【文章內(nèi)容簡介】 在危機(jī)情況下，迅速制動的需求，保證安全生產(chǎn)。 生產(chǎn)實踐證明，離合器與制動器是在壓力機(jī)中的最重要部件之一，它的性能好壞直接關(guān)系到壓力機(jī) 生產(chǎn)能力能否充分發(fā)揮，對提高勞動生產(chǎn)率，人身與設(shè)備安全和便于維修保養(yǎng)等方面有著極大的影響。 摩擦離合器與制動器的接合過程 圖 為壓力機(jī)實測電機(jī)起動，離合器接合，沖裁和離合器脫開過程中轉(zhuǎn)數(shù)的變化。 離合器接合前，電動機(jī)與飛輪處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，飛輪以及固定在飛輪上的離合器主動件以角速度ω旋轉(zhuǎn)，而從動件處于停轉(zhuǎn)狀態(tài)。離合器和接合過程可分為三個階段：即空滑階段，工作階段和離合器主動部分與從動部分共同旋轉(zhuǎn)升速至穩(wěn)定轉(zhuǎn)速階段。 自主動與從動摩擦面開始接觸至 從動件開始運(yùn)動之前為空滑階段。當(dāng)上述摩擦力矩稍大于從動部分的阻力矩時，從動件部分便開始運(yùn)動，工作階段開始。在空滑階段和工作滑動階段，由于主動部分和從動部分的角速度不同，因此主，從摩擦面有相對位移和摩擦功損耗。摩擦功幾乎全部轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，使摩擦件的溫度升高? 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 制動器結(jié)合前，從動部分以角速度ω 39。 旋轉(zhuǎn)，制動器結(jié)合后，從動部分由角速度ω 39。變?yōu)榱?。制動過程中 兩摩擦面有相對的位移和摩擦功損耗，與離合器一樣摩擦功幾乎全部變?yōu)闊崮埽怪苿悠髁慵蟮臏囟壬摺? 當(dāng)離合器與制動器存在的主要問題是單次結(jié)合時摩擦件的過熱與制動角的過大。 圖圖 壓力機(jī)實測各工作時間電動機(jī)軸轉(zhuǎn)數(shù) t1電動機(jī)啟動； t2空滑階段； t3工作滑動階段； t4主動部分與從動部分共同旋轉(zhuǎn)升速至穩(wěn)定轉(zhuǎn)速階段； t5沖裁 制動器設(shè)計的基本要求 一 ,提高離合器和制動器的使用質(zhì)量： （一） 采用多種方法，降低離合器制動器的穩(wěn)定工作溫度和采用新型耐熱摩擦材料，解決離合器制動器 工作中摩擦件的過熱，使壓力機(jī)的生產(chǎn)率得到充分發(fā)揮。 （二） 離合器制動器的聯(lián)鎖控制系統(tǒng)應(yīng)確保二者接合和脫離的動作順序，動作靈敏可靠，單次行程與寸動行程時的實際制動角應(yīng)小于 30176。，設(shè)計制動角應(yīng)小于 5176。聯(lián)鎖裝置的可靠工作，對人身及設(shè)備安全具有極其重要的意義。 （三） 提高易損件的壽命，結(jié)構(gòu)要便于裝卸。易于更換易損件（摩擦塊，密封件，軸承，制動彈簧）。 二，提高零部件的制造工藝性，減少零件的種樹和件數(shù)，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定定型，實際離合器制動器部件的通用化和系列化，對提高制造工藝水平降低成本和維護(hù)修理具有重大的意義。 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 解決制動器摩 擦過熱的主要措施 國內(nèi)外生產(chǎn)實踐證明，離合器制動器存在的主要問題是摩擦件過熱和壽命太短。 