電機(jī)同步制動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

韋雅曼 莫名韶

摘要：制動(dòng)系統(tǒng)性能的好壞直接影響到機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的可靠性和安全性，現(xiàn)有技術(shù)中的制動(dòng)系統(tǒng)在對電機(jī)進(jìn)行制動(dòng)的過程中往往無法實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的同步制動(dòng)，由此出現(xiàn)噪聲過大的問題，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響制動(dòng)器的安全性能和工業(yè)作業(yè)效率，本文設(shè)計(jì)了一種電機(jī)同步制動(dòng)系統(tǒng)，使其在電磁鐵盤的吸附下使其同步制動(dòng)制動(dòng)盤，制動(dòng)效果良好，并且噪聲小，性能得到優(yōu)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.

關(guān)鍵詞：制動(dòng)系統(tǒng);電機(jī)同步;系統(tǒng)設(shè)計(jì)

Key words： braking system;motor synchronization;system design

0 ?引言

工業(yè)制動(dòng)器廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域，工業(yè)制動(dòng)器作為傳動(dòng)系統(tǒng)的一部分，一般布置在轉(zhuǎn)軸、轉(zhuǎn)盤或者轉(zhuǎn)動(dòng)輪箍上，當(dāng)設(shè)備減速或者停止時(shí)，制動(dòng)器抱閘[1]。它廣泛應(yīng)用于起重運(yùn)輸機(jī)械、冶金設(shè)備、礦山設(shè)備、建筑工程機(jī)械、風(fēng)電及核電設(shè)備、船舶及海上重工等裝備制造[2]，其性能的好壞直接影響到設(shè)備運(yùn)行的可靠性和安全性，因而對其安全可靠性能 、操作頻率、 動(dòng)作準(zhǔn)確性、使用壽命等的要求也隨之提高。隨著中國制造2025的提出，這些裝備制造產(chǎn)業(yè)的振興與發(fā)展，工業(yè)制動(dòng)器又迎來又一輪持續(xù)、健康的發(fā)展機(jī)遇。我國工業(yè)制動(dòng)器行業(yè)在未來幾年內(nèi)仍將保持10-20%的年增長率。但是，如果在設(shè)計(jì)研發(fā)階段針對工業(yè)制動(dòng)器噪聲問題缺乏可靠的預(yù)防和設(shè)計(jì)，那么在制動(dòng)器使用過程中的問題過大的噪聲就不能有效解決，不但影響作業(yè)環(huán)境，還會(huì)導(dǎo)致制動(dòng)盤損壞、制動(dòng)失效等，嚴(yán)重影響制動(dòng)器的安全性能和工業(yè)作業(yè)效率[3-4]。因此，在設(shè)計(jì)生產(chǎn)制動(dòng)器階段給與充分必要的改進(jìn)技術(shù)支持，對于控制制動(dòng)器噪聲問題、提高使用產(chǎn)品壽命及改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量等方面益處很大，也對制動(dòng)器的優(yōu)化設(shè)計(jì)、故障排除及設(shè)備整機(jī)的安全性都有十分重要的意義[5-7]。現(xiàn)有技術(shù)中的制動(dòng)系統(tǒng)在對電機(jī)進(jìn)行制動(dòng)的過程中往往無法實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的同步制動(dòng)，而由此出現(xiàn)噪聲過大的問題，本文設(shè)計(jì)了一種新型的電機(jī)同步制動(dòng)系統(tǒng)來解決上述噪聲過大問題。

1 ?電機(jī)同步系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)

電機(jī)在電路中主要作用是產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，作為用電器或各種機(jī)械的動(dòng)力源，發(fā)電機(jī)在電路中主要作用是利用機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。

制動(dòng)器是具有使運(yùn)動(dòng)部件（或機(jī)械裝備）減速、停止或保持停止?fàn)顟B(tài)等功能的裝置，是使機(jī)械中的運(yùn)動(dòng)件停止或減速的機(jī)械零件，其主要由制架、制動(dòng)件和操縱裝置等組成。為了減小制動(dòng)力矩和結(jié)構(gòu)尺寸，制動(dòng)器通常裝在設(shè)備的高速軸上，但對安全性要求較高的大型設(shè)備（如礦井提升機(jī)、電梯等）則應(yīng)裝在靠近設(shè)備工作部分的低速軸上。

本文設(shè)計(jì)的電機(jī)同步制動(dòng)系統(tǒng)中電機(jī)包括機(jī)殼和輸出軸、制動(dòng)機(jī)構(gòu)電磁鐵盤、第一盤體、制動(dòng)盤以及緩沖組件，其中，電磁鐵盤、第一盤體和制動(dòng)盤分別通過軸承套裝在輸出軸上，并且電磁鐵盤還與機(jī)殼相互固定連接，緩沖組件設(shè)置在第一盤體的內(nèi)部并沿該第一盤體圓周等間距分布，在緩沖組件的一側(cè)還設(shè)有貫穿第一盤體側(cè)部的制動(dòng)活塞。這種電機(jī)同步制動(dòng)系統(tǒng)可以在電磁鐵盤的吸附下使其同步制動(dòng)制動(dòng)盤，制動(dòng)效果良好，并且噪聲小。

