制動輪設計說明書

..制動輪設計說明書制動輪該標準適用于制動輪直徑為100～800mm的瓦塊式制動器。

技術要求

①輪緣表面淬火硬度35～45HRC,深度為2～3mm。

②材料ZG270—500。

③鍵槽型式、尺寸及公差按GB/T3852—97《聯(lián)軸器軸孔和聯(lián)接型式及尺寸》的規(guī)定。

標記示例：

制動輪200—Y60/ZQ4389—86

200—制動輪直徑,mm

1制動輪簡介

制動輪就是制動器的重要組成部分,是使機械中的運動件停止或減速的機械零件；制動器主要由制動架、制動件和操縱裝置等組成。有些制動器還裝有制動件間隙的自動調(diào)整裝置。為了減小制動力矩,縮小制動器的尺寸,通常將制動器安裝在機構(gòu)的高速軸上,也就是電動機上,或減速器的輸入軸上。但對安全性要求較高的大型設備〔如礦井提升機、電梯等則應裝在靠近設備工作部分的低速軸上。特殊情況下也有將制動器裝在中速軸中的,例如需要浸入油中的載重制動器。有些電動葫蘆為了減輕發(fā)熱與磨損,就裝在減速器殼里。

2制動輪工作原理

制動輪的工作原理是利用摩擦副中產(chǎn)生的摩擦力矩來實現(xiàn)制動作用,或者利用制力與重力的平衡,使機器運轉(zhuǎn)速度保持恒定。具體如下：制動器是依靠摩擦副間的摩擦而產(chǎn)生制動作用的,摩擦副中的一組與機構(gòu)的固定機架相連。另一組則與機構(gòu)轉(zhuǎn)動軸相連。當機構(gòu)起動時,使摩擦面脫開,機構(gòu)轉(zhuǎn)動件便可運轉(zhuǎn)；當機構(gòu)需要制動時,使摩擦面接觸并壓緊,這時摩擦面間產(chǎn)生足夠大的摩擦力矩,消耗動能,使機構(gòu)減速,直到停止運動。制動狀態(tài)還能阻止機構(gòu)在外載荷作用下運動。采用摩擦制動的優(yōu)點是：機構(gòu)制動平穩(wěn)可靠,有時還可以根據(jù)需要調(diào)整制動力矩的大小。

3制動輪的用途

在起重機的各個機構(gòu)中,制動輪幾乎是不可缺少的組成部分。在起升機構(gòu)中必須裝設可靠的制動器,以保證吊重能停止在空中。自重不完全平衡的起重伸臂也必須用制動器將它維持在一定的位置。運行機構(gòu)與回轉(zhuǎn)機構(gòu)也需要用制動器使它們在一定的時間或一定的行程內(nèi)停下來。對于在露天工作或在斜坡上運行的起重機,制動器還有防止風力吹動或下滑的作用。只有速度很低、阻力很大的室內(nèi)起重機的運行機構(gòu)才可以不裝設制動器。某些起重機的起升機構(gòu)還利用制動器來使物品以所要求的速度下降,例如汽車起重機、淬火起重機等。

綜上所述,制動器的作用有如下三種。

1支持保持不動

2停止用摩擦消耗運動部分的動能,以一定的減速度使機構(gòu)停止下來。

3落重將制動力與重力平衡,使運動體以穩(wěn)定〔恒定的速度下降。

在起重機的各個機構(gòu)中,制動器可以具有上述一種或幾種作用。

在設計或選用制動器時,應充分注意制動器的任務以及對它的要求。例如,支持制動器的制動力矩必須具有足夠的儲備,也就是應當保證一定的安全系數(shù)。對于安全性有高度要求的機構(gòu)需要裝設雙重制動器,例如運送熔化鐵水包的起升機構(gòu),規(guī)定必須裝設兩個制動器,其中每一個都能安全地支持鐵水包不致墜落。對于落重制動器,則應該考慮散熱問題,它必須具有足夠的散熱面積將重物的位能所產(chǎn)生的熱量散去,以免制動器過熱而損壞或失效。

