向旋转时，棘爪 靠自重落入棘轮齿谷，阻靠自重落入棘轮齿谷，阻 止棘轮转动。止棘轮转动。 如要棘轮反转，必须先使如要棘轮反转，必须先使 棘轮向上升方向转动少许棘轮向上升方向转动少许 ，然后将棘爪从齿谷中退，然后将棘爪从齿谷中退 出，棘轮才能向下降方向出，棘轮才能向下降方向 转动。转动。 4-1 4-1 停止器停止器棘轮有外啮合，也有内啮合棘轮有外啮合，也有内啮合2.2.主要尺寸主要尺寸 棘轮轮齿的几何形状见棘轮

4、轮齿的几何形状见 图，其大小与齿轮一图，其大小与齿轮一样用模数表示，即样用模数表示，即 z_z_棘轮齿数棘轮齿数 D_D_棘轮的名义直径棘轮的名义直径 （或顶圆直径）（或顶圆直径） 其它应：其它应： 4-1 4-1 停止器停止器Dmz0.7560hm152069齿高齿高齿隙角齿隙角齿倾角齿倾角棘轮爪间摩擦角棘轮爪间摩擦角二、棘轮停止器的计算 1、棘轮的材料 手动用铸铁，机动用铸钢或锻钢 2、棘轮齿数的选定 两方面考虑：一保证有足够的强度，二应尽量减少冲击。 选用较少齿数，使结构紧凑，但冲击大； 选用较多齿数，会使模数过小，强度不够，或使棘轮尺寸 太大。通常取 z=6-25 ，手动取小值，机动取

5、大值。 3、棘轮模数的确定 据轮齿的弯曲强度和棘爪和棘轮间的挤压力确定： 4-14-1 停止器停止器如外啮合棘轮，按弯曲强度： 式中： 按挤压强度：取两式计算值的较大者m（标准值）=6、8、1030。 31.75Mmz 2Mmz qtmt节距齿宽系数bmM_传动转矩(Nm) _q许用弯曲应力（Pa）单位宽度许用压力（N/m） 4-14-1 停止器停止器见表4-14、棘爪的计算 棘爪按偏心受压 杆件计算； 常用Q235锻造 而成，棘爪的心 轴常用悬臂方式 固定在机架上， 可按弯曲强度计 算，常用材料为 45号钢。 4-14-1 停止器停止器 4-2 4-2 制动器制动器 概概 述述 在起重机各个

6、机构中，制动器几乎是不可缺少的一个组成部在起重机各个机构中，制动器几乎是不可缺少的一个组成部分。起升机构中必须用制动器将起吊物品支持在一定位置；运行分。起升机构中必须用制动器将起吊物品支持在一定位置；运行机构与旋转机构需要制动器使其在一定时间内停下来；在露天和机构与旋转机构需要制动器使其在一定时间内停下来；在露天和斜坡上运行的起重机，制动器还有防止风力吹动或防止下滑的作斜坡上运行的起重机，制动器还有防止风力吹动或防止下滑的作用。某些起重机的起升机构还利用制动器来使物品以所要求的速用。某些起重机的起升机构还利用制动器来使物品以所要求的速度下落，如淬火起重机。度下落，如淬火起重机。 因此，制动器的

7、作用有三种：因此，制动器的作用有三种： 支持支持_将物品或吊臂或机器闸住不动将物品或吊臂或机器闸住不动停止停止_用摩擦消耗运动部分的动能，使机构减速并停下来。用摩擦消耗运动部分的动能，使机构减速并停下来。落重落重_制动与重力平衡，重物以恒定的速度下降。制动与重力平衡，重物以恒定的速度下降。 在设计或选用制动器时，应充分注意制动器的任务以及对它在设计或选用制动器时，应充分注意制动器的任务以及对它 的要求。如具备足够的制动储备（即应保证一定的安全系数），的要求。如具备足够的制动储备（即应保证一定的安全系数）， 或设置双制动器等。或设置双制动器等。 为减小制动力矩，缩小制动器尺寸，通常将制动器装在机