離合器制動器在接合過程中的過熱嚴(yán)重壓力機(jī)的生產(chǎn)，其危害具體表現(xiàn)為： 一，摩擦件的過熱溫度超過了摩擦材料的允許使用溫度，降低了摩擦系數(shù)，增加了摩擦塊磨損，增加了設(shè)備維修工作量和維修費用，影響壓力機(jī)生產(chǎn)。 二，摩擦件的過熱，使離合器制動器的穩(wěn)定工作溫度升高，超過了軸承使用允許的正常工作溫度，軸承膨脹正常工作間隙消除甚至造成卡死。 三，過熱使主動摩擦盤產(chǎn)生翹曲變形，摩擦表面接觸不良，摩擦件的磨損更加劇烈。 四，離合器制動器 穩(wěn)定工作溫度的提高還影響到氣缸密封等的工作性能。 解決離合器制動器過熱的主要措施如下： 一，減少從動件部分零件的轉(zhuǎn)動慣量，合理選擇離合器軸的轉(zhuǎn)數(shù)，離合器制動器在接合過程中消耗的摩擦功計算公式： A = 1/2*J*ω 2 (21) 式中 A 啟動和制動過程中的摩擦功損耗（公斤 *米） J 折合到離合器軸從動的總轉(zhuǎn)動慣量（公斤 *米 *秒 2 ） ω 離合器軸旋轉(zhuǎn)角速度（弧度 /秒） ω = 30*nπ n = 離合器軸每秒鐘轉(zhuǎn)數(shù) 從上式可以看減少發(fā)熱應(yīng)盡量減小從動件的轉(zhuǎn)動慣量與離合器軸的轉(zhuǎn)數(shù)，離合器周到額轉(zhuǎn)數(shù)減小，導(dǎo)致飛輪，離合器軸零件尺寸的增大，因而從動系統(tǒng)的合理布置考 慮，n 值不可能減少很多。 J314000KN 壓力機(jī)轉(zhuǎn)速等參數(shù)見表 22. 當(dāng)前，減少從動件的轉(zhuǎn)動慣量 J 是解決離合器制動器過熱的主要方法。轉(zhuǎn)動慣量與零件的重量和直徑的平方成正比，而從動件的直徑受傳遞扭矩的限制不能有大的減小，因此，必須力求減少從動件的數(shù)量來減少總轉(zhuǎn)動慣量。 二，采用耐熱耐磨的新摩擦材料。 舊離合器制動器結(jié)構(gòu)采用石棉銅絲板摩擦材料，當(dāng)溫度超過 150℃后，其摩擦系數(shù)不穩(wěn)定，并急劇降低，甚至可降至 以下。由于許用比壓較低，為傳遞必需的扭矩，離合器制動器不得不采用多盤摩擦結(jié)構(gòu)，使從動部分慣量增加， 離合器制動器過熱。且其壽命較低，經(jīng)常更換增加了越厲害停機(jī)維修時間。 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 石棉塑料新型摩擦材料的問世解決了這一問題。石棉塑料摩擦材料能在高溫下工作，允許比壓較高，壽命較長，允許離合器制動器采用單盤結(jié)構(gòu)，消除了離合器制動器過熱打下了基礎(chǔ)。 J314000KN 壓力機(jī)采用這種新型石棉塑料摩擦材料 z64。 各類摩擦材料的性能參數(shù)見 (表 21)， J31400KN 壓力機(jī)制動器參數(shù)見（表 22） 表 21 各類摩擦材料的性能參數(shù) 材 料 名稱 參 數(shù) 摩 擦 系 數(shù) μ 許用壓比 q 公斤 /厘米 2 磨損 系數(shù) 分厘米 米公斤 ??2 允許 工作 溫度 t ℃ 壽 命 單 位 成 本 單 位 密 度 克 /厘米 3 布 氏 硬 度 抗 壓 強(qiáng) 度 公斤 /厘米 剪 切 強(qiáng) 度 公斤 /厘米 沖擊 強(qiáng)度 公斤 ?