工程起重机械 课件 第5章起重机械制动装置

第5章

制动装置起重机械制动装置停止·支持·落重——起重机械的安全保障内容导航01制动装置概述功用、分类与基本要求02停止器棘轮停止器与摩擦停止器03块式制动器构造、零部件与选型04带式制动器构造、类型、设计与安全规程CHAPTER制动装置概述停止、支持、落重——安全之本从功用认知到分类体系，再到基本要求01停止·支持·落重三功用制动装置是保证起重机械

安全正常工作

的重要部件保证工作安全可靠，提高作业效率制动装置是保证起重机械安全正常工作的重要部件停停止能使运动的机构停止运动支支持保持“停止”状态，防止回转和下滑落落重减小或调节机构运动速度制动器与停止器两类制动装置分为制动器与停止器两大类停止器只能使传动轴单方向自由旋转停止、支持两个功用防止逆转、支持重物不动制动器停止、支持、落重三个主要功用具有停止、支持、落重三个功用二者可单独使用，有时也配合使用制动器分类维度结构形式工作状态驱动方式按结构形式分三大类块式制动器闸瓦式摩擦元件装于制动轮外侧的两块闸瓦，合闸贴紧制动轮轴承载良好两瓦压力平衡，轴不受附加弯曲载荷；覆面磨损均匀工作可靠制造安装方便，但外形尺寸较大主要应用电力驱动起重机带式制动器挠性带式摩擦元件包于制动轮外侧的挠性制动带制动力矩大包角大（250°~270°），可装低速轴使机构紧凑轴承载较差轴受附加弯曲载荷，制动带磨损不均匀主要应用轮式和履带式流动式起重机盘式与锥式制动器轴向压紧摩擦元件沿轴向布置的摩擦盘/摩擦锥，轴向压力压紧合闸制动平稳轴不受弯曲载荷结构局限轴向尺寸大、散热条件较差主要应用多用在电动葫芦上常闭常开与综合式安全需求决定常闭式优先用于起升变幅机构常闭式利用重锤或弹簧及杠杆作用使制动器经常处于制动状态，机构工作时由松闸装置使其松闸常开式经常处于松闸状态，需要对机构制动时由操纵装置使其合闸综合式机构不工作时为常闭，开始工作用松闸器松闸转为常开，工作过程中由司机根据使用要求操纵应用原则起升机构和变幅机构为安全采用常闭式制动器回转和运行机构一般采用常开式或综合式制动器驱动方式与基本要求驱动方式决定操控特性，四项要求是选型依据自动式松闸与合闸自动进行，常闭式多属此类；电动机通电时松闸器通电松闸，断电后重锤或弹簧合闸，安全性高，制动转矩调定后基本不变操纵式多属常开式，由人踩踏板或推杠杆合闸，松闸靠弹簧；制动转矩可在较大范围改变，适用于平稳性要求高的机构；分人力、电磁力、液压三类综合式兼顾常开常闭与自动操纵四重特点，设一套松闸装置、两套独立上闸装置；正常为常开操纵式，断电或紧急时自动上闸对制动器的基本要求制动力矩应考虑一定储备系数，但储备系数不能过大以免产生较大动载荷零件应耐磨，工作表面散热良好尽可能装在减速器输入轴或电动机轴上，转速高、制动力矩小，可缩小外形尺寸安全性要求高的机构可装设双重制动器CHAPTER停止器单向支持，防止逆转棘轮停止器与摩擦停止器的结构原理02单向支持防逆转装置停止器是实现单向运动的装置，常用来将举起的物品支持在空中功能定位单向运动：停止器是实现单向运动的装置，常用来将举起的物品支持在空中防止逆转：变幅机构为使吊臂长时间安全支持在空中，除制动器外通常加装停止器棘轮与摩擦对比棘轮停止器：工作时往往产生较大冲击摩擦停止器：避免冲击缺点，但对材料与制造工艺要求较高，耐用性和可靠性不如棘轮式滚柱式：现代摩擦停止器多制成滚柱式，称为滚柱停止器棘轮棘爪的结构原理组组成与安装组成由棘轮和棘爪组成，多数采用外啮合式，内啮合式采用较少安装棘轮用键固定在传动轴上，尽量装在高速轴上以减小尺寸和受力；棘爪空套在机架销轴上原理棘轮沿载荷上升方向旋转时，棘爪沿齿面自由滑过；受载荷作用反转时，棘爪靠自重或弹簧力进入齿间阻止反转，载荷停止在要求位置改安全与改进安全工作齿面做成与半径成15°~20°夹角的斜面，保证棘爪迅速滑到齿根全部啮合；棘爪心轴中心位于齿顶啮合点切线上材料棘轮用铸钢或锻钢，棘爪用普通钢或铬钢，棘爪端部须淬火无声棘爪铰接在靠弹簧摩擦力抱紧轮毂的摩擦环上，正转时被推起至挡止点避免冲击噪音，反转时被拉回啮合位置滚柱式摩擦停止器01摩擦停止器利用楔形空间实现摩擦自锁构造：外圈（保持不动）、轮芯、滚柱、弹簧工作原理：轮芯逆时针旋转，滚柱滚向楔形空间大端，松弛随轮芯转动；顺时针时滚柱滚向小端，将轮芯与外圈卡住弹簧作用：使滚柱与轮芯及外圈保持接触，产生初始摩擦力CHAPTER块式制动器应用最广的制动器构造、零部件与选型计算03块式制动器的整体构造组成块式制动器构造简单、工作可靠、维修方便，在起重机械上广泛应用组成部件：制动轮（摩擦元件）、左右制动臂（支承铰接）、合闸弹簧（合闸力）、制动瓦块（带摩擦覆面）、松闸装置（电磁铁/液压推杆）分类分类框架按松闸装置行程：短行程制动器/长行程制动器起重机上多采用常闭自动式短行程块式制动器结构紧凑但制动冲击大，适用小直径制动轮优点松闸器装在制动臂端部，不需松闸杠杆系统，结构紧凑、重量轻、外形尺寸小，合闸与松闸快→缺点制动过猛、冲击大、松闸力小，制动轮直径一般

