专利名称：一种圆锥面外抱块式制动器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种摩擦类制动器，其用于制动的摩擦面采用圆锥面，是相对于现有外抱块式制动器利用圆柱面作为摩擦面的另一种方式。属于机械装置及运输技术领域。
背景技术：
外抱块式制动器广泛应用于各种起重、皮带运输、港口装卸及冶金等机械中，用于各种机构的减速和停车制动。外抱块式制动器也常称为鼓式或轮式制动器，主要结构包括制动瓦、制动臂、退距调整杆、制动弹簧、推动器、底座等，附属装置包括退距均等、自动磨损补偿、手动释放、检测开关等。制动作用的产生是利用制动瓦对安装于机构上的制动轮(亦称制动鼓)施加压力，从而产生制动力矩；制动压力来自于制动弹簧或推动器。制动瓦成对设置，对称布置，制动覆面包角常用的为70°，制动瓦上安装有制动衬垫。 外抱块式制动器已由国家或行业制定各种尺寸规格和制动力矩的标准系列产品，产品技术成熟，其制动摩擦面的特点是利用制动轮和制动瓦上的圆柱面。外抱块式制动器由专业厂家成套提供，制动轮常由联轴器厂家配套提供。目前使用的外抱块式制动器的制动力矩受制动轮外径和对偶件的摩擦系数等限制，导致制动力矩小，力矩适用范围窄。
发明内容
本发明的目的是克服上述外抱块式制动器的缺点，发挥圆锥面自行增力的优势，提供一种制动力矩更大或制动器构件可以减小的节能制动器。本发明的技术方案是外抱块式制动器包括制动臂、设置于所述制动臂上的制动瓦，制动瓦上设置有制动衬垫，制动衬垫作用于制动轮进行摩擦制动。制动轮上的制动摩擦面为360°圆锥面，制动衬垫上的制动摩擦面是与制动轮上的圆锥面相匹配的一段圆锥面。更进一步的是制动摩擦面形成的另一种方式是制动瓦上不设置制动衬垫，制动瓦直接与制动轮接触形成的制动摩擦面为圆锥面。更进一步的是用作制动摩擦面的圆锥面与制动作用力F的夹角α的范围为8° 彡 α 彡 50°。更进一步的是用作制动摩擦面的圆锥面由两个圆锥面构成，且两个圆锥面相互对称。更进一步的是制动轮圆锥面为内凹方式，制动衬垫圆锥面为外凸方式，制动器相互匹配的圆锥面也可采用内凹和外凸方向相反的方式。更进一步的是制动瓦上不设置制动衬垫时，制动轮圆锥面为内凹方式，制动瓦上的圆锥面为外凸方式，制动器相互匹配的圆锥面也可采用内凹和外凸方向相反的方式。本发明摩擦力产生并增力的原理是若制动作用力与制动瓦或制动轮的圆锥面之间角度为α (8°彡α彡50° )，施加的制动作用力为F，则在圆锥面上产生的制动压力N=F/sina，是施加的制动作用力F的Ι/sina倍。在制动作用力F相同的情况下，圆锥面摩擦制动的摩擦力及制动力矩是利用圆柱面作为摩擦面的外抱块式制动器的1/sin α倍。为了保证制动过程中，制动瓦与制动轮之间不被自锁，制动瓦与制动轮之间的摩擦系数μ需满足tga ^ μ。因此，对于各种制动材料，都可选择合适的制动作用力与圆锥面之间的夹角α，获得理想的制动力矩。本发明的有益效果如下I.在推动器及制动弹簧、制动臂等不变的情况下，可获得比现有外抱块式制动器大的制动力矩，制动作用力与圆锥面夹角越小，增力作用越大。2.与现有外抱块式制动器相比，在相同制动力矩情况下，可减小制动器构件的规格和截面尺寸，可节省资源，并有效节省能源。3.制动材料的选择范围更广，能更好地满足高温、耐磨等制动器使用性能的要求。
图I :圆锥面外抱块式制动器装配图。图2 :图I的A-A剖视图。图中标号对应零部件名称或标识说明如下底座I、制动臂2、制动瓦3、退距调整杆4、制动弹簧5、三角杆6、推动器7、制动轮8、制动衬垫9、制动轮圆锥面10、制动衬垫圆锥面11、制动作用力F、制动压力N、制动作用力与圆锥面间夹角α、制动覆面包角β，制动轮圆锥面根部间距d。
