起重机械课件第七章制动装置.ppt

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1、第七章 制动装置,7-1 制动器的种类与用途,7-2 块式制动器,7-3 带式制动器,7-4 其它制动技术,7-1 制动器的种类与用途,一.制动器工作原理,1.制动概念及分类,制动给运动物体(系统)施加一个与运动方向相反的(机械性、阻尼性、电磁性、液压等)阻力或阻力矩，使之减速或停止运动的过程。,7-1 制动器的种类与用途,制动,电力制动,机械制动,所谓电气制动是指改变电动机的接线形式，从而使电动机产生一个与运转方向相反的、起阻碍作用的电磁转矩。包括能耗、反接、反馈制动等，电气制动只能消耗机构运动的一部分动能，减小或限制速度，不具有支持作用(在n=0时须切断电源，电磁力矩消失)。,利用机械式制

2、动装置完成制动过程，具有减速、停车、限速、支持等各种功能。,液力制动,（阻尼制动）,利用液力液压阻尼装置完成制动。具有减速和限速功能。,1.制动概念及分类,一.制动器工作原理,7-1 制动器的种类与用途,一.制动器工作原理,1.制动概念及分类,制动装置分为制动器和停止器两大类。,凡利用摩擦将机械运动部分的功能，全部或部分地转换为热能，达到减速或制动目的的装置，称为制动器。(定义),凡利用机械止挡作用支持物体，不使物体运动的装置，称为停止器。（定义）,7-1 制动器的种类与用途,一.制动器工作原理,2.机械制动器工作原理,制动器是依据摩擦副间的摩擦而产生制动作用的，摩擦副中的一组与机构的固定机架

3、相连，另一组则与机构转动轴相连；当机构起动时，使摩擦面脱开，机构转动件便可运转；当机构需要制动时，使摩擦面接触并压紧，这时摩擦面间产生足够大的摩擦力矩制动力矩，消耗动能，使机构减速，直到停止运动并保持。,7-1 制动器的种类与用途,二.制动器的作用,1.支持制动(包括减速、停车)：以制动力抵御外力(重力、风力等)持续作用而使系统处于静止不动状态，如重物悬停、臂架保持固定位置、露天起重机不被大风吹走、下运输送机止动等。支持制动设计以保证安全系数为主，如下运带式输送机制动系数为1.52.0，支持制动只能用常闭式自动动作的机械制动器实现。,2.停车制动(包括减速)：以制动力消耗系统能量(机械能)从而

4、使系统以一定的减速度实现停车(机)。停车制动设计以保证相关制动性能为主，如减速度、制动时间、制动温升、制动路程等。,7-1 制动器的种类与用途,二.制动器的作用,3.落重限速制动：以制动力平衡系统重力，从而使系统以恒定的速度下降，如淬火起重机起升机构用制动器、下运输送机等。,4.安全制动：以制动器作为紧急状况下的安全装置。,注意：起重机中的制动器在实际使用中可能具有上述一种或几种作用。,7-1 制动器的种类与用途,三.制动器在起重机上的应用,a.起升机构中必须装设可靠的制动器，以保证所吊物品能任意的停止。,b.变幅机构中也必须安装制动器，以保证自重不完全平衡的起重臂架能够保持在一定的位置。,c

5、.运行机构和回转机构也需要用制动器使它们在一定的时间或一定的行程内停下来。,1.在机构中的应用,7-1 制动器的种类与用途,三.制动器在起重机上的应用,d.对于露天工作或在斜坡上运行的起重机，制动器还有防止风力吹动或下滑的作用。,e.对于某些起重机的起升机构还利用制动器来使物品以所需要的速度下降，实现减低或调节机构的工作速度。,1.在机构中的应用,7-1 制动器的种类与用途,2.选型中的要求,对于起升机构和变幅机构必须装设可靠的支持制动器，应为常闭式的，而且制动力矩必须具有足够的储备，也就是应当保证具有一定的安全系数。对于安全性有高度要求的机构，需要装设双重制动器，也就是说：每套独立的驱动装置

6、至少应有两个支持制动器，其中每一个都能安全的独立的承担全部制动任务。因此规范规定：,一般起升机构的制动安全系数：k1.5 a2h0.2 ms2,重要起升机构的制动安全系数：k1.75 a2h0.1 ms2,危险起升机构的制动安全系数：k2.5 a2h0.1 ms2,三.制动器在起重机上的应用,7-1 制动器的种类与用途,四.制动器的安装位置及特点,1.制动器的安装位置,为了减少制动力矩，缩小制动器的尺寸，使机构的布置紧凑，通常制动器安装在机构的高速轴上，即电机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上，以防传动系统断轴时发生物品坠落事故。,2.制动器的特点,a.机构制动平稳可

