起重機械制動器的設計與應用

嚴杰

[摘要]本文對起重機械中應用的制動器進行了分析，闡述了其設計原則和選用原則，以及幾種常用制動器的應用場合，這對起重機械設計人員將是非常有益的。

[關鍵詞]起重機械，制動器，應用

1.引言

制動器是保證起重機械安全工作的重要部件[1]，其用途是防止懸吊的物品或吊臂下落，防止轉臺或起重機在風力或坡道分力作用下滑動；或者使運轉中的機構降低速度，最后停止運轉；或者保證吊運的重物能隨時停在空中[2]。因此，為了保證起重機械安全可靠的工作，就必須選用符合設計要求的制動器。

2.制動器的設計

2.1制動器的設計原則

起重機械上常用的機械摩擦式制動器，一般是高度通用的標準化配套產品，在非特殊情況下，通常采用標準制動器。

在傳動機構當中，制動器是一種使用廣泛、高度通用的重要配套部件，因此在進行制動器的設計時，應該遵循以下的基本原則[3]：

（1）標準原則：起重機上使用的制動器（尤其是高速軸上使用的制動器）已經高度通用化。在進行制動器的設計時，除特殊情況外，應遵循相關的標準規定，尤其是連接尺寸應盡量按相關行業標準的規定。

（2）安全原則：制動器是涉及到起重機械機構作業性能和安全的重要配套部件，在設計時，要充分考慮構件的材料、強度和安全裕度，尤其是像制動彈簧、制動臂、制動拉桿等重要構件的設計壽命要不小于500萬次，或者是使用壽命超過30年。

（3）與驅動機構匹配原則：制動器是在起重機械各個機構中使用的制動裝置，在設計制動器時，要充分考慮其與機構之間在安裝空間、性能參數以及機構使用環境等之間的各種匹配關系。

2.2制動器設計輸入參數的確定

（1）制動輪（盤）直徑規格參數的確定

規格參數是制動器設計的主要輸入參數，由于制動器是機構傳動鏈當中的一種部件，所以制動輪（盤）直徑參數的確定首先要考慮與相應機構的驅動電動機或制動軸中心高相匹配，否則制動器安裝在機構傳動鏈中可能會出現安裝困難或不匹配現象；此外，如果所設計的制動器用于制動發熱或累積制動發熱比較嚴重的機構時，還應該考慮制動構件熱容量和散熱方面的問題。制動器在高速軸布置時，制動輪（盤）直徑的確定可參照下表進行：

機構驅動電機機座號（mm） 制動輪（盤）直徑D 參考標準

鼓式制動器 盤式制動器

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）制動力矩參數的確定

制動力矩參數是制動器的主要性能參數，所以也是最主要的設計輸入參數。制動力矩參數是根據所配套的驅動機構需求來確定的，在確定了制動輪（盤）規格以后，也可根據需求選擇相關標準當中的標準值。

（3）制動器功能的確定

制動器的設計輸入，除了規格參數和制動力矩外，有些機構還可能對制動器提出一些特殊功能需求，制動器的特殊功能通常是指制動器必備的基本功能以外的功能，一般有自動補償功能、手動釋放（制動）功能、釋放狀態發訊和聯鎖功能、襯墊磨損極限發訊和聯鎖功能等。

3.制動器的應用

為了正確合理的選擇起重機械的制動器，應對起重機械各種制動工況進行必要的了解。起重機械各種機構的制動工況一般可分為輕級工況、中級工況和重級工況三類。

3.1制動器的選擇原則

（1）標準原則：在選擇制動器時，除特殊情況外，應選用符合我國現行標準的產品；如果國內無標準時，應盡可能的選擇符合國際上先進工業國家相關產品標準的產品；如果國內外均無標準時，應選擇定型產品；要確保所選產品具有技術先進性、質量可靠性、使用經濟性。

（2）與機構匹配原則：在選擇制動器時，要充分考慮制動器規格與機構制動軸中心高的一致或相近匹配；還要根據有關設計規范和機構屬性選擇與機構驅動扭矩相匹配的制動力矩參數；此外，還要根據起重機控制技術先進和復雜程度考慮合理的功能匹配。

（3）安全原則：要充分考慮機構作業的安全屬性和安全需求，在制動方式上要與機構安全需求相匹配。

3.2制動器的選用

根據制動器驅動裝置類型可分為：電力液壓制動器、電磁制動器、液壓制動器。

電力液壓制動器是指以電力液壓推動器為驅動裝置的一大類工業制動器，通常應用在起重機械各工作機構的高速軸上。電力液壓制動器具有優良的動作性能和使用、維護簡便、壽命長等優點，被廣泛應用于各種起重裝卸機械和帶式輸送機當中，是目前起重機械各種機構使用最多的主流配套制動產品。

電磁制動器是上世紀80年代以前起重機械上普遍采用的主要制動產品，由于相對于電力液壓制動器來說，具有明顯的劣勢，所以目前在起重機械上較少應用。

液壓制動器是一種大功率或大力矩的制動裝置，是隨著起重機械大型化和機構的大功率化發展，以及特種起重機械安全作業要求的提高而迅速發展并得到快速推廣應用的新一類制動器。

4.總結

本文詳細介紹了制動器的設計原則和選用原則，以及制動器在起重機械上的應用特點和場合。通過實踐證明，這些原則是非常正確的。

5.參考文獻

[1]王福綿.起重機械技術檢驗[M].北京：學苑出版社，2000.12。

[2]張應立.橋式起重機安全技術[M].北京：中國石化出版社，2007。

[3]文豪.起重機械[M].太原：2011。