4制動輪構(gòu)造

制動輪通常由鑄鋼制造,轉(zhuǎn)速不高的制動輪也可以用組織細密的鑄鐵制造。采用鐵制動輪可以使制動襯料的磨損減輕。國外有用含鉬、鉻或鎳的合金鑄鐵制造制動。

為了增強制動輪摩擦表面的耐磨性,最好進行表面淬火,使之硬度為HRC35～45,深度為2～3mm制動輪表面粗糙度Ra值為12.5～6.3μm,表面粗糙度太低在跑合期間使制動襯料磨損太多。裝在高速軸上的制動輪應全部加工,否則應進行平衡,以避免不平衡質(zhì)量引起的振動。

制動輪的寬度通常比制動瓦塊寬度大5mm到10mm。制動輪的直徑根據(jù)制動力矩和制動襯料的容許比壓力等決定。

5關于制動襯料的要求：

1摩擦系數(shù)大。

2摩擦系數(shù)恒定。

3容許高的工作溫度當襯料達到極限工作溫度時,一般摩擦系數(shù)急劇下降,并且磨損加快。

4耐磨。

5不傷制動輪。

6容許比壓力大。

7有適當?shù)膭傂浴獎傂源蟮牟牧弦蟮乃砷l行程較小,但剛性太大材料喪失緩沖作用,使上閘時的載荷增大。

8有適當?shù)膿闲浴阌趶澢?以適合瓦塊圓弧,否則應制成定型產(chǎn)品。

9導熱性一般摩擦材料的導熱性都不好,為了提高導熱性能,有的制動襯料中加入一些導熱性能良好的銅絲或銅末。

6摩擦襯料的主要種類：

1棉織制品摩擦系數(shù)較大,μ=0.45～0.55,最高容許工作溫度100℃左右,容許的比壓力也低,［p］=0.05~0.3N/mm2。

2石棉織制品浸以瀝青或亞麻仁油能增加強度,是一種常用材料。摩擦系數(shù)μ=0.35~0.4,最高容許工作溫度175~200℃,容許比壓力［p］=0.05~0.6N/mm2。

3石棉壓制品將石棉碎片與橡膠及小量硫混合壓制在一起,然后進行硫化。摩擦系數(shù)μ=0.42~0.53,最高容許工作溫度220℃,容許比壓力容許比壓力［p］=0.05~0.6N/mm2

4石棉樹脂材料由石棉纖維或者石棉線與樹脂粘結(jié)劑和各種填料混合后經(jīng)熱壓而成。這種材料允許的最高工作溫度與粘結(jié)樹脂的分解溫度有關。粘結(jié)劑通常用酚醛樹脂,填料長用重晶石,可增加耐磨性與摩擦系數(shù)的穩(wěn)定性。常常混入黃銅絲碎段或黃銅末以提高耐熱性。摩擦系數(shù)μ=0.35~0.5,最高容許工作溫度250℃,容許比壓力［p］=0.15~0.8N/mm2。

5粉末冶金摩擦材料金屬粉末及石棉、石墨等材料壓制燒結(jié)而成,容許工作溫度達600℃以上,容許比壓力［p］=1~1.5N/mm2。

粉末冶金材料是較新的摩擦材料,它是以金屬為主體,通常用鐵或銅,添加增加摩擦系數(shù)的組元,如石棉、二氧化硅、三氧化二鋁、碳化硅等,及減少磨損的潤滑組元,如石墨、鉛、二硫化鉬、金屬硫等。調(diào)節(jié)各組元的含量,可得到所需要的性能。各組分按一定比例混合均勻,在鋼制模具中壓制成型,然后在保護氣氛下燒結(jié)。

銅基粉末冶金摩擦材料對于鋼質(zhì)的對偶材料不易出現(xiàn)粘結(jié),適合作為離合器的摩擦材料,尤其是濕式離合器。在高速重載的剎車制動,瞬間摩擦表面溫度可達1000℃以上,大多采用鐵基材料。下表列出了常用的制動粉末冶金摩擦材料的成分和性能。

