制动器的初步选型

制动器的初步选型及其分析计算

1.制动器滑差功率的确定

磁粉制动器主要用于对链轮的制动，故磁粉制动器的滑差功率等于链轮的工作功率。

链轮扭矩：T = F.R

链轮转速：n = V/（2π）*R

F--- 注入头最大上提力，R--- 链轮半径，V--- 连续管被上提时的速度，

由功率公式260

P M n =´´π，得60F V

P ´=

又 V = 20 m/min , 链轮半径 R = 0.2074m ，n = 15.3r/min F =380 KN,则 制动器所需滑差功率为 105.6KW 。

2.单个磁粉制动器的选型及其分析计算

（1）出于对寿命的考虑，磁粉制动器/离合器的工作转矩、相对滑差转速和滑差功率的合适范围为额定值得20% ~ 80%，最高可达90%，结合已有的磁粉制动器产品，合适的有：

型号额定转矩额定转速滑差功率冷却方式

N.m r/min KW

FZ 30000.J/Y 30000 300 132 双水冷FZ 50000.J/Y 50000 250 160 双水冷（2）选型计算

首先解释两个名词，

①滑差转速：磁粉离合器为输入轴与输出轴之间的转速差，磁粉制动器为输入轴的转速；②滑差功率：磁粉制动器/离合器在传递转矩时，因为有滑差转速而产生的功率。

260

P M n F V

=´´=´π

式中，

P—滑差功率（W ） M—工作转矩（N.m ） n—滑差转速（r/min ） F—工作张力（N ） V—线速度（m/s ）

以磁粉制动器FZ 50000.J/Y 为例，滑差功率为160KW ，额定转矩为50000N.m ，许用转速为250r/min.

当其在额定转矩工作时，允许的最高转速为：

609.55160000

9.5530.56/min 250000

P P n r M M ´´=

==´=´π当其在最高滑差转速工作时，允许的最大转矩为：

609.551600009.556112.2250

P P M N m

n n ´´===´=´π 因FZ 50000.J/Y 的额定转矩高达50000N.m ，制动器工作时的工作转矩几乎不会这么高，故不考虑工作在额定转矩下的工况。但是，当其在最高滑差转速工作时，允许的最大转矩为6112N.m ，占额定转矩的12.22%；假如选择转速为100r/min ，则计算出转矩为15280N.m,占额定转矩的30.56%，都很低，故而若选择此款制动器会很不划算，不选！

同样的，对于磁粉制动器FZ 30000.J/Y 而言，存在同样的问题，故而也不选。

3.两台磁粉制动器联合使用

根据注入头几种不同的上提力，对应需要测量的几种不同功率。 F (KN) 900 680 580 450 360 270 180 P (KW)

135

102

87

67.5

54

40.5

27

需要测量的几种功率为135、102、87、67.5、54、40.5、27KW ，故可选

择滑差功率分别为90KW 和65KW 的磁粉制动器联合使用（初定），其额定转速为300r/min ，制动器之间采用联轴器连接。测量135KW 和102KW 时，同时使用两个磁粉制动器；测量87、67.5、54、40.5、27KW 时，只需使用90KW 的磁粉制动器。对于65KW 的磁粉制动器，可通过予以通电的方式开关使用。

初定制动器输入端转速为200r/min ，则测量功率为87KW 时，只有90KW 的磁粉制动器工作，工作转矩为：

87

955095504154.25.200

P M N m n =´=´= < 20000N .m

当测量功率为135KW 时，两个制动器联合使用，工作转矩为：

135

955095506446.25.n 200P M N m =´=´= < 20000N .m

总传动比 200

2480.806

i =

»，合适。 然而，两台磁粉制动器联合使用，存在一个很大的弊端：内却不方便，导致内却效果差。有采用单水冷却，有的采用轴上开槽冷却，冷却效果均较差。

4.电涡流制动器的选择

对于一般的电涡流制动器而言，都有一个共同的特性：转速1500r/min 以下为

恒转矩，转速1500r/min 以上为恒功率，特性曲线如图：

n1、n2分别为额定最低、最高转速

若选择电涡流制动器，最合适的是CW1000B 款，额定转矩为1000N.m ，转速范围为200-3000r/min ，吸收功率为150KW 。 通过与制动器厂家（海安兰菱机电有限公司）沟通交流，得知：对于CW1000B,当转速在1500r/min 以下时，恒转矩的可调范围为0 ~ 1000N.m 。 此时，假设工作转速为1500r/min ，工作转矩为：

150

95509550955.n 1500

P M N m

=´=´=若转速低于1500r/min 时，转矩就会大于1000N.m ，大于额定转矩，所以其工作转速就必须大于1500r/min 。

假如选定制动器输入端转速为1600r/min ，则其转矩

135

95509550805.781.1600P M N m n =´=´=< 1000N .m

然而此时总传动比1600

19850.806i =»，从滚筒内轴出来的初次增速可选传动比

为i 1= 5，则i 2 = 1985

3975

=，合适。

5.制动器（裸机）的价格比较

（1）磁粉制动器

型号 额定转矩

（N .m ）

额定转速

（r/min ） 滑差功率 （KW ） 价格 （万） FZ 10000 10000 300 65 4.8 FZ 20000 20000 300 90 8.8 FZ 30000 30000 300 132 14.5 FZ 50000 50000

250 160 24