8、构为减小制动力矩，缩小制动器尺寸，通常将制动器装在机构 的高速轴上，或减速器的输入轴上，某些安全制动器则装在低速的高速轴上，或减速器的输入轴上，某些安全制动器则装在低速 轴上或卷筒轴上。轴上或卷筒轴上。 制动器的分类：制动器的分类：n 按用途：停止式和调速式按用途：停止式和调速式n 按构造：块式、带式和盘式按构造：块式、带式和盘式n 按操纵方式：手动、自动和手自一体按操纵方式：手动、自动和手自一体n 按工作状态：常闭式和常开式按工作状态：常闭式和常开式n 常闭式制动器靠弹簧或重力的作用经常处于常闭式制动器靠弹簧或重力的作用经常处于合合n 闸状态，机构工作时，靠外力使制动器松闸。而闸状态，机构工

9、作时，靠外力使制动器松闸。而 常开式制动器正相反。常开式制动器正相反。 4-24-2 制动器制动器 从工作安全及减轻工人的劳动强度出发，所有的起升机构都必须从工作安全及减轻工人的劳动强度出发，所有的起升机构都必须 采用常闭式制动器。采用常闭式制动器。 为使制动器获得较大的制动力矩和较小的结构尺寸，应采用具有为使制动器获得较大的制动力矩和较小的结构尺寸，应采用具有 较高的摩擦系数和耐磨性的材料，作为制动零件之一的复面。较高的摩擦系数和耐磨性的材料，作为制动零件之一的复面。 制动器必须满足以下要求：制动器必须满足以下要求： 1、能产生足够的制动力矩、能产生足够的制动力矩 2、松闸合闸应迅速，制动要

10、平稳、松闸合闸应迅速，制动要平稳 3、构造简单，维修方便、构造简单，维修方便 4、制动器的零件要有足够的强度和刚度，摩擦零件要有较高的、制动器的零件要有足够的强度和刚度，摩擦零件要有较高的 耐磨性和耐热性耐磨性和耐热性 5、制动器的结构要紧凑、制动器的结构要紧凑 设计和选择制动器的主要依据是制动力矩，有关计算后面论述设计和选择制动器的主要依据是制动力矩，有关计算后面论述 4-24-2 制动器制动器一、双瓦块式一、双瓦块式 制动器制动器 1.1.长行程电磁长行程电磁 铁双瓦块制铁双瓦块制 动器动器 ）工作原理）工作原理: : 重锤合闸重锤合闸电磁铁松闸电磁铁松闸 4-2 4-2 制动器制动器12

11、PP12NN 4-2 4-2 制动器制动器 为完全消除制动轴上的为完全消除制动轴上的横向力，必须保证瓦块上横向力，必须保证瓦块上的正压力：的正压力：和两杠杆合闸力：和两杠杆合闸力： 要满足这一点，必须把要满足这一点，必须把瓦块铰接在直线杠杆上，瓦块铰接在直线杠杆上，或将瓦块固接在图或将瓦块固接在图44所所示的折线杠杆上。示的折线杠杆上。）合闸力、重锤重量及电磁铁的选择计算方法）合闸力、重锤重量及电磁铁的选择计算方法据需要的制动力矩据需要的制动力矩选出制动轮直径。选出制动轮直径。则摩擦力：则摩擦力：zM 4-2 4-2 制动器制动器121212122zzzMFFDNNNFFFNMDNNNMD 将

12、将P P、N N力对铰接支点力对铰接支点A A、B B取力矩，并考虑杠杆效取力矩，并考虑杠杆效 率，可求出作用在每个单块制动器杠杆上的合闸力：率，可求出作用在每个单块制动器杠杆上的合闸力： 1211113:coszPPPNllMlDlTPT 拉杆 的作用力 4-2 4-2 制动器制动器 由由T、S力对杠杆力对杠杆4的铰接点的铰接点C取力矩，并考虑取力矩，并考虑杠杆效率，可求得拉杆杠杆效率，可求得拉杆5上的作用力：上的作用力：最后在计及拉杆最后在计及拉杆5和杠杆和杠杆 6的自重及电磁铁芯重量并考的自重及电磁铁芯重量并考虑到杠杆效率的情况下，对虑到杠杆效率的情况下，对水平杠杆水平杠杆6的支点取矩，

