CN1098173A - 制动装置 - Google Patents

Abstract

一种适用于大惯量机械设备，特别是矿山运输机 械设备的制动装置，主要由壳体、左、右法兰盘、轴承 座、配油套、传动轴等组成。其特征是在壳体上连接 有静摩擦片，传动轴上连接有动摩擦片，动、静片之间 充满流动的粘性工作油液，壳体内装有活塞，活塞内 腔装有蝶簧，蝶簧右端有一压簧组件。本发明在制动 中可调扭矩、动行平稳、温升低、防爆可靠，可用于事 故停电制动。

Description

本发明属于大惯量机械设备的能耗制动装置，特别适用于矿山运输机械中要求调控制动扭矩、防爆制动及事故停电制动的场合。

目前在机械设备中属于利用液体进行制动或传动的装置主要有：（一）液力制动器：利用液体的动力进行制动，本身无法实现事故停电制动，低速时须与机械闸配合使用;（二）液压制动器：利用液体的压力进行制动，低速时制动扭矩太小;（三）油膜摩擦调速器：属于传动装置。大惯量机械设备特别是矿山运输机械设备，在停车制动中要求保持恒减速度;在事故停电状态下要求安全制动;在井下工作环境中还要求防爆制动。目前的绝大多数制动装置都不能同时满足上述要求。

本发明的目的在于设计一种制动扭矩可调控、表面温升低、防爆可靠、可实现事故停电制动的新型制动装置。

本发明主要由壳体3，左法兰盘12、右法兰盘4，轴承座5，配油套6，传动轴7等组成，其特征是在壳体3上连接有多片静摩擦片1，传动轴7上连接有多片动摩擦片2，动、静片之间充满流动的粘性工作油液，壳体3内装有活塞9，活塞9内腔装有蝶簧10，蝶簧10右端有一压簧组件11，用以调节蝶簧的预压缩量，片隙指示杆13伸于壳体3外。

本发明的优点是在制动过程中可调扭矩、动行平稳、温升低、防爆可靠，可用于事故停电制动。该发明与外设电液系统构成闭环，可实现自动控制，是一种新型的制动装置。

附图说明：图1为本发明结构示意图，图2为动摩擦片端面油槽的横向剖面图。

其中：1-静摩擦片    2-动摩擦片

3-壳体    4-右法兰盘

5-轴承座    6-配油套

7-传动轴    8-弹性柱销

9-活塞    10-蝶簧

11-压簧组件（包括d，e，f，g，4个另件）

12-左法兰盘    13-片隙指示杆

A-工作油入口    B-工作油出口    C-控制油口

Ⅰ-动压油槽    Ⅱ-导油槽

现结合附图对本发明的工作原理及过程详细说明如下：

静摩擦片1与壳体3、动摩擦片2与传动轴7均为渐形线花键连接，动、静摩擦片均可沿轴向滑动，静片不能转动，动片可以随传动轴转动。本发明内有两个油腔，一个是活塞9与壳体3构成的控制油腔，另一个是动、静摩擦片处的工作油腔，两油腔由密封件隔开，彼此独立。控制油液由C口导入。工作油液采用轴心供油方式，由配油套6上的A口导入，再由传动轴7上的中心深孔及径向油孔进入工作油腔，工作油出口B位于壳体3顶部，可以确保动、静片间始终充满油液。

由于动、静片间充满油液，故当传动轴以角速度ω转动时，片间发生油膜剪切，由油液的粘性产生粘性制动扭矩，其大小为：

M₂＝λμ (ω)/(h)

式中：λ-结构常数    μ-油液的动力粘度

h-动、静片间隙    ω-动、静片转差

上式表明：当本发明几何结构尺寸一定时，λ即为常数，粘性制动扭矩M₂与转差ω成正比，与片隙h成反比，油液粘度μ越大粘性制动扭矩就越大。

在制动过程中，随着时间的推移，本发明的转差ω越来越小，粘性制动扭矩也随之减小，因此在制动过程中要保持足够的制动扭矩，就势必要在ω减小的同时减小片隙h（即油膜厚度），当h减至最小油膜厚度时，油膜破坏，动、静片彼此贴合在一起，此后本发明进入短时的湿式摩擦制动状态直至停机为止。

