起重機(jī)械制動(dòng)器的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

嚴(yán)杰

[摘要]本文對(duì)起重機(jī)械中應(yīng)用的制動(dòng)器進(jìn)行了分析，闡述了其設(shè)計(jì)原則和選用原則，以及幾種常用制動(dòng)器的應(yīng)用場(chǎng)合，這對(duì)起重機(jī)械設(shè)計(jì)人員將是非常有益的。

[關(guān)鍵詞]起重機(jī)械，制動(dòng)器，應(yīng)用

1.引言

制動(dòng)器是保證起重機(jī)械安全工作的重要部件[1]，其用途是防止懸吊的物品或吊臂下落，防止轉(zhuǎn)臺(tái)或起重機(jī)在風(fēng)力或坡道分力作用下滑動(dòng)；或者使運(yùn)轉(zhuǎn)中的機(jī)構(gòu)降低速度，最后停止運(yùn)轉(zhuǎn)；或者保證吊運(yùn)的重物能隨時(shí)停在空中[2]。因此，為了保證起重機(jī)械安全可靠的工作，就必須選用符合設(shè)計(jì)要求的制動(dòng)器。

2.制動(dòng)器的設(shè)計(jì)

2.1制動(dòng)器的設(shè)計(jì)原則

起重機(jī)械上常用的機(jī)械摩擦式制動(dòng)器，一般是高度通用的標(biāo)準(zhǔn)化配套產(chǎn)品，在非特殊情況下，通常采用標(biāo)準(zhǔn)制動(dòng)器。

在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)當(dāng)中，制動(dòng)器是一種使用廣泛、高度通用的重要配套部件，因此在進(jìn)行制動(dòng)器的設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該遵循以下的基本原則[3]：

（1）標(biāo)準(zhǔn)原則：起重機(jī)上使用的制動(dòng)器（尤其是高速軸上使用的制動(dòng)器）已經(jīng)高度通用化。在進(jìn)行制動(dòng)器的設(shè)計(jì)時(shí)，除特殊情況外，應(yīng)遵循相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，尤其是連接尺寸應(yīng)盡量按相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。

（2）安全原則：制動(dòng)器是涉及到起重機(jī)械機(jī)構(gòu)作業(yè)性能和安全的重要配套部件，在設(shè)計(jì)時(shí)，要充分考慮構(gòu)件的材料、強(qiáng)度和安全裕度，尤其是像制動(dòng)彈簧、制動(dòng)臂、制動(dòng)拉桿等重要構(gòu)件的設(shè)計(jì)壽命要不小于500萬(wàn)次，或者是使用壽命超過(guò)30年。

（3）與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)匹配原則：制動(dòng)器是在起重機(jī)械各個(gè)機(jī)構(gòu)中使用的制動(dòng)裝置，在設(shè)計(jì)制動(dòng)器時(shí)，要充分考慮其與機(jī)構(gòu)之間在安裝空間、性能參數(shù)以及機(jī)構(gòu)使用環(huán)境等之間的各種匹配關(guān)系。

2.2制動(dòng)器設(shè)計(jì)輸入?yún)?shù)的確定

（1）制動(dòng)輪（盤(pán)）直徑規(guī)格參數(shù)的確定

規(guī)格參數(shù)是制動(dòng)器設(shè)計(jì)的主要輸入?yún)?shù)，由于制動(dòng)器是機(jī)構(gòu)傳動(dòng)鏈當(dāng)中的一種部件，所以制動(dòng)輪（盤(pán)）直徑參數(shù)的確定首先要考慮與相應(yīng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)或制動(dòng)軸中心高相匹配，否則制動(dòng)器安裝在機(jī)構(gòu)傳動(dòng)鏈中可能會(huì)出現(xiàn)安裝困難或不匹配現(xiàn)象；此外，如果所設(shè)計(jì)的制動(dòng)器用于制動(dòng)發(fā)熱或累積制動(dòng)發(fā)熱比較嚴(yán)重的機(jī)構(gòu)時(shí)，還應(yīng)該考慮制動(dòng)構(gòu)件熱容量和散熱方面的問(wèn)題。制動(dòng)器在高速軸布置時(shí)，制動(dòng)輪（盤(pán)）直徑的確定可參照下表進(jìn)行：

機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)電機(jī)機(jī)座號(hào)（mm） 制動(dòng)輪（盤(pán)）直徑D 參考標(biāo)準(zhǔn)

鼓式制動(dòng)器 盤(pán)式制動(dòng)器

132 160 ≤200

JB/T7021

JB/T6406

JB/T7685

JB/T7020

JB/T10104

JB/T10105

160 160、200 ≤250

180 160、200

200 200、250 ≤315

225 250、315 ≤355

250 250、315 ≤450

280 315、400

315 315、400 ≤560

355 400、500 ≤630

400 500、630 ≤710

450 630、710 ≤800

500 630、710、800 ≤900

（2）制動(dòng)力矩參數(shù)的確定

制動(dòng)力矩參數(shù)是制動(dòng)器的主要性能參數(shù)，所以也是最主要的設(shè)計(jì)輸入?yún)?shù)。制動(dòng)力矩參數(shù)是根據(jù)所配套的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)需求來(lái)確定的，在確定了制動(dòng)輪（盤(pán)）規(guī)格以后，也可根據(jù)需求選擇相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)當(dāng)中的標(biāo)準(zhǔn)值。

