電機同步制動系統的設計

韋雅曼 莫名韶

摘要：制動系統性能的好壞直接影響到機械設備運行的可靠性和安全性，現有技術中的制動系統在對電機進行制動的過程中往往無法實現穩定的同步制動，由此出現噪聲過大的問題，嚴重時會影響制動器的安全性能和工業作業效率，本文設計了一種電機同步制動系統，使其在電磁鐵盤的吸附下使其同步制動制動盤，制動效果良好，并且噪聲小，性能得到優化。

Abstract： The performance of the braking system directly affects the reliability and safety of the operation of mechanical equipment.The braking system in the prior art often fails to achieve stable synchronous braking during the braking of the motor， resulting in the problem of excessive noise.In severe cases it can affect the safety and operational efficiency of industrial brakes. In this paper， a motor synchronous brake system is designed to make it synchronously brake the brake disc under the adsorption of the electromagnet disc. The braking effect is good， the noise is low， and the performance is optimized.

關鍵詞：制動系統;電機同步;系統設計

Key words： braking system;motor synchronization;system design

0 ?引言

工業制動器廣泛應用于國民經濟的各個領域，工業制動器作為傳動系統的一部分，一般布置在轉軸、轉盤或者轉動輪箍上，當設備減速或者停止時，制動器抱閘[1]。它廣泛應用于起重運輸機械、冶金設備、礦山設備、建筑工程機械、風電及核電設備、船舶及海上重工等裝備制造[2]，其性能的好壞直接影響到設備運行的可靠性和安全性，因而對其安全可靠性能 、操作頻率、 動作準確性、使用壽命等的要求也隨之提高。隨著中國制造2025的提出，這些裝備制造產業的振興與發展，工業制動器又迎來又一輪持續、健康的發展機遇。我國工業制動器行業在未來幾年內仍將保持10-20%的年增長率。但是，如果在設計研發階段針對工業制動器噪聲問題缺乏可靠的預防和設計，那么在制動器使用過程中的問題過大的噪聲就不能有效解決，不但影響作業環境，還會導致制動盤損壞、制動失效等，嚴重影響制動器的安全性能和工業作業效率[3-4]。因此，在設計生產制動器階段給與充分必要的改進技術支持，對于控制制動器噪聲問題、提高使用產品壽命及改進產品質量等方面益處很大，也對制動器的優化設計、故障排除及設備整機的安全性都有十分重要的意義[5-7]?，F有技術中的制動系統在對電機進行制動的過程中往往無法實現穩定的同步制動，而由此出現噪聲過大的問題，本文設計了一種新型的電機同步制動系統來解決上述噪聲過大問題。

1 ?電機同步系統的總體設計

電機在電路中主要作用是產生驅動轉矩，作為用電器或各種機械的動力源，發電機在電路中主要作用是利用機械能轉化為電能。

制動器是具有使運動部件（或機械裝備）減速、停止或保持停止狀態等功能的裝置，是使機械中的運動件停止或減速的機械零件，其主要由制架、制動件和操縱裝置等組成。為了減小制動力矩和結構尺寸，制動器通常裝在設備的高速軸上，但對安全性要求較高的大型設備（如礦井提升機、電梯等）則應裝在靠近設備工作部分的低速軸上。

本文設計的電機同步制動系統中電機包括機殼和輸出軸、制動機構電磁鐵盤、第一盤體、制動盤以及緩沖組件，其中，電磁鐵盤、第一盤體和制動盤分別通過軸承套裝在輸出軸上，并且電磁鐵盤還與機殼相互固定連接，緩沖組件設置在第一盤體的內部并沿該第一盤體圓周等間距分布，在緩沖組件的一側還設有貫穿第一盤體側部的制動活塞。這種電機同步制動系統可以在電磁鐵盤的吸附下使其同步制動制動盤，制動效果良好，并且噪聲小。

