制动器技术

制动器是起重机上的重要部件之一。在起重吊运作业中,它可以使重物悬停在空中某一位置;或使运转着的机构降低速度,以至端点停止运动;也可根据工作需要夹持重物运行;还可以通过控制制动力与重力平衡,使重物以恒定速度下降。
一、制动器的分类
    根据制动器的构造分为块式、带式、盘式、圆锥式。根据操作情况分为常闭式、常开式、综合式等。根据驱动方式分为自动式、操纵式和综合式。根据动力来源的不同分为手动式、脚动 式、电磁式、液压式、电磁液压联合式等。
二、制动器的结构与特点
    块式制动器结构简单,工作可靠,在起重机械上大量采用。块式制动器分为短行程和长行程两种。
     (一)短行程电磁块式制动器
    短行程电磁块式制动器结构如图1所示。制动器上闸靠主弹簧1和框形拉杆2使左、右制动臂10、11上的左、右制动瓦块12、13压向制动轮。副弹簧7的作用使右制动臂11向外推,便于松闸,螺母8的作用是调节衔铁冲程,螺母4(三个)的作用是紧锁主弹簧调整制动力矩。调整螺母9可以使两块闸瓦退程相等。
    当接通电流时,电磁铁的衔铁6吸向电磁铁芯5,压住推杆3,进一步压缩主弹簧1,左制动臂10在电磁铁重量产生偏心压力作用下向外摆动,使左制动瓦块12离开制动轮,一直到调整 螺母9阻挡为止,同时副弹簧7使右制动臂11及其上的右制动瓦块13离开制动轮,以实现松闸。 

    短行程制动器的特点是:松闸、上闸动作迅速;制动器的质量轻,外形尺寸小;由于饺链少(较长行程),所以松闸器的死行程小;由于制动瓦块与制动臂之间是饺链连接,所以瓦块与制动轮的接触均匀,磨损也均匀,也便于调整。但短行程制动器由于动作迅速,吸合时的冲击直接作用在整个制动器的机构中,所以制动器上的螺丝容易松动,导致制动器失灵,工作可靠性降低,须经常检查;同时由于制动行程小,动作快,起重机在惯性作用下会使桥架产生剧烈振动。短行程制动器多用于起重量较小的小车运行机构和搭车运行机构上。
    (二)长行程电磁块式制动器
    由于短行程电磁块式制动器受电磁铁吸力的限制,所以短行程制动器一般制动力矩不大。要求制动力矩大的机构多采用长行程电磁块式制动器。
    长行程电磁块式制动器是靠弹簧和杠杆系统重力上闸,电磁铁松闸,如图2所示。其工作原理与短行程制动器相似。 

    长行程电磁块式制动器工作时制动力矩稳定,闭合动作较快,其制动力矩可通过调整弹簧的张力进行较为准确的调整,在起升机构中应用得比较广泛。
电磁块式制动器的优点是:结构简单,能与电动机的操纵电路联锁,所以当电动机工作停止或事故断电时,电磁铁能自动断电,制动器上闸。这种制动器的缺点是电磁铁冲击大,引起传动机构的振动。
    (三)液压块式制动器
    液压块式制动器的松闸动作采用液压松闸器。其优点是启动、制动平稳,没有声响,每小时操作次数可达720次。目前使用较多的是液压电磁推杆块式制动器,如图3所示。 


