制动器的选择与设计

根据被制动对象的运动状态，可分为水平移动制动与垂直移动制动。制动转矩T的计算见表1。常用旋转体转动惯量的计算公式见表“常用旋转体的转动惯量”。

表1　　　　　　　　　　　　　　　　　　制动转矩的计算

计算

内容

计 算 公 式

单 位

说　 明

计算制动转矩

水平制动

被制动的只是惯性质量，如车辆制动

T＝T_t-T_f

N·m

T_t——载荷转矩，此处为换算到制动轴上的传动系统惯性转矩，N·m

T_f——换算到制动轴上的总摩擦阻力转矩，N·m

垂直制动

被制动的有惯性质量和垂直载荷，而垂直载荷是主要的，惯性转矩可略去(因有较大的安全系数)，如提升设备其制动应保证重物能可靠悬吊

N·m

T_t——换算到制动轴上的载荷转矩，N·m

T₁——垂直载荷对载荷轴的转矩，N·m

i——制动轴到载荷轴的传动比

η——从制动轴到载荷轴的机械效率

S——保证重物可靠悬吊的制动安全系数(见表2)

载荷转矩

水平制动

N·m

φ——制动轴在制动时的转角，rad

E_p——换算到制动轴上的所有旋转质量的动能与制动轴系旋转动能之和，N·m

E_g——换算到制动轴上的所有直动质量的动能N·m

J_eqp——换算到制动轴上的及制动轴系本身的旋转质量的等效转动惯量，kg·m²

ω——制动轴角速度，rad/s

m——直动部分质量，kg

υ——直动部分速度，m/s

下角1和0分别表示制动开始和终了

垂直制动

N·m

m——重物质量与吊具质量之和，kg

D₀——卷筒计算直径，m

a——滑轮组倍率

i——制动轴到卷筒轴的传动比

η——制动轴到卷筒轴的机械效率

g——重力加速度，m/s²

传

动

系

统

的

等

效

转

动

惯

量

制动轴上的总等效转动惯量

等效转动惯量计算图

制动器装在高速轴上，常用的近似公式

J_eqp＝(1.1～1.2)J₁

旋转轴轴线不通过旋转体的重心时

J＝J₀+ml²

kg·m²

J_eqp——旋转部分的等效转动惯量，kg·m²

J——传动系统中任意轴 j的转动惯量，kg·m²

i_(1-j)——传动系统中制动轴1到轴 j的传动比，i_(1-j)＝n₁/n_j

J_eqg——直动部分的等效转动惯量，kg·m²

m——直动部分的质量，kg

υ——直动部分速度，m/min

n——制动轴转速，r/min

J₁——高速轴即制动轴上的总转动惯量，kg·m²

J₀——旋转体绕重心轴的转动惯量，kg·m²

m——旋转体质量，kg

l——旋转体重心到旋转轴轴线的距离，m

给

定

条

件

下

的

载

荷

转

矩

给定制动时间

对于水平移动车辆，为保证制动时车轮不打滑，应使

N·m

s

在时间 t 秒内将制轴的转速从n₁减至n₀要求完全制动时，n₀＝0

n₁、n₀——制动轴制动开始与终了的转速，r/min

m——车辆总质量，kg

m₁——车辆分配到制动轴上的质量，kg

μ——车轮与路面(或轨道)间的摩擦因数

υ₁、υ₀——车辆制动开始和终了的平移速度，m/s

a——制动时的减速度，m/s²

g——重力加速度，g＝9.81m/s²

给定制动轴转角

N·m

在制动轴转角φ内将制动轴的转速从n₁减至n₀

要求完全制动时n₀＝0

φ——制动轴转角，rad

给定制动距离

如制动开始和终了时的车速为υ₁和υ₀(m/min)，则

当υ₁、υ₀的单位为m/s时，则

　 要求完全制动时，n₁和υ₀为零，亦可用下式

N·m

在车辆等行走L距离内将制动轴的转速从n₁减至n₀

R——车轮半径，m

i——制动轴到车轮轴的传动化

L——给定制动距离，m

表2　　　　　　　　　　　　　　　　　　制动安全系数S推荐值

设　 备　 类　 型

S

备　　 注

矿井提升机

3

起重机械的起升机构

驱动型式

机构工作级别

人力驱动

M₁(轻级)

1.5

JC≈15%

动力驱动

M₁、M₂、M₃、M₄(轻级)

1.5

JC≈15%

M₅(中级)

1.75

JC≈25%

M₆、M₇(重级)

2.0

JC≈40%

M₈(特重级)

2.5

JC≈60%

双制动*中的每一台制动器

1.25

对运送易燃、爆炸、铁水包等物品的起升机构的制动器必须用两台制动器

注：1.*表示一套起升机构同时配备两台制动器的情况。如果一套起升机构同时配置两套彼此有刚性联系的驱动装置，每套装置有两台制动器时，每台制动安全系数不低于1.1。

2.JC值为10min内，机构的工作时间与整个工作周期之比。即通电持续率。