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在機械中,常見的制動設備有塊式制動器、盤式制動器和帶式制動器等。這里選取電力液壓推桿塊式制動器進行分析。
圖1、圖2分別是電力液壓塊式制動器的外形圖和機構簡圖。其制動原理如下:當驅動機構斷電、停止工作時,電液推動器2(見圖1)也同時或者延時斷電,此時制動彈簧4的彈性力通過兩側的兩條制動臂l2傳遞到制動瓦塊l3及制動襯墊上,產生摩擦力并形成制動力矩,起到制動作用。當驅動機構電機通電時,推動器提前或者同時通電,在極短的時間內產生足夠大的力升起推桿,壓縮制動彈簧,制動臂帶動制動襯墊向外側張開,制動力矩消除。
制動器總圖
1、底座2、電液推動器3、三角板4、制動彈簧5、力矩調節(jié)螺母6、緊固螺母7、補償緊定螺栓、螺母8、拔銷9、補償套10、制動拉桿l1、防松螺母、隔套、墊片 12、制動臂 13、制動瓦塊 14、鎖緊螺栓、螺母15、退距均等杠桿 l6、互鎖銷
圖1 制動器總圖
制動器機構運動簡圖
1、2、電液推桿裝配3、三角板4、5、制動彈簧裝配6、制動拉桿7、8、制動臂
圖2 制動器機構運動簡圖
1.1瓦塊退距的調節(jié)方式
在圖1中,不考慮制動彈簧裝置和退距均等杠桿裝置,即在圖2中不考慮構件4、5、7的JL段、8的LK段及運動副D、E、F、L,考慮構件1、2、3、6、7的IJ段、8的HK段和運動副A、B、C、G、H、I、J、K,機構的自由度. 為3*6—2 *8=2。這就表示兩個制動臂還可能左右擺動,即制動器在釋放狀態(tài)下,瓦塊制動覆面中部母線與制動輪表面的距離(即瓦塊退距)可能不一樣。因此,必須對此加以。目前,常見的瓦塊退距調整形式有頂絲限位式和均等杠桿式等。
1.1.1 項絲限位式
對于老式制動器,制動間隙的大小主要通過頂螺釘?shù)姆绞秸{整。如圖3所示,通過調整左邊或者右邊的間隙調整螺栓,即可調整制動襯墊與制動輪在制動器打開時的間距.它的原理是,當釋放制動器時,觀察兩邊的瓦塊退距,當某一邊(例如左邊)的瓦塊退距比另一邊(右邊)的大時,調高左邊頂絲的位置。這樣,下一次釋放制動器時,左邊的制動臂先到達頂絲所的位置,被頂絲頂住,左邊制動臂被轉動。之后,只有右邊的制動臂才能轉動。這樣可以使兩邊瓦塊退距基本相等。
老式制動器瓦塊退距調整
1、制動輪2、瓦塊3、制動臂4、頂絲5、上緊定螺母6、下緊定螺母
圖3 老式制動器瓦塊退距調整
1.1.2 均等杠桿式
隨著技術的發(fā)展,一些廠家采用了退距均等裝置,其結構見圖1。分析圖2,這種制動器在傳統(tǒng)制
動器的基礎上,在左右兩邊增加了兩條聯(lián)鎖杠桿JL、LK,它們分別與左制動臂7和右制動臂8剛性聯(lián)接。左右均等杠桿通過一個互鎖銷L連接(兩條杠桿在水平狀態(tài)下,互鎖銷在制動輪的中心線上)。連接兩條均等杠桿的運動副有兩個自由度 ,即引入了一個約束。這樣活動構件其他轉動副、移動副的數(shù)目未變,只是增加了一個約束,故此種制動器的自由度為1,這就消除了多余的自由度。只要使初始狀態(tài)下兩條均等杠桿大致水平,下一次釋放制動器的過程中,兩條均等杠桿轉動的角度就大致相同,從而使兩條制動臂轉動的角度也大致相同,這樣兩邊的瓦塊退距也基本相同。這就可以避免使用過程中某一邊制動襯墊貼住制動輪而加速磨損,同時也減少了使用過程中退距調整的維護工作量。
1.2 自動補償裝置
在制動器使用過程中,制動襯墊會逐步磨損。為了避免因制動器磨損引發(fā)制動失靈的現(xiàn)象,制動器的電液推桿必須保證一定的初始行程,即在制動狀態(tài)下電液推動器推桿必須伸出一段距離,稱為補償行程hc (當制動輪直徑為160~630 mm 時,其值為25~30 mm,具體請參考相關的產品說明書),這樣,推桿的額定行程h分為工作行程hw和補償行程hc,即h=h c+hw。推桿的補償行程hc必須大于某一個小的值hcmin (其值為10% hc或者6 mm 左右),以保證足夠的制動力矩。隨著襯墊的磨損,hc值減小,制動力矩也會減小。為了補償這種力矩的減小,有的廠家采用了襯墊磨損自動補償裝置,結構見 圖4。
襯墊磨損自動補償裝置
1、緊固螺母2、撥銷3、補償套4、補償緊定螺栓、螺母5、制動拉桿6、右隔套7、軸承套8、單向軸承9、左隔套10、O形圈
圖4 襯墊磨損自動補償裝置
自動補償裝置中有一個撥銷,插裝在一個單向軸承(單向離合器)的外套上。單向軸承只能單方向傳遞力矩:從緊固螺母1向左邊看去,此單向軸承只能沿著逆時針的方向自由轉動。逆時針(往下)撥動撥銷時,撥銷依次帶動軸承套、單向軸承逆時針轉動,但制動拉桿不轉;順時針(向上)撥動撥銷時,撥銷依次帶動軸承套、單向軸承、制動拉桿順時針旋轉。當制動襯墊磨損大時,在制動過程的末期,固定在三角板上的補償緊定螺栓會往下帶動撥銷。這樣,下一次打開制動器時,補償套內圈的下面部分會往上推動撥銷,帶動制動拉桿順時針旋轉,這就相當于擰緊制動拉桿,拉起推動器推桿,這樣補償行程hc不再減少,制動力矩也保持恒定。