电机同步制动系统的设计

韦雅曼 莫名韶

摘要：制动系统性能的好坏直接影响到机械设备运行的可靠性和安全性，现有技术中的制动系统在对电机进行制动的过程中往往无法实现稳定的同步制动，由此出现噪声过大的问题，严重时会影响制动器的安全性能和工业作业效率，本文设计了一种电机同步制动系统，使其在电磁铁盘的吸附下使其同步制动制动盘，制动效果良好，并且噪声小，性能得到优化。

Abstract： The performance of the braking system directly affects the reliability and safety of the operation of mechanical equipment.The braking system in the prior art often fails to achieve stable synchronous braking during the braking of the motor， resulting in the problem of excessive noise.In severe cases it can affect the safety and operational efficiency of industrial brakes. In this paper， a motor synchronous brake system is designed to make it synchronously brake the brake disc under the adsorption of the electromagnet disc. The braking effect is good， the noise is low， and the performance is optimized.

关键词：制动系统;电机同步;系统设计

Key words： braking system;motor synchronization;system design

0  引言

工业制动器广泛应用于国民经济的各个领域，工业制动器作为传动系统的一部分，一般布置在转轴、转盘或者转动轮箍上，当设备减速或者停止时，制动器抱闸[1]。它广泛应用于起重运输机械、冶金设备、矿山设备、建筑工程机械、风电及核电设备、船舶及海上重工等装备制造[2]，其性能的好坏直接影响到设备运行的可靠性和安全性，因而对其安全可靠性能 、操作频率、 动作准确性、使用寿命等的要求也随之提高。随着中国制造2025的提出，这些装备制造产业的振兴与发展，工业制动器又迎来又一轮持续、健康的发展机遇。我国工业制动器行业在未来几年内仍将保持10-20%的年增长率。但是，如果在设计研发阶段针对工业制动器噪声问题缺乏可靠的预防和设计，那么在制动器使用过程中的问题过大的噪声就不能有效解决，不但影响作业环境，还会导致制动盘损坏、制动失效等，严重影响制动器的安全性能和工业作业效率[3-4]。因此，在设计生产制动器阶段给与充分必要的改进技术支持，对于控制制动器噪声问题、提高使用产品寿命及改进产品质量等方面益处很大，也对制动器的优化设计、故障排除及设备整机的安全性都有十分重要的意义[5-7]。现有技术中的制动系统在对电机进行制动的过程中往往无法实现稳定的同步制动，而由此出现噪声过大的问题，本文设计了一种新型的电机同步制动系统来解决上述噪声过大问题。

1  电机同步系统的总体设计

电机在电路中主要作用是产生驱动转矩，作为用电器或各种机械的动力源，发电机在电路中主要作用是利用机械能转化为电能。

制动器是具有使运动部件（或机械装备）减速、停止或保持停止状态等功能的装置，是使机械中的运动件停止或减速的机械零件，其主要由制架、制动件和操纵装置等组成。为了减小制动力矩和结构尺寸，制动器通常装在设备的高速轴上，但对安全性要求较高的大型设备（如矿井提升机、电梯等）则应装在靠近设备工作部分的低速轴上。

本文设计的电机同步制动系统中电机包括机壳和输出轴、制动机构电磁铁盘、第一盘体、制动盘以及缓冲组件，其中，电磁铁盘、第一盘体和制动盘分别通过轴承套装在输出轴上，并且电磁铁盘还与机壳相互固定连接，缓冲组件设置在第一盘体的内部并沿该第一盘体圆周等间距分布，在缓冲组件的一侧還设有贯穿第一盘体侧部的制动活塞。这种电机同步制动系统可以在电磁铁盘的吸附下使其同步制动制动盘，制动效果良好，并且噪声小。