不大于300mm1状态01合闸主弹簧推力经松闸推杆及框架，使制动瓦块

压向制动轮2状态02松闸电磁铁通电，衔铁吸引转动推动推杆压缩主弹簧，制动臂

张开长行程块式制动器工作原理利用主弹簧合闸，松闸装置由松闸器及松闸杠杆系统组成松闸器有长行程交流电磁铁、液压电磁铁、液压推杆等液压电磁推杆块式制动器采用弹簧上闸，液压电磁推杆布置在制动器一侧，通过杠杆系统与制动臂联系实现松闸优缺点与应用优点：松闸杠杆系统传动比大，松闸所需驱动力小，工作平稳、动作迅速、无噪音缺点：杠杆效率较低，松闸装置复杂应用：主要用于制动力较大的起升机构制动轮闸瓦与制动臂制动轮通常由

铸钢或球墨铸铁

制造；表面机械加工与淬火，淬硬深度

2~3mm，硬度

HRC35~45，粗糙度不大于

1.25；高速轴制动轮须全部加工保证动平衡，带散热叶片的须做动平衡调试。制动闸瓦与覆面材料闸瓦为铸铁件，铰接在制动臂上；为提高摩擦系数和耐磨性，一般铆接或粘结一层覆面材料。覆面材料要求摩擦系数大、耐磨性好、许用比压大、导热性好；常用石棉类摩擦材料，纺织的称制动石棉带，压制的称制动碾压带。制动臂由铸钢、钢板或型钢制成，分直臂与弯臂；弯臂能增大瓦块包角，目前主要采用两片钢板制成的直臂。覆面材料的摩擦性能摩擦材料摩擦系数µ（无润滑）摩擦系数µ（偶然润滑）摩擦系数µ（良好润滑）容许温度T(℃)铸铁对钢0.17~0.20.12~0.150.06~0.08260钢对钢0.15~0.180.1~0.20.06~0.08260青铜对钢0.15~0.20.120.08~0.11150沥青浸石棉带对钢0.35~0.40.30~0.350.1~0.12200油浸石棉带对钢0.30~0.350.30~0.320.09~0.12175石棉橡胶碾压带对钢0.42~0.480.35~0.40.12~0.16220石棉树脂带对钢0.35~0.4—0.10~0.12250铸铁对钢支持用

