CN101978190B - 特别适用于工业应用的具有减小直径的多个盘的空气冷却气动致动制动器 - Google Patents

Abstract

一种特别适用于工业应用的具有减小直径的多个盘的空气冷却气动致动制动器(1)，包括：主体(2)，其可固定于机器或类似物的固定部分；多个互相同轴的盘(11)，这些盘连接起来而能一起绕与可固定有该制动器的机器的所要制动的轴公共的轴线(26)转动并且可沿着公共轴线(26)相对于所要制动的轴轴向地滑动；可沿着公共轴线(26)相对于所要制动的轴轴向地滑动的多个摩擦构件(12)，各摩擦构件连接起来而相对于主体(2)转动，各摩擦构件(12)可与各盘的侧面配合并由弹性装置(17)保持在开放即不接触各盘(11)的位置，制动器的致动动作用致动装置(19)来达到，其通过抵抗弹性装置(17)的作用使各摩擦构件(12)运动而接触各盘(11)的侧面；这种制动器还包括用于产生空气流的装置(24)，其连接于主体(2)并构造成适于产生适于冲击各盘(11)的至少一个空气流，并且空气流相对于各盘(11)径向定向。

Description

特别适用于工业应用的具有减小直径的多个盘的空气冷却气动致动制动器

技术领域

本发明涉及一种特别适用于工业应用的具有减小直径的多个盘的空气冷却气动致动制动器。

背景技术

已知，各种工业应用的承载轴，诸如开卷机的承载轴，需要安装气动致动的制动器。

各种开卷机是设计成以恒定的张力拉开卷绕在卷轴上的成卷的挠性产品，以允许开始加工这类产品的过程。

建立这种恒定的张力是通过让制动器盘连续地在对应的摩擦靴上打滑来实现的，这需要用气动致动系统来调节制动器制动力矩的数值。

通常，为了消散摩擦产生的热量，设置一个通风系统，以限制制动器各部件的过热以及因此防止摩擦材料的损坏。

迄今，这些应用场合普遍采用带有单个中心盘的各种简单制动器，其中，借助气动致动系统来产生制动力矩，而气动致动系统是由安装在盘周围区域的可变数量的多个滑脚构成的。

为了消散这种已知型式的制动器的热量，安装一个风机来产生沿着盘的轴向的空气流，风机设计成既冷却盘同时也冷却摩擦材料。

这类制动装置总是工作在连续打滑的情况下，这将引起温度升高，而摩擦材料和盘的耐久性以及控制制动力矩的适当摩擦系数的保持都与温度密切相关。

在单盘制动器中，很明显，没有能够完全消散所有产生的热量的途径，因为单个构件的热交换面积有限，不足以胜任这一任务。

的确，在单盘制动器上，总是能观察到打滑表面的高工作温度，而且，以任何方式都不能使其降低。

所以，这些组件的各部件必须在很高的恒定温度数值下工作，根据经验，这个温度处于几百度的量级。

这样高的温度使摩擦材料的强度成比例地降低，其后果是摩擦材料的迅速磨损，损伤打滑表面并改变摩擦系数。

所有这些对功能和力矩调整都有不利影响。

而且，为了增大热交换表面不得不用大直径的盘，这将使摩擦材料工作的圆周速度大为增高。

增高的圆周速度对摩擦材料的磨损有不利影响，当然，高温也影响摩擦材料的磨损。

这些已知的制动器还有许多其它缺点，包括这样的情况，既然这种制动器总是在连续打滑的情况下工作，对于一天24小时连续工作的装置来说，操作人员不得不连续不断地监测各滑脚的磨损，它们的磨损又是互不相同的，还要进行预防性维护，把系统停下来。

已知的制动器的另一个缺点是，要想使其恢复到初始状态需要更换各摩擦垫和金属盘，这相当于最终更换整个制动器。必然增加拆解、装配和清洗所需的停用时间的成本。

已知制动器的再一个缺点是，由制动器传递的制动力矩对应于由各滑脚产生的制动力矩之和，然而，由于摩擦材料的不同特性以及由于不同的磨损程度，各滑脚的制动力矩互相之间的变化是极大的。

