一种用于直驱卷扬设备的制动器制造技术

本发明专利技术提供一种用于直驱卷扬设备的制动器，其电磁机构包括衔铁和位于衔铁外侧的磁轭，衔铁与磁轭组成闭合磁路并可作轴向移动，所述衔铁中心部位设有弹簧，弹簧两端分别与衔铁和磁轭连接；所述绕组安装在磁轭内部，绕组环绕衔铁；所述衔铁中部设有凹槽，所述弹簧置于凹槽中，弹簧一端与凹槽底面固定连接，另一端与弹簧随位球面轴连接，弹簧随位球面轴和磁轭之间设有钢球；所述弹簧随位球面轴为一端为球面，另一端为平面的圆柱体，所述球面和磁轭底面的相应位置分别设有一凹槽，两个凹槽组成用于容纳钢球的空腔，所述钢球置于空腔中。本发明专利技术的制动器避免了传统导向结构容易出现的弹簧受力不均匀导致的失效断裂事故。

【技术实现步骤摘要】
一种用于直驱卷扬设备的制动器
本专利技术属于卷扬设备领域，具体涉及一种用于直驱卷扬设备的制动器。
技术介绍
卷扬机，用卷筒缠绕钢丝绳或链条提升或牵引重物的轻小型起重设备，又称绞车。卷扬机可以垂直提升、水平或倾斜拽引重物。卷扬机分为手动卷扬机、电动卷扬机及液压卷扬机三种。现在以电动卷扬机为主。可单独使用，也可作起重、筑路和矿井提升等机械中的组成部件，因操作简单、绕绳量大、移置方便而广泛应用。主要运用于建筑、水利工程、林业、矿山、码头等的物料升降或平拖。起重卷扬设备多年来一直沿用的传统机构组成包括驱动电机、高速轴工作制动器、联轴器、减速机、低速轴安全制动器、卷筒、钢丝绳。这种机构有性能稳定、维护人员操作熟练等优点，但也存在占用空间大、传递效率低、故障点多等缺点。随着起重和卷扬设备的智能化、轻量化和高效率发展趋势，“驱动电机、减速机、联轴器、钢丝绳卷筒”的部分已经成功升级为“变频电机直驱卷筒”，钢丝绳和吊具也采用“复合新材料”技术进行了轻量化、小型化升级。但是制动器仍然采用高速轴工作制动器和低速轴安全制动器”分体设计，这也成为制约起重卷扬设备小型化、轻量化和智能化项目实施和推进的技术瓶颈。起重卷扬设备承担物资吊装搬运工作，其安全性能关乎着人民生命和财产安全，国家/行业标准对升降机构设计都有强制性选用“常闭型制动器”的要求。通常电机高速轴端安装制动力矩较小、操作频率较高的工作制动器，在减速机低速输出端安装制动力矩大、操作频率较低的安全制动器。工作制动器安装在电机输出轴和减速机高速轴端，随着电机同步工作。卷筒需要旋转时制动器开闸释放减速机高速端，使得电机驱动整套机构运转，卷筒需要停止时工作制动器失电刹车，利用内置弹簧力将减速机高速端轴止动，阻止传递链各部件转动。安全制动器安装在减速机低速输出端的卷筒部位，并不随着卷筒进行同步工作。主机电源闭合并且急停开关处于开通时，安全制动器动力源克服弹簧力并将制动钳打开，机构释放并且在动力源的作用下保持松闸状态，当主机电源切断或急停开关被按下关断时，动力源推力消失，安全制动器的弹簧推动机构开始复位，直至制动钳夹紧卷筒进行刹车止动。低速轴端需要制动弹簧输出很大的力才能保证足够的制动力，这样的机构在进行执行动作时就会产生较大的冲击，容易造成传递链磨损，金属疲劳失效，工作温升高等故障。基于对材料选用、加工精度、热处理工艺、机构刚性和电气可靠性等因素考虑，在传统机构中通常选择同时安装两种制动器，即：安装在对制动力矩较小的高速轴部位，对操作频率要求较高的工作制动器，和对制动力矩要求高的低速轴部位，对动作频率要求很低的安全制动器。根据主机设计对体积、重量和传递效率的要求越来越高，多功能一体化大制动力矩的制动器研制工作也就成为了必须解决的任务，现在已经有将安全制动器做工作制动器使用的案例，但是存在高频次工作冲击中易发生机构和碟簧断裂的缺陷。这也证明了直接照搬使用的方法不仅不科学，而且不适用，也进一步说明研发“工作/安全二合一制动器”的紧迫性和必要性。
