第四章第四章 制动装置制动装置 分类：停止器、制动器以分类：停止器、制动器以 及二者组成的复合及二者组成的复合 装置。装置。 内容：制动装置的典型构内容：制动装置的典型构 造、工作原理和计造、工作原理和计 算方法。算方法。1 1 1 停止器停止器 停止器是实现单向运动的装置。在起升机构停止器是实现单向运动的装置。在起升机构 中常用他来支持悬吊的物品，不让物品下降，由中常用他来支持悬吊的物品，不让物品下降，由 于他并不妨碍机构向起升方向运转，因此，在机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，只有当机构脱开停止器时，才构中装有停止器，只有当机构脱开停止器时，才 能使物品下降。能使物品下降。 停止器分类：棘轮式和摩擦式停止器分类：棘轮式和摩擦式 棘轮停止器在工作时可能产生冲击，但较安棘轮停止器在工作时可能产生冲击，但较安 全可靠，在起重机械中应用较广。全可靠，在起重机械中应用较广。2n 棘轮停止器的构造棘轮停止器的构造 1. 1.工作原理工作原理 下图，由棘轮、棘爪和棘爪心轴组成。下图，由棘轮、棘爪和棘爪心轴组成。 2. 2.受力分析受力分析 P P 棘爪心轴的位置应使棘爪心轴的位置应使P P作用作用 在棘轮的切线方向在棘轮的切线方向 3. 3.主要尺寸主要尺寸 棘轮类似齿轮棘轮类似齿轮 1 1）模数）模数 m m 2 2）名义直径（顶圆直径）名义直径（顶圆直径）D D D = mz D = mz 3 3）齿高）齿高 h h = 0.75m h h = 0.75m 4 4）齿隙角）齿隙角 60 60 5 5）倾斜角）倾斜角 34n 棘轮停止器的计算棘轮停止器的计算 1.1.材料材料 手动：手动：HT HT 机动：机动：ZGZG或锻钢或锻钢 2.2.齿数选定齿数选定 两方面考虑：两方面考虑： （1 1）保证足够的强度）保证足够的强度 （2 2）应尽量减小冲击）应尽量减小冲击 少：结构紧凑，但冲击大少：结构紧凑，但冲击大 多：模数过小，强度不够，或使棘轮多：模数过小，强度不够，或使棘轮 尺寸太大。尺寸太大。 通常取齿数通常取齿数 Z = 6 25Z = 6 25 手动取小值，机动取大值手动取小值，机动取大值 3.3.棘轮模数棘轮模数 m m5棘轮模数根据轮齿的弯曲强度和棘爪与轮齿间的棘轮模数根据轮齿的弯曲强度和棘爪与轮齿间的挤压力确定。对于外啮合棘轮停止器：挤压力确定。对于外啮合棘轮停止器：6 值列于下表中值列于下表中m m取标准值取标准值 m =6=6、8 8、1010、1414、1616、1818、2020、2222 、2424、2626、30307 4. 4.棘爪计算棘爪计算 棘爪常用材料为棘爪常用材料为Q235Q235或或Q255Q255锻造，其锻造，其=60 MPa=60 MPa 棘爪按偏心受压杆件计算，见上图。棘爪按偏心受压杆件计算，见上图。 为减少冲击，可采用多个棘爪。为减少冲击，可采用多个棘爪。 5. 5.棘爪心轴计算棘爪心轴计算 棘爪心轴常用材料为棘爪心轴常用材料为4545钢，其钢，其=50 MPa=50 MPa 棘爪心轴常用悬挂方式固定在机架上棘爪心轴常用悬挂方式固定在机架上 可按弯曲强度计算可按弯曲强度计算 见上图。见上图。对于内啮合棘轮停止器：对于内啮合棘轮停止器： 弯曲强度计算式中系数改为弯曲强度计算式中系数改为1.41.4即可。即可。8 2 2 制动器制动器n概概 述述 1.1.作用：作用：支持支持 停止停止落重落重 电力制动：只能减小或限制速度，不能使运动停止电力制动：只能减小或限制速度，不能使运动停止 机械式制动器：具有一种或几种作用机械式制动器：具有一种或几种作用 在起重机械中常将电力制动和机械制动结合起在起重机械中常将电力制动和机械制动结合起 来，前者用于减速，后者用于停止或支持。