米 /厘米 2 Z64 石棉塑料 1015 3035 150 46 1 3644 1300 480 912 石棉銅絲 13 57 130 1 25 9 銅基粉末 冶金 1015 2 18 表 22 J314000KN 壓力機(jī)制動器參數(shù)表 壓力機(jī)型號 離合器軸轉(zhuǎn)速 n1（ r/min） 從動部分 轉(zhuǎn)動慣量 Jc （ kg?m2 ） 摩擦 材料 制動器 制動力矩 ZM (N? m) 制動角 qυ （ rad） 壓強(qiáng) q （ 1*10 pa5 ） 磨 損 系數(shù) k [ ]min)/( 2?cmJ J31400 349 銅基 粉末 J31400 460 石棉 塑料 8600 212 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 三，改善離合器與制動器的散熱： 對于制動器來說，若使制動角滿足設(shè)計要求，必須有一定的制動力矩，而制動力矩的大小主要有摩擦系數(shù)，平均摩擦半徑和正壓力來決定。摩擦副的材質(zhì)一定且穩(wěn)定工作溫度在一定范圍內(nèi)，可把摩擦系數(shù)視為常量?？梢姡罕３种苿恿匾欢〞r，平均摩擦半徑 與正壓力成反比關(guān)系。實踐證明：適當(dāng)增大制動器的平均摩擦半徑，減小正壓力，可以降低其穩(wěn)定工作溫度和摩擦表面的瞬時溫度。 對于 J314000KN 壓力機(jī)，制動器穩(wěn)定工作溫度的高低，可以用摩擦盤的溫升系數(shù)KP 表示： KP = FAH2 C 公 斤米 /厘米 2 *分 （ 22） 式中 ： HA ——— 一次制動功 公斤 *米； C ——— 每分鐘制動次數(shù) （一般為滑塊連續(xù)行程次數(shù)的 50%— 60%）； F ——— 摩擦盤的有效環(huán)形面積 厘米 2 。 F = π[（ RCP + 2l ） 2 — （ RCP — 2l ） 2 ]厘米 2 （ 23） 式中 ： RCP ——— 平均摩擦半徑， 厘米； l ——— 摩擦塊在鑲盤上的徑向尺寸 厘米。 為使制動器穩(wěn)定工作溫度在一定范圍內(nèi)，對 J314000KN 壓力機(jī)的離合器制動器，溫升系數(shù) KP 不超過 7 公斤米 /厘米 2 *分。同時為使摩擦表面的瞬時溫度不至過高而引起冒煙，對一次制動時的 KP /C 應(yīng)予以控制，一般，對 J314000KN 壓力機(jī) KP /C 取 。 四，提高離合器制動器聯(lián)鎖操縱系統(tǒng)工作的可靠性。離合器接合前制動器不 能完全脫開，或者在制動接合前離合器不能完全脫開，必然引起離合器制動器過熱，電動機(jī)超載和設(shè)備人身事故。 J314000KN 壓力機(jī)聯(lián)鎖操縱系統(tǒng)采用非剛性聯(lián)鎖中的氣閥聯(lián)鎖。 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 第三章 離合器制動器的結(jié)構(gòu)設(shè)計 離合器制動器的布置 離合器制動器的布置可分為三類 （一） 離合器制動器均置于雙支撐之間。主要缺點是更換易損件 ( 包括摩擦片，氣缸密封和三角皮帶等 )時需要拆卸離合器制動器的較多零件，維修工作量大。 （二） 離合器制動器懸臂安放。此種結(jié)構(gòu)離合器軸受力與變形較小，更換易損件方便，主 要問題是需要附加支撐飛輪的剛性套，要采用較大的滾動軸承。懸臂安放的結(jié)構(gòu)，在安置模具時影響到行車對壓力機(jī)的接近。懸臂離合器結(jié)構(gòu)簡單，不用軸進(jìn)氣密封結(jié)構(gòu)。 （三） 離合器置于雙支撐間，而制動器懸于壓力機(jī)后方。 J314000KN 壓力機(jī)采用此種結(jié)構(gòu)。（圖 浮動鑲塊式摩擦離合器 制動器 ） 飛輪布置 我國與國外大部分單，雙點壓力機(jī)。