7、靠。,b.可以根据需要调整制动力矩的大小，以适应不同的工况。,7-1 制动器的种类与用途,五.制动器的种类,1.按构造分类,制动器,机械摩擦式,非摩擦式,磁粉式,磁涡流式,7-1 制动器的种类与用途,五.制动器的种类,1.按构造分类,块式蹄式带式盘式锥式,块式、蹄式和带式属径向作用式制动器；盘式和锥式属轴向作用式制动器。,YWZ电力液压块式制动器,YT1电力液压推动器,YWZB电力液压推动器,蹄式制动器,带式制动器,盘式制动器,7-1 制动器的种类与用途,a.块式制动器的特点：构造简单，制造与安装较为方便，且成对的布置瓦块使瓦块压力相互平衡，因而使制动伦轴不受弯曲载荷。（常用）,五.制动器的种

8、类,1.按构造分类,b.带式制动器的特点：由于制动带的包角大，因而制动力矩较大。对于同样制动力矩可以采用比块式制动器更小的制动轮，进而可以使起重机的机构布置更为紧凑。但由于制动带的合力使制动轮轴受到弯曲载荷，这就要求制动轮轴具有足够的尺寸。（结构紧凑及安全制动）,7-1 制动器的种类与用途,五.制动器的种类,d.磁涡流式制动器由于造价和使用费用的问题，目前在国内仍处于探索阶段。磁粉式制动器，由于在制动时仍需要电，目前还不适合于起重机的工作特点。,1.按构造分类,c.盘式制动器的特点:全盘式制动器其结构复杂，散热性能差，不适宜制成标准部件。点盘式制动器具备散热性能好，无热衰退现象，转动惯量小，制

9、动力矩大，制动平稳，振动小，结构紧凑的特点。,7-1 制动器的种类与用途,五.制动器的种类,YWZ电力液压块式制动器,YWL电力液压推动器,YWZB电力液压推动器,YW电力液压块式制动器,YWZ12电力液压块式制动器,YT1电力液压推动器,7-1 制动器的种类与用途,五.制动器的种类,SQZ电力液压块式制动器,QP电力液压钳盘式制动器,YPZ2电力液压臂盘式制动器,YPZ3电力液压臂盘式制动器,MW电磁块式制动器,YP电力液压臂盘式制动器,7-1 制动器的种类与用途,五.制动器的种类,带式制动器,DCPZ电磁钳盘式制动器,蹄式制动器,7-1 制动器的种类与用途,五.制动器的种类,鼓式制动器,领

10、从蹄式制动器,单向双领蹄式制动器,双向双领蹄式制动器,双从蹄式制动器,单向自增力式制动器,7-1 制动器的种类与用途,五.制动器的种类,双向自增力式制动器,凸轮式制动器,楔式制动器,通风盘式制动器,散热孔,7-1 制动器的种类与用途,五.制动器的种类,2.制动器按用途分类,停止(减速、停车)式制动器：在机构运动行将终了时动作，使机构减速制动或支持悬吊的物品；调速式制动器：在机构运动过程中动作，在一定范围内控制机构的运动速度。安全制动器：在机构出现紧急状态时动作，确保系统安全。,7-1 制动器的种类与用途,五.制动器的种类,常闭式制动器：在机构不动作期间处于闭合状态，而运转时则松闸；,3.制动器

11、按工作状态分为,常开式制动器：经常处于松开状态，需要时才制动；,综合式制动器：工作中，则是常开和常闭的综合体。,注意：起升、变幅应为常闭式，回转、运行可为常开式。,7-1 制动器的种类与用途,五.制动器的种类,4.制动器按作用方式分为,自动式制动器：在上闸、松闸都是自动的（与机构联动）；操纵式制动器：上闸和松闸、制动力矩的大小皆由操作者任意控制；综合式制动器：正常工作时为操纵式，断电后自动上闸以保安全。,5.制动器按松闸器行程分为,短行程制动器：松闸行程5mm 无杠杆系统，结构紧凑，小制动器；长行程制动器：松闸行程20mm有杠杆系统，大型制动器；,MW电磁块式制动器,7-1 制动器的种类与用途

12、,六.影响制动器选择的因素,1.机械用途：确定制动器的类型和要求。2.周围环境：选择合理的制动对偶材料。3.使用频度和制动器的热容量：确定制动器的大小。4.支持制动器：按保证合适的制动安全系数来确定制动力矩的大小，然后进行制动性能的校核，如制动时间、制动减速度等，支持制动器应为常闭式和自动式。5.减速停车制动器：按确保制动性能(如制动时间、制动减速度、制动路程等)确定制动力矩，减速停车制动器可为常开式和操纵式。6.安全制动器：应为综合式，工作时自动常开，紧急状况时自动常闭。,7-1 制动器的种类与用途,七.机械制动器的选择,1.根据国内现有系列产品选择制动器。（P124）块式制动器技术成熟，使

13、用可靠，价格适中，维修方便，在同等条件下可优先选用。在外形尺寸受限、制动力矩要求很大的场合，可考虑选用带式制动器，带式制动器的缺点是作用于轴上的横向力大（等于制动带两端拉力的向量和），安全性较低（制动带破断将导致严重后果）。盘式制动器制动转矩大，外形尺寸小，摩擦面大于块式制动器，磨损小，应用日益广泛。,2.制动器一般装在机构的高速轴上，以减小制动转矩。,7-1 制动器的种类与用途,七.机械制动器的选择,3.选制动器应注意经济性、维修性和使用可靠性。选用电力液压块式制动器标准产品时，制动转矩只能在(1.00.7)额定制动转矩范围内调整，以保证制动转矩稳定，制动可靠，电磁块式制动器标准产品(MW或

