液压卷扬的制动原理与计算

段春梅，刘文杰，王冰

（连云港黄海机械股份有限公司，江苏连云港222062）

液压卷扬的制动原理与计算

段春梅，刘文杰，王冰

（连云港黄海机械股份有限公司，江苏连云港222062）

随着社会和科学技术的不断发展，液压卷扬机在工程机械中的应用也越来越广泛，因此卷扬机工作时要可靠地制动也越来越重要。本文以普通液压卷扬为例来说明卷扬机制动器的计算。

卷扬；制动；液压；计算

1 前言

液压卷扬由于液压马达的自泄漏，会产生卷扬下滑溜车现象，从而造成孔内重大事故。因而为了保证卷扬能安全、可靠的提升重物，就必须设计出有效的制动闭锁装置。因此卷扬制动机构是保证设备安全和正常工作的重要部件，为了保证其结构安全并具有可靠制动效果，制动器应具有反应迅速快、灵敏度高、制动力分布均匀、可调等特性。

2 卷扬机制动器组成及原理

卷扬机制动器主要由：1卷筒输出轴、2固定法兰、3主动摩擦片、4从动摩擦片、5主动盘、6液压容积、7制动活塞、8压紧弹簧、9压紧盖和10液压马达等零部件组成（见图1）。

图1 湿式摩擦制动器

常态下主、从动摩擦片在压紧碟簧弹簧力的作用下压紧制动，当液压系统启动马达A口进油，在油压的作用下推动制动活塞来压紧弹簧从而松开摩擦片；当摩擦片间隙达到所需间隙后便可松开制动。一般为了减少制动力矩，缩小制动器尺寸，通常将制动器装在机构的输入轴或高速轴上达到制动目的。

3 摩擦片制动器设计技术

3．1 计算扭矩

首先，根据动力扭矩Tt计算扭矩：

上式中工作储备系数β值过小会使摩擦件过热加速磨损；β值过大接合时冲击大。

通常冲击载荷小的场合取较小值；反之冲击大取大值。

3．2 计算摩擦盘工作面的平均直径

根据所选摩擦片计算摩擦盘工作面的平均直径（见图2）：

摩擦盘宽度：

式中：D1——摩擦片工作面外径，cm；

D2——摩擦片工作面内径，cm。

常态下主、从动摩擦片在压紧碟簧弹簧力的作用下压紧制动，当液压系统启动马达A口进油在油压的作用下，推动制动活塞来压紧弹簧从而松开摩擦片，当摩擦片间隙达到所需间隙后便可松开制动。一般为了减少制动力矩，缩小制动器尺寸，通常将制动器装在机构的输入轴或高速轴上达到制动目的。

3．3 计算摩擦面对数及摩擦片脱开所需间隙

（1）摩擦面对数（z取奇数，m取偶数）

式中：μ为摩擦因数；pp为许用压强，N／cm2。

（2）z摩擦盘总数

（i1：外摩擦盘数；i2：内摩擦盘数）

注：摩擦因数与许用压强按照摩擦副的材料可查表选择。

（3）摩擦片脱开所需间隙

湿式 δ＝0．2～0．5

干式 无衬托 δ＝0．4～1．0

有衬托 δ＝1．0～1．5

注：湿式（一般浸在油中）能降低磨损，缓冲冲击载荷。常用于小直径多盘式；干式比湿式具有机构简单、价格便宜维修量小、空转力矩小（为额定力矩的0．05%）、启动时间短等特点。通常用于要求瞬时脱开，过载保护的场合。图1例为湿式摩擦制动器。

3．4 计算压紧力（见图2）

根据所得压紧力及摩擦片脱开所需间隙选取合适弹簧（此处为碟簧）。

m为摩擦面对数，通常：

湿式 m＝5～15

干式 m＝1～6

图2

3．5 校验参数

以上计算结束后校验各参数。

（1）许用传递转矩

式中：K1为摩擦片数修正系数，Kv为速度修正系数，Kt为接合次数数修正系数，均可通过查表获得。

（2）摩擦面压强

p＝4Q／π（D21－D22）≦pp（N／cm2）（3）摩擦片与外壳接合处挤压应力

式中：z1为外摩擦盘齿数，z2为内摩擦盘齿数，δpp为许用挤压应力。

（4）摩擦片与内壳接合处挤压应力

通过计算比较在小于δpp范围之内此方案即为合格。

4 结论

该制动器结构简单、可靠、操作方便 。以上通过对制动器几个重要参数的设计计算，为我们提供了制动器设计的理论依据，同时也能更加深入地了解制动器在各种场合中的应用情况。

［1］ 成大先．机械设计手册（第五版 第2卷）［M］．北京：化学工业出版社，2008．

［2］ 刘鸿文．材料力学（第4版）［M］．北京：高等教育出版社，2004．

P634．35

：A

：1009－282X（2014）02－0015－02

2013－08－01

段春梅（1980－），女，连云港黄海机械股份有限公司工程师，从事全液压钻机、非开挖钻机和煤层气钻机设计工作，Tel：0518－85383046，13812328230，E－mail：358962265＠qq．com。