理论教育 制动器发热验算方法分析

制动器发热验算方法分析

时间:2023-06-23 理论教育 版权反馈
【摘要】:用于下降的制动或在较高环境温度下频繁工作的制动器需要进行发热验算,主要是计算摩擦面在制动过程中的温度是否超过许用值。摩擦面温度过高时,摩擦系数会降低,不能保持稳定的制动力矩,并加速摩擦元件的磨损。

制动器发热验算方法分析

用于下降的制动(即滑摩式也称垂直制动)或在较高环境温度下频繁工作的制动器需要进行发热验算,主要是计算摩擦面在制动过程中的温度是否超过许用值。摩擦面温度过高时,摩擦系数会降低,不能保持稳定的制动力矩,并加速摩擦元件的磨损。

1.热平衡通式

对于滑摩式制动器和高温频繁工作的制动器,热平衡按下式计算:

QQ1+Q2+Q3 (7-3)

式中 Q——制动器工作一小时所产生的热量(kJ/h);

Q1——每小时辐射散热量(kJ/h),978-7-111-23521-7-Part01-1056.jpg978-7-111-23521-7-Part01-1057.jpg

Q2——每小时自然对流散热量(kJ/h),Q2=a1A3t1-t2)(1-JC);

Q3——每小时强迫对流散热量(kJ/h),Q3=a2At1-t2JC

β1——制动轮光亮表面的辐射系数,通常取β1=5.4kJ/(m2·h·℃);

β2——制动轮暗黑表面的辐射系数,通常取β2=18kJ/(m2·h·℃);

A1——制动轮光亮表面的面积(m2);

A2——制动轮暗黑表面的面积(m2);

a1——自然对流系数,a1=20.9kJ/(m2·h·℃);

a2——强迫对流系数kJ/(m2·h·℃),a2=25.7v0.73

v——散热圆环面的圆周速度(m/s);

A3——扣除制动带(块)遮盖后的制动轮外露面积(m2);

A——散热圆环面的面积(m2);

JC——接电持续率;

t1——摩擦材料的许用温度(℃);

t2——周围环境温度的最高值,一般可取30~35℃。

2.提升设备和平移机构制动器的发热量

1)提升设备制动器的发热量(kJ/h)为

Q1——每小时辐射散热量(kJ/h),978-7-111-23521-7-Part01-1056.jpg978-7-111-23521-7-Part01-1057.jpg

Q2——每小时自然对流散热量(kJ/h),Q2=a1A3t1-t2)(1-JC);

Q3——每小时强迫对流散热量(kJ/h),Q3=a2At1-t2JC

β1——制动轮光亮表面的辐射系数,通常取β1=5.4kJ/(m2·h·℃);

β2——制动轮暗黑表面的辐射系数,通常取β2=18kJ/(m2·h·℃);

A1——制动轮光亮表面的面积(m2);

A2——制动轮暗黑表面的面积(m2);

a1——自然对流系数,a1=20.9kJ/(m2·h·℃);

a2——强迫对流系数kJ/(m2·h·℃),a2=25.7v0.73

v——散热圆环面的圆周速度(m/s);

A3——扣除制动带(块)遮盖后的制动轮外露面积(m2);

A——散热圆环面的面积(m2);

JC——接电持续率;

t1——摩擦材料的许用温度(℃);

t2——周围环境温度的最高值,一般可取30~35℃。

2.提升设备和平移机构制动器的发热量(www.daowen.com)

1)提升设备制动器的发热量(kJ/h)为

2)平移机构制动器的发热量(kJ/h)为

2)平移机构制动器的发热量(kJ/h)为

式中 W1——平均提升重力(N);

W2——直线运动部分的重力(N);

S——平均制动行程(m);

η——机械效率

J——电动机转子及其同轴上制动轮、联轴器等相关零件的转动惯量之和(kg·m2);

n——电动机转速(r/min);

式中 W1——平均提升重力(N);

W2——直线运动部分的重力(N);

S——平均制动行程(m);

η——机械效率;

J——电动机转子及其同轴上制动轮、联轴器等相关零件的转动惯量之和(kg·m2);

n——电动机转速(r/min);

A——热功当量,978-7-111-23521-7-Part01-1060.jpg

Z0——制动器每小时的工作次数;

Fx——运行阻力(N);

t——制动时间(s);

g——重力加速度,g=9.8m/s2

v——运行速度(m/min)。

3)对于某些设备,还应按下式校核制动轮一次制动的温升是否超过许用值,即

A——热功当量,978-7-111-23521-7-Part01-1060.jpg

Z0——制动器每小时的工作次数;

Fx——运行阻力(N);

t——制动时间(s);

g——重力加速度,g=9.8m/s2

v——运行速度(m/min)。

3)对于某些设备,还应按下式校核制动轮一次制动的温升是否超过许用值,即

式中 φ——制动过程转角(rad);

m——制动轮质量(kg);

Tt——负载力矩(N·m);

c——制动轮材料的比热容,对钢和铸铁取c=0.523kJ/(kg·℃),对硅铝合金c=0.879kJ/(kg·℃)。

式中 φ——制动过程转角(rad);

m——制动轮质量(kg);

Tt——负载力矩(N·m);

c——制动轮材料的比热容,对钢和铸铁取c=0.523kJ/(kg·℃),对硅铝合金取c=0.879kJ/(kg·℃)。

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