起重机械制动器的设计与应用

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[摘要]本文对起重机械中应用的制动器进行了分析，阐述了其设计原则和选用原则，以及几种常用制动器的应用场合，这对起重机械设计人员将是非常有益的。

[关键词]起重机械，制动器，应用

1.引言

制动器是保证起重机械安全工作的重要部件[1]，其用途是防止悬吊的物品或吊臂下落，防止转台或起重机在风力或坡道分力作用下滑动；或者使运转中的机构降低速度，最后停止运转；或者保证吊运的重物能随时停在空中[2]。因此，为了保证起重机械安全可靠的工作，就必须选用符合设计要求的制动器。

2.制动器的设计

2.1制动器的设计原则

起重机械上常用的机械摩擦式制动器，一般是高度通用的标准化配套产品，在非特殊情况下，通常采用标准制动器。

在传动机构当中，制动器是一种使用广泛、高度通用的重要配套部件，因此在进行制动器的设计时，应该遵循以下的基本原则[3]：

（1）标准原则：起重机上使用的制动器（尤其是高速轴上使用的制动器）已经高度通用化。在进行制动器的设计时，除特殊情况外，应遵循相关的标准规定，尤其是连接尺寸应尽量按相关行业标准的规定。

（2）安全原则：制动器是涉及到起重机械机构作业性能和安全的重要配套部件，在设计时，要充分考虑构件的材料、强度和安全裕度，尤其是像制动弹簧、制动臂、制动拉杆等重要构件的设计寿命要不小于500万次，或者是使用寿命超过30年。

（3）与驱动机构匹配原则：制动器是在起重机械各个机构中使用的制动装置，在设计制动器时，要充分考虑其与机构之间在安装空间、性能参数以及机构使用环境等之间的各种匹配关系。

2.2制动器设计输入参数的确定

（1）制动轮（盘）直径规格参数的确定

规格参数是制动器设计的主要输入参数，由于制动器是机构传动链当中的一种部件，所以制动轮（盘）直径参数的确定首先要考虑与相应机构的驱动电动机或制动轴中心高相匹配，否则制动器安装在机构传动链中可能会出现安装困难或不匹配现象；此外，如果所设计的制动器用于制动发热或累积制动发热比较严重的机构时，还应该考虑制动构件热容量和散热方面的问题。制动器在高速轴布置时，制动轮（盘）直径的确定可参照下表进行：

机构驱动电机机座号（mm） 制动轮（盘）直径D 参考标准

鼓式制动器 盘式制动器

132 160 ≤200

JB/T7021

JB/T6406

JB/T7685

JB/T7020

JB/T10104

JB/T10105

160 160、200 ≤250

180 160、200

200 200、250 ≤315

225 250、315 ≤355

250 250、315 ≤450

280 315、400

315 315、400 ≤560

355 400、500 ≤630

400 500、630 ≤710

450 630、710 ≤800

500 630、710、800 ≤900

（2）制动力矩参数的确定

制动力矩参数是制动器的主要性能参数，所以也是最主要的设计输入参数。制动力矩参数是根据所配套的驱动机构需求来确定的，在确定了制动轮（盘）规格以后，也可根据需求选择相关标准当中的标准值。

（3）制动器功能的确定

制动器的设计输入，除了规格参数和制动力矩外，有些机构还可能对制动器提出一些特殊功能需求，制动器的特殊功能通常是指制动器必备的基本功能以外的功能，一般有自动补偿功能、手动释放（制动）功能、释放状态发讯和联锁功能、衬垫磨损极限发讯和联锁功能等。

3.制动器的应用

为了正确合理的选择起重机械的制动器，应对起重机械各种制动工况进行必要的了解。起重机械各种机构的制动工况一般可分为轻级工况、中级工况和重级工况三类。

3.1制动器的选择原则

（1）标准原则：在选择制动器时，除特殊情况外，应选用符合我国现行标准的产品；如果国内无标准时，应尽可能的选择符合国际上先进工业国家相关产品标准的产品；如果国内外均无标准时，应选择定型产品；要确保所选产品具有技术先进性、质量可靠性、使用经济性。

（2）与机构匹配原则：在选择制动器时，要充分考虑制动器规格与机构制动轴中心高的一致或相近匹配；还要根据有关设计规范和机构属性选择与机构驱动扭矩相匹配的制动力矩参数；此外，还要根据起重机控制技术先进和复杂程度考虑合理的功能匹配。

（3）安全原则：要充分考虑机构作业的安全属性和安全需求，在制动方式上要与机构安全需求相匹配。

3.2制动器的选用

根据制动器驱动装置类型可分为：电力液压制动器、电磁制动器、液压制动器。

电力液压制动器是指以电力液压推动器为驱动装置的一大类工业制动器，通常应用在起重机械各工作机构的高速轴上。电力液压制动器具有优良的动作性能和使用、维护简便、寿命长等优点，被广泛应用于各种起重装卸机械和带式输送机当中，是目前起重机械各种机构使用最多的主流配套制动产品。

电磁制动器是上世纪80年代以前起重机械上普遍采用的主要制动产品，由于相对于电力液压制动器来说，具有明显的劣势，所以目前在起重机械上较少应用。

液压制动器是一种大功率或大力矩的制动装置，是随着起重机械大型化和机构的大功率化发展，以及特种起重机械安全作业要求的提高而迅速发展并得到快速推广应用的新一类制动器。

4.总结

本文详细介绍了制动器的设计原则和选用原则，以及制动器在起重机械上的应用特点和场合。通过实践证明，这些原则是非常正确的。

5.参考文献

[1]王福绵.起重机械技术检验[M].北京：学苑出版社，2000.12。

[2]张应立.桥式起重机安全技术[M].北京：中国石化出版社，2007。

[3]文豪.起重机械[M].太原：2011。