液壓卷揚(yáng)的制動原理與計算

段春梅，劉文杰，王冰

（連云港黃海機(jī)械股份有限公司，江蘇連云港222062）

液壓卷揚(yáng)的制動原理與計算

段春梅，劉文杰，王冰

（連云港黃海機(jī)械股份有限公司，江蘇連云港222062）

隨著社會和科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，液壓卷揚(yáng)機(jī)在工程機(jī)械中的應(yīng)用也越來越廣泛，因此卷揚(yáng)機(jī)工作時要可靠地制動也越來越重要。本文以普通液壓卷揚(yáng)為例來說明卷揚(yáng)機(jī)制動器的計算。

卷揚(yáng)；制動；液壓；計算

1 前言

液壓卷揚(yáng)由于液壓馬達(dá)的自泄漏，會產(chǎn)生卷揚(yáng)下滑溜車現(xiàn)象，從而造成孔內(nèi)重大事故。因而為了保證卷揚(yáng)能安全、可靠的提升重物，就必須設(shè)計出有效的制動閉鎖裝置。因此卷揚(yáng)制動機(jī)構(gòu)是保證設(shè)備安全和正常工作的重要部件，為了保證其結(jié)構(gòu)安全并具有可靠制動效果，制動器應(yīng)具有反應(yīng)迅速快、靈敏度高、制動力分布均勻、可調(diào)等特性。

2 卷揚(yáng)機(jī)制動器組成及原理

卷揚(yáng)機(jī)制動器主要由：1卷筒輸出軸、2固定法蘭、3主動摩擦片、4從動摩擦片、5主動盤、6液壓容積、7制動活塞、8壓緊彈簧、9壓緊蓋和10液壓馬達(dá)等零部件組成（見圖1）。

圖1 濕式摩擦制動器

常態(tài)下主、從動摩擦片在壓緊碟簧彈簧力的作用下壓緊制動，當(dāng)液壓系統(tǒng)啟動馬達(dá)A口進(jìn)油，在油壓的作用下推動制動活塞來壓緊彈簧從而松開摩擦片；當(dāng)摩擦片間隙達(dá)到所需間隙后便可松開制動。一般為了減少制動力矩，縮小制動器尺寸，通常將制動器裝在機(jī)構(gòu)的輸入軸或高速軸上達(dá)到制動目的。

3 摩擦片制動器設(shè)計技術(shù)

3．1 計算扭矩

首先，根據(jù)動力扭矩Tt計算扭矩：

上式中工作儲備系數(shù)β值過小會使摩擦件過熱加速磨損；β值過大接合時沖擊大。

通常沖擊載荷小的場合取較小值；反之沖擊大取大值。

3．2 計算摩擦盤工作面的平均直徑

根據(jù)所選摩擦片計算摩擦盤工作面的平均直徑（見圖2）：

摩擦盤寬度：

式中：D1——摩擦片工作面外徑，cm；

D2——摩擦片工作面內(nèi)徑，cm。

常態(tài)下主、從動摩擦片在壓緊碟簧彈簧力的作用下壓緊制動，當(dāng)液壓系統(tǒng)啟動馬達(dá)A口進(jìn)油在油壓的作用下，推動制動活塞來壓緊彈簧從而松開摩擦片，當(dāng)摩擦片間隙達(dá)到所需間隙后便可松開制動。一般為了減少制動力矩，縮小制動器尺寸，通常將制動器裝在機(jī)構(gòu)的輸入軸或高速軸上達(dá)到制動目的。

3．3 計算摩擦面對數(shù)及摩擦片脫開所需間隙

（1）摩擦面對數(shù)（z取奇數(shù)，m取偶數(shù)）

式中：μ為摩擦因數(shù)；pp為許用壓強(qiáng)，N／cm2。

（2）z摩擦盤總數(shù)

（i1：外摩擦盤數(shù)；i2：內(nèi)摩擦盤數(shù)）

注：摩擦因數(shù)與許用壓強(qiáng)按照摩擦副的材料可查表選擇。

（3）摩擦片脫開所需間隙

濕式 δ＝0．2～0．5

干式 無襯托 δ＝0．4～1．0

有襯托 δ＝1．0～1．5

注：濕式（一般浸在油中）能降低磨損，緩沖沖擊載荷。常用于小直徑多盤式；干式比濕式具有機(jī)構(gòu)簡單、價格便宜維修量小、空轉(zhuǎn)力矩?。轭~定力矩的0．05%）、啟動時間短等特點(diǎn)。通常用于要求瞬時脫開，過載保護(hù)的場合。圖1例為濕式摩擦制動器。

3．4 計算壓緊力（見圖2）

根據(jù)所得壓緊力及摩擦片脫開所需間隙選取合適彈簧（此處為碟簧）。

m為摩擦面對數(shù)，通常：

濕式 m＝5～15

干式 m＝1～6

圖2

3．5 校驗參數(shù)

以上計算結(jié)束后校驗各參數(shù)。

（1）許用傳遞轉(zhuǎn)矩

式中：K1為摩擦片數(shù)修正系數(shù)，Kv為速度修正系數(shù)，Kt為接合次數(shù)數(shù)修正系數(shù)，均可通過查表獲得。

（2）摩擦面壓強(qiáng)

p＝4Q／π（D21－D22）≦pp（N／cm2）（3）摩擦片與外殼接合處擠壓應(yīng)力

式中：z1為外摩擦盤齒數(shù)，z2為內(nèi)摩擦盤齒數(shù)，δpp為許用擠壓應(yīng)力。

（4）摩擦片與內(nèi)殼接合處擠壓應(yīng)力

通過計算比較在小于δpp范圍之內(nèi)此方案即為合格。

4 結(jié)論

該制動器結(jié)構(gòu)簡單、可靠、操作方便 。以上通過對制動器幾個重要參數(shù)的設(shè)計計算，為我們提供了制動器設(shè)計的理論依據(jù)，同時也能更加深入地了解制動器在各種場合中的應(yīng)用情況。

［1］ 成大先．機(jī)械設(shè)計手冊（第五版 第2卷）［M］．北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008．

［2］ 劉鴻文．材料力學(xué)（第4版）［M］．北京：高等教育出版社，2004．

P634．35

：A

：1009－282X（2014）02－0015－02

2013－08－01

段春梅（1980－），女，連云港黃海機(jī)械股份有限公司工程師，從事全液壓鉆機(jī)、非開挖鉆機(jī)和煤層氣鉆機(jī)設(shè)計工作，Tel：0518－85383046，13812328230，E－mail：358962265＠qq．com。