14、MWZ型)的制动转矩可在(1.00.5)额定转矩范围内调整。,4.制动器选定后，应根据工作条件和具体要求验算制动时间或制动距离或制动减速度，必要时应作发热验算。,7-1 制动器的种类与用途,八.制动器发展动向,1.增加品种，充分发挥不同品种的特长，如防火型、防水型。,2.微型及大型制动器的发展（如三峡升船机所用制动器）。,3.开展新理论，新结构的研究工作，如制动装置的设计计算方法和调整制动器，制动力矩可控制制动器等的研制，以及二级制动器、盘式制动器。,4.开展试验研究，以改进设计计算方法和选用最优结构及新材料。,7-2 鼓（块）式制动器,一.块式制动器的工作原理,块式制动器的制动架固装在车架上

15、，制动架上的制动瓦块由通过杠杆系统传递的弹簧力而产生对装在传动轴上的制动轮的压紧里，从而产生摩擦力而使机构停止下来或保持不动。,YWZ2、YWZB、YWZ4、YWZD系列,YW、YWB、YWZ5、YWZE系列,7-2 鼓（块）式制动器,二.块式制动器的分类,1.根据制动驱动力产生的方式分类,弹簧驱动圆柱弹簧(块式)、碟簧(盘式)，常用。,重锤驱动老式起重机上使用，现已停止生产。,人力驱动可操纵式。,液压驱动大型、安全制动器。,DADH80液压直动制动器,7-2 鼓（块）式制动器,二.块式制动器的分类,2.根据制动臂形式分类,直臂制作工艺简单，制动轴不受弯曲载荷，多用。,弯臂,下铰点内移可使制动

16、瓦块的退距和力矩增大，但轴承受了附加弯曲载荷。,7-2 鼓（块）式制动器,二.块式制动器的分类,3.根据松闸行程分类,短行程制动器,松闸行程 5mm结构紧凑，小型制动器。,长行程制动器,松闸行程 20mm杠杆系统，大型制动器。,7-2 鼓（块）式制动器,4.根据松闸器的类型分类,交流短行程,交流长行程,直流短行程,直流长行程,与交流相比：冲击小，可靠平稳和耐用性较高，但需直流电流。,二.块式制动器的分类,.制动电磁铁式,DCW3长行程电磁铁块式制动器,三相交流长行程防爆制电磁铁,直接装在制动臂上，紧凑，但上闸冲击大，响声大，寿命短，可靠性差，只能用于d200mm的运行机构小型制动器。,有杠杆系

17、统，松闸能力大，上闸迅速，但有猛烈冲击，噪声大，寿命不够长，构件多而复杂，效率低，用于起升机构等动作迅速的场合。,7-2 鼓（块）式制动器,4.根据松闸器的类型分类,二.块式制动器的分类,.制动电磁铁式,7-2 鼓（块）式制动器,4.根据松闸器的类型分类,.液压电磁铁动作平稳、无噪声、寿命长，此外还具有自动补偿瓦块衬料磨损的优点。但其供给电流是直流电，因此需要直流供给系统，成本高，构造复杂。,二.块式制动器的分类,.新型电磁铁电子控制盒为核心元件，节能、重量小、强电吸合、低噪音、高寿命、体积小、安全可靠，先进电子线路，实现了机电一体化。,7-2 鼓（块）式制动器,4.根据松闸器的类型分类,二.

18、块式制动器的分类,.电动液压推杆动作平稳，无噪音，允许开电次数多，寿命较长，推力恒定，节省能源，体积小，重量轻，并可与电动机联合进行调速。缺点是：上闸缓慢，在用于起升机构时，制动行程较长。,7-2 鼓（块）式制动器,二.块式制动器的分类,制动器型式,特 点,使用范围及选用注意事项,交流长行程电磁块式制动器（JCZ）有标准产品,动作较快，可用弹簧或重锤上闸，结构复杂，外形尺寸大，重量大，效率低，冲击大，噪音大，线圈易烧坏。,可用于中等负载、操作不频繁的起升机构。在频繁制动、环境潮湿、忌振动和噪音之处不宜选用。属淘汰限制使用能够产品，被直流短程电磁块式制动器、电力液压块式制动器或盘式制动器代替。,

19、交流短行程电磁块式制动器（TJ2）有标准产品,动作快，结构简单，重量轻，易维修，交流供电方便，价格低。电磁铁工作可靠性低，有剩磁现象，寿命短，冲击和噪音大，线圈易烧坏。,可用于负载较轻、不频繁操作的场合，如起重机的运行机构和小型起重设备。松闸能量较小，只用于制动轮直径300mm以下。起升机构不宜选用。频繁制动、忌振动、噪音之处不应选用。潮湿和灰尘大的地方，不宜选用。逐渐被直流短行程块式制动器、电力液压块式制动器或盘式制动器代替。无防暴型。,7-2 鼓（块）式制动器,二.块式制动器的分类,制动器型式,特 点,使用范围及选用注意事项,直流长行程电磁块式制动器（ZCZ）无标准产品,制动平稳、可靠性高