具体实施例方式下面结合附图对本发明主要结构特征和动作原理作进一步说明。参见图1，本发明制动器结构及动作过程和利用圆柱面作为摩擦面的外抱块式制动器相同。主要构件中，基本结构不变的包括底座I、制动臂2、退距调整杆4、制动弹簧5、三角杆6、推动器7。常用的常闭式制动器抱闸通过制动弹簧5拉紧制动器两制动臂2，从而使制动瓦3压紧制动轮8 ;松闸通过推动器7转动三角杆6，由退距调整杆4传力压紧制动弹簧5，从而使制动臂2向外侧摆动，使制动瓦3松开制动轮8。制动瓦3覆面包角β为70° 80°，制动衬垫9为制动瓦3的一个零件。图I所示为制动器的制动弹簧5水平安装的结构型式，现有利用圆柱面作为摩擦面的外抱块式制动器的各种结构型式皆适用于本发明，包括制动弹簧5垂直安装，以及推动器采用电磁铁或电力液压推动器等。图2更清楚显示了本发明的结构特征制动轮圆锥面10与制动衬垫圆锥面11相互匹配，并作为制动轮8与制动瓦3之间的制动摩擦面。需说明的是由于常规做法是制动轮由联轴器厂家配套提供，所以本图中制动轮用双点划线表示。制动轮8的圆锥面为母线360°旋转并对称的两制动轮圆锥面10，与制动衬垫圆维面11相互匹配，制动瓦3成对地与制动轮中心线对称布直。如果制动瓦3对制动轮8施加制动作用力F，制动作用力与圆锥面间夹角为α (8° < α <50° )，则在制动轮圆锥面10上产生的压力N = F/sin α，是施加制动作用力F的Ι/sin α倍。制动轮圆锥面10在压力N作用下产生大小为N μ (μ为滑动摩擦系数)的摩擦力，从而对制动轮8产生相对于中心线的制动力矩。为避免出现制动器抱死情况，制动作用力与圆锥面间夹角α需满足tg α 彡 μ。图2中制动轮圆锥面10为内凹方式、制动衬垫圆锥面11为外凸方式，制动器相互匹配的圆锥面也可采用内凹和外凸与图2所示方向相反的方式。当制动瓦3上不设置制动衬垫9时，制动瓦3直接与制动轮8接触形成制动摩擦面，凹进或凸出的情况也是如此。为方便制动轮8或制动瓦3圆锥面加工，内凹圆锥面母线需沿轴向对称拉开一定距离，从而使圆锥面母线的根部距离如图2中尺寸d。实施例I :当制动衬垫9采用无石棉摩擦衬垫材料时，可通过调整配方控制其与钢之间摩擦系数小于O. 5，制动作用力与圆锥面间夹角α为30°。与外抱块式制动器采用圆柱面作为摩擦面相比，在制动作用力F相同的情况下，可获得2倍的制动力矩。实施例2 :制动衬垫采用一种自润滑耐磨材料，该种材料与钢之间摩擦系数μ最大小于O. 2，该种材料具有耐高温、耐磨、承载能力大的特点。制动作用力与圆锥面间夹角α为12°，制动压力N是制动作用力F的4. 8倍，圆锥面的增力作用弥补了摩擦系数降低 的影响，同时获得了耐高温、耐磨的使用效果；而且由于材料承载能力增加，因此可增加制动作用力F满足更大的制动力矩要求。头施例3 :制动瓦3上不设直制动衬塾9，制动瓦3直接与制动轮8接触形成制动摩擦的圆锥面。使用制动衬垫时，一般不能在高温环境下使用。而采用该种方式的制动器可选用低成本材料，并能在高温环境下使用，且满足耐磨性能的要求。
权利要求
1.一种外抱块式制动器，包括制动臂(2)、设置于所述制动臂(2)上的制动瓦(3)，制动瓦(3)上设置有制动衬垫(9)，制动衬垫(9)作用于制动轮(8)进行摩擦制动。其特征是制动轮(8)上的制动摩擦面为360°圆锥面(10)，制动衬垫(9)上的制动摩擦面是与所述制动轮(8)上的圆锥面(10)相匹配的一段圆锥面(11)。
2.如权利要求I所述的一种外抱块式制动器，其特征是制动摩擦面形成的另一种方式是制动瓦(3)上不设置制动衬垫(9)，制动瓦(3)直接与制动轮(8)接触形成的制动摩擦面为圆锥面。
3.如权利要求I或2所述的一种外抱块式制动器，其特征是所述用作制动摩擦面的圆锥面与制动作用力F的夹角α的范围为8°彡α彡50°。
4.如权利要求I或2所述的一种外抱块式制动器，其特征是所述用作制动摩擦面的圆锥面由两个圆锥面构成,且两个圆锥面相互对称。
5.如权利要求I所述的一种外抱块式制动器，其特征是制动轮圆锥面(10)为内凹方式，制动衬垫圆锥面(11)为外凸方式，制动器相互匹配的圆锥面也可采用内凹和外凸方向相反的方式。
6.如权利要求2所述的一种外抱块式制动器，其特征是制动瓦(3)上不设置制动衬垫(9)时，制动轮圆锥面(10)为内凹方式，制动瓦上的圆锥面为外凸方式，制动器相互匹配的圆锥面也可采用内凹和外凸方向相反的方式。
全文摘要
本发明涉及一种外抱块式制动器，主要结构特征是制动器的制动摩擦面采用圆锥面，是相对于现有外抱块式制动器利用圆柱面作为制动摩擦面的另一种方式，属于机械装置及运输技术领域。由于圆锥面具有自行增力的作用，因此能够获得增加制动力矩，或相同力矩情况下减小制动器构件规格尺寸，以及制动材料的选择范围更广等优势。
文档编号F16D49/16GK102889323SQ20121042270
公开日2013年1月23日 申请日期2012年10月26日 优先权日2012年10月26日
发明者周兴 申请人:周兴