制動(dòng)輪設(shè)計(jì)說明書

..制動(dòng)輪設(shè)計(jì)說明書制動(dòng)輪該標(biāo)準(zhǔn)適用于制動(dòng)輪直徑為100～800mm的瓦塊式制動(dòng)器。

技術(shù)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(biāo)記示例：

制動(dòng)輪200—Y60/ZQ4389—86

200—制動(dòng)輪直徑,mm

1制動(dòng)輪簡(jiǎn)介

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

2制動(dòng)輪工作原理

制動(dòng)輪的工作原理是利用摩擦副中產(chǎn)生的摩擦力矩來實(shí)現(xiàn)制動(dòng)作用,或者利用制力與重力的平衡,使機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)速度保持恒定。具體如下：制動(dòng)器是依靠摩擦副間的摩擦而產(chǎn)生制動(dòng)作用的,摩擦副中的一組與機(jī)構(gòu)的固定機(jī)架相連。另一組則與機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)軸相連。當(dāng)機(jī)構(gòu)起動(dòng)時(shí),使摩擦面脫開,機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)件便可運(yùn)轉(zhuǎn)；當(dāng)機(jī)構(gòu)需要制動(dòng)時(shí),使摩擦面接觸并壓緊,這時(shí)摩擦面間產(chǎn)生足夠大的摩擦力矩,消耗動(dòng)能,使機(jī)構(gòu)減速,直到停止運(yùn)動(dòng)。制動(dòng)狀態(tài)還能阻止機(jī)構(gòu)在外載荷作用下運(yùn)動(dòng)。采用摩擦制動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是：機(jī)構(gòu)制動(dòng)平穩(wěn)可靠,有時(shí)還可以根據(jù)需要調(diào)整制動(dòng)力矩的大小。

3制動(dòng)輪的用途

在起重機(jī)的各個(gè)機(jī)構(gòu)中,制動(dòng)輪幾乎是不可缺少的組成部分。在起升機(jī)構(gòu)中必須裝設(shè)可靠的制動(dòng)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(dòng)器將它維持在一定的位置。運(yùn)行機(jī)構(gòu)與回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)也需要用制動(dòng)器使它們?cè)谝欢ǖ臅r(shí)間或一定的行程內(nèi)停下來。對(duì)于在露天工作或在斜坡上運(yùn)行的起重機(jī),制動(dòng)器還有防止風(fēng)力吹動(dòng)或下滑的作用。只有速度很低、阻力很大的室內(nèi)起重機(jī)的運(yùn)行機(jī)構(gòu)才可以不裝設(shè)制動(dòng)器。某些起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)還利用制動(dòng)器來使物品以所要求的速度下降,例如汽車起重機(jī)、淬火起重機(jī)等。

綜上所述,制動(dòng)器的作用有如下三種。

1支持保持不動(dòng)

2停止用摩擦消耗運(yùn)動(dòng)部分的動(dòng)能,以一定的減速度使機(jī)構(gòu)停止下來。

3落重將制動(dòng)力與重力平衡,使運(yùn)動(dòng)體以穩(wěn)定〔恒定的速度下降。

在起重機(jī)的各個(gè)機(jī)構(gòu)中,制動(dòng)器可以具有上述一種或幾種作用。

在設(shè)計(jì)或選用制動(dòng)器時(shí),應(yīng)充分注意制動(dòng)器的任務(wù)以及對(duì)它的要求。例如,支持制動(dòng)器的制動(dòng)力矩必須具有足夠的儲(chǔ)備,也就是應(yīng)當(dāng)保證一定的安全系數(shù)。對(duì)于安全性有高度要求的機(jī)構(gòu)需要裝設(shè)雙重制動(dòng)器,例如運(yùn)送熔化鐵水包的起升機(jī)構(gòu),規(guī)定必須裝設(shè)兩個(gè)制動(dòng)器,其中每一個(gè)都能安全地支持鐵水包不致墜落。對(duì)于落重制動(dòng)器,則應(yīng)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(dòng)器過熱而損壞或失效。

4制動(dòng)輪構(gòu)造

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

為了增強(qiáng)制動(dòng)輪摩擦表面的耐磨性,最好進(jìn)行表面淬火,使之硬度為HRC35～45,深度為2～3mm制動(dòng)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(dòng)襯料磨損太多。裝在高速軸上的制動(dòng)輪應(yīng)全部加工,否則應(yīng)進(jìn)行平衡,以避免不平衡質(zhì)量引起的振動(dòng)。

