【正文】 塊式制動(dòng)器：兩個(gè)對(duì)稱布置的制動(dòng)瓦塊在徑向抱緊制動(dòng)輪產(chǎn)生制動(dòng)力矩，從而使制動(dòng)輪軸所受制動(dòng)力抵消。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。 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。某些起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)還利用制動(dòng)器來(lái)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。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。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)。 制動(dòng)器工作原理 制動(dòng)器的工作原理是利用摩擦副中產(chǎn)生的摩擦力矩來(lái)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。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。除此之外還著重介紹了制動(dòng)臂、松閘器等關(guān)鍵部件的設(shè)計(jì)參數(shù)及注意事項(xiàng)，同時(shí)細(xì)節(jié)方面對(duì)于制動(dòng)器的靜力矩 也做了詳細(xì)的計(jì)算設(shè)計(jì)。摩擦材料分金屬和非金屬兩類。 使機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)部件停止或減速所必須施加的阻力矩稱為制動(dòng)力矩。 在行車過程中，一般都采用行車制動(dòng)（腳剎），便于在前進(jìn)的過程中減速停車，不單是使汽車保持不動(dòng)。若行車制動(dòng)失靈時(shí)才采用駐車制動(dòng)。制動(dòng)力矩是設(shè)計(jì)、選用制動(dòng)器的依據(jù)，其大小由機(jī)械的型式和工作要 求決定。前者常用的有鑄鐵、鋼、青銅和粉末冶金摩擦材料等，后者有皮革、橡膠、木材和石棉等。 Abstract Brakes can be divided into two categories, industrial brakes and automotive brakes, automotive brake is divided into brake (foot brake) and the parking brake. In the driving process, generally used brake (foot brake), to facilitate the process of deceleration in the forward stop, not just the car to remain intact. If the traffic Zhidongshiling when using the parking brake. When the car pletely stopped, it has to use the parking brake (hand brake), to prevent the vehicle front and rear slip slide. After stopping the general addition to the parking brake, the uphill hanging in a stall to stall (after the slide to prevent), downhill to hang in the reverse gear (to prevent forward slip.) Mechanical moving parts to stop or slow down the resistance of the moment must be applied as the brake torque. Braking torque is the design, selection based on the brake, the size of the pattern and work by the mechanical requirements of the decision. Friction material used on brake (brake parts) directly affects the performance of the braking process, and the main factors affecting the performance of the working temperature and the temperature rise speed. Friction material should have high and stable friction coefficient and good wear resistance. Metallic and nonmetallic friction materials subcategories. The former are monly used cast iron, steel, bronze, and powder metallurgy friction materials, which have leather, rubber, wood and asbestos. Disc brake arm frame is a new major for the braking device handling equipment. This paper focuses on its characteristics, key ponents of the selection or design methods, the main performance parameters and some bench test results. Highlights in addition to the brake arm, loose brake ponents, etc. The key design parameters and considerations, while the details of the static torque for the brake has also done a detailed calculation of design. 第 1章 概 論 制動(dòng)器（ brake staff）簡(jiǎn)介 制動(dòng)器就是剎車，是使機(jī)械中的運(yùn)動(dòng)件停止或減速的機(jī)械零件；俗稱剎車、閘。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。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。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。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(lái)。 綜上所述，制動(dòng)器的作用有如下三種。 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。 制動(dòng)器的種類 根據(jù)制動(dòng)器的構(gòu)造形式分類 a、 帶式制動(dòng)器：利用撓性鋼帶壓緊制動(dòng)輪產(chǎn)生制動(dòng)力矩。塊式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)緊湊，緊閘和松閘動(dòng)作快，但沖擊力大。 