那些不同的磨损事实上是不均匀的，这是由于盘的直接受冷却空气流吹扫的那一侧的温度与盘的冷却空气流不能充分吹到的另一侧的温度的不同。

已知制动器的再一个缺点在于，摩擦材料的连续不断的磨损会释放出许多细微的颗粒物，这些颗粒物对环境极为有害，同时污染正在被加工的以成卷的产品，造成它们的质量下降。

已知制动器的再一个缺点在于，制动器的气动致动是分配在多个滑脚上，所以为了完成任何一个开卷循环，必须选择滑脚的数目，以便设定力矩比。

这一过程必须由操作人员在加工之前和在加工过程中按照他们的经验手动地进行，要考虑所有过程变量，诸如带子的不同张力以及卷料的不同直径和宽度。

在改变影响力矩、热量和磨损均匀度的参数时，也要考虑那些变量。

计算的制动力矩可能不再充分地追随制动器工作过程中各工作变量的数值的变化，这可能造成难以控制带子张力，然而，为了保证产品质量，维持张力的恒定是决定性的。

发明内容

本发明的目标是通过提供一种特别适用于工业应用的具有减小直径的多个盘的空气冷却气动致动制动器来消除以上提到的各个缺点，与已知的制动器相比，这种制动器工作在降低了的运行温度下，所以可降低制动器的磨损。

在这一目标下，本发明的目的是提供一种允许连续地改变制动力矩的气动制动器。

本发明的另一个目的是提供一种结构紧凑因而可降低制动器的各零部件的机械应力的气动制动器。

这一目标以及这些和其它目的将在下文变得更加明显并可用这样一种特别适用于工业应用的具有减小直径的多个盘的空气冷却气动致动制动器来实现，它包括：

-主体，其可固定于机器或类似物的固定部分；

-多个互相同轴的盘，这些盘连接起来而能一起绕与所述机器的所要制动的轴公共的轴线转动并且可沿着所述公共轴线相对于所述轴轴向地滑动；

-多个摩擦构件，该多个摩擦构件可沿着所述公共轴线相对于所述轴轴向地滑动，并连接起来而相对于所述主体转动，这些摩擦构件可与所述各盘的侧面配合，并且用弹性装置可使它们保持在开放即不接触所述各盘的位置；以及

-致动装置，用于抵抗所述弹性装置的作用以及用于使所述各摩擦构件运动而与所述各盘的侧面接触；

其特征在于，它包括用于产生空气流的装置，该空气流产生装置与主体关联并适于产生冲击所述各盘并相对于所述各盘径向定向的至少一个空气流。

附图说明

本发明的其他特点和优点将在下面本发明的一种特别适用于工业应用的具有减小直径的多个盘的空气冷却气动致动制动器的一个优选但非排它的实施例的说明中显现出来，这种制动器以非限制性的例子图示于各附图，其中：

图1是本发明的一种特别适用于工业应用的具有减小直径的多个盘的空气冷却气动致动制动器的分解立体图；

图2是沿着图1所示的制动器的沿一径向平面截取的剖视图；

图3是图2所示的制动器沿着线III-III截取的剖视图；以及

图4是图2所示的制动器沿着线VI-VI截取的剖视图。

具体实施方式

参照各附图，这种特别适用于工业应用的具有减小直径的多个盘的空气冷却气动致动制动器总地以附图标记1标示，其包括主体2，制动器的各固定件和运动件都装配在主体2内。

主体2连接有前部板3和后凸缘4，两者都呈现大致圆的平板形状。

主体2通过第一螺钉2a固定于前部板3，各螺钉插入主体2上的螺纹孔2b并插入前部板3上的孔3b，螺钉头邻靠在前部板3的外表面上。

前部板3和后凸缘4互相面对并由杆5把它们互相连接起来，各杆5互相平行并且都连接到互相面对的前部板3和后凸缘4各自的端面3a和4a。

在这里讨论的实施例中，杆5的数目是4个，具有圆柱形截面，每端都有螺纹孔6。

各杆5布置在一个方形的各角部，用作制动器的各可动件的引导件，这将在下文说明。

各杆5和前部板3和后凸缘4这三者的互相固定是这样来实现的：把各杆5的端部5a和5b分别插进端面3a和4a上的各邻接孔7和8。

通过把与螺纹孔6配合的螺钉9来完成固定。

可以用例如穿过设置在后凸缘4上的各孔10内的螺钉2c把主体2固定到机器或类似物的固定部分，这种固定在各图中没有示出。

后凸缘4还包括中心孔4b，供机器的被施加制动的轴穿过。

制动器1的制动作用靠多个互相同轴的盘11和夹置于每两个盘11之间的多个摩擦构件12的联接来产生。

在所示的实施例中，盘11的数目是4个。当然其数目可以在最小值2和根据设计要求所定义的最大数之间变化。

开有槽的毂13装配于各盘11，装配成可相对于它们的公共轴线26滑动，公共轴线26与被制动轴的轴线重合，可以按照本身已知的机械联接方式把毂13键合在被制动轴上，诸如采用强制联接、键/舌联接、等等。

