电力液压鼓式制动器能效分析与能效提升

王松雷 王欣仁 袁凯杰

1 布局特点
电力液压鼓式制动器是接纳电力液压推进器为开闸驱动安装的鼓式制动器，用于机构或机器缓速或使此中止的安装，偶尔也用于作调治或限定机构或机器的活动速率。该制动器以制动轮作为制动偶件，制动时紧缩弹簧开释弹性势能，推进杠杆机构，使2 个对称安插的制动瓦块在径向抱紧制动轮产生制动力矩，现在起重机上起升和运转机构所用的事情制动器大多为电力液压鼓式制动器。 电力液压鼓式制动器布局紧凑，制动安稳，宁静可靠，举措频率高，制动器及制动偶受力匀称。电力液压鼓式制动器依照制动臂外形特性分为直臂布局、双弯臂布局、单弯臂布局、弯臂布局；按弹簧的安装情势分为横簧和竖簧；依照制动历程分为单步制动和两步制动；依照安装办法可分为竖式安装和卧式安装。依据不同的布局情势和驱动安装，电力液压鼓式制动器有YWZ、YWZ3、YWZ4 等数10 个型号。 本文主要对起重机上常用的YWZ8、YWZ9 和YWZ13 举行能效研讨，这三款制动器起重机上用量大，使用广泛，对这三款制动器举行能效分析，对其他制动器的能效研讨具有参考意义。

2 杠杆比
2.1 体系总传动比
体系总传动比是指从推进器到制动瓦整个制动器体系的杠杆比，反应了推进器推力和制动力之间的传动干系，此中包含了推进器推力使用系数、摩擦因数和布局传动听从等要素，与具体布局情势不关。体系总传动比为

式中： I 为驱动安装输着力至制动闸瓦的总传动比，寻常为8~16；Me 为额外制动力矩，N·m；D 为制动轮直径，m； F 为推进器额外推力，N；μ 为摩擦因数，寻常取0.35； η 为机构总传动听从，寻常取0.85；￠ 为推力使用系数，寻常取0.95。
2.2 机构杠杆比
机构杠杆比是布局和布局本身的杠杆比，不思索机器听从等要素，与制动力、推进力、制动轮直径、摩擦因数等不关，只与布局情势有关。关于寻常的电力液压鼓式制动器都存在图1 所示的2 级杠杆比。一个是推进器上绞点到横拉杆主动铰点的杠杆比，为i 1=a/b ；另一级是随动臂上铰点到随动闸瓦的杠杆比，为i 2=H/h 。机构杠杆比为

图1 电力液压鼓式制动器布局图

2.3 YWZ8-700/E301 传动比和杠杆比盘算
该制动器额外制动力矩8 000 N·m，制动轮直径700 mm，推进器额外推力为3 000 N。布局如图2 所示，杠杆比i 1=(600+420)/420，i 2=420/78，i =i 1·i 2=13.076 9；依据式（1）得I=13.479。
2.4 YWZ9-630/E301 传动比和杠杆比盘算
该制动器额外制动力矩7 100 N·m，制动轮直径710 mm，推进器额外推力为3 000 N。布局如图3 所示， 杠杆比i 1=(475+335)/335，i 2=（220+225）/90，i =i 1·i 2=11.955；依据式（1）得I =13.292。

图2 YWZ8-700/E301 制动器

图3 YWZ9-630/E301 制动器

2.5 YWZ13-600/E301 传动比和杠杆比盘算
该制动器额外制动力矩6 500 N·m，制动轮直径600 mm，推进器额外推力为3 000 N。布局如图4 所示， 杠杆比i 1=(475+370)/370，i 2=（220+225）/80，i =i 1·i 2=12.703 5；依据式（1）得I =12.777。3 电力液压鼓式制动器能效分析
3.1 能效测试比对
同一家制造企业消费的三个规格的电力液压鼓式制动器，推进器相反，均为Ed301/6 型，推进器电机额外功率550 W，额外电压380 V，额外频率50 HZ，额外推力3 000 N，额外行程60 mm，额外举措频率1 200次/h，接电持续率40%。能效测试依照GB/T 30221—2013《产业制动器能效测试办法》举行[3]。

图4 YWZ13-600/E301 制动器

三个型号制动器能效值比力见表1。

从表1 可以看出，相反推进力的推进器在额外推力形态下耗电量基本相反；电力液克制动器推进器在40%接点持续率形态下1h 耗电量是100% 接电持续率形态下1h 耗电量的40% 支配，分析电力液压推进器启动历程的耗能与额外运转阶段的耗能基本相反；相反额外推力的推进器用在不同典范的制动器上，使得制动器的制动力矩不同；相反推进力的推进器，额外制动力矩大的制动器，其能效值较高。
3.2 能效分析
由式（1）得
Me=IDF (3)
好效制动力

式中：F b 为单台制动器的好效制动力，N；Mb 为单台制动器的制动力矩，当实验测得的制动力矩大于产物铭牌标定的制动力矩时； Mb 为产物铭牌标定的制动力矩Me，不然，为实测制动力矩，N·m； R 为实际制动半径，m。
关于所研讨的3 个型号制动器，实测制动力矩均大
于额外制动力矩，故
Mb=Me = F b· R = DF b
F b /F = (5)
经过式（5）可以看出，必要提高电力液压鼓式制动器的能效，可以提高综合传动比，增大摩擦因数，提高推进器推力使用系数，提高机器传动听从。

4 结论
1）制动器整个体系的总传动比与制动器布局情势不关，与推进器推力使用系数、摩擦因数和布局传动听从等要素有关。
2）机构杠杆比与机器传动听从、制动力、推进器推力、制动轮直径、摩擦因数等不关，只与布局情势有关。
3）由于体系总的传动比与机构杠杆比表现的意义和盘算公式不同，机构杠杆比大的体系总传比一定大；杠杆比大的额外制动力不一定大。
4）体系总传动比与额外制动力成恰比。
5）电力液压推进器启动历程的耗能与额外运转阶段的耗能基本相反。
6）相反额外推力的推进器用在不同典范的制动器上，由体系总传动比不同可以取得不同的制动力矩。
7）相反推进力的推进器，额外制动力矩大的制动器其能效值较高。
8）制动器的能效上下与体系总传动比、摩擦因数、机器传动听从、推进器推力使用系数、推进器能效有关。

5 能效提升改良发起
1）提高体系总传动比 主要是提高摩擦因数、提高推进器推力使用系数、提高机器传动听从。另有进一步制动瓦退距、制动器的举措时间、推进器事情行程等要素，最佳的能效必要对这些参数综合研讨，到达相对优化的形态。 2）创新制动器布局 经过研讨可以看出布局杠杆比、制转动簧安插办法、制动臂外形等能效具有影响。相反体系的制动器得当增大机构的传动比可以提高能效值。 3）创新驱动安装 提高推进器电性能效、提高推进器液压泵的听从、用电磁推进器代替电力液压推进器、接纳两步制动、接纳电磁液压推进器等也可以提高能效。变频驱动武艺也是提高制动器能效的途径。 4）公道选择推进器 依据制动力矩选择婚配的推进器，选择切合的推进器参数，如推进器推力、举措频率、推进器电机功率等，制止大马拉小车，超额设置。