常用的制動粉末冶金摩擦材料的成分和性能

粉末冶金摩擦材料的導熱系數(shù)比石棉樹脂材料大的多,前者為4.18kW/<m2?k>,后者為0.04Kw/<m2?k>。

這對于保護對偶材料不致過熱有很大的作用。

粉末冶金摩擦材料的摩擦系數(shù)也是隨著比壓力與相對速度的增大而降低。但由于強度較高,容許比壓力較大,工作溫度較高,特別適合于高速重載工作。在高溫工作時,磨損量比石棉樹脂小一倍以上。

粉末冶金摩擦材料通常燒結(jié)在鋼質(zhì)背板上,可以制成多個圓形,方形或梯形。

制動襯料的固定方法通常用鋁鉚釘或軟鋼空心鉚釘將襯料和瓦塊鉚在一起。采用鉚接的辦法,襯料的利用率僅為50%左右。采用膠合的方法可以大大的提高材料的利用率,延長更換襯料的周期。其方法是將襯料膠在2.5～3mm的鋼板上,把該板插在瓦塊的凹槽中,兩端用壓板及螺釘固定.第4章制動器的選擇與使用

4.1靜力矩

起吊額定起荷時作用在卷筒軸上的靜力矩

Mjt=<PQ+PO>DO/2mηZηdηt

式中Mjt—靜力矩,單位為Nm

m—滑輪組倍率。ηZ—滑輪組效率。

ηd—導向輪效率。ηt—卷筒的機械效率

滑輪

效率阻力

系數(shù)ηZ

m

ηη23456810

滾動軸承0.980.020.990.980.970.960.950.9350.916

滑動軸承0.950.050.9750.950.3250.90.880.840.8

作用在電動機軸上的靜力矩為：

Mj=Mjt/iηch＝<PQ+PO>DO/2miη

式中Mj—靜力矩,單位為Nm

i—減速裝置的傳動比

下降時作用在電動機軸上的靜力矩為：

M＇j=<PQ+PO>DOη＇/2mi

DO—卷筒的卷繞直徑

η＇—下降時總機械效率

η＇=η＇chηZ＇ηdηt

ηZ＇—下降時滑輪組效率

η＇ch—下降時減速裝置效率

通常ηZ＇≈ηZη＇ch≈ηchη＇≈η

4.2制動器的選用

〔1制動器的制動力矩,應該滿足以下要求：

MZ≥k?M＇j

式中：MZ——制動器的制動力矩；

M＇j——制動器所在軸的力矩；

k——安全系數(shù),參見下表。

見表制動器安全系數(shù)

驅(qū)動型式工作級別K

人力驅(qū)動M1<輕級>1.5

動力驅(qū)動M1,M2,M3<輕級>1.5

M4<中級>1.75

M5<重級>2.0

M6,M7,M8<特重級>2.5

機構(gòu)使用情況安全系數(shù)

起升機構(gòu)一般的1.5

重要的1.75

具有液壓制動作用的液壓傳動的1.25

吊運熾熱金屬或危險品的起升機構(gòu)裝有兩套支持制動器時,對每一套制動器1.25

彼此有剛性聯(lián)系的兩套驅(qū)動裝置,每套裝置裝有兩套支持制動器時,對每一套制動器1.1

非平衡變幅機構(gòu)1.75

平衡變幅機構(gòu)在工作狀態(tài)時1.25

在非工作狀態(tài)時1.15

〔2制動器一般裝在機構(gòu)的高速軸上,以減小制動轉(zhuǎn)矩。如果在起升和變幅機構(gòu)的傳動系中有離合器或撓性傳動件,制動器必須裝在卷筒上,以確保安全。起升和變幅機構(gòu)必須使用自動作用或操縱的常閉式制動器。必須使用常開式操縱制動器時,應加裝停止器。運行和回轉(zhuǎn)機構(gòu)推薦使用操縱式制動器。為了兼有自動作用常閉式制動器安全可靠和常開操縱式制動器制動平穩(wěn)的優(yōu)點,在電動橋、門式起重機的運行機構(gòu)上可采用綜合式制動器。