（3）制動(dòng)器功能的確定

制動(dòng)器的設(shè)計(jì)輸入，除了規(guī)格參數(shù)和制動(dòng)力矩外，有些機(jī)構(gòu)還可能對(duì)制動(dòng)器提出一些特殊功能需求，制動(dòng)器的特殊功能通常是指制動(dòng)器必備的基本功能以外的功能，一般有自動(dòng)補(bǔ)償功能、手動(dòng)釋放（制動(dòng)）功能、釋放狀態(tài)發(fā)訊和聯(lián)鎖功能、襯墊磨損極限發(fā)訊和聯(lián)鎖功能等。

3.制動(dòng)器的應(yīng)用

為了正確合理的選擇起重機(jī)械的制動(dòng)器，應(yīng)對(duì)起重機(jī)械各種制動(dòng)工況進(jìn)行必要的了解。起重機(jī)械各種機(jī)構(gòu)的制動(dòng)工況一般可分為輕級(jí)工況、中級(jí)工況和重級(jí)工況三類(lèi)。

3.1制動(dòng)器的選擇原則

（1）標(biāo)準(zhǔn)原則：在選擇制動(dòng)器時(shí)，除特殊情況外，應(yīng)選用符合我國(guó)現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品；如果國(guó)內(nèi)無(wú)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)盡可能的選擇符合國(guó)際上先進(jìn)工業(yè)國(guó)家相關(guān)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品；如果國(guó)內(nèi)外均無(wú)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)選擇定型產(chǎn)品；要確保所選產(chǎn)品具有技術(shù)先進(jìn)性、質(zhì)量可靠性、使用經(jīng)濟(jì)性。

（2）與機(jī)構(gòu)匹配原則：在選擇制動(dòng)器時(shí)，要充分考慮制動(dòng)器規(guī)格與機(jī)構(gòu)制動(dòng)軸中心高的一致或相近匹配；還要根據(jù)有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范和機(jī)構(gòu)屬性選擇與機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)扭矩相匹配的制動(dòng)力矩參數(shù)；此外，還要根據(jù)起重機(jī)控制技術(shù)先進(jìn)和復(fù)雜程度考慮合理的功能匹配。

（3）安全原則：要充分考慮機(jī)構(gòu)作業(yè)的安全屬性和安全需求，在制動(dòng)方式上要與機(jī)構(gòu)安全需求相匹配。

3.2制動(dòng)器的選用

根據(jù)制動(dòng)器驅(qū)動(dòng)裝置類(lèi)型可分為：電力液壓制動(dòng)器、電磁制動(dòng)器、液壓制動(dòng)器。

電力液壓制動(dòng)器是指以電力液壓推動(dòng)器為驅(qū)動(dòng)裝置的一大類(lèi)工業(yè)制動(dòng)器，通常應(yīng)用在起重機(jī)械各工作機(jī)構(gòu)的高速軸上。電力液壓制動(dòng)器具有優(yōu)良的動(dòng)作性能和使用、維護(hù)簡(jiǎn)便、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各種起重裝卸機(jī)械和帶式輸送機(jī)當(dāng)中，是目前起重機(jī)械各種機(jī)構(gòu)使用最多的主流配套制動(dòng)產(chǎn)品。

電磁制動(dòng)器是上世紀(jì)80年代以前起重機(jī)械上普遍采用的主要制動(dòng)產(chǎn)品，由于相對(duì)于電力液壓制動(dòng)器來(lái)說(shuō)，具有明顯的劣勢(shì)，所以目前在起重機(jī)械上較少應(yīng)用。

液壓制動(dòng)器是一種大功率或大力矩的制動(dòng)裝置，是隨著起重機(jī)械大型化和機(jī)構(gòu)的大功率化發(fā)展，以及特種起重機(jī)械安全作業(yè)要求的提高而迅速發(fā)展并得到快速推廣應(yīng)用的新一類(lèi)制動(dòng)器。

4.總結(jié)

本文詳細(xì)介紹了制動(dòng)器的設(shè)計(jì)原則和選用原則，以及制動(dòng)器在起重機(jī)械上的應(yīng)用特點(diǎn)和場(chǎng)合。通過(guò)實(shí)踐證明，這些原則是非常正確的。

5.參考文獻(xiàn)

[1]王福綿.起重機(jī)械技術(shù)檢驗(yàn)[M].北京：學(xué)苑出版社，2000.12。

[2]張應(yīng)立.橋式起重機(jī)安全技術(shù)[M].北京：中國(guó)石化出版社，2007。

[3]文豪.起重機(jī)械[M].太原：2011。