来，前者用于减速，后者用于停止或支持。 只讨论后者。只讨论后者。 在设计或选用制动器时，应充分注意制动器的在设计或选用制动器时，应充分注意制动器的 任务及对它的要求。任务及对它的要求。92.2.分类：制动器的种类很多分类：制动器的种类很多按用途：停止式和调速式按用途：停止式和调速式按构造：块式、带式、盘式按构造：块式、带式、盘式按操纵方式：手动、自动和手自一体按操纵方式：手动、自动和手自一体按工作状态：常闭式和常开式按工作状态：常闭式和常开式常闭式制动器靠弹簧或重力的作用经常常闭式制动器靠弹簧或重力的作用经常处于合闸状态，而机构工作时使其松闸。处于合闸状态，而机构工作时使其松闸。与此相反，常开式制动器经常处于开闸与此相反，常开式制动器经常处于开闸状态，而机构工作时使其合闸。状态，而机构工作时使其合闸。 为减小制动力矩，缩小制动器尺寸，通常将其为减小制动力矩，缩小制动器尺寸，通常将其装在机构的高速轴上或减速器的输入轴上。某些安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轴或卷筒上，以防传动系统断全制动器则装在低速轴或卷筒上，以防传动系统断轴时物品坠落。轴时物品坠落。10 从工作安全及减轻工人的劳动强度出发，所有的起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。只有为了控制制动力升机构都必须采用常闭式制动器。只有为了控制制动力矩大小以便准确停车，才采用常开式制动器。矩大小以便准确停车，才采用常开式制动器。 为了使制动器能获得较大的制动力矩和较小的结构为了使制动器能获得较大的制动力矩和较小的结构尺寸，可选用具有较高的摩擦系数和耐磨性的材料，用尺寸，可选用具有较高的摩擦系数和耐磨性的材料，用作互相接触的制动零件之一的复面。常用的制动复面材作互相接触的制动零件之一的复面。常用的制动复面材料是石棉带和碾压带。料是石棉带和碾压带。113 3、各种制动器应满足的要求：、各种制动器应满足的要求：1 1）能产生足够的制动力矩）能产生足够的制动力矩2 2）松合闸迅速，制动要平稳）松合闸迅速，制动要平稳3 3）构造简单，维修方便）构造简单，维修方便4 4）制动器的零件有足够的强度和刚度，摩擦零件）制动器的零件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。要有较高的耐磨性和耐热性。5 5）制动器的结构要紧凑）制动器的结构要紧凑12 一、 双瓦块式制动器双瓦块式制动器 131.1.长行程电磁铁双瓦块制动器长行程电磁铁双瓦块制动器 （1 1）工作原理工作原理: : 14（2 2）完全消除制动轴上的横向力的条件）完全消除制动轴上的横向力的条件: :15（3 3）合闸力）合闸力P P、重锤重量、重锤重量G GC C及电磁铁的选择计算方法及电磁铁的选择计算方法: :16 计入拉杆计入拉杆5 5和杠杆和杠杆6 6的自重的自重G Gg g及电磁铁芯重量及电磁铁芯重量G Gx x并并考虑杠杆效率考虑杠杆效率3 3 的情况下，对杠杆的情况下，对杠杆6 6的支点取力矩，的支点取力矩，则可求出合闸所需的重锤重量则可求出合闸所需的重锤重量G Gc c：17根据作功原理根据作功原理: : （4 4）电磁铁规格的计算和选择）电磁铁规格的计算和选择: :式中式中: : P Pd d、h hd d 电磁铁的吸力和行程（产品目录查得）电磁铁的吸力和行程（产品目录查得） k k1 1 电磁铁行程的利用系数，取电磁铁行程的利用系数，取0.5-0.60.5-0.6 考虑了铰链和复面磨损后的调节余地。