〔3在起升、變幅機構(gòu)中用于支持物品和吊臂的制動器,制動轉(zhuǎn)矩必須有足夠的儲備。

運行、回轉(zhuǎn)機構(gòu)采用自動作用常閉式制動器時,應滿足制動時間或制動減速度的要求。門式、門座起重機和裝卸橋運行機構(gòu)制動器,應保證起重機具有工作狀態(tài)下的防風抗滑安全性。

鐵路起重機運行機構(gòu)制動器除具有自力行走制動的功能外,還應保證起重機隨列車回送時能與列車空氣制動系統(tǒng)同步制動。

汽車起重機運行機構(gòu)應具有行車制動和駐車制動功能。行車制動由車輪制動器實現(xiàn)。駐車制動可采用中央制動器,制動傳動軸或變速器輸出軸,也可在車輪制動器上另設操縱機構(gòu),使之兼起駐車制動器作用,不另設中央制動器。

〔4選制動器應注意經(jīng)濟性、維修性和使用可靠性。選用電力液壓塊式制動器標準產(chǎn)品時,制動轉(zhuǎn)矩只能在〔1.0～0.7額定制動轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi)調(diào)整,以保證制動轉(zhuǎn)矩穩(wěn)定,制動可靠。電磁塊式制動器標準產(chǎn)品的制動轉(zhuǎn)矩可在〔1.0～0.5額定轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi)調(diào)整。

〔5制動器選定后,應根據(jù)起重機的工作條件和具體要求驗算制動時間或制動距離或制動減速度,必要時應作發(fā)熱驗算。

4.3制動的配備

1在對起重機進行安全檢查時,對各機構(gòu)制動器的配備要求必須給予確認；

2動力驅(qū)動起重機的起升、變幅、運行、旋轉(zhuǎn)機構(gòu)都必須裝設制動器。

3起升機構(gòu)、變幅機構(gòu)的制動器,必須是常閉式制動器。

4吊運熾熱金屬或其他危險品的起升機構(gòu),以及發(fā)生事故可能造成重大危險或損失的起升機構(gòu),每套獨立的驅(qū)動裝置都應裝設兩套支持制動器。

5人力驅(qū)動的起重機,其起升機構(gòu)和變幅機械必須裝設制動器或停止器。

4.4制動器的檢查與報廢

正常使用的起重機,每個班次都應對制動器進行檢查。檢查內(nèi)容包括：制動器關鍵零件的完好狀況、摩擦副的接觸和分離、松閘器的可靠性、制動器的整體工作性能等,所有的制動器都應保證靈敏無卡塞現(xiàn)象。制動器的零件,出現(xiàn)下述情況之一時應報廢更新：

1制動器的零件出現(xiàn)裂紋；

2制動帶或制動瓦塊摩擦墊片厚度磨損達原厚度的50%；

3彈簧出現(xiàn)塑性變形；

4鉸接小軸或軸孔直徑磨損達原直徑的5%；

5制動輪輪緣厚度磨損,對起升、變幅機構(gòu)損壞達原厚度的40%,對其他機構(gòu)磨損達原厚度的50%。

總結(jié)

通過這次課程設計,將以往這三年來所學知識得以應用和總結(jié)。

在這次設計中我們主要用到了機械制圖、機械工程材料、實用機械設計、理論力學、材料力學等方面的知識,同時還了解了制動器的發(fā)展和使用范圍。

這一次的課程設計讓我收獲很多同時對于我來說是一個很好的鍛煉,它使我對自己有了一個準確的認識,讓我明白以前自己對自己的不負責是多么的不對。通過這次設計,我對書本上所講的知識有了一個系統(tǒng)的了解,從開始的不理解到最后的懂,都離不開老師的嚴格要求與指導。

此外,在這次課程設計中我也體驗到。我只有不斷的去練