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手动葫芦制动机构的设计之受力分析

编辑:北京凌鹰起重    浏览:1772    时间:2014-11-24

图2为手动葫芦制动机构结构图。由于制动机构起升重物时不起制动作用,只有在停止和下降时才起作用,因此分别分析停止和下降时制动机构的受力情况。

图2(a)手拉葫芦

图2(b)手扳葫芦

图2手动葫芦制动机构结构
(a)手拉葫芦 (b)手扳葫芦
1.长轴 2.制动器座 3.棘轮
4.摩擦片 5.手链轮 6.制动螺母

2.1 停止时
当重物提升停止后,由重物作用使长轴受到一旋转力矩MJ,该力矩在螺纹副中产生摩擦力矩M1,其值为Pr0tg(A+Q)。螺纹摩擦力矩M1所产生的轴向力P即为制动器座与手链轮(制动螺母)间的夹紧力,该夹紧力在制动器座与棘轮间产生了摩擦制动力矩M2其值为LPR1。旋转力矩MJ由螺旋摩擦力矩M1和制动力矩M2平衡。即:
   MJ=M1+M2
     =Pr0tg(A+Q)+LPR1     (1)
     P=MJr0tg (A+Q)+LR1   (2) 
制动机构的大制动力矩M2等于两块摩擦片可能产生的大摩擦制动力矩,即:M2=LPR1+LPR2(3)
通常用制动机构的大制动力矩M2与重物的旋转力矩MJ的比值来反映制动机构的制动安全程度,该比值称为 K=MZMJ=LR1+LR2r0tg(A+Q)+LR1(4)式中 A—螺纹升角
Q—螺纹当量摩擦角
L—摩擦片的摩擦系数
ro—螺纹平均半径
R1—制动器座与棘轮间的有效摩擦半径,取R1=(Q1+D2) /4
R2—手链轮(制动螺母)与棘轮间的有效摩擦半径,取R2=(D1+D3) /4
由式(4)可见,手动葫芦制动机构的制动安全性与螺纹(r0、A、Q),摩擦材料(L)和制动零件尺寸(R1、R2)有关。
2.2 下降时
要使重物下降,必须在手链轮(制动螺母)上施加一旋松力矩Ms,该力矩与重物的旋转力矩MJ之和应当等于大制动力矩MZ,即:
    MS+MK=MZ
    MS=MZ-MJ=(K-1) MJ(5)
由式(5)可以看出,旋松力矩MS依K值大小而定, K值越大,旋松力矩MS越大。

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