毂13的外部带槽的轮廓13a，以与各盘11上设置的对应的内部带槽轮廓配合，两者互相配合而联接起来，将它们联接成随轴一起转动。

多个盘11是布置在主体2内，在前部板3和后凸缘4之间。

更确切地说，各盘11的外径内切于由各杆5从外面界定的区域内，各杆5是围绕轴线26，亦即毂13和各盘11的轴线布置的，且平行于轴线26。

各摩擦构件12可相对于所要制动的轴沿轴线26轴向地滑动，在制动过程中它们通过与各盘11的侧面11a接触而与各盘11配合，且必要时可以让它们分离。

各摩擦构件12互连连接于成相对于主体2转动。

各摩擦构件12包括固定于各垫子支承件15的垫子14，而各垫子支承件15与各盘11交错。

各垫子支承件15有用于滑动插入各杆5上的引导孔16，因此各引导孔16用作引导构件。

各垫子支承件15是大致半圆形的，并且至少部分地围绕毂13。

在各图所示的实施例中，每两个垫子支承件15成对地工作在各盘11的侧面11a上，或在各盘11的直径相对的区域上。

各对垫子支承件15夹置于每一对互相面对的盘11之间，夹置于前部板3和面对前部板3的盘11之间，以及夹置于后凸缘4和面对后凸缘4的盘之间。

在各图所示的实施例中，每个垫子支承件15上有两个引导孔16，它们分别设置在垫子支承件15的两个端部15b上。

在弹性装置使各摩擦构件12不接触各盘11时，各摩擦构件12保持在开放位置，就是处于定义非制动步骤的位置，而弹性装置包括多个压缩组件17，每个组件对应于一个盘11。

各压缩组件17包括螺旋弹簧18，各弹簧装配成可沿着各杆5滑动。

各弹簧18被夹置于每一对相邻的垫子支承件15之间。

个体地来看，各压缩组件17包括弹性系数完全相同的弹簧18。

不同的是，各弹簧18根据它们各自所属的压缩组件17而有不同的弹性系数。

更确切地说，通过改变以下参数中的至少一个，各弹簧18的弹性系数是可变的：弹簧的材料、弹簧金属丝的直径、弹簧的行程、弹簧的有效圈数、以及弹簧的压实圈数。

这一区别适用于使压缩组件17中的每一个产生不同的弹性反作用力。

这一区别允许把各压缩组件17根据每一个体压缩组件17的弹性反作用力数值来分类，这样就可用制动力矩建立制动器1的逐渐配合，而制动力矩可以是按照使用要求连续改变的，这将在下文解释。

用致动装置19可致动制动步骤，致动装置19，通过抵抗由各压缩组件17构成的弹性装置的作用，可压实制动器1的运动件，具体地说，就是使各摩擦构件12运动而与各盘11的各侧面11a接触。

致动装置19包括多个气动致动器，这些致动器容纳在恰当地设置在行程于前部板3上的座20里，并且用各螺钉22固定于前部板3。

在施加制动过程中，各气动致动器的活塞21作用于推板23，推板23上有多个通孔23a，各杆5插入穿过各通孔23a，因而允许推板23在各杆5上沿着轴线26滑动。

推板23，在各气动致动器的活塞21的作用下，通过它的前端面23b的接触与面对前部板3的第一对垫子支承件15配合，随后还是在各气动致动器的作用下，面对后凸缘4的最后那一对垫子支承件15通过接触与后凸缘4配合。

在所述的实施例中，气动致动器的数目是4个，均匀地布置在前部板3上，因而产生一个作用在推板23上的均匀的推力。

但是，可以按照设计要求改变气动致动器的数目。

根据本发明，制动器1包括用于产生空气流的装置24，其与主体2关联并可被致动而产生至少一个空气流，这个空气流适于冲击各盘11并且相对于各盘11径向定向。

空气流产生装置24包括至少两个互相相对的风机25，它们布置在成形在制动器1的各部件之间的通风通道上。

更确切地说，各垫子支承件15的面对各盘11的每个面27上有至少两个垫子14，它们布置成互相间隔而形成至少一个径向的通风通道，该通风通道用于由用于产生空气流的装置24产生的空气流。

