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1、外抱带式制动器的强度设计计算铜川煤矿机械厂□程相印摘要本文从外抱带式制动器的结构特点出发提出了钢带宽度、钢带厚度、调节螺栓、销轴和钢带弯曲应力等强度计算方法。关键词外抱带式制动器结构特点强度计算1概述“外抱带式”制动器,3制动器安装位置的选择制动器通常安装在机械传动中的高速轴上。此时,需要的制动力矩小,制动器的体积小,重量轻,但因机械传动的中间环节多,故安全可靠性相对较差。如安装在机械传动的低速轴上,则比较安全可靠,但转动惯量大,所需的制动力矩大,制动器体积和重量相对也大。安全制动器通常应安装在低速轴上。4外抱带式制动器的制动力矩的确定(1)提升机构制动力矩的确定对于提升机构
2、,制动力矩M通常是根据重物能可靠地悬吊在空中来确定的,因有较大的安全系数,可略去惯性力矩。机械制动使重物匀速下降、车辆匀速下坡等可按此类型考虑。结构简单、紧凑,包角大,一般接近360°。与带式制动器相比,其制动轴不受弯矩力,占用空间小,制动所需外力小,非常适合在手动操作的小型设备中起制动作用。2外抱带式制动器结构外抱带式制动器常用于中、小载荷的起重、运输机械中,其结构见图1。M=WTDTηSa(1)2i式中WT———重物与吊具重力之和,NDT———提升卷筒直径,mi———制动轴到卷筒轴间的传动比,n制i=n筒n制、n筒———分别为制动轴和卷筒轴的转速,r/minη———制动轴
3、到卷筒轴间的传动效率Sa———制动安全系数,在手动、机动的轻级制动中Sa=1151-手把;2-销轴;3-调节螺栓;4-销座;5-铆钉;6-销轴;7-丁字板;8-调节螺母;9-框架;10-销轴;11-制动带;12-钢带被制动的主要是惯性力矩,其所需制动力矩参数计算详见成大先主编,1993年5月化学工业出版社出版的《机械设计手册》(第三版)第2卷。5外抱带式制动器的强度计算(1)计算张力F外抱带式制动器工作原理见图2。使制动带能紧密地贴合到制动轮上。表1制动轮直径及制动钢带宽度的推荐值0注:计算公式为:M=,公式中的系表2摩擦副计算用数据推荐值图2设制动圆周力为P,μ〕〔p〕〕则
4、P=2M=F1-F2(2)D0D0———制动轮直径,m式中钢带的绕入端和绕出端张力F1、F2分别为2πμμαPePe≈(3)F1=eμα-1e2πμ-1PP(4)F2=≈eμα-1e2πμ-1钢带两端张力之间的关系为F1=F2eμα≈F2e2πμ式中μ———摩擦系数(见表1)α———制动带包角,在本结构中可近似取为360°(2)计算制动钢带宽度B(3)计算制动钢带厚度δ2FmaxF1δ2=(B-nd2)〔σ〕(B-nd2)〔σ〕=(6)式中n———被铆钉孔削弱最多截面上的孔数2Fmax2F1B=〔p〕D0=〔p〕D0(5)d———钢带联接铆钉孔直径,mm2式中〔p〕———摩擦
5、材料许用比压,MPa,按表2选取B一般比制动轮宽度小5mm～10mm,D0、B的推荐值见表1。制定表1的目的是为了保证当D0<1000mm时,B≤100mm,以〔σ〕———钢带的许用拉应力,MPa采用Q2352A时,〔σ〕=78MPa;采用35钢时,〔σ〕=105MPa;采用45钢时,〔σ〕=118MPa。(4)计算调节螺栓螺纹小径d1摩擦材料对摩材料制动状态摩擦系数许用温度t℃停止式滑摩式〔p〕〔pV〔pV石棉树脂钢01588245012942450135～0140250石棉橡胶0140～0143250石棉铜丝0133～0135—石棉浸油0130～0135250石棉塑料01
6、3920135～0145—注1“滑摩式”在此处为通称,垂直制动时称下降式。2“石棉树脂”即石棉树脂刹车带。3〔pV〕的单位为N·m/(cm2·s)。MN·mD0mmBmm<100100～23020～30100～300230～34030～40300～650340～45040～50650～1200450～56050～601200～2000560～67060～702000～3100670～78070～803100～4600780～89080～904600～6400890～100090～100BD215427数是按μ=0134,〔p〕=01294MPa推导出来的。1)计算调节螺栓所受
7、拉力T式中L———销轴与孔壁挤压面长度,mm〔σ〕p———销轴或孔壁材料的许用挤压应力,MPa采用Q2352A时,〔σ〕p=156MPa;采用35钢时,〔σ〕p=210MPa;采用45钢时,〔σ〕p=236MPa。2)按销轴的剪切强度计算d04Td0≥(10)π〔ι〕式中〔ι〕———销轴材料的许用剪切应力,MPa采用Q2352A时,〔ι〕=59MPa;采用35钢时,〔ι〕=79MPa;采用45钢时,〔ι〕=89MPa。图36外抱带式制动器的强度验算由图3可知(1)摩擦面比压p2R1F1T0=,则有2Fm