技术实现思路
本专利技术通过提供一种用于直驱卷扬设备的制动器，解决了现有技术中传统导向结构容易出现的制动器弹簧受力不均匀导致的失效断裂问题。为实现上述目的，本专利技术采用下述技术方案：一种用于直驱卷扬设备的制动器，其电磁机构包括衔铁和位于衔铁外侧的磁轭，衔铁与磁轭组成闭合磁路并可作轴向移动，所述衔铁中心部位设有弹簧，弹簧两端分别与衔铁和磁轭连接；所述绕组安装在磁轭内部，绕组环绕衔铁；所述衔铁中部设有凹槽，所述弹簧置于凹槽中，弹簧一端与凹槽底面固定连接，另一端与弹簧随位球面轴连接，弹簧随位球面轴和磁轭之间设有钢球；所述弹簧随位球面轴为一端为球面，另一端为平面的圆柱体，所述球面和磁轭底面的相应位置分别设有一凹槽，两个凹槽组成用于容纳钢球的空腔，所述钢球置于空腔中。本专利技术制动器的弹簧通过弹簧随位球面轴和钢球与磁轭连接，在均匀磁场工况下，弹簧里通过弹簧随位球面轴和钢球垂直作用在磁轭底面上，弹簧受力方向与衔铁端面垂直。在衔铁平稳做轴向运动过程中，弹簧随位球面轴平面端与衔铁凹槽底面始终保持平行，弹簧处于均匀受力状态。在不均匀磁场工况下，衔铁发生偏摆，衔铁连同弹簧和弹簧随位球面轴围绕钢球圆心做弧线运动，这时虽然弹簧力通过弹簧随位球面轴和钢球不能垂直作用在磁轭底面上，但是弹簧受力方向与衔铁端面可以始终保持垂直。在衔铁平稳做轴向运动过程中，弹簧随位球面轴平面端与衔铁凹槽底面也始终保持平行，弹簧处于均匀受力状态。优选的，所述制动器还包括与电磁机构连接的制动臂，所述制动臂包括第一制动臂和第二制动臂，所述第一制动臂和第二制动臂分别位于电磁机构两相对侧，所述第二制动臂一端与磁轭通过磁轭铰接轴连接，第一制动臂通过制动臂随动球面轴与衔铁连接；所述第一制动臂和第二制动臂的另一端分别连接有卡钳；所述第一制动臂和第二制动臂的中部与起支撑作用的底座铰接。优选的，所述第一制动臂的制动臂随动球面轴一端与衔铁固定连接，另一端与制动臂上的凹槽随位调整轴插接，所述凹槽随位调整轴为球形凹槽。当衔铁压缩弹簧做轴向运动时，电磁机构以磁轭铰接轴(磁轭与第二制动臂的连接轴)为圆心做弧线转动，漏磁通过与衔铁连接的随动球面轴吸引凹槽随位调整轴带动制动臂一起运动，由于采用磁力线的软连接设计，径向摆动不会增加动力源额外负荷，也不会产生严重的磨损。所述制动器的工作原理是：当绕组有励磁电流通过，磁轭产生磁力线并吸引衔铁运动，衔铁向磁轭轴向运动靠拢并压缩制动弹簧体，漏磁通过与衔铁刚性连接的制动臂随动球面轴吸引制动臂以铰接轴为圆心进行旋转运动，此时卡钳与制动盘分离；当绕组没有励磁电流通过时，制动弹簧体复位，磁轭和衔铁在制动弹簧体的作用下分离，制动臂绕铰接轴为圆心做反向旋转运动，此时两个卡钳之间的距离逐渐缩小，直至将卷筒夹紧，实现制动功能。制动臂向内运动是通过电磁铁工作时漏磁吸引，向外运动是由弹簧组件的恢复力退出。优选的，所述制动臂随动球面轴包括第一轴体、和第一轴体连接的第二轴体以及和第二轴体连接的定位柱，所述第一轴体一端与衔铁连接，所述第二轴体直径大于定位柱的直径，所述第二轴体和定位柱的连接面为一球面。