液压钳盘式制动器液压系统设计

张明磊　刘彪

摘 要：国内目前仍然以鼓式制动器为主，液压钳盘式制动器还处于前期开发推广阶段。随着科学技术的不断进步，用盘式制动器替换传统的鼓式制动器就迅速发展起来。国外几乎在所有的固定设备和轮式设备上已经淘汰了鼓式制动器应用了盘式制动器。盘式制动器不仅替换了汽车的前后制动器而且在起重机械、矿山机械、缆索装备、港口机械上被普遍使用。其产品主要技术特点：弹簧制动、液压释放；具有液压失效保护、电气失效保护功能。

关键词：盘式；制动器；液压；失效保护

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.23.013

1 液压钳盘式制动器的项目介绍

风力发电机工作时一般需要两个制动器来保证其安全运行；一个安装在主增速机和发电机之间的传动轴上称为主制动器，该制动器是在风速超过发电机的上限时或维修时使用。另一个是偏航制动器。偏航制动器安装在风力发电机下部的转盘上，当机头旋转的圈数超过电缆的允许极限时进行制动、待机回位。

2 液压钳盘式制动器的结构组成

本文介绍的盘式制动器是双柱单缸制动器，设备均采用优质钢材制造，可以广泛的用于风力发电、起重机械，港口机械，矿山机械，缆索和皮带运输机的制动。

液压钳盘式制动器执行机构主要由机体机构、钳体机构、油压机构、导向机构等构成，主要完成加压、夹紧、制动等动作，在设计中行程具备可调功能，以适应不同设备的要求。同时要求该设备具有制动间隙无级自动补偿、恒定制动力矩，快速制动反应≤0.1秒，多工况的失效保护功能。根据上述要求设计出的基本结构如图1所示。

该液压钳盘式制动器工作过程如下：

将液压盘式制动器安放在需要制动的部件上，调节好摩擦片与受制动部件的间距。此时部件处于无制动工况，当调整溢流阀压力，可以控制制动压力，对部件执行制动动作。通过开启电磁阀可以控制制动器的开启、半制动工况。在控制中，通过上钳体中的油缸控制摩擦片之间的间距，以到达控制效果。

如果更换相应的摩擦片可以对不同部件的制动，调节溢流阀可以选择不同的部件大小，从而实现可行性。

3 液压钳盘式制动器的液压系统设计

3.1 液压缸主要参数确定

液压钳盘式制动器的工况：待机、半制动、制动。根据液压系统的主要参数与性能要求计算出液压缸的工作压力、主要结构尺寸、速度、时间及输出力等参数。

3.2 拟定基本回路和确定液压系统原理图

该系统为中压系统，快速行程时输出最大流量，工进时仅输出与液压缸需要相适应的流量，因此选用斜盘式轴向柱塞泵比较合理。根据系统的运动方式和要求，采用差动连接运动回路来实现快速运动。即快进快退时由泵供油，液压缸实现差动连接。采用电磁阀的速度换接回路，由PLC直接控制，管路简单，行程大小也容易调整。

根据拟定的基本回路可以确定液压系统的原理图2所示。

系统的油源为油泵1，其压力由溢流阀6、压力开关10、蓄能器12设定，单向阀2用于防止压力油倒灌。系统的执行器由制动油缸、上钳体等组成。

电机通电，且电磁阀7、8不工作时，制动油缸后腔进高压油，开始制动；电磁阀7得电，制动油缸两腔加压，打开制动器；电磁阀7、8同时得电，制动器处于半制动状态，制动力由溢流阀5决定；压力开关在各种状态中负责保持压力在设定压力的90%～100%间工作（启停电机）；用人工将电磁阀7打开，摇动手泵8可以打开制动器，用于在无电状态下维修。

4 结论

本设计使液压钳盘式制动器具有制动间隙无级自动补偿、恒定制动力矩，快速制动反应≤0.1秒，多工况的失效保护功能，达到了预期的设计目标，与PLC控制技术相结合，可使液压系统更加精确、灵活地完成预期的设计要求。

参考文献：

[1]姜继海，宋锦春，高常识.液压与气压传动[M].北京：高等教育出版社，2002：10-331.

[2]上海煤矿机械研究所.液压传动设计手册[M].上海：上海人民出版社，1976：33-56.

[3]机械设计手册.第四册[M].北京：机械工业出版社，2004：8.

作者简介：张明磊（1988-），男，助理工程师，研究方向：为非标机械设计，主要从事机械及机电一体化产品的研发、设计、制造和推广工作。