20、，冲击小，寿命长。动作慢，耗电量大，重量和尺寸大，需供直流电。,用于要求制动平稳，操作不频繁，容量大的场合，每小时接电次数可达600次。无直流电源、电力紧张之处不宜选用。少用。,直流短行程电磁块式制动器（TZ2和ZWZ）有标准产品,动作快，结构简单紧凑，制动稳定可靠，耐用性较好。有冲击，但不大，需供直流电。TZ2规格有TZ2100300 ZWZ规格有ZWZ 100800,用于频繁制动，连续点动和工作环境较恶劣的场合。用于直流供电方便且容量大的场合，如冶金工厂起重机的起升机构、轧钢机械等。可靠性要求高、制动频繁的机械设备可选用。无直流电源、电力紧张之处不用。目前多用。,7-2 鼓（块）式制动器,

21、二.块式制动器的分类,制动器型式,特 点,使用范围及选用注意事项,电磁液压块式制动器（YDWZ）有标准产品,动作平稳、迅速，噪音小，寿命较长，能自动补偿制动衬片磨损后的间隙，不需经常调整和维修。常配用硅整流器及控制器所需电器元件，保护环节较多，维修工人技术水平要求较高，成本较高。,用于工作要求较高和频繁制动的场合，每小时接电次数可达 900 次。用于各种其中运输机械、冶金机械、石油机械和矿山机械。如密封件质量不高，容易漏油，使用不便。寒冷地区需更换耐低温的介质油。已逐渐被电力液压块式制动器或盘式制动器代替。,电力液压块式制动器（YWZ或YW）有标准产品,动作平稳，噪音小，寿命长，尺寸小，重量轻

22、，不易渗漏。省电，交流供电方便。动作稍慢。制动器用的推动器有单推杆和双推杆之分。,用于起重机各种机构、运输机械、冶金机械、矿山机械、石油机械、建筑机械等，是用途最广的块式制动器。由于质量和结构不断改进提高，可用于每小时操作720 1200次。过去用于起升机构有溜钩现象，目前已改善，不溜钩。在寒冷或热带地区应更换推动器内油液。在某些机械设备上有被盘式制动器代替的趋势。,7-2 鼓（块）式制动器,三.块式制动器构造,1.制动轮,a.材料：通常由铸钢制造。,b.加工工艺：,热处理,避免不平衡质量引起振动,减少制动材料磨损,跑合期,表面粗糙度Ra=12.56.3m,c.安装位置：制动轮常作为联轴器的一

23、个半体，从减轻联轴器受力的观点出发，制动轮半体应安装在减速器一侧，以使联轴器和浮动轴在电机断电后能完全卸载，增加系统可靠度。,d.轮宽比制动瓦块宽度大510mm，轮径据制动力矩和制动衬料的容许比压力等决定。,增强轮摩擦表面的耐磨性,表面淬火HRC3545，,制动轮应全部加工，,7-2 鼓（块）式制动器,三.块式制动器构造,2.制动瓦块,.制动瓦块分类,固定式安装精度要求高，否则接触不好，一般不用。,绞接式安装精度可降低，但接触性能良好，一般多用。,.材料：瓦块的材料通常为铸造，也可用钢板，铸钢，锻钢以及球墨铸铁。,.加工工艺：整体铸造,整体加工,分割成形。,7-2 鼓（块）式制动器,三.块式制

24、动器构造,3.制动衬料,.作用:,a.增加摩擦系数。,b.减小制动轮的磨损。,.对衬料的基本要求：,a.良好的热物理特征（如热容等）。,b.有较高并且稳定的摩擦系数。,c.容许高的工作温度衬料在极限工作温度时，下降很快，且磨损加剧。,d.耐磨但不伤制动轮。,e.容许比压力大（防止压坏）。,f.有适当的刚性和挠性，以使松闸行程变小，但又不丧失缓冲作用，还要便于弯曲以适合瓦块。,g.良好的导热性。,7-2 鼓（块）式制动器,三.块式制动器构造,3.制动衬料,.主要种类,a.棉织制品：较大，=0.450.55，tmax=100C，【P】=0.050.3Nmm2，少用。,b.石棉织制品：=0.350.