更确切地说，各垫子14是布置成靠近引导孔16，并且有两个互相相对的通风通道。

为了优化各盘11和各垫子14的冷却，两个风机25是安装在成形在主体2内的恰当地设置的座2d内，从而布置成靠近所要冷却的各盘11。

从外面看，制动器1由于主体2的各侧面覆盖件28而完整，各侧面覆盖件28上有通气口29，供冷却空气的辅助散发。

本发明的特别适用于工业应用的具有多个盘的空气冷却气动致动制动器1的操作，从图示和已经进行的说明来看，是很明显的。

具体来说，采用设有弹簧18的各压缩组件17，各弹簧按照它们所属的压缩组件17有不同的弹性系数，在推动推板23的各气动致动器的活塞21的作用下，将制动器1的各运动件压实，这允许一旦超过设有弹簧18的各个体压缩组件17的弹性反作用力，根据采用的气动力的大小使各盘11依次地联接起来。

通过这样来做，可以用空气的单一供给达到制动力矩的连续变化，而不必进一步精细调整。

与已知的各种制动器相比，这种型式的制动器的气动致动器的致动要求相对较低的工作压力，其在0.2巴到6巴范围内。

多个薄断面盘11和布置在外周位置的各垫子14的应用允许有均匀地分布在各零件之间的大量可用空间，以及允许由两个风机25的联合作用产生的两路互相相对的空气流的通过。

产生的空气流能够均匀地冷却所有工作表面，使之不发生过热现象，保持温度处于很低的程度，以及使摩擦材料内不会出现热应力，与降低的圆周速度相组合，使摩擦材料的工作处于磨损近乎为零的状态。

这一结果使得可以在任何应用场合和在任何工作速度下摩擦系数和工作制动力矩保持为常数。

在实践中，已经发现，本发明的这种具有减小直径的多个盘的空气冷却气动致动制动器完全达到了预想的目标和目的，因为它能够保持各盘的工作温度低于已知各种制动器的工作温度，从而允许垫子的摩擦材料工作于没有热应力的状态，所以可确保磨损近乎为零。

本发明的制动器的另一个优点是，所采用的小直径盘有实心的断面和很小的厚度，这可防止冷却空气产生大的离心力，因而冷却空气不会对抗从风机来的空气。

本发明的制动器的再一个优点是，由于设置了两个互相相对的风机，冷却空气可从盘的两侧均匀地冷却各盘。

本发明的制动器的再一个优点是，由发热产生的热量在多个零件上消散，这些零件加起来有很大的可利用热交换表面，这些热交换表面承受由风机产生的空气流的冷却。

本发明的制动器的再一个优点在于，由于盘的直径小以及因而它们的圆周速度低，所以材料内产生的机械应力减小。

本发明的制动器的再一个优点是，由于设置有带有弹簧的压缩组件，而各组弹簧的弹性系数又是互不相同的，所以可通过设置一个可使各盘自动地依序逐渐配合的系统，施加调节的制动力矩。

应能设想到，这种特别适用于工业应用的具有减小直径的多个盘的空气冷却气动致动制动器可以有各种变型和改变，所有这些都属于权利要求书的范围之内。

所有详细结构还可用技术上等同的其它零件进行替换。

实践中，采用的材料，只要它们适用于具体用途，包括它们的形状和尺寸，可以按照要求和技术状态任意选取。

本申请要求享有意大利专利申请号MI1008A000472的优先权，其内容以引用方式包含于此。

在任一权利要求中提到的技术特征跟随有附图标记的情况中，后缀附图标记的唯一目的是增加那些权利要求的可理解性，因此，那些附图标记对用那些附图标记举例标识的每个零件的解释没有任何限制作用。

Claims (14)

1.一种适用于工业应用的具有减小直径的多个盘的空气冷却气动致动制动器，所述制动器包括：

-主体（2），所述主体可固定于机器的固定部分；

-多个互相同轴的盘（11），所述多个盘互连连接以绕与所述机器的所要制动的轴的公共轴线（26）转动并且可沿着所述公共轴线相对于所述轴轴向地滑动；

-多个摩擦构件（12），所述多个摩擦构件可沿着所述公共轴线（26）相对于所述轴轴向地滑动，并互连连接成相对于所述主体（2）转动，且与所述盘的侧面（11a）配合；

-致动装置（19），所述致动装置用于使所述摩擦构件运动而与所述盘（11）的所述侧面（11a）接触;

