1、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)
鼓式制動(dòng)器、摩托車(chē)剎車(chē)圈、Drum brake、輪轂剎車(chē)圈專(zhuān)業(yè)生產(chǎn)廠家無(wú)錫九環(huán)2020年11月12日訊 電力液壓鼓式制動(dòng)器是采用電力液壓推動(dòng)器為開(kāi)閘驅(qū)動(dòng)裝置的鼓式制動(dòng)器,用于機(jī)構(gòu)或機(jī)器減速或使其停止的裝置,有時(shí)也用于作調(diào)節(jié)或限制機(jī)構(gòu)或機(jī)器的運(yùn)動(dòng)速度。該制動(dòng)器以制動(dòng)輪作為制動(dòng)偶件,制動(dòng)時(shí)壓縮彈簧釋放彈性勢(shì)能,推動(dòng)杠桿機(jī)構(gòu),使2 個(gè)對(duì)稱(chēng)布置的制動(dòng)瓦塊在徑向抱緊制動(dòng)輪產(chǎn)生制動(dòng)力矩,目前起重機(jī)上起升和運(yùn)行機(jī)構(gòu)所用的工作制動(dòng)器大多為電力液壓鼓式制動(dòng)器。
電力液壓鼓式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)緊湊,制動(dòng)平穩(wěn),安全可靠,動(dòng)作頻率高,制動(dòng)器及制動(dòng)偶受力均勻。電力液壓鼓式制動(dòng)器按照制動(dòng)臂形狀特征分為直臂結(jié)構(gòu)、雙彎臂結(jié)構(gòu)、單彎臂結(jié)構(gòu)、彎臂結(jié)構(gòu);按彈簧的安裝形式分為橫簧和豎簧;按照制動(dòng)過(guò)程分為單步制動(dòng)和兩步制動(dòng);按照安裝方式可分為豎式安裝和臥式安裝。根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)形式和驅(qū)動(dòng)裝置,電力液壓鼓式制動(dòng)器有YWZ、YWZ3、YWZ4 等數(shù)10 個(gè)型號(hào)。
本文主要對(duì)起重機(jī)上常用的YWZ8、YWZ9 和YWZ13 進(jìn)行能效研究,這三款制動(dòng)器起重機(jī)上用量大,使用普遍,對(duì)這三款制動(dòng)器進(jìn)行能效分析,對(duì)其他制動(dòng)器的能效研究具有借鑒意義。
2、杠桿比
2.1 系統(tǒng)總傳動(dòng)比
系統(tǒng)總傳動(dòng)比是指從推動(dòng)器到制動(dòng)瓦整個(gè)制動(dòng)器系統(tǒng)的杠桿比,反映了推動(dòng)器推力和制動(dòng)力之間的傳動(dòng)關(guān)系,其中包含了推動(dòng)器推力利用系數(shù)、摩擦因數(shù)和結(jié)構(gòu)傳動(dòng)效率等因素,與具體結(jié)構(gòu)形式無(wú)關(guān)。系統(tǒng)總傳動(dòng)比為
式中:I 為驅(qū)動(dòng)裝置輸出力至制動(dòng)閘瓦的總傳動(dòng)比,一般為8~16;Me 為額定制動(dòng)力矩,N·m;D 為制動(dòng)輪直徑,m;F 為推動(dòng)器額定推力,N;μ 為摩擦因數(shù),一般取0.35;η 為機(jī)構(gòu)總傳動(dòng)效率,一般取0.85;¢ 為推力利用系數(shù),一般取0.95。
2.2 機(jī)構(gòu)杠桿比
機(jī)構(gòu)杠桿比是結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)本身的杠桿比,不考慮機(jī)械效率等因素,與制動(dòng)力、推動(dòng)力、制動(dòng)輪直徑、摩擦因數(shù)等無(wú)關(guān),只與結(jié)構(gòu)形式有關(guān)。對(duì)于一般的電力液壓鼓式制動(dòng)器都存在圖1 所示的2 級(jí)杠桿比。一個(gè)是推動(dòng)器上絞點(diǎn)到橫拉桿主動(dòng)鉸點(diǎn)的杠桿比,為i 1=a/b ;另一級(jí)是隨動(dòng)臂上鉸點(diǎn)到隨動(dòng)閘瓦的杠桿比,為i 2=H/h 。機(jī)構(gòu)杠桿比為