粘性制动扭矩的调控是通过改变控制油液的压力来实现的。油压信号由外设液控系统提供。控制油压降低时，活塞9左移，片隙h减小，使扭矩M₂增大。油压信号可以人工调节，也可以由电信号来控制。

制动过程中，由于动、静片间的相对转动，片隙中发生油膜剪切而产生热量，工作油液在压差作用下强迫流动，通过直接冷却及时将热量带走，从而保证本发明壳体的表面温度不高，实现可靠防爆。

当因事故而意外停电时，控制油压降为零，活塞在蝶簧的弹性恢复力作用下左移，最终将摩擦片压合，并保持预定的压紧力，使主机在停电状态下可靠停机。

为了使动、静片间的油膜形成动压并具有一定的刚度，在动摩擦片的两端面上均开设了均布的径向油槽，其横向剖面呈双阶梯形，其中油槽Ⅰ用于形成动压力，油槽Ⅱ主要用于导油。

本发明制动终了状态是ω＝0而动、静片压合在一起，当解除制时，活塞右移，但此时端面加工精度较高的动、静摩擦片，由于粘性油液的作用仍牢牢地吸附在一起，为此在动片与动片之间、静片与静片之间均设置了弹性分离元件8（弹性柱销），这些柱销分别均布于壳体和传动轴的花键齿的齿间中。

停车制动后，本发明靠蝶簧压紧摩擦片，由静摩擦扭矩来保证停车可靠。蝶簧的预压量由压簧组件11来调态，该组件左端件套d压在蝶簧上，钢球e装在套d内，螺筒f通过螺纹与右法尘盘4相连。在装配时，可通过该组件方便地调定蝶簧的预压量，从而保证其达到所要求的预紧力;在使用过程中，则可通过该组件及时补偿因摩擦片的磨损而造成的预压量减小，以确保蝶簧的预紧力。蝶簧预压量的大小由壳体外的片隙指示杆13的伸出长度来反映，螺钉g将压簧组件锁定在轴承座5上。

为了使工作油液在离心力的作用下进入工作油腔，有利于摩擦片的均匀润滑与冷却，避免工作油液的轴向流动而导致对摩擦片的轴向冲击，工作油液采用轴心供油方式，工作油液宜采用一定粘度的液力传动油、液压油、机械油。

Claims (9)

1、一种适用于大惯量机械设备特别是矿山运输机械设备的制动装置，主要由壳体(3)、左法兰盘(12)、右法兰盘(4)、轴承座(5)、配油套(6)、传动轴(7)组成，其特征是在壳体(3)上连接有多片静摩擦片(1)，传动轴(7)上连接有多片动摩擦片(2)，动、静片之间充满流动的粘性工作油液，壳体(3)内装有活塞(9)，活塞(9)内腔装有蝶簧(10)，蝶簧(10)右端有一压簧组件(11)，用以调节蝶簧的预压缩量。

2、根据权利要求1所述的制动装置其特征是在传动轴上开有一中心深孔及若干径向油孔，用以向动、静摩擦片隙中供油。

3、根据权利要求1所述的制动装置其特征是动摩擦片（2）与传动轴（7）、静摩擦片（1）与壳体（3）都采用渐开线花键连接。

4、根据权利要求1或2或3所述的制动装置其特征是动摩擦片的两端面上均开设了均布的径向油槽。

5、根据权利要求4所述的制动装置其特征是所述动摩擦片上的径向油槽为双阶梯形。

6、根据权利要求1或3所述的制动装置其特征是在动片与动片之间、静片与静片之间设置有弹性分离元件（8），分别均布于壳体和传动轴的花键齿的齿间中。

7、根据权利要求1或3所述的制动装置其特征是压簧组件（11），由（d），（e），（f），（g），组成，其中装有钢球（e）的套（d）装在螺筒（f）上，螺筒（f）与右法兰盘（4）相连，螺钉（g）将螺筒（f）锁定在轴承座（5）上。

8、根据权利要求7所述的制动装置其特征是在活塞上装有一带刻度的片隙指示杆（13）并伸于壳体（3）外。

9、根据权利要求1或2所述的制动装置其特征是所述的粘性工作油液可采用一定粘度的液力传动油、液压油、机械油。