13、则的支点取矩，则可求出合闸所需的重锤重量可求出合闸所需的重锤重量，即：，即： 232PlSl21 265433212cxgPlNl lG lG lG lSll 4-2 4-2 制动器制动器所以：所以：1 21 254541 2 3661 2 30.8-0.9xgxgcNllNllGlGlGlGlllGll 杠杆系统的总效率，一般取电磁铁的规格可根据做功原理进行计算和选择：电磁铁的规格可根据做功原理进行计算和选择：112ddP h kN 4-2 4-2 制动器制动器1122d dNPh kNddPh、1kN即：即：式中：式中：电磁铁的吸力和铁芯的行程，查产品目录得电磁铁的吸力和铁芯的行程，查产品

14、目录得电磁铁行程的利用系数，取电磁铁行程的利用系数，取0.5-0.6瓦块与制动轮间的松开间隙（退距），表选瓦块与制动轮间的松开间隙（退距），表选作用在瓦块上的正压力作用在瓦块上的正压力 4-2 4-2 制动器制动器 3）为保证瓦块松开时的退距为）为保证瓦块松开时的退距为，必须使电磁铁的安装位置到，必须使电磁铁的安装位置到 水平杠杆支点水平杠杆支点B的最大距离为：的最大距离为： 4-2 4-2 制动器制动器 4）为使瓦块复面材料及制动轮不致磨损过快，应限制瓦块与制动）为使瓦块复面材料及制动轮不致磨损过快，应限制瓦块与制动轮之间的比压力轮之间的比压力q，使：，使：1125 max2dk hl ll

15、l 60010360NNqqDABA_瓦块与制动轮的接触面积瓦块与制动轮的接触面积 B_瓦块宽度瓦块宽度 _瓦块在制动轮上的包角瓦块在制动轮上的包角 5）qvqv值验算：值验算： 瓦块的磨损及发热程度不仅与比压力瓦块的磨损及发热程度不仅与比压力q q有关，还与有关，还与v v有关。故应验算有关。故应验算瓦块工作表面的瓦块工作表面的qvqv值。值。 对瓦块式制动器，如为调速式制动器，【对瓦块式制动器，如为调速式制动器，【qvqv】=2-2.5MPa=2-2.5MPam/sm/s 停止式制动器，【停止式制动器，【qvqv】=5MPa=5MPam/sm/s 4-2 4-2 制动器制动器6）此种制动器

16、的优点：）此种制动器的优点： 构造简单，制造较容易，由于杠杆传动比大，因而在较小的磁铁构造简单，制造较容易，由于杠杆传动比大，因而在较小的磁铁 吸力下，可以产生较大的制动力矩。吸力下，可以产生较大的制动力矩。 缺点：缺点： 有较多的杠杆和铰链，由于变形和磨损会形成间隙，使电磁铁松有较多的杠杆和铰链，由于变形和磨损会形成间隙，使电磁铁松 闸时有一段无效行程；重锤和制动杠杆惯性较大，致使制动器开闸时有一段无效行程；重锤和制动杠杆惯性较大，致使制动器开 闭不能很迅速。闭不能很迅速。现此种制动器已很少用，现用弹簧力来代替重锤合闸。现此种制动器已很少用，现用弹簧力来代替重锤合闸。 2 2、短行程电磁铁双

17、瓦块制动器、短行程电磁铁双瓦块制动器 电磁铁就装在制动杠杆上，因此， 电磁铁行程较短，通常小于5mm，故 称为短行程电磁铁双瓦块式制动器。 1 1）工作原理：）工作原理： 见图，松闸时，电磁铁线圈7通电 后吸引铁芯8，铁芯转动时将中心丝 杠5压向左方，辅弹簧9使杠杆、2 及其上的两瓦块同时离开制动轮。 合闸时，电磁铁断电，于是主弹簧 3产生合闸力。利用螺母6来调节合闸 力的的大小。 4-2 4-2 制动器制动器2）计算方法： 计算方法与长行程大体类似。 如已知制动力矩 后，瓦块的正压力为：zM121212122zzzMFFDNNNFFFNMDNNNMD 4-2 4-2 制动器制动器合闸力P（对