圖1 電力液壓鼓式制動(dòng)器結(jié)構(gòu)圖
2.3 YWZ8-700/E301 傳動(dòng)比和杠桿比計(jì)算
該制動(dòng)器額定制動(dòng)力矩8 000 N·m,制動(dòng)輪直徑700 mm,推動(dòng)器額定推力為3 000 N。結(jié)構(gòu)如圖2 所示,杠桿比i 1=(600+420)/420,i 2=420/78,i =i 1·i 2=13.076 9;根據(jù)式(1)得I=13.479。
2.4 YWZ9-630/E301 傳動(dòng)比和杠桿比計(jì)算
該制動(dòng)器額定制動(dòng)力矩7 100 N·m,制動(dòng)輪直徑710 mm,推動(dòng)器額定推力為3 000 N。結(jié)構(gòu)如圖3 所示, 杠桿比i 1=(475+335)/335,i 2=(220+225)/90,i =i 1·i 2=11.955;根據(jù)式(1)得I =13.292。
圖2 YWZ8-700/E301 制動(dòng)器
圖3 YWZ9-630/E301 制動(dòng)器
2.5 YWZ13-600/E301 傳動(dòng)比和杠桿比計(jì)算
該制動(dòng)器額定制動(dòng)力矩6 500 N·m,制動(dòng)輪直徑600 mm,推動(dòng)器額定推力為3 000 N。結(jié)構(gòu)如圖4 所示, 杠桿比i 1=(475+370)/370,i 2=(220+225)/80,i =i 1·i 2=12.703 5;根據(jù)式(1)得I =12.777。
3、電力液壓鼓式制動(dòng)器能效分析
3.1 能效測(cè)試比對(duì)
同一家制造企業(yè)生產(chǎn)的三個(gè)規(guī)格的電力液壓鼓式制動(dòng)器,推動(dòng)器相同,均為Ed301/6 型,推動(dòng)器電機(jī)額定功率550 W,額定電壓380 V,額定頻率50 HZ,額定推力3 000 N,額定行程60 mm,額定動(dòng)作頻率1 200次/h,接電持續(xù)率40%。能效測(cè)試按照GB/T 30221—2013《工業(yè)制動(dòng)器能效測(cè)試方法》進(jìn)行[3]。
圖4 YWZ13-600/E301 制動(dòng)器
三個(gè)型號(hào)制動(dòng)器能效值對(duì)比見(jiàn)表1。
從表1 可以看出,同樣推動(dòng)力的推動(dòng)器在額定推力狀態(tài)下耗電量基本相同;電力液壓制動(dòng)器推動(dòng)器在40%接點(diǎn)持續(xù)率狀態(tài)下1h 耗電量是100% 接電持續(xù)率狀態(tài)下1h 耗電量的40% 左右,說(shuō)明電力液壓推動(dòng)器啟動(dòng)過(guò)程的耗能與額定運(yùn)行階段的耗能基本相同;同樣額定推力的推動(dòng)器用在不同類(lèi)型的制動(dòng)器上,使得制動(dòng)器的制動(dòng)力矩不同;同樣推動(dòng)力的推動(dòng)器,額定制動(dòng)力矩大的制動(dòng)器,其能效值較高。
3.2 能效分析
由式(1)得
Me=IDF (3)
有效制動(dòng)力
式中:F b 為單臺(tái)制動(dòng)器的有效制動(dòng)力,N;Mb 為單臺(tái)制動(dòng)器的制動(dòng)力矩,當(dāng)試驗(yàn)測(cè)得的制動(dòng)力矩大于產(chǎn)品銘牌標(biāo)定的制動(dòng)力矩時(shí);Mb 為產(chǎn)品銘牌標(biāo)定的制動(dòng)力矩Me,否則,為實(shí)測(cè)制動(dòng)力矩,N·m;R 為理論制動(dòng)半徑,m。