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

5關(guān)于制動(dòng)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(dāng)襯料達(dá)到極限工作溫度時(shí),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(dòng)輪。

6容許比壓力大。

7有適當(dāng)?shù)膭傂浴獎(jiǎng)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(shí)的載荷增大。

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

9導(dǎo)熱性一般摩擦材料的導(dǎo)熱性都不好,為了提高導(dǎo)熱性能,有的制動(dòng)襯料中加入一些導(dǎo)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(qiáng)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(jìn)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(guān)。粘結(jié)劑通常用酚醛樹脂,填料長(zhǎng)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(dá)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(rùn)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(hù)氣氛下燒結(jié)。

銅基粉末冶金摩擦材料對(duì)于鋼質(zhì)的對(duì)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(dòng),瞬間摩擦表面溫度可達(dá)1000℃以上,大多采用鐵基材料。下表列出了常用的制動(dòng)粉末冶金摩擦材料的成分和性能。

常用的制動(dòng)粉末冶金摩擦材料的成分和性能

粉末冶金摩擦材料的導(dǎo)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(duì)于保護(hù)對(duì)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(duì)速度的增大而降低。但由于強(qiáng)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(shí),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(gè)圓形,方形或梯形。

制動(dòng)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(zhǎng)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(dòng)器的選擇與使用

4.1靜力矩

起吊額定起荷時(shí)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(dǎo)向輪效率。ηt—卷筒的機(jī)械效率

滑輪

效率阻力

系數(shù)ηZ

m

ηη23456810

滾動(dòng)軸承0.980.020.990.980.970.960.950.9350.916

滑動(dòng)軸承0.950.050.9750.950.3250.90.880.840.8

作用在電動(dòng)機(jī)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(dòng)比

下降時(shí)作用在電動(dòng)機(jī)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(shí)總機(jī)械效率

η＇=η＇chηZ＇ηdηt

ηZ＇—下降時(shí)滑輪組效率

η＇ch—下降時(shí)減速裝置效率

通常ηZ＇≈ηZη＇ch≈ηchη＇≈η

4.2制動(dòng)器的選用

〔1制動(dòng)器的制動(dòng)力矩,應(yīng)該滿足以下要求：

MZ≥k?M＇j

式中：MZ——制動(dòng)器的制動(dòng)力矩；

M＇j——制動(dòng)器所在軸的力矩；

k——安全系數(shù),參見下表。

見表制動(dòng)器安全系數(shù)

驅(qū)動(dòng)型式工作級(jí)別K

人力驅(qū)動(dòng)M1<輕級(jí)>1.5

動(dòng)力驅(qū)動(dòng)M1,M2,M3<輕級(jí)>1.5

M4<中級(jí)>1.75

M5<重級(jí)>2.0

M6,M7,M8<特重級(jí)>2.5

機(jī)構(gòu)使用情況安全系數(shù)

起升機(jī)構(gòu)一般的1.5

重要的1.75

具有液壓制動(dòng)作用的液壓傳動(dòng)的1.25

吊運(yùn)熾熱金屬或危險(xiǎn)品的起升機(jī)構(gòu)裝有兩套支持制動(dòng)器時(shí),對(duì)每一套制動(dòng)器1.25

彼此有剛性聯(lián)系的兩套驅(qū)動(dòng)裝置,每套裝置裝有兩套支持制動(dòng)器時(shí),對(duì)每一套制動(dòng)器1.1

非平衡變幅機(jī)構(gòu)1.75

平衡變幅機(jī)構(gòu)在工作狀態(tài)時(shí)1.25

在非工作狀態(tài)時(shí)1.15

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

〔3在起升、變幅機(jī)構(gòu)中用于支持物品和吊臂的制動(dòng)器,制動(dòng)轉(zhuǎn)矩必須有足夠的儲(chǔ)備。

運(yùn)行、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)采用自動(dòng)作用常閉式制動(dòng)器時(shí),應(yīng)滿足制動(dòng)時(shí)間或制動(dòng)減速度的要求。門式、門座起重機(jī)和裝卸橋運(yùn)行機(jī)構(gòu)制動(dòng)器,應(yīng)保證起重機(jī)具有工作狀態(tài)下的防風(fēng)抗滑安全性。

鐵路起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)制動(dòng)器除具有自力行走制動(dòng)的功能外,還應(yīng)保證起重機(jī)隨列車回送時(shí)能與列車空氣制動(dòng)系統(tǒng)同步制動(dòng)。