18、制动杠杆铰链点取矩后得）：主弹簧的工作力 ：11_0.9-0.95zPlNlMlPD l 制动杠杆的效率， 一般取zP_xzffxMPP PePMe 辅助弹簧的力，通常取:铁芯重量对摆动轴心的力矩，可查产品目录得铁芯转动轴心至中心丝杆的距离20 80fPN 4-2 4-2 制动器制动器电磁铁的计算和选择： 据做功原理知：121222:MkNNor Mk 12_Mk电磁铁的吸引力矩（Nm）铁芯允许的最大摆动角度（rad）电磁铁行程的利用系数，可取0.85-0.9瓦块与制动轮间的退距，查表选取 4-2 4-2 制动器制动器比压力q和qv值的验算方法与长行程相同。 短行程电磁铁制动器的主要优缺点：

19、（1） 合闸、松闸动作非常迅速 （2） 制动器的重量和外形尺寸都比较小 （3） 制动过猛，冲击大 （4） 松闸所需电磁铁的吸力很大，制动 轮较大时，不适宜采用这种型式。 （5） 不适宜在非常繁重的机构中工作。 4-2 4-2 制动器制动器3、电力液压推杆瓦块式制动器（简介） 为获得更大制动力矩，并满足工作平稳性和繁重工作条件等方面的要求，可采用电力液压推杆制动器。 弹簧合闸 电力液压推动器松闸4-2 4-2 制动器制动器4、液压电磁铁瓦块制动器（简介） （1）制动与松闸 弹簧合闸 液压电磁铁松闸 （2）瓦块松开间隙的调整 主要由图中13、14、 15构成。 （3）液压电磁铁的结构和 工作原理

20、4-2 4-2 制动器制动器 4-2 4-2 制动器制动器各种瓦块制动器比较： 4-2 4-2 制动器制动器二、带式制动器二、带式制动器 这种制动器是由包在制动轮上这种制动器是由包在制动轮上 的制动带与制动轮产生的摩擦力的制动带与制动轮产生的摩擦力 来制动的。来制动的。 分分 类：类：n 简单式简单式n 差动式差动式n 综合式综合式 这三种制动器的零部件构造是这三种制动器的零部件构造是相同的，区别仅在于制动带在相同的，区别仅在于制动带在制动杠杆上的固定位置不同制动杠杆上的固定位置不同 4-2 4-2 制动器制动器1 1、 带式制动器的构造：带式制动器的构造： 图为简单带式制动器的图为简单带式制

21、动器的典型构造，它由制动轮，典型构造，它由制动轮，制动钢带和制动杠杆等制动钢带和制动杠杆等组成。组成。特点是带的一端固接在特点是带的一端固接在制动杠杆的支点上，杠杆制动杠杆的支点上，杠杆上还装有合闸用的重锤上还装有合闸用的重锤和松闸用的长行程柱塞式电和松闸用的长行程柱塞式电磁铁，除此外，在杠杆上磁铁，除此外，在杠杆上还有合闸用的缓冲器，在还有合闸用的缓冲器，在带的外围装有固定的挡板带的外围装有固定的挡板 4-2 4-2 制动器制动器，并利用挡板上均布的调节螺钉来保证制动带与制动轮的松开间隙均匀。为防止制动带从制动轮上滑脱，可将制动轮做成如图示的具有轮缘的结构，但更多采用的是在挡板上装调节螺钉处焊接一些卡爪来挡住钢带的结构，为增大制动带与制动轮表面的摩擦系数，在钢带的表面用埋头铆钉或螺钉固定一层石棉带或木块等作为复面。 4-2 4-2 制动器制动器带的两端利用特制的连接件（图示）与杠杆连接。其中一端作刚性固接，另一端用可调的螺旋联