1.5N/mm²下降控制用

1.0N/mm²钢对钢支持用

0.4N/mm²下降控制用

0.2N/mm²石棉类覆面对钢支持用

0.6~0.8N/mm²下降控制用

0.3~0.4N/mm²电磁式松闸装置制动电磁铁MZD1MZS1MZZ1按激磁电流分直流、交流两种，分别配套直流或交流电机；按行程有长短之分。代号：MZD1（单相交流短行程）、MZS1（三相交流长行程）、MZZ1（直流），均有标准化系列产品。优点：构造简单，工作安全可靠。缺点：动作猛烈冲击、响声大，起制动频繁，寿命较低，需经常修理。电磁液压推动器（MY1）自动补偿动作迅速平稳、无噪音、寿命长，能自动补偿制动片磨损的空行程。原理：线圈通电→动铁芯被静铁芯吸起→工作油推动活塞及推杆上升→松闸；断电→电磁力消失→主弹簧迫使推杆与动铁芯下降→上闸。缺点：结构复杂，采用直流电源需配整流设备，对密封和工艺要求高，价格较贵。电动式松闸装置两类电力推动器，一种独立可靠，一种传动简洁电力液压推动器（MYT、YT、YTD）定义：电动机带动离心泵使工作油推动活塞及推杆实现松闸，为独立部件连锁机制：驱动电动机电源与机构电动机连锁，机构电动机通电时推杆电动机同步通电；断电后活塞在自重与弹簧力作用下回位实现上闸优点：动作平稳、无噪音，允许接合次数600次/小时，可与电动机联合调速；缺点：上闸缓慢，用于起升机构时制动行程较长电力离心推动器原理：电动机驱动相互铰接的杠杆系统，利用旋转离心力迫使推杆向上运动实现松闸特点：结构简单、制造方便，但松闸及上闸动作迟缓、运动零件磨损大现状：目前应用尚未推广YWZ8系列选用参数块式制动器已有

标准产品

可供选用：一般根据所需制动转矩，通过

校核计算

选用合适的块式制动器；标准产品不能满足要求时需自行设计计算YWZ8系列电力液压块式制动器主要选型参数系列型号匹配推动器制动力矩(N·m)退距(mm)重量(kg)YWZ8-200Ed23/5~Ed30/5135~3100.735~43YWZ8-300Ed30/6~Ed80/8200~850165~92YWZ8-400Ed50/6~Ed121/6600~20001120~150YWZ8-500Ed121/6~Ed201/61000~37001.2220YWZ8-600Ed121/6~Ed301/61700~65001.3360YWZ8-700Ed201/6~Ed301/123000~100001.3~1.6450~560CHAPTER带式制动器大制动力矩之选构造、类型、设计与安全规程04大制动力矩带式制动器构造制动带包围制动轮，杠杆刹紧带条产生制动，一端铰接支点、另一端铰接杠杆重锤合闸、电磁铁松闸，并装有缓冲装置减轻冲击特性特点：包角大，同直径制动力矩为块式的2~2.5倍，结构紧凑缺点：制动轮轴受较大径向力、比压不均匀、衬片磨损不均匀、散热性能差应用：绞车、流动式起重机，也用作铲运机械的转向制动器材质细节制动带：外层钢带（Q235或45钢），内衬石棉带、木块等衬层，铆钉/螺钉固定，连接端可调节制动轮：圆柱形或带凸缘式，凸缘式防带条脱出，圆柱形外侧装挡板四种带式制动器类型根据带式制动器的杠杆连接形式不同，分为简单式、综合式、差动式和双带式四种类型：类型正/反转制动力矩特点用途简单式正反转不同正转力矩大，为反转的

eμa

倍起升机构综合式正反转相同结构对称运行、回转机构差动式正反转不同上闸力小，特定条件下自锁起升机构双带式正反转相同相当于两个对称简单式组合运行、回转机构简单式正、反转制动力矩不等，正向为反向的

eμa

倍，多用于起升机构，便于在重物下降方向获得较大制动力矩。带条受力与制动力矩制动时带与轮之间产生摩擦力，使带条两端拉力不等，其差值须与圆周力F相平衡最大拉力发生在带的入端带内拉力三要素摩擦系数查表5-1包角带与轮接触角度制动轮直径按制动力矩选取简单式制动力矩特点正反向不同，正向约为反向eμa倍适用场景多用于起升机构，便于重物下降方向获得较大制动力矩制动带的强度验算带的强度按拉伸与压缩进行计算，主要验算以下三项：验算比压q按公式计算许用比压

[q]

从表5-2选取带宽取值带宽一般比制动轮宽度B小

5~10mm验算发热发热与磨损验算带式制动器的发热和磨损用

qv值

验算许用值选取许用

[qv]

值从表5-2选取验算拉伸强度钢带厚度确定根