工业制动器制动力矩的影响因素和调整方法

　　《机械工业发展战略与科技管理》是由中国机械工业联合会主管、主办的综合性技术刊物。其宗旨是宣传国家和行业发展的战略、方针、对策;宣传企业在产品开发与技术创新方面的成就和经验;介绍国内外机电产品的先进技术，面向市场与用户，为提高企业况争力服务。主要栏目有：开发与创新、产品与市场、国外新产品新技术、专题综述、营销策略、商机无限等。

　　制动器广泛应用于高度恶劣的工业现场，直接或间接影响制动力矩的因素很多。总体而言，制动器的制动力矩受以下几个方面的影响：(1)制动器本体，包括结构型式、制动衬垫数量等;(2)制动器的安装，如工作行程、制动退距等;(3)制动衬垫摩擦系数，主要受材质、表面温度、表面粗糙度和污染等影响。

　　一、制动器结构型式和摩擦衬垫数量对制动力矩的影响

　　目前，工业制动器产品层出不穷，结构型式也各不相同。按照摩擦条件可分为干式摩擦制动器和湿式摩擦制动器两类。干式摩擦制动器又可以细分为：鼓式制动器、臂盘式制动器、圆盘式制动器、钳盘式制动器等;湿式摩擦制动器常见的是湿式盘式制动器。通常，结构型式对制动器制动力矩的影响是“与生俱来”的。

　　对于鼓式制动器而言，直臂结构和弯臂结构通过改变制动器的杠杆比来获得不同的制动力矩，并由此引申出系列化的产品。制动杠杆的设计也会影响制动器的制动力矩，如通过制动杠杆的合理设计，可在较小的推动器推力和较大的退距下获得较大的制动力矩[1]。

　　对于电磁圆盘式制动器和湿式盘式制动器而言，制动器的制动力矩不但受制动盘有效制动半径和摩擦衬垫材质的影响，还与摩擦盘的数量有关，如干式多片电磁盘式制动器和湿式多片液压盘式制动器就是通过增加摩擦盘的数量来提高制动力矩的。

　　二、制动器的安装对制动力矩的影响

　　根据起重机安全规程的要求，制动器在安装调试及使用过程中，要特别注意制动力矩的调整，其中主要是工作行程、制动衬垫磨损自动补偿机构、安装弹簧长度、和制动退距的调整[2]。

　　1.工作行程。以电力液压鼓式制动器和臂盘式制动器为例，在使用过程中应根据使用的频繁程度定期检查推动器的工作行程(工作行程等于额定行程减去补偿行程)的变化。特别需要注意的是，对于无制动衬垫磨损自动补偿机构的制动器，绝对不能使推动器的补偿行程为零，否则制动器制动力矩将完全消失。此外，补偿行程也不能过小，否则可能因使用时制动衬垫热胀冷缩变形，引起补偿行程进一步减小，进而失去制动力矩。

　　2.制动衬垫磨损自动补偿机构。对于加装了制动衬垫磨损自动补偿机构的制动器，虽免去了制动器在使用过程中的驱动装置工作行程的频繁调整，但必须保证补偿机构工作正常可靠。

　　3.制动弹簧的安装长度决定了弹簧力的大小，是影响制动器制动力矩的直接原因。根据制动器安全规范，常闭式制动器应设有明显的制动力矩标尺，使用时按照力矩标尺调整制动弹簧长度。通常，较短的制动弹簧安装长度对应较大的制动力矩，但是制动弹簧安装长度过小时，将导致制动器无法松闸(推动器推力不够)，甚至缩短制动弹簧使用寿命的后果。

　　4.制动退距。制动器驱动装置的工作行程调整好后，其制动衬垫的总退距也相应确定，应调整至左右两侧退距均等，否则可能出现单边摩擦，温度急剧上升，降低制动衬垫性能，加速制动衬垫磨损，最终导致制动力矩的波动和减小。

　　三、制动衬垫摩擦系数对制动力矩的影响

　　工业制动器产品繁多，结构型式各不相同，但工作原理相通——都是依靠制动衬垫与制动偶件之间的摩擦阻力矩来实现制动。在其他条件相同的情况下，制动衬垫的摩擦系数是制动力矩的最终决定要素。

　　决定制动衬垫摩擦系数的内因是衬垫材质，外因包括表面温度、制动正压力、表面粗糙度和污染等。目前工业制动器用制动衬垫的材质主要有：石棉、无石棉、碳纤维、粉末冶金等，其理论静摩擦系数都在0.35及以上。本文重点介绍影响制动衬垫摩擦系数的外部因素。

　　1.表面温度。在制动过程中，制动器制动衬垫把机构的动能转化为热能，当大量的动能转化为热能而又来不及耗散时，必然引起热量的累积和制动衬垫表面温度升高，而摩擦表面平均温度对制动衬垫的摩擦性能有很大的影响。通常，随摩擦表面温度的升高，摩擦系数会呈现某种规律的下降，这是由于高温导致制动衬垫表面膜物化特性的改变所致。摩擦试验表明，对石棉制动衬垫，当温度升高至400℃左右时，摩擦系数降至最低值，从而使制动力矩消失;对碳纤维制动衬垫，摩擦系数在150℃左右达最大值。

　　2.制动正压力。通常而言，通过提高制动压力，可以增加制动衬垫与制动偶件之间的摩擦力，进而增大制动器的制动力矩，但是制动压力的提高必须以符合制动衬垫比压要求为前提。试验研究表明[3]，随着制动正压力的增加，静、动摩擦系数都有减小的趋势，动摩擦系数较静摩擦系数的变化幅度稍小。

　　3.表面粗糙度和污染。试验研究表明[3]，静摩擦系数有随制动衬垫表面粗糙度的增加而增加的趋势，但变化不大;动摩擦系数随制动衬垫表面粗糙度的增加有减小的趋势，但变化幅度也不大。被污染后制动衬垫摩擦系数则显著减小。

　　四、结语

　　本文结合笔者在使用现场和试验室的经历，对影响工业制动器制动力矩的因素进行了小结。如何改进制动器的结构型式，深入开展制动衬垫材质性能试验研究，是今后进一步努力的方向。

　　参考文献：

　　[1]樊长录.工业制动器的杠杆设计[J].矿山机械, 2007, 35(12): 122-123.

　　[2]樊长录.起重机制动器的安全设计与使用[J].起重运输机械, 2008(6): 1-3.

　　[3]尹中会, 张安宁,李海芳.制动器状态对制动力矩影响的试验研究[J].煤矿机械, 2006, 27(12): 45-46.