所述凹槽随位调整轴包括中心部的定位孔，所述定位孔与定位柱相配合，定位孔与定位柱套装在一起；凹槽随位调整轴的一端为弧形凹槽，此弧形凹槽与第二轴体的球面弧度相同。使得在外力作用下球面与匹配的凹槽随位轴弧面凹槽贴合，并且在摩擦副发生位移摆动时圆弧结合面始终可以保持较大的接触面积；所述定位孔通过铰接柱与第一制动臂连接。制动臂随动球面轴与第一制动臂之间采用的球形接触面，可以避免传统刚性锁紧结构在大冲击工况中铰接部位容易发生的磨损和松动故障。传统弹簧被压缩的过程中，会因为非均匀磁场、受力不均匀、动力源非直线运动等原因使制动弹簧体压缩量不均匀出现弯曲，变形量大一侧的材料会加速疲劳失效。本专利技术中衔铁内置的弹簧与磁轭相接部分设置有弹簧随位球面轴和钢球，在上述因素发生导致衔铁偏摆时，弹簧随位球面轴在弹簧力作用下，通过钢球始终能与磁轭底面的凹槽本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于直驱卷扬设备的制动器，其特征在于，其电磁机构包括衔铁和位于衔铁外侧的磁轭，衔铁与磁轭组成闭合磁路并可作轴向移动，所述衔铁中心部位设有弹簧，弹簧两端分别与衔铁和磁轭连接；所述绕组安装在磁轭内部，绕组环绕衔铁；/n所述衔铁中部设有凹槽，所述弹簧置于凹槽中，弹簧一端与凹槽底面固定连接，另一端与弹簧随位球面轴连接，弹簧随位球面轴和磁轭之间设有钢球；/n所述弹簧随位球面轴为一端为球面，另一端为平面的圆柱体，所述球面和磁轭底面的相应位置分别设有一凹槽，两个凹槽组成用于容纳钢球的空腔，所述钢球置于空腔中。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于直驱卷扬设备的制动器，其特征在于，其电磁机构包括衔铁和位于衔铁外侧的磁轭，衔铁与磁轭组成闭合磁路并可作轴向移动，所述衔铁中心部位设有弹簧，弹簧两端分别与衔铁和磁轭连接；所述绕组安装在磁轭内部，绕组环绕衔铁；
所述衔铁中部设有凹槽，所述弹簧置于凹槽中，弹簧一端与凹槽底面固定连接，另一端与弹簧随位球面轴连接，弹簧随位球面轴和磁轭之间设有钢球；
所述弹簧随位球面轴为一端为球面，另一端为平面的圆柱体，所述球面和磁轭底面的相应位置分别设有一凹槽，两个凹槽组成用于容纳钢球的空腔，所述钢球置于空腔中。


2.根据权利要求1所述的一种用于直驱卷扬设备的制动器，其特征在于，所述制动器还包括与电磁机构连接的制动臂，所述制动臂包括第一制动臂和第二制动臂，所述第一制动臂和第二制动臂分别位于电磁机构两相对侧，所述第二制动臂一端与磁轭通过磁轭铰接轴连接，第一制动臂通过制动臂随动球面轴与衔铁连接。


3.根据权利要求2所述的一种用于直驱卷扬设备的制动器，其特征在于，所述第一制动臂的制动臂随动球面轴一端与衔铁固定连接，另一端与制动臂上的凹槽随位调整轴插接，所述凹槽随位调整轴为球形凹槽。


4.根据权利要求2或3所述的一种用于直驱卷扬设备的制动器，其特征在于，所述制动臂随动球面轴包括第一轴体、和第一轴体连接的第二轴体以及和第二轴体连接的定位柱，所述第一轴体一端与衔铁连接，所述第二轴体直径大于定位柱的直径，所述第二轴体和定位柱的连接面为一球面。

【专利技术属性】
技术研发人员：徐振勇，陈乐，段毅凯，魏福东，张珍，刘坤，
申请(专利权)人：山东力山特智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37