考虑了铰链和复面磨损后的调节余地。 瓦块与制动轮间的松开间隙（退距）瓦块与制动轮间的松开间隙（退距） 查表查表4-34-3 N N 作用在瓦块上的正压力（作用在瓦块上的正压力（N N）18注意注意: : 1 1）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：，必须：2 2）为使瓦块复面材料及制动轮磨损不致过快，其之）为使瓦块复面材料及制动轮磨损不致过快，其之 的比压力应：的比压力应：193 3）发热验算：）发热验算： 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，有关，还与瓦块在制动轮上的滑动速度还与瓦块在制动轮上的滑动速度v v有关。因此，有关。因此，应验算瓦块表面的应验算瓦块表面的qvqv值。值。20（5 5）长行程电磁铁瓦块式制动器的优缺点：）长行程电磁铁瓦块式制动器的优缺点： 优点：优点： 1. 1.结构简单结构简单 2. 2.制造容易制造容易 3. 3.易产生较大的制动力矩易产生较大的制动力矩 缺点：缺点： 1. 1.有无效行程有无效行程 2. 2.制动器开闭不能很迅速制动器开闭不能很迅速, ,反应慢。反应慢。 这种制动器有被淘汰的趋势。这种制动器有被淘汰的趋势。212.2.短行程电磁铁双瓦块制动器短行程电磁铁双瓦块制动器（1 1）工作原理：）工作原理：22（2 2）计算（同长行程类似）：）计算（同长行程类似）：23（3） 电磁铁的计算和选择：电磁铁的计算和选择：根据作功原理根据作功原理:式中式中: : M M1 1 电磁铁的吸引力矩（产品目录查得）电磁铁的吸引力矩（产品目录查得） k k2 2 电磁铁行程的利用系数，取电磁铁行程的利用系数，取0.85-0.90.85-0.9 瓦块与制动轮间的退距，查表瓦块与制动轮间的退距，查表4-44-4 铁芯允许的最大摆动角度铁芯允许的最大摆动角度（4）pv 验算验算同长行程电磁铁制动器的计算同长行程电磁铁制动器的计算24（5） 优缺点优缺点 ：优点：优点： 1. 1.重量轻重量轻 2. 2.外形小外形小 3. 3.制动器开闭很迅速制动器开闭很迅速缺点：缺点： 1. 1.制动过猛，冲击大制动过猛，冲击大 2. 2.松闸所需电磁铁吸力很大松闸所需电磁铁吸力很大 3. 3.不适宜在繁重的机构中工作不适宜在繁重的机构中工作253.电力液压推杆瓦块式制动器26274.液压电磁铁制动器282930二、带式制动器二、带式制动器 这种制动器是由包在制动轮上的制动带与制动轮产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来制动的。生的摩擦力来制动的。 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 三种制动器的零部三种制动器的零部件构造是相同的件构造是相同的, ,区别仅在于制动带区别仅在于制动带在制动杠杆上的固在制动杠杆上的固接位置不同接位置不同. .31n带式制动器的构造：带式制动器的构造： （见书）（见书）n 一般计算：一般计算： 1.1.32332. 2. 验算比压力，即：按带的绕入端张力验算验算比压力，即：按带的绕入端张力验算 343.3.发热与磨损验算：发热与磨损验算：4.4.带的厚度：根据最大张力端连接处危险断面的拉伸带的厚度：根据最大张力端连接处危险断面的拉伸 强度条件来确定强度条件来确定, ,即即5.5.带的退距：表带的退距：表4-74-7选选3536三、操纵式制动器三、操纵式制动器373839四、盘式制动器四、盘式制动器404142