25、4，tmax=175200C，【P】=0.050.6Nmm2，常用。,c.石棉压制品：硫化，比石棉织制品更好，=0.420.53，tmax=220C，【P】=0.050.6Nmm2，成本较低，价廉物美，值得推广。,d.石棉树脂材料：=0.350.5，tmax=250C，【P】=0.150.8Nmm2。,7-2 鼓（块）式制动器,e.粉末冶金摩擦材料：=0.350.5，tmax=250C，【P】=0.150.8Nmm2。,三.块式制动器构造,3.制动衬料,.主要种类,f.无石棉摩擦材料：碳纤维、半金属、陶瓷等。,.制动衬垫与瓦块的连接方法,a.铆接：衬料利用率仅为50%，更换不方便。,b.胶合：

26、利用率高，工艺复杂。,c.夹持：更换方便。,7-2 鼓（块）式制动器,4.制动臂,.材料与形状：铸钢或钢板，但不允许用铸铁。,铸钢断面形状工字面合理，费料，自重大，不采用。,钢板断面形状矩形制作简单，现多采用。,.直臂与弯臂的受力分析,制动臂有直臂和弯臂，主要由铰点位置决定，采用直臂可以保证制动轮轴不受弯曲力，采用弯臂可以增大瓦块包角，但两瓦块合力不相等，使制动轮轴承受弯曲力，且带来散热性能变坏的缺陷。,三.块式制动器构造,7-2 鼓（块）式制动器,5.松闸器,三.块式制动器构造,制动器性能的好坏优劣很大程度上取决于松闸器的性能的优劣。,.制动电磁块,交流短行程电磁块JWZ,交流长行程电磁块J

27、CZ,直流短行程电磁块ZWZ,直流长行程电磁块ZCZ,.液压电磁铁YDWZ,.电力液压（推杆）YWZ,7-2 鼓（块）式制动器,6.松闸间隙的调整与自动补偿,三.块式制动器构造,松闸间隙是指制动器在松闸状态下制动瓦块与制动轮间的间隙，它随着制动衬料的磨损而逐渐增大，为了保证正常工作，松闸间隙不能太大或太小；过大将使制动冲击增大；过小则会使制动衬料与制动轮产生摩擦，使制动力矩下降。,初装制动器的调整，制动器在初次安装完后使用前应进行如下检查和调整：,制动力矩的调整；瓦块退距（推动器补偿行程hb）的调整；退距均等调整等。,警告：在对制动器进行任何调整前，应确保被制动机构不会意外转动导致事故发生！,

28、7-2 鼓（块）式制动器,6.松闸间隙的调整与自动补偿,三.块式制动器构造,7-2 鼓（块）式制动器,6.松闸间隙的调整与自动补偿,三.块式制动器构造,自动补偿的方式：,.利用松闸器的补偿特征：液压电磁铁。,.滚子自锁式自动补偿装置。,.棘轮棘爪式自动补偿装置有级补偿。,.单向轴承自动补偿装置无级补偿。,7-2 鼓（块）式制动器,7.其它,三.块式制动器构造,手动释放装置制动衬垫磨损极限报警装置,7-2 鼓（块）式制动器,四.块式制动器的设计计算,1.设计内容,在设计起重机时，一般都是根据所需要的制动力矩选择标准的制动器，但在设计制动器标准系列或诶标准设计时，就需要进行制动器的计算。,.原始数

29、据：制动力矩M，制动摩擦材料的类型及性能参数。,.计算内容：a.制动轮的直径与宽度。,b.松闸器的选定。,c.上闸弹簧力。,d.各机构的强度验算。,f.发热验算。,7-2 鼓（块）式制动器,2.制动轮的主要尺寸：,四.块式制动器的设计计算,瓦块包角通常=70,【P】许用比压力，通常【P】=0.2Nmm2,=0.40.5,D（直径）B（瓦块宽度）Bl（轮宽）,7-2 鼓（块）式制动器,3.松闸器的选择,.松闸能量：,.松闸杠杆系统的传动比具有适当的传动比，但不同的松闸器确定的原则也不同。,a.液压电磁铁：松闸行程hs恒定，,b.电磁铁：无缓冲性，FPs超过太大时，应按松闸力来确定i,c.电力液压

30、推动器：一般根据FPs确定i，并使FPs和hs都具有一定的储备。,.松闸传动比确定以后，即可确定杠杆系统的尺寸，两者关系：,四.块式制动器的设计计算,P135式7-14,7-2 鼓（块）式制动器,4.上闸弹簧力,四.块式制动器的设计计算,上闸时，取一个制动臂为研究对象，对下铰点A取矩,上闸弹簧力,松闸时弹簧最大力：,7-2 鼓（块）式制动器,四.块式制动器的设计计算,5.各构件的强度、刚度计算,.刚度：制动臂刚度由其上端变形量来控制，通常要求此变形量小于松闸器松闸行程的10%。,.强度：制动臂危险截面的弯曲应力。,7-2 鼓（块）式制动器,五.发热验算,制动器在工作时，把机械能转变为热能，并吸

31、收95%以上的热量，从而导致制动轮及衬垫温度的升高，将会影响制动覆面的摩擦系数及制动衬垫磨损量的增加，及对防爆的影响，从而使制动器不能安全正常地工作。所以制动器的发热验算是设计和选用制动器很重要的一个环节。从而使制动器不能安全正常地工作。,对于轻级和中级的工作机构的制动器，由于其发热不太严重，可以不验算其发热；而对于工作级别M6以上机构的制动器必须验算其发热。,1.概述,制动器的温升计算是一个十分复杂的问题，尽管目前已进行了许多研究，仍不能精确计算出温升。,如果将制动器看做闭合的系统，则制动器制动过程中蓄积的能量与耗散的热量之和等于制动过程中系统的机械能。,a.系统机械能(势能+动能)=制动器