d、 盤式制動(dòng)器：其上閘力是軸向力，成對(duì)互相平衡，但其摩擦力對(duì)制動(dòng)輪軸產(chǎn)生制動(dòng)力矩，其大小依制動(dòng)塊的數(shù)目與安裝而定。它較多地應(yīng)用于各類起重機(jī)中。 根據(jù)制動(dòng)器驅(qū)動(dòng)方式形式分類 a、自動(dòng)式制動(dòng)器的上閘與松閘是自動(dòng)的。 制動(dòng)輪 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。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)。固定瓦塊構(gòu)造簡(jiǎn)單，但由于對(duì)安裝要求高，現(xiàn)在幾乎已不采用。 /n,n=4或 5。增大包角可以增加制動(dòng)力矩，但包角太大降低散熱作用，同時(shí)也使瓦塊下端松閘間隙太小。 關(guān)于制動(dòng)襯料的要求 ： 1）摩擦系數(shù)大。 5）不傷制動(dòng)輪。 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。 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。常?；烊朦S銅絲碎段或黃銅末以提高耐熱性。調(diào)節(jié)各組元的含量，可得到所需要的性能。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。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。采用鉚接的辦 法，襯料的利用率僅為 50%左右。由于鑄鋼制動(dòng)臂費(fèi)工、費(fèi)料、自重大，所以現(xiàn)在我國(guó)大都將制動(dòng)臂改為由兩片鋼板組成。但由于在制動(dòng)過程中兩瓦塊制動(dòng)壓力不相等，合力不為零，使制動(dòng)輪軸受彎曲力。制動(dòng)器的松閘器有制動(dòng)電磁鐵和電動(dòng)推桿。直流電磁鐵的電流完全由線圈電阻決定，具有恒定的磁勢(shì)，其磁通大小隨磁鐵空氣間隙而變，氣隙大時(shí)磁通小，吸力也??；完全吸合后磁通最大，吸力也最大。當(dāng)氣隙大時(shí)，由于電感小，電流很大，完全閉合后電流降到最小。如果在交流電動(dòng)機(jī)處需要采用直流電磁鐵，則必須附加整流設(shè)備。 上述簡(jiǎn)單的電磁鐵的共同缺點(diǎn)是動(dòng)作時(shí)有猛烈的沖擊。它的動(dòng)作平穩(wěn)，無(wú)噪聲，壽命長(zhǎng)。 電動(dòng)推桿 目前采用的電動(dòng)推桿有兩種，即電動(dòng)液壓推桿與電動(dòng)離心推桿，兩者的基本原理都是利用回轉(zhuǎn)物體的離心力，前者是利用回轉(zhuǎn)液體離心力所產(chǎn)生的液體壓力，后者是利用重塊回轉(zhuǎn)時(shí)的離心力。 3) 推力恒定。 。目前我國(guó)尚未生產(chǎn)這種松閘器。最小松閘間隙根據(jù)制動(dòng)材料的彈性而定，通常約為 ε min=~，用以保證制動(dòng)輪在旋轉(zhuǎn)時(shí)不致由于振擺、軸的撓度以及熱膨脹而與制動(dòng)瓦接觸。一方面要求松閘器的實(shí)際行程（它通常小于額定行程）合乎要求，這樣就保證了兩側(cè)的松閘間隙的和為規(guī)定值。最簡(jiǎn)單的就是裝設(shè)可調(diào)整的頂螺釘（圖 8a、 b）。 η t— 卷筒的機(jī)械效率 滑輪 效率 阻力 系數(shù) η Z m η η 2 3 4 5 6 8 10 滾動(dòng)軸承 滑動(dòng)軸承 作用在電動(dòng)機(jī)軸上的靜力矩為： Mj= Mjt/iη ch＝ (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 ＇ chη Z＇ η dη t η Z＇ — 下降時(shí)滑輪組效率 η ＇ ch— 下降時(shí)減速裝置效率 通常 η Z＇ ≈η Z η ＇ ch≈η ch η ＇ ≈η 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。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、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。行車制動(dòng)由車輪制動(dòng)器實(shí)現(xiàn)。電磁塊式制動(dòng)器標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的制動(dòng)轉(zhuǎn)矩可在（ ～ ）額定轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi)調(diào)整。 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。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%。 制動(dòng)輪的主要尺寸 D（直徑）與 B（瓦塊寬度） 計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖 9所示。 對(duì)于液壓電磁鐵，由于它的松閘行程是恒定的，應(yīng)當(dāng)根據(jù)松閘行程來(lái)決定傳動(dòng)比 i，即 （ 6） 這時(shí)松閘的能量?jī)?chǔ)備全部為松閘推力的儲(chǔ)備，如果儲(chǔ)備不過大，對(duì)于有緩沖能力的松閘器是沒有什么嚴(yán)重不利的。系數(shù) ，并使松閘力有一些儲(chǔ)備。 故 （ 9） 式中 η ＇ —— 彈簧上閘的機(jī)械效率， η ＇＞ η 松閘時(shí)彈簧最大力為： Fptmax=Fpt+2ε maxKit （ 10） 式中 K—— 彈簧剛度； it—— 制動(dòng)瓦塊到彈簧的速比。 制動(dòng)器在制動(dòng)時(shí)的動(dòng)力系數(shù) 制動(dòng)器的發(fā)熱驗(yàn)算 制動(dòng)器的發(fā)熱驗(yàn)算是設(shè)計(jì)制動(dòng)器很重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。 制動(dòng)器每小時(shí)的制動(dòng)摩擦熱量 Qzh=AzhZ (4) 式中 Z—— 每小時(shí)制動(dòng)次數(shù)，單位為次 /h； Azh—— 每次制動(dòng)時(shí)的平均制動(dòng)功，單位為 。起升時(shí)制動(dòng)功為： (7) 下降時(shí)制動(dòng)功為： （ 8） 在驗(yàn)算制動(dòng)器發(fā)熱時(shí)，應(yīng)取兩者平均值 （ 9） 式中 —— 制動(dòng)安全系數(shù) 。 2）對(duì)于塊式制動(dòng)器為： A=2π DBl（ 1α /360176。 式中 α —— 平均散熱系數(shù)，單位為 J/(m2?h?K)； （ 13） α 0—— 靜止時(shí)的散熱系數(shù)，其值為 21000J/(m2?h?K)； α d—— 制動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的散熱系數(shù)，隨制動(dòng)輪的圓周速度而定 α d=25600ν J/(m2?h?K) （ 14） α d 的值為下表（ 1） α f—— 輻射散熱系數(shù)，單位為 J/(m2?h?K)，其值依 tmax 而定（表 2） 表 1 制動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的散熱系數(shù) ν /