2 ?電機(jī)同步制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

如圖1和圖2所示，電機(jī)同步制動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)包括：散熱風(fēng)機(jī)1，轉(zhuǎn)軸2，通過轉(zhuǎn)軸2和散熱風(fēng)機(jī)1起到對電機(jī)內(nèi)部的散熱作用。中間有接線盒3，轉(zhuǎn)子4，鋁合金機(jī)殼5，掛鉤6，機(jī)殼5的內(nèi)側(cè)設(shè)有轉(zhuǎn)子4外側(cè)的一端設(shè)有接線盒3，機(jī)殼5的頂部設(shè)有掛鉤6，通過掛鉤6可以便捷將電機(jī)吊起。機(jī)殼5以及安裝在機(jī)殼5內(nèi)部一側(cè)的輸出軸7，輸出軸7位于機(jī)殼5內(nèi)中部沿機(jī)殼5軸向貫穿機(jī)殼5，輸出軸7外側(cè)通過軸承安裝有第一盤體8，第一盤體8內(nèi)部沿第一盤體8圓周等間距設(shè)有緩沖組件，輸出軸7的外側(cè)位于第一盤體8和電磁鐵盤11之間設(shè)有制動(dòng)盤9，制動(dòng)盤9的內(nèi)側(cè)設(shè)有散熱孔，第一盤體8與電磁鐵盤11之間設(shè)有連接柱10，制動(dòng)活塞12的一側(cè)設(shè)有橡膠耐磨層，通過橡膠耐磨層起到良好的耐磨作用。

在本文設(shè)計(jì)的電機(jī)同步制動(dòng)系統(tǒng)的中，緩沖組件包括安裝在第一盤體8內(nèi)底部的一側(cè)安裝有滑槽18，滑槽18內(nèi)底部的一側(cè)安裝有緩沖彈簧17，緩沖彈簧17遠(yuǎn)離滑槽18內(nèi)頂部的一側(cè)安裝有第二滑塊16，第二滑塊16的一側(cè)鉸接有鉸接桿14，鉸接桿14遠(yuǎn)離第二滑塊16的一端鉸接有第一滑塊13，第一滑塊13的一側(cè)設(shè)有滑軌15，且滑軌15安裝在制動(dòng)活塞12的一側(cè)。

3 ?電機(jī)同步制動(dòng)系統(tǒng)的工作原理

如圖1和圖2所示，電機(jī)同步制動(dòng)系統(tǒng)的具體工作原理是：通過電磁鐵盤11吸附制動(dòng)活塞12，通過制動(dòng)活塞12對制動(dòng)盤9進(jìn)行制動(dòng)，從而起到了良好的制動(dòng)作用，電磁鐵盤11停止吸附時(shí)，在緩沖彈簧17的反作用下，帶動(dòng)第二滑塊16滑動(dòng)，使其帶動(dòng)鉸接桿14帶動(dòng)第一滑塊13滑動(dòng)，從而帶動(dòng)制動(dòng)活塞12回收。

相比于現(xiàn)有制動(dòng)系統(tǒng)，本文所涉及的電機(jī)同步不制動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)勢有：通過電磁鐵盤吸附制動(dòng)活塞，再通過制動(dòng)活塞對制動(dòng)盤進(jìn)行制動(dòng)，電磁鐵盤停止吸附時(shí)，在緩沖彈簧的反作用下，帶動(dòng)第二滑塊滑動(dòng)，使其帶動(dòng)鉸接桿帶動(dòng)第一滑塊滑動(dòng)，從而帶動(dòng)制動(dòng)活塞回收，使其在電磁鐵盤的吸附下使其同步制動(dòng)制動(dòng)盤，從而避免由于不同步而導(dǎo)致的噪聲過大的問題，同時(shí)起到了良好的制動(dòng)作用。

4 ?結(jié)語

制動(dòng)系統(tǒng)性能的好壞直接影響到機(jī)械設(shè)備運(yùn)行的可靠性和安全性，在設(shè)計(jì)生產(chǎn)制動(dòng)器階段給與充分必要的改進(jìn)技術(shù)支持，對于控制制動(dòng)器噪聲問題、提高使用產(chǎn)品壽命及改進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量等方面益處很大，也對制動(dòng)器的優(yōu)化設(shè)計(jì)、故障排除及設(shè)備整機(jī)的安全性都有十分重要的意義。本文所述電機(jī)同步制動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，相比于現(xiàn)有制動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)，該系統(tǒng)通過電磁鐵盤吸附制動(dòng)活塞，再通過制動(dòng)活塞對制動(dòng)盤進(jìn)行制動(dòng)，制動(dòng)效果良好，并且噪聲較小，系統(tǒng)性能得到較好提升。

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作者簡介：韋雅曼（1991-），女，壯族，廣西河池人，南寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院智能制造學(xué)院教師，主要從事機(jī)電一體化和工業(yè)機(jī)器人專業(yè)研究工作;莫名韶（1983-），男，壯族，廣西南寧人，南寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院智能制造學(xué)院教師，講師，主要研究方向工業(yè)機(jī)器人技術(shù)。