32、蓄积热量+制动器散发热量,计算方法：,2.计算原理探讨,五.发热验算,7-2 鼓（块）式制动器,c.在容许温度下，制动器散热量(H)制动器摩擦功(H),b.当制动时摩擦产生的热量与散发的热量相等时，达到稳定的最高温度max，使max,制动器每小时的散热量Qs制动器每小时的摩擦功。,7-2 鼓（块）式制动器,.每小时摩擦功Q2h的计算,a.起升机构：起升、下降过程中，重物做功相反,制动器分担：,a).起升时：,五.发热验算,3.验算方法,b).下降时：,制动器分担：,应取两者平均值：,7-2 鼓（块）式制动器,.每小时摩擦功Q2h的计算,b.运行机构：制动功实际上是由制动器与运行阻力共同完成,.

33、每小时散热量QS的计算,散热量包括,热传导（很少，忽略）,辐射散热,对流,自然对流制动轮停止期间,强迫对流制动器旋转期间,五.发热验算,3.验算方法,每小时散热量QS的计算,7-2 鼓（块）式制动器,以上所阐述的发热验算方法仅仅是简单的从比较制动器产生的热量和散去的热量来考虑制动器工作时的温度限制。但是对于温度来说，它是物体散热能力和储热能力的综合 指标，因此在某种情况下（相同工况下），会出现热量较大的制动器的温度高于散热量较小的制动器这一现象。因此仅从散热量来评定制动器的热性能是不够合理的。另外，这种方法也不能指出制动器的具体温度。目前有些学者提出在平均分布热流作用下求解制动器的工作温度，以

34、Tmax max为条件验算制动器的发热情况，这种方法不但考虑了制动器的散热能力，而且也考虑了制动器的蓄热能力，不失为一种较好的计算方法。,五.发热验算,3.验算方法,7-3 带式制动器,一.带式制动器的种类及特点,1.工作原理,带式制动器的制动摩擦力是依靠张紧的钢带作用在制动轮上的压力产生。,2.特点：,优构造简单，尺寸紧凑，包角大，制动力矩大。,缺,对制动轮轴有弯曲力，比压分布不均使衬料磨损不均，散热性不好，不适用频繁制动。,3.使用场合,常用于尺寸要求紧凑的地方，如：汽车吊等，也用于低速轴上的安全制动器，如：高炉升降机。,4.种类,带式制动器有简单式，差动式，综合式及双带式等类型。,7-3

35、 带式制动器,二.制动力矩的计算（以简单式为例）,原点为铰点：,根据欧拉公式,正转时：,代入上式得：,反转时（Fsmax,Fsmin正好相反）,7-3 带式制动器,三.简单带式制动器的计算,1.制动带的比压力,制动带的比压力分布是不均匀的，在最大张力处的比压力也达到最大值。,2.制动力矩,3.主要尺寸,=0.20.3，D取最小值,由式7-20推导,7-3 带式制动器,三.简单带式制动器的计算,4.制动带的厚度,制动带的厚度可根据制动轮直径或带宽选定然后验算强度,制动带拉应力为,=60 Nmm,=100 N mm,5.上闸力,参照表7-4,7-3 带式制动器,三.简单带式制动器的计算,6.松闸间

36、隙与松闸行程,最小松闸间隙一般可取为：min=0.03D,磨损后最大松闸间隙一般可取为：min=0.045D,松闸力着力点的最大行程为：,为了保证各处松闸间隙均匀，在圆周上分布若干限制推程的调整顶螺钉。,7-4 其它制动技术,一.电气制动技术,1.电动机反馈制动（重物下放）,象限：A点为电动状态，适用于空载或小负载工况。象限：B点为反馈制动状态(电机转速大于同步转速)，适用于满载或重载工况，此时电动机处在发电机工况，电磁转矩起抵消系统下滑力作用。,7-4 其它制动技术,象限停车：电动机断电，自然停车或制动(器)停车。,象限停车：,解决办法：必须有机械式支持制动器并与系统联动，实现软制动停车控制

37、，还要考虑节能问题和防止意外断电。,b.下运过程中出现系统负载随机变化增大至D点，无其它制动力矩起平衡作用，从而引起飞车。,解决办法：同上，还应进行均匀加载设计，考虑超载和超速保护等。,一.电气制动技术,1.电动机反馈制动（重物下放）,a.电动机(意外)断电，无制动器时，电磁转矩为零，系统下滑力起加速作用，引起飞车、飞带、跑料等现象。,7-4 其它制动技术,优点：制动力矩大小可调。缺点：需要专设制动用直流电源及其控制装置，同时为满足隔爆要求，给电气设备带来很多麻烦。,定义：动力制动是在电动机定子绕组与电源断开之后，立即在其两相定子绕组中接直流电，此时流过定子绕组的直流电流产生一静止磁场，正在旋