三、制动器的检查
    制动器要经常检查(每班一次),关键是全部构件运转是否正常,有元卡塞现象,闸块是否贴在制动轮上,制动轮表面是否良好,调整螺帽是否紧固。而且每周应润滑一次。
     每次起吊时要先将重物吊起离地面150～200mm,检验制动器是否可靠,确认灵活可靠后方可起吊。
 检查的要求是:
    ①闸瓦摩擦衬垫厚度磨损达2mm及闸带衬垫磨损达4mm时应更换。
    ②制动轮表面硬度为HB400～450,淬火层的深度达2～3mm。规范规定制动轮表面磨损量达1.5～2mm时须重新车制并表面洋火。经多次车制后,对于起升机构其壁厚磨损量不应超 过40%,其他机构不应超过50%,超过规定值应报废。
    ③制动衬垫与制动轮的实际接触面积不应小于理论面积的70%。
    ④通往电磁铁的杠杆系统的“空行程”,不应超过电磁铁冲程的10%。
    ⑤小轴及心轴要表面洋火。磨损量超过原直径5%或椭圆度超过0.5mm应更新,杠杆发现裂纹则要更换,弹簧发现裂纹也要及时更换。
    ⑥制动轮与摩擦衬垫的间隙要均匀一致。闸瓦开度不应超过1mm,闸带开度不应超过1.5mm。
    ⑦电磁铁铁芯的起始行程不要超过额定行程之半,以备由于磨损而调整之用。
四、制动器的调整
    制动器产生制动力矩后,将使各运行机构在额定时间、额定范围内停止工作,制动力矩调整得是否适当,与提高工作效率、减少振动和因振动引起的车体变形及部件损坏都有直接关系。
    调整制动器的制动力矩,应能支持住额定载荷的1.25倍。起升机构制动距离约为升降速度的1/80～1/100。运行机构制动距离约为运行速度值的1/15较为适宜。对于重级以上的起重机其起升机构设置两个同样规格的制动器,其每一个制动器应分别按上述要求调整,试验其制动能力时,应分别单独进行试验,每个制动器应能单独达到上述制动力矩和下滑距离的要求。
    运行机构制动器制动力矩要调整得合理较为困难,特别是短行程电磁制动器的调整,松了不行,紧了也不行。这就要求司机能根据不同条件合理地操纵,如按中载中速调好的制动器,当吊运重载长距离运行时,就应提早制动,使其能有一段较长的制动路程。
    有些司机因运行机构制动器的调整较麻烦,把制动器拆掉,把主弹簧放松,使制动器不起制动作用,用打反车制动,这是违反技术规程的做法,是不允许的。
分别驱动的运行机构制动器的制动力矩应调得相等,避免引起桥架歪斜,使车轮啃轨。
    制动器每班须严格检查,确保起重机稳定运行。制动器发生的事故较多,其主要原因就是检查不够。在起吊过程中偶然发现制动器失灵,切切不可惊慌。在条件允许的情况下,可起一点钩,落一些钩,慢慢地把重物放在设定的地方。
    (一)短行程电磁块式制动器的调整
     (1)调整主弹簧长度调整的目的是获得合适的制动力矩。
    调整的方法是用一扳手把住螺杆方头,用另一扳手转动主弹簧的固定螺母,如图4所示,以调整主弹簧长度。再用另两个螺母拧紧,以防止主弹簧固紧螺母松动。
    (2)调整电磁铁的冲程调整电磁铁冲程的目的有两个 :
    一是获得制动瓦块合适的张开量 , 二是保证电磁铁铁芯对衔铁有足够的吸力。调整方法如图5所示,用一扳手把住锁紧螺母,用另扳手转动制动器弹簧推杆方头。短行程电磁铁允许冲程见下表。 

                 短行程电磁铁允许冲程

    (3)调整两侧制动瓦块与制动轮的间隙调整的目的是使松闸时,左右制动瓦块与制动轮之间的间隙相等。调整的方法如图8所示,松开锁紧螺母,使电磁铁处于工作状态,调整调节螺栓,使左右侧制动瓦块与制动轮间隙相等,然后紧固锁紧螺母。
    为保证制动瓦块的张开量合适,把衔铁推在电磁铁上,使制动瓦块张开,测量左右制动瓦块与制动轮之间的平均间隙,其间隙应符合下表中的数值,否则应进行调整。 

表   短行程制动间隙侧允许值

    (二)妖行程电磁块式制动器的调整
  (1)调整主弹簧长度用调整锁紧螺母7来调节主弹簧长度,然后用两个螺母锁紧。如下图 所示。
(2)调整电磁铁冲程如图2所示,拧开螺母2和3,转动螺杆1和5。制动瓦块在磨损前,衔铁应有25～30mm的冲程。
(3)调整制动瓦块与制动轮之间的间隙抬起螺杆1,制动瓦块自动松开,调整螺杆5和调整螺栓9,以使制动瓦块与制动轮之间的间隙在下表的范围内,且两侧间隙应均匀。
长行程制动器制动瓦块与制动轮间允许间隙(单侧)