飛輪布置于離合器軸上，電動機(jī)與飛輪間采用三角皮帶傳動。 離合器制動器的聯(lián)鎖控制 所謂離合器與制動器的聯(lián)鎖控制是指離合器與制動器的正常接合順序，當(dāng)離合器接合時，制動器 首先脫開，而當(dāng)制動時則應(yīng)先脫開離合器。如果聯(lián)鎖失靈，則會引起離合器制動器的發(fā)熱并加快摩擦副磨損，甚至還可以造成設(shè)備與人身事故。 聯(lián)鎖操縱裝置的靈敏性，影響到用寸動行程調(diào)整模具時和生產(chǎn)事故時的急速制動。離合器制動器的操縱系統(tǒng)應(yīng)能保證實際制動角 30176。 當(dāng)前離合器制動器聯(lián)鎖操縱裝置可分為兩類： 剛性聯(lián)鎖：主要優(yōu)點是工作可靠，操作系統(tǒng)簡單，實際制動角小。當(dāng)前懸臂離合器制動器的剛性聯(lián)鎖機(jī)構(gòu)工作情況不好。離合器制動器位于支撐之間，氣缸為主動件（與飛輪一起旋轉(zhuǎn)）的剛性聯(lián)鎖裝置，尚無成熟結(jié)構(gòu)。 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 圖 浮動鑲塊式摩擦離合器 制動器 1導(dǎo)向銷 2制動器氣缸 3,18制動盤 4,15墊片 5， 13浮動鑲塊 6制動彈簧 7,9活塞 8大皮帶輪 10脫開彈簧 11主動摩擦盤 12從動盤 14從動軸 16旋轉(zhuǎn)密封 17螺栓 青島理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計 （一） 非剛性連鎖：非剛性連鎖的方法很多，但目前較普遍使用的是氣閥聯(lián)鎖。J314000KN 壓力機(jī)聯(lián)鎖操縱系統(tǒng)采用此種氣閥聯(lián)鎖。 由于聯(lián)鎖操作系統(tǒng)中電器的的收發(fā)信號，閥的動作，氣體沿管道的流動，氣缸活塞運(yùn)動等均需 要時間，所以壓力機(jī)的單次行程工作時間滑塊每分鐘行程數(shù)，總是小于壓力機(jī)連續(xù)運(yùn)動的行程數(shù)。 制動形式的選擇 當(dāng)前制動器的制動形式有氣制動與彈簧制動。 制動可靠應(yīng)該作為選擇制動形式的主要依據(jù)。 （一）氣制動結(jié)構(gòu)簡單；氣缸布置不受制動彈簧的影響；調(diào)整方便，通過改變氣壓即可調(diào)整制動力矩，為防止直立式壓路機(jī)在沒有壓縮空氣的情況下因滑塊自重下落而造成意外人身事故，應(yīng)增設(shè)輔助制動裝置。與彈簧制動比較，氣制動的工作可靠性較差。大噸位及臥式壓力機(jī)采用氣制動比較適宜。 J314000KN 壓力機(jī)采用氣制動。 （二）彈簧制 動的最大優(yōu)點是制動可靠。設(shè)計中的問題有氣缸的布置受彈簧尺寸與布置的的影響，脫開制動器需要的力較氣制動大，各彈簧需要仔細(xì)調(diào)整。防止彈簧力不均勻造成氣缸歪斜；大尺寸的螺旋彈簧的性能不能保證，當(dāng)前中等噸位，直立式壓路機(jī)廣泛選擇螺旋彈簧制動。 彈簧制動的結(jié)構(gòu)形式有圓柱螺旋彈簧和蝶簧。蝶簧具有以小變形承受高負(fù)荷的特點，結(jié)構(gòu)比較緊湊，單個蝶簧的允許變形較小，使用中應(yīng)按負(fù)荷大小和制動器脫開行程的大小，采用組合蝶簧，蝶簧組數(shù)與行程大小有關(guān)。制動氣缸面積與氣壓，應(yīng)根據(jù)脫開制動彈簧所需之最大力計算。 彈簧分可調(diào)整與不可調(diào)整式， 當(dāng)彈簧工藝能保證