38、转的转子切割该磁场的磁力线而产生电磁感应，从而产生制动力矩，但它随着转子的转速降低而减小，只能减速不能停车，所以应另配机械闸，当输送带速度降至正常值的30%10%时进行机械制动。,一.电气制动技术,2.动力制动（能耗制动）技术,7-4 其它制动技术,3.涡流制动技术,原理：同能耗制动，涡流制动是利用涡流效应产生制动力矩，结构与电机类似，转子由整体的铁磁材料制作，定子绕组中接通直流电时，产生直流磁场，被下运机带动的转子在磁场中旋转产生涡流形成制动力矩，将下运机的运动能量转变成热能，制动力矩由电枢绕组中的电流及电枢的转速所决定，所以制动力矩可调。调节原理是利用可控硅斩波器获得的，同动力制动一样，只

39、能减速不能停车，必须与机械式制动器配合使用。,优点：除电源外不需其他能源；制动力矩可以调节；突然停电时，由备用的小型浮充电源供电。,一.电气制动技术,7-4 其它制动技术,缺点：转子转速降低到额定转速的10%15%以下时制动力矩急剧下降，必须另设其他机械制动装置；制动力矩较小，不能频繁启动。应用：适用于运量不大，坡度较小的小型下运机，国内煤矿很少应用。,4.可控硅变频制动,原理：可控硅变频制动是用可控硅变频装置改变电机定子的电源频率，用以改变电机的转速，用交-交变频装置来实现制动目的。这种变频装置的可控硅由3组三相半波“循环变流器”组成，其中每一相有3个接成共阴极的可控硅和3个接成共阳极的可控

40、硅，当共阴极可控硅处于整流状态时，共阳极可控硅处于待逆变状态。(见下页),3.涡流制动技术,一.电气制动技术,7-4 其它制动技术,4.可控硅变频制动,原理：(接上页)当共阳极可控硅处于整流工作状态时，共阴极可控硅处于待逆变状态，因而在电机的绕组上得到一个交变电流，如果输送机上物料运量较大，致使电机的反电势大于整流电压，则电机的电流方向改变，该反方向的电流只能从待逆变的那组可控硅中流向电源，这时的工作状态是逆变工作状态，电机处于发电机工况运行，将能量向电网反馈，达到制动目的。优点：制动时可将电能反馈电网从而节省能源,使驱动电机的发热情况有所改善。缺点：所用的可控硅电压较高，容量较大，所需数量较

41、多，控制复杂，费用很高，所以国内在下运机上还没有应用。应用：这种装置英国已将其应用在煤矿下运机上，并做成隔爆型。,一.电气制动技术,7-4 其它制动技术,5.电-气制动,原理：这是一种利用电信号控制机械制动器内压缩空气回路中气体压力的制动装置。输送机的驱动电机转速通过传感器、调节器、电-气变换器中的线圈等系列变换装置，并通过杠杆装置控制，产生与负载相适应的制动力矩。优点：制动力矩可在 2.5%100%范围内无级连续调节；制动力作用在滚筒上，力矩大；电气控制容量小，停电时易用浮充电源供电完成制动。缺点：除电源外尚需应用压缩空气；制动闸瓦易磨损，需定期检修。应用：日本乌形山石灰石矿的下运带式输送机

42、采用电气 气动机械制动的方法，该技术能够根据负载情况，在一定范围内自动调节制动力矩，使起制动平稳。,一.电气制动技术,7-4 其它制动技术,6.绕线型电动机制动,原理：俄罗斯采用绕线交流电机制动，功率平衡靠转子回路中串联电阻调节。停车时，先进行动力制动，吸收掉大部分能量使带速降至0.20.5m/s，再机械抱闸。,7.其它反接制动,原理：反接制动时，电流反向并产生反力矩，这个反力矩能使电动机反向转动，反接制动的能量变为热能释放出来。当电动机达到零速时应切断电源，否则电动机将朝反方向加速。,一.电气制动技术,7-4 其它制动技术,8.总结,a.电动机反馈制动(重物下放)技术是下运输送采用最普遍的一

43、种下运制动方法，但还要采用其它制动方法才能满足系统减速、停车、支持制动的要求。b.下滑能量的发电利用技术还不成熟。c.采用其它电力制动时驱动电机为发电工况，此工况对电网不利。d.不能根除飞车、飞带等事故的发生。e.一般都需要机械制动器实现支持制动。f.制动系统多为组合形式，系统庞大、结构复杂、维护量大，对工人的技术素质要求较高。,一.电气制动技术,7-4 其它制动技术,二.液力(压)制动技术,1.液力制动系统,组成：主体是液力制动器，由离合器和压力偶合器组成。原理：液力偶合器可以传递力矩，反之也可以产生巨大的阻力矩；因此，液力制动器实质上是一种涡轮为定子(透平轮)与机壳做成一体固定在基础上的液

44、力偶合器，其泵轮为转子与减速器高速轴相连，随输送机转动而空转；当制动时油泵向液力制动器腔内供油，主机通过泵轮带动工作油高速旋转，转化系统的机械能，工作液在转子内被加速，在定子内被减速，给转子以反力矩形成对下运机的制动力矩，同时工作液温度升高。,7-4 其它制动技术,a.工作性能：液力制动器制动力矩与转速的平方成正比，转速下降时制动力矩会急剧降低，当降至工作转速的1/3时，制动基本失效，因此需配用机械制动器制动停车，但会造成系统冲击和闸瓦磨损。应用中一般采用多级制动，先由液力制动器将转速从1500r/min降到500r/min左右，再用机械制动器刹停，系统制动力矩倍数控制在1.52.0；从空载到