2  电机同步制动系统的结构

如图1和图2所示，电机同步制动系统的结构包括：散热风机1，转轴2，通过转轴2和散热风机1起到对电机内部的散热作用。中间有接线盒3，转子4，铝合金机壳5，挂钩6，机壳5的内侧设有转子4外侧的一端设有接线盒3，机壳5的顶部设有挂钩6，通过挂钩6可以便捷将电机吊起。机壳5以及安装在机壳5内部一侧的输出轴7，输出轴7位于机壳5内中部沿机壳5轴向贯穿机壳5，输出轴7外侧通过轴承安装有第一盘体8，第一盘体8内部沿第一盘体8圆周等间距设有缓冲组件，输出轴7的外侧位于第一盘体8和电磁铁盘11之间设有制动盘9，制动盘9的内侧设有散热孔，第一盘体8与电磁铁盘11之间设有连接柱10，制动活塞12的一侧设有橡胶耐磨层，通过橡胶耐磨层起到良好的耐磨作用。

在本文设计的电机同步制动系统的中，缓冲组件包括安装在第一盘体8内底部的一侧安装有滑槽18，滑槽18内底部的一侧安装有缓冲弹簧17，缓冲弹簧17远离滑槽18内顶部的一侧安装有第二滑块16，第二滑块16的一侧铰接有铰接杆14，铰接杆14远离第二滑块16的一端铰接有第一滑块13，第一滑块13的一侧设有滑轨15，且滑轨15安装在制动活塞12的一侧。

3  电机同步制动系统的工作原理

如图1和图2所示，电机同步制动系统的具体工作原理是：通过电磁铁盘11吸附制动活塞12，通过制动活塞12对制动盘9进行制动，从而起到了良好的制动作用，电磁铁盘11停止吸附时，在缓冲弹簧17的反作用下，带动第二滑块16滑动，使其带动铰接杆14带动第一滑块13滑动，从而带动制动活塞12回收。

相比于现有制动系统，本文所涉及的电机同步不制动系统的优势有：通过电磁铁盘吸附制动活塞，再通过制动活塞对制动盘进行制动，电磁铁盘停止吸附时，在缓冲弹簧的反作用下，带动第二滑块滑动，使其带动铰接杆带动第一滑块滑动，从而带动制动活塞回收，使其在电磁铁盘的吸附下使其同步制动制动盘，从而避免由于不同步而导致的噪声过大的问题，同时起到了良好的制动作用。

4  结语

制动系统性能的好坏直接影响到机械设备运行的可靠性和安全性，在设计生产制动器阶段给与充分必要的改进技术支持，对于控制制动器噪声问题、提高使用产品寿命及改进产品质量等方面益处很大，也对制动器的优化设计、故障排除及设备整机的安全性都有十分重要的意义。本文所述电机同步制动系统设计的技术构思及特点，相比于现有制动系统技术，该系统通过电磁铁盘吸附制动活塞，再通过制动活塞对制动盘进行制动，制动效果良好，并且噪声较小，系统性能得到较好提升。

参考文献：

[1]王松雷.工业制动器动态试验系统技术现状及发展[J].中国特种设备安全，2013，29（08）：10-12，54.

[2]吳建伟，王国宝.工业制动器技术的最新发展[J].机电信息，2001（01）：67-68.

[3]王和伟，伍洪云，王道明，张楠.盘式制动器振动特性的研究[J].矿山机械，2011，39（02）：54-56.

[4]刘伯威，杨阳，熊翔. 汽车制动噪声的研究[J].摩擦学学报，2009，29（4）：22-23.

[5]胡洪洋，文豪，雷克平.基于ANSYS工业盘式制动器制动尖叫研究[J].太原科技大学学报，2018，39（03）：234-237.

[6]胡洪洋.基于ANSYS的起重机用盘式制动器制动性能研究[D].太原科技大学，2017.

[7]汽车百科全书编纂委员会.汽车百科全书[M].北京：中国大百科全书出版社，2010.

作者简介：韦雅曼（1991-），女，壮族，广西河池人，南宁职业技术学院智能制造学院教师，主要从事机电一体化和工业机器人专业研究工作;莫名韶（1983-），男，壮族，广西南宁人，南宁职业技术学院智能制造学院教师，讲师，主要研究方向工业机器人技术。