五、制动器的报废
    (一)制动器霉件的报废
    制动器的零件,出现下列情况之一时应报废:
    ① 裂纹。
    ② 制动带摩擦垫片厚度磨损达原厚度的50%。
    ③ 弹簧出现塑性变形。
    ④小轴或轴孔直径磨损达原直径的5%。
    (二)制动轮的报废制动轮出现下列情况之一时,应报废:
    ①裂纹。
    ②起升、变幅机构的制动轮轮缘厚度磨损达原厚度的40%。
    ④ 其他机构的制动轮轮缘厚度磨损达原厚度的50%。
    ④轮面凹凸不平度达1.5mm时,如能修护,修护后轮缘厚度应小于本条中②、③的数据要求,否则应报废。

三爪联轴器，水泵联轴器膜片联轴器结构
膜片联轴器至少由一个膜片和两个轴套组成。膜片被用销钉紧固在轴套上一般不会松动或引起膜片和轴套之间的反冲。有一些生产商提供两个膜片的，也有提供三个膜片的，中间有一个或两个刚性元件，两边再连在轴套上。单膜片联轴器和双膜片联轴器的不同之处是处理各种偏差能力的不同，鉴于其需要膜片能复杂的弯曲，所以单膜片联轴器不太适应偏心。而双膜片联轴器可以同时曲向不同的方向，以此来补偿偏心。
膜片联轴器的特点
膜片联轴器这种特性有点像波纹管联轴器，实际上联轴器传递扭矩的方式都差不多。膜片本身很薄，所以当相对位移荷载产生时它很容易弯曲，因此可以承受高达1.5度的偏差，同时在伺服系统中产生较低的轴承负荷。膜片联轴器常用于伺服系统中，膜片具有很好的扭矩刚性，但稍逊于波纹管联轴器。另一方面，膜片联轴器非常精巧，如果在使用中误用或没有正确安装则很容易损坏。所以保证偏差在联轴器的正常运转的承受范围之内是非常重要的。选择适合的联轴器是用好联轴器的关键一步，在设计阶段就得考虑选用什么类型的联轴器了。 　　联轴器与齿式联轴器相比，没有相对滑动，不需要润滑、密封，无噪声，基本不用维修，制造方便，可部分代替齿式联轴器。膜片联轴器在国外工业发达地区应用已很普通，在我国已制订机械行业标准，已修订为新的行业标准：JB/T 9147-1999（代替ZB/T J19022-90） 联轴器各转矩间的关系。
膜片联轴器的正确选择
膜片联轴器的正确选择： 　　1、 膜片联轴器至少由一个膜片和两个轴套组成。膜片被用销钉紧固在轴套上一般不会松动或引起膜片和轴套之间的反冲。有一些生产 商提供两个膜片的，也有提供三个膜片的，中间有一个或两个刚性元件，两边再连在轴套上。 　　2、 膜片联轴器这种特性有点像波纹管联轴器，实际上联轴器传递扭矩的方式都差不多。膜片本身很薄，所以当相对位移荷载产生时它 很容易弯曲，因此可以承受高达1.5度的偏差，同时在伺服系统中产生较低的轴承负荷。 　　3、 膜片联轴器常用于伺服系统中，膜片具有很好的扭矩刚性，但稍逊于波纹管联轴器。 　　4、 另一方面，膜片联轴器非常精巧，如果在使用中误用或没有正确安装则很容易损坏。所以保证偏差在联轴器的正常运转的承受范围之 内是非常重要的。 　　5、根据轴径调整型号： 　　初步选定的轴承联轴器联接尺寸，即轴孔直径d和轴孔长度L，应符合主、从动端轴径的要求，否则还要根据轴径d调整联轴器的规格。 　　主、从动端轴径不相同是普通现象，当转矩、转速相同，主、从动端轴径不相同时，应按大轴径选择联轴器型号。新设计的传动系统中， 应选择符合GBT3852中规定的七种轴孔型式，建议采用J1型轴孔型式，以提高通用性和互换性，轴孔长度按i轴承联轴器产品标准的规定。
膜片联轴器的应用
广泛用于各种机械装置的轴系传动，如水泵（尤其是大功率、化工泵）、风机、压缩机、液压机械、石油机械、印刷机械、纺织机械、化工机械、矿山机械、冶金机械、航空（直升飞机）、舰艇高速动力传动系统、汽轮机、活塞式动力机械传动系统、履带式车辆，以及发电机组高速、大功率机械传动系统，经动平衡后应用于高速传动轴系已比较普遍。