45、额定负载均应将制动减速度控制在0.10.3m/s2范围内，实现平稳制动，从而根本解决防爆和飞车问题。b.防爆性能：制动时，传动介质吸收的能量要转换成热量，因此需要增设冷却系统；由于液力制动器产生的大部分热能被循环油带走，整个制动系统温升较低。实践证明，在1h内连续制动13次，油温升高仅为21。,二.液力(压)制动技术,1.液力制动系统,7-4 其它制动技术,c.起效时间影响：把液力制动器从开始充油到发出最大制动力矩这段时间称为起效时间。制动时，偶合器内充加传动介质要有一个过程，因此制动起效时间较长；为确保防止重载飞车事故，在开始停车的时候，主电机应延时断电，保证在液力制动器尚没有建立制动力矩的

46、这段起效时间内，电动机的制动力矩不致消失。d.可靠性能高：当采区突然停电导致系统失电后，系统应依靠储气罐中的压缩空气将热交换器中的存油压入液力制动器进行制动，并应采用机械制动器延时制动和抱闸停车，从而使系统具有应急制动功能，使用比较安全。,二.液力(压)制动技术,1.液力制动系统,7-4 其它制动技术,2.液压调压制动系统,a.工作性能：液压调压制动力矩和工作压力P与泵每转排量q。的积成正比，与转速无关，因此该制动方式有着良好的低速性能，无机械制动器也能将转速制动到零，但最后仍需用机械制动器支持制动；另外，当电机轴上的负载力矩为最大制动力矩的15%100%时，能保证启动加速度和制动减速度基本不

47、受下运载荷大小影响，在不外接下运工况检测传感器件的情况下，即可保证启动加速度、超载保护限速度、制动减速度无级调整选定，制动比较平稳。应用工况：辅助启动、正常运行、超载保护、正常制动、停电应急制动等。,二.液力(压)制动技术,7-4 其它制动技术,b.防爆性能：由液压能转换的热能也需要冷却系统冷却；由于全装置无干摩擦面，并且工作油液带走了大部分热能，不会产生高温和火星，实践证明，正常运行时油温不超过80，任一机件表面温度不超过100，防爆性较好。c.可靠性能：系统突然停电时，制动系统能自动响应，实施失电保护制动，配以小型应急电源，依靠蓄电池来控制比例阀实现平稳制动，即能保证与正常停车制动一样的减

48、速度控制性能。d.控制阀较多，液压系统复杂，操作维护困难。,2.液压调压制动系统,二.液力(压)制动技术,7-4 其它制动技术,a.系统结构复杂，各种阀组太多，维护难度大；b.需要一套水冷却系统，且不适合用井下硬质水；c.无定车功能，仍需用机械闸；d.由于制动力矩为恒定值，当下运机负荷为随机变量时，致使减速度为变量。为满足工况对减速度的要求，应增加检测控制装置，构成减速度闭环反馈，这将导致整个制动系统结构复杂，成本增加，工作可靠性下降。e.整机造价较高。,应用和评价：,2.液压调压制动系统,二.液力(压)制动技术,7-4 其它制动技术,3.液压调速制动系统,油泵随下运机转动，输出的油液全部通过

49、调速阀，泵与阀串联,调速阀限制泵的转速，当下运机工作时，将调速阀开度调大，使油泵的允许转速略大于下运机的工作转速，油泵为空载运行。制动时按减速度的要求，逐步调小调速阀开度，使液压系统建立起压力，油泵输出制动力矩，使下运机减速。,当改变液压油泵的流量Q时，就可以改变输送机的转速n，从而实现制动器的可控制动。,二.液力(压)制动技术,7-4 其它制动技术,4.总结,a.液力制动器，有软制动特点，较流行；b.液压制动器，由于结构复杂、所用轴向柱塞泵寿命较低等原因，使用受到限制；c.一般都需要机械制动器实现支持制动。d.制动系统多为组合形式，系统庞大、结构复杂、维护量大，对工人的技术素质要求较高。,二

50、.液力(压)制动技术,7-4 其它制动技术,三.阻尼制动技术,1.阻尼托辊式制动,原理：带式输送机托辊轴承一般均用球轴承，其运行阻力系数小，这是带式输送机的一大优点，但对于下运机，优点就变为了缺点，应想办法增大托辊的运行阻力系数，从而产生阻尼托辊。下运机利用阻尼托辊与输送带之间产生的阻力克服输送物料产生的下滑力，该种阻尼托辊是经特殊设计而成，其外形与普通托辊一样，只将托辊中的球轴承换为含油轴承，其阻尼系数比普通的托辊阻尼系数大，而且是随托辊的转速和承受载荷的变化而变化，转速高或载荷大时阻尼系数大，反之则小。由于阻尼托辊与输送带之间基本无相对滑动，所以输送带的磨损很小，但该种托辊的使用刚刚开始，