-用于产生空气流的装置（24），所述用于产生空气流的装置与所述主体（2）关联并适于产生适于冲击所述盘（11）的至少一个空气流，

其特征在于，所述制动器还包括弹性装置（17），所述弹性装置适于将所述摩擦构件（12）保持在开放位置，即不接触所述盘（11）的位置，所述致动装置（19）还适于抵抗所述弹性装置（17）的作用；

所述摩擦构件（12）包括与所述盘（11）交错的垫子支承件（15），所述垫子支承件（15）具有固定在其面对所述盘（11）的每个表面（27）上的至少两个垫子（14），所述垫子（14）互相间隔并形成相对于所述公共轴线（26）径向地延伸的至少一个通风通道，所述至少一个通风通道用于所述空气流；

所述空气流产生装置（24）包括布置在所述至少一个通风通道处的至少两个互相相对的风机（25），从而由所述风机（25）产生的所述空气流相对于所述盘（11）径向定向。

2.如权利要求1所述的制动器，其特征在于，所述主体（2）关联有后凸缘（4），所述后凸缘可连接到所述机器的所述固定部分并限定供所述轴穿过的中心孔（4b），所述后凸缘（4）面对前部板（3）并通过平行于所述公共轴线（26）定向的各杆（5）与所述前部板（3）互连连接。

3.如权利要求2所述的制动器，其特征在于，所述盘（11）插入在带槽的毂（13）上并可在所述带槽的毂（13）上滑动，而所述带槽的毂可通过键连接在所述所要制动的轴上，所述盘（11）具有内部带槽轮廓（11b），所述内部带槽轮廓可联接于所述带槽的毂的轮廓，所述盘的外径基本上内切于由所述各杆（5）在外部界定的区域。

4.如权利要求2或3所述的制动器，其特征在于，所述垫子支承件（15）由所述各杆（5）滑动地支承并且交错在所述盘（11）之间。

5.如权利要求3所述的制动器，其特征在于，所述垫子支承件（15）是大致半圆形的，至少部分地围绕着所述毂（13），并包括滑动地与所述各杆（5）配合的引导孔（16）。

6.如权利要求2或3所述的制动器，其特征在于，所述制动器包括成对的所述垫子支承件（15），所述成对的所述垫子支承件直径相对并夹置于每一对所述互相面对的盘（11）之间、所述前部板（3）和面对所述前部板（3）的所述盘（11）之间、以及于所述后凸缘（4）和面对所述后凸缘（4）的所述盘（11）之间。

7.如权利要求1或2所述的制动器，其特征在于，所述制动器包括用于侧面覆盖所述主体（2）的构件，所述构件形成通气口（29），用于冷却空气的辅助散发。

8.如权利要求7所述的制动器，其特征在于，所述风机（25）布置在成形在所述主体（2）内的座（2d）内，从而不从所述主体（2）突出，并且布置成靠近所要冷却的所述盘（11）。

9.如权利要求2或3所述的制动器，其特征在于，所述弹性装置包括多个压缩组件（17），一个压缩组件用于所述盘中（11）的一个，所述多个压缩组件各包括夹置于每一对相邻的垫子支承件（15）之间的螺旋弹簧（18），所述弹簧（18）滑动地装配在所述各杆（5）上。

10.如权利要求9所述的制动器，其特征在于，属于同一压缩组件（17）的所述弹簧（18）有相同的弹性系数。

11.如权利要求9所述的制动器，其特征在于，所述弹簧（18）根据其所属的压缩组件（17）具有不同的弹性系数。

12.如前述权利要求10或11所述的制动器，其特征在于，所述弹性系数可通过改变下列参数至少之一而改变：所述弹簧（18）的材料、所述弹簧金属丝的直径、所述弹簧的行程、所述弹簧的有效圈数、以及所述弹簧的压实圈数，而使所述压缩组件（17）中的每个产生不同的弹性反作用力。

13.如权利要求6所述的制动器，其特征在于，所述致动装置（19）包括多个气动致动器（21），所述气动致动器容纳在形成在所述前部板（3）内至少一个适当地设置的座（20）内并作用在推板（23）上，所述推板在所述致动器（21）的作用下在所述各杆（5）上进行滑动地平移运动并可用其前表面之一通过抵靠接触与面对所述前部板（3）的所述成对的所述垫子支承件（15）配合。

14.如权利要求6所述的制动器，其特征在于，面对所述后凸缘（4）的所述成对的所述垫子支承件（15），在所述致动器（21）的作用下，可通过抵靠接触与所述后凸缘（4）配合。