對(duì)于所研究的3 個(gè)型號(hào)制動(dòng)器,實(shí)測(cè)制動(dòng)力矩均大于額定制動(dòng)力矩,故
Mb=Me = F b· R = DF b
F b /F = (5)
通過(guò)式(5)可以看出,需要提高電力液壓鼓式制動(dòng)器的能效,可以提高綜合傳動(dòng)比,增大摩擦因數(shù),提高推動(dòng)器推力利用系數(shù),提高機(jī)械傳動(dòng)效率。
4、結(jié)論
1)制動(dòng)器整個(gè)系統(tǒng)的總傳動(dòng)比與制動(dòng)器結(jié)構(gòu)形式無(wú)關(guān),與推動(dòng)器推力利用系數(shù)、摩擦因數(shù)和結(jié)構(gòu)傳動(dòng)效率等因素有關(guān)。
2)機(jī)構(gòu)杠桿比與機(jī)械傳動(dòng)效率、制動(dòng)力、推動(dòng)器推力、制動(dòng)輪直徑、摩擦因數(shù)等無(wú)關(guān),只與結(jié)構(gòu)形式有關(guān)。
3)由于系統(tǒng)總的傳動(dòng)比與機(jī)構(gòu)杠桿比表示的意義和計(jì)算公式不同,機(jī)構(gòu)杠桿比大的系統(tǒng)總傳比一定大;杠桿比大的額定制動(dòng)力不一定大。
4)系統(tǒng)總傳動(dòng)比與額定制動(dòng)力成正比。
5)電力液壓推動(dòng)器啟動(dòng)過(guò)程的耗能與額定運(yùn)行階段的耗能基本相同。
6)同樣額定推力的推動(dòng)器用在不同類(lèi)型的制動(dòng)器上,由系統(tǒng)總傳動(dòng)比不同可以得到不同的制動(dòng)力矩。
7)同樣推動(dòng)力的推動(dòng)器,額定制動(dòng)力矩大的制動(dòng)器其能效值較高。
8)制動(dòng)器的能效高低與系統(tǒng)總傳動(dòng)比、摩擦因數(shù)、機(jī)械傳動(dòng)效率、推動(dòng)器推力利用系數(shù)、推動(dòng)器能效有關(guān)。
5、能效提升改進(jìn)建議
1)提高系統(tǒng)總傳動(dòng)比 主要是提高摩擦因數(shù)、提高推動(dòng)器推力利用系數(shù)、提高機(jī)械傳動(dòng)效率。還有進(jìn)一步制動(dòng)瓦退距、制動(dòng)器的動(dòng)作時(shí)間、推動(dòng)器工作行程等因素,最佳的能效需要對(duì)這些參數(shù)綜合研究,達(dá)到相對(duì)優(yōu)化的狀態(tài)。
2)創(chuàng)新制動(dòng)器結(jié)構(gòu) 通過(guò)研究可以看出結(jié)構(gòu)杠桿比、制動(dòng)彈簧布置方式、制動(dòng)臂形狀等能效具有影響。相同系統(tǒng)的制動(dòng)器適當(dāng)增大機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比可以提高能效值。
3)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)裝置 提高推動(dòng)器電機(jī)能效、提高推動(dòng)器液壓泵的效率、用電磁推動(dòng)器代替電力液壓推動(dòng)器、采用兩步制動(dòng)、采用電磁液壓推動(dòng)器等也可以提高能效。變頻驅(qū)動(dòng)技術(shù)也是提高制動(dòng)器能效的途徑。
4)合理選擇推動(dòng)器 根據(jù)制動(dòng)力矩選擇匹配的推動(dòng)器,選擇合適的推動(dòng)器參數(shù),如推動(dòng)器推力、動(dòng)作頻率、推動(dòng)器電機(jī)功率等,避免大馬拉小車(chē),超額配置。