2 ?電機同步制動系統的結構

如圖1和圖2所示，電機同步制動系統的結構包括：散熱風機1，轉軸2，通過轉軸2和散熱風機1起到對電機內部的散熱作用。中間有接線盒3，轉子4，鋁合金機殼5，掛鉤6，機殼5的內側設有轉子4外側的一端設有接線盒3，機殼5的頂部設有掛鉤6，通過掛鉤6可以便捷將電機吊起。機殼5以及安裝在機殼5內部一側的輸出軸7，輸出軸7位于機殼5內中部沿機殼5軸向貫穿機殼5，輸出軸7外側通過軸承安裝有第一盤體8，第一盤體8內部沿第一盤體8圓周等間距設有緩沖組件，輸出軸7的外側位于第一盤體8和電磁鐵盤11之間設有制動盤9，制動盤9的內側設有散熱孔，第一盤體8與電磁鐵盤11之間設有連接柱10，制動活塞12的一側設有橡膠耐磨層，通過橡膠耐磨層起到良好的耐磨作用。

在本文設計的電機同步制動系統的中，緩沖組件包括安裝在第一盤體8內底部的一側安裝有滑槽18，滑槽18內底部的一側安裝有緩沖彈簧17，緩沖彈簧17遠離滑槽18內頂部的一側安裝有第二滑塊16，第二滑塊16的一側鉸接有鉸接桿14，鉸接桿14遠離第二滑塊16的一端鉸接有第一滑塊13，第一滑塊13的一側設有滑軌15，且滑軌15安裝在制動活塞12的一側。

3 ?電機同步制動系統的工作原理

如圖1和圖2所示，電機同步制動系統的具體工作原理是：通過電磁鐵盤11吸附制動活塞12，通過制動活塞12對制動盤9進行制動，從而起到了良好的制動作用，電磁鐵盤11停止吸附時，在緩沖彈簧17的反作用下，帶動第二滑塊16滑動，使其帶動鉸接桿14帶動第一滑塊13滑動，從而帶動制動活塞12回收。

相比于現有制動系統，本文所涉及的電機同步不制動系統的優勢有：通過電磁鐵盤吸附制動活塞，再通過制動活塞對制動盤進行制動，電磁鐵盤停止吸附時，在緩沖彈簧的反作用下，帶動第二滑塊滑動，使其帶動鉸接桿帶動第一滑塊滑動，從而帶動制動活塞回收，使其在電磁鐵盤的吸附下使其同步制動制動盤，從而避免由于不同步而導致的噪聲過大的問題，同時起到了良好的制動作用。

4 ?結語

制動系統性能的好壞直接影響到機械設備運行的可靠性和安全性，在設計生產制動器階段給與充分必要的改進技術支持，對于控制制動器噪聲問題、提高使用產品壽命及改進產品質量等方面益處很大，也對制動器的優化設計、故障排除及設備整機的安全性都有十分重要的意義。本文所述電機同步制動系統設計的技術構思及特點，相比于現有制動系統技術，該系統通過電磁鐵盤吸附制動活塞，再通過制動活塞對制動盤進行制動，制動效果良好，并且噪聲較小，系統性能得到較好提升。

參考文獻：

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[3]王和偉，伍洪云，王道明，張楠.盤式制動器振動特性的研究[J].礦山機械，2011，39（02）：54-56.

[4]劉伯威，楊陽，熊翔. 汽車制動噪聲的研究[J].摩擦學學報，2009，29（4）：22-23.

[5]胡洪洋，文豪，雷克平.基于ANSYS工業盤式制動器制動尖叫研究[J].太原科技大學學報，2018，39（03）：234-237.

[6]胡洪洋.基于ANSYS的起重機用盤式制動器制動性能研究[D].太原科技大學，2017.

[7]汽車百科全書編纂委員會.汽車百科全書[M].北京：中國大百科全書出版社，2010.

作者簡介：韋雅曼（1991-），女，壯族，廣西河池人，南寧職業技術學院智能制造學院教師，主要從事機電一體化和工業機器人專業研究工作;莫名韶（1983-），男，壯族，廣西南寧人，南寧職業技術學院智能制造學院教師，講師，主要研究方向工業機器人技術。