汽車起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)應(yīng)具有行車制動(dòng)和駐車制動(dòng)功能。行車制動(dòng)由車輪制動(dòng)器實(shí)現(xiàn)。駐車制動(dòng)可采用中央制動(dòng)器,制動(dòng)傳動(dòng)軸或變速器輸出軸,也可在車輪制動(dòng)器上另設(shè)操縱機(jī)構(gòu),使之兼起駐車制動(dòng)器作用,不另設(shè)中央制動(dòng)器。

〔4選制動(dòng)器應(yīng)注意經(jīng)濟(jì)性、維修性和使用可靠性。選用電力液壓塊式制動(dòng)器標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品時(shí),制動(dòng)轉(zhuǎn)矩只能在〔1.0～0.7額定制動(dòng)轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi)調(diào)整,以保證制動(dòng)轉(zhuǎn)矩穩(wěn)定,制動(dòng)可靠。電磁塊式制動(dòng)器標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩可在〔1.0～0.5額定轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi)調(diào)整。

〔5制動(dòng)器選定后,應(yīng)根據(jù)起重機(jī)的工作條件和具體要求驗(yàn)算制動(dòng)時(shí)間或制動(dòng)距離或制動(dòng)減速度,必要時(shí)應(yīng)作發(fā)熱驗(yàn)算。

4.3制動(dòng)的配備

1在對(duì)起重機(jī)進(jìn)行安全檢查時(shí),對(duì)各機(jī)構(gòu)制動(dòng)器的配備要求必須給予確認(rèn)；

2動(dòng)力驅(qū)動(dòng)起重機(jī)的起升、變幅、運(yùn)行、旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)都必須裝設(shè)制動(dòng)器。

3起升機(jī)構(gòu)、變幅機(jī)構(gòu)的制動(dòng)器,必須是常閉式制動(dòng)器。

4吊運(yùn)熾熱金屬或其他危險(xiǎn)品的起升機(jī)構(gòu),以及發(fā)生事故可能造成重大危險(xiǎn)或損失的起升機(jī)構(gòu),每套獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)裝置都應(yīng)裝設(shè)兩套支持制動(dòng)器。

5人力驅(qū)動(dòng)的起重機(jī),其起升機(jī)構(gòu)和變幅機(jī)械必須裝設(shè)制動(dòng)器或停止器。

4.4制動(dòng)器的檢查與報(bào)廢

正常使用的起重機(jī),每個(gè)班次都應(yīng)對(duì)制動(dòng)器進(jìn)行檢查。檢查內(nèi)容包括：制動(dòng)器關(guān)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(dòng)器的整體工作性能等,所有的制動(dòng)器都應(yīng)保證靈敏無卡塞現(xiàn)象。制動(dòng)器的零件,出現(xiàn)下述情況之一時(shí)應(yīng)報(bào)廢更新：

1制動(dòng)器的零件出現(xiàn)裂紋；

2制動(dòng)帶或制動(dòng)瓦塊摩擦墊片厚度磨損達(dá)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(dá)原直徑的5%；

5制動(dòng)輪輪緣厚度磨損,對(duì)起升、變幅機(jī)構(gòu)損壞達(dá)原厚度的40%,對(duì)其他機(jī)構(gòu)磨損達(dá)原厚度的50%。

總結(jié)

通過這次課程設(shè)計(jì),將以往這三年來所學(xué)知識(shí)得以應(yīng)用和總結(jié)。

在這次設(shè)計(jì)中我們主要用到了機(jī)械制圖、機(jī)械工程材料、實(shí)用機(jī)械設(shè)計(jì)、理論力學(xué)、材料力學(xué)等方面的知識(shí),同時(shí)還了解了制動(dòng)器的發(fā)展和使用范圍。

這一次的課程設(shè)計(jì)讓我收獲很多同時(shí)對(duì)于我來說是一個(gè)很好的鍛煉,它使我對(duì)自己有了一個(gè)準(zhǔn)確的認(rèn)識(shí),讓我明白以前自己對(duì)自己的不負(fù)責(zé)是多么的不對(duì)。通過這次設(shè)計(jì),我對(duì)書本上所講的知識(shí)有了一個(gè)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(yán)格要求與指導(dǎo)。

此外,在這次課程設(shè)計(jì)中我也體驗(yàn)到。我只有不斷的去練