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1、第18卷第4期青岛建筑工程学院学报Vol.18№41997JournalofQingdaoInstituteofArchitectureandEngineering新型制动器的研究张泰(青岛建筑工程学院机械工程系,青岛266033)摘要根据现有起重机行走机构所用制动器的工作特点,着重论述和设计了结构简单、操作方便、安全可靠的具有二次制动功能的制动器,同时还对其工作性能进行了试验研究.关键词制动器,二次制动,行走机构,起重机中图法分类号TH215目前,我国起重机行走机构所采用的减速停止安全制动装置———制动器,主要采用普通外抱瓦块式制动器,对一般工作要求的起重机而言是可行的,但对那
2、些自重大、重心高、要求停车或减速缓慢平稳的起重机(诸如门座起重机、岸边集装箱起重机、龙门式起重机、行走式塔机、装卸桥及吊钢水包用的冶金起重机等)来说对制动器的制动性能要求较高,既要求有足够的制动力矩和安全系数,又要求制动时间不能过短和过长.因此必须选用既满足起重机工作要求又安全可靠且具有二级制动的新型制动器.目前我国安装在行走机构上的制动器,满足停车缓慢要求的方法主要有两种:一是采用调小额定制动力矩,即制动器全部抱死时的制动力矩小于起重机的惯性力矩,靠制动轮和摩擦片相对滑动产生的摩擦力矩和运行阻力使起重机缓慢停止;另一方法是采用下降缓慢型电力液压推动器(以下简称推动器),使制动器
3、的制动力矩在规定时间内逐渐达到额定力矩.前一种方法虽然能满足缓慢停机要求,但制动器的安全系数不够,易发生事故;后一种方法推动器结构复杂、成本高亦非理想产品.作者采用后一种方法设计一种性能可靠、结构简单、造价低廉的新型推动器.1新型推动器的工作原理具有二级制动功能的新型推动器结构原理如图1所示:推动器工作原理为:当电机3通电后,电机带动叶轮5转动,上油腔油液经导油件4由叶轮排入下油腔产生油压,油压力推动导油件活塞面产生推力而推动推杆1、电机3和叶轮5向上运动而打开制动器,导油件4与活塞6的相对位移的大小由螺圈10调整,为了保证推动器快速打开制动器,一般情况导油件4与活塞6的相对位移
4、为推动器工作行程的一半左右,当导收稿日期:1996-04-04第4期张泰:新型制动器的研究37油件快速上升达到与螺圈10接触时,正好快速行程达工作行程一半,这时制动器刚好打开.导油件通过螺圈10带动活塞6向上运动,油液经活塞下孔排入由导向杆7和节流板8形成的环形通道进入下油腔,从而使推动器达到额定工作行程;当推动器断电后,叶轮停止转动不再产生油压,制动器上的弹簧力经杠杆作用把电机、推杆和导油件向下压,下油腔油液经导油孔排入上油腔,当导油件下降到与活塞底面接触后,再同活塞一起向下运动,这时正好完成工作行程一半,而摩擦片亦刚接触制动轮,由于油液作用,油液推动节流板8紧压靠在活塞上,这
5、样下油腔油液只能从节流板上的小节流孔排入上油腔.节流孔直径的大小限制了油液排出的速度,从而亦就限制了推杆的下降速度,即摩擦片缓慢压向对偶,正压力逐渐增加,使制动器达到额定力矩,因而制动器制动平稳、缓慢,制动器的制动时间长短亦由节流板上的节流孔大小而得到控制.由此可见,制动器制图1电力液压推动器结构简图动时间的设计可归结为如何对节流板上的节流孔进行1推杆2上油缸3电机4导油件5叶轮6活塞7导向杆8节流板9下油缸10螺圈设计,而达到起重机对制动器的要求.2节流孔设计在制动器制动过程中,导油件与推杆、叶轮等快速下降至活塞底面,这一时间很短大约在0.2s～0.3s左右,保证制动器断电后摩
6、擦片马上靠在对偶上.然后导油件与活塞一起向下移动,这时由于节流板封住活塞泄油口,下油腔油流分两部分排出:一是节流板上节流孔;二是活塞与下油缸配合间隙.活塞与下缸体配合间隙排出的〔1〕流量为:32.5·π·D·S·ΔPπ·D·δ·v3Qjx=+(cm/s)(1)12·v·H·ρ2式中D———活塞直径cm;δ———活塞与缸体配合间隙cm;v———活塞运动速度cm/s;Δp———2上下油腔压力差kPa;v———油液运动粘度cm/s;H———活塞工作行程cm;ρ———油液密度g/3cm32Δp=10·F/A(kPa)式中F———推动器推力N;A———导油件活塞面积mm3节流板上节流孔的流
7、量为:Qk=Qz-Qjx(cm/s)(3)V3Qz=(cm/s)(4)t3式中Qz———下油腔油液在规定时间t内全排出的总流量cm/s;V———下油腔要排出的油33液的容积cm;其中:V=A·H(cm)节流孔流量与节流孔截面积之间关系为:38青岛建筑工程学院学报第18卷2·Δp13Qk=μ·AK·(cm/s)(6)ρ2式中AK———节流孔截面积m;Δp1———上下油腔压力差Pa;μ———流量系数;ρ———油液密3度kg/mAK这样就可根据节流孔截面积计算出节流孔直径dk,dk=2
