專利名稱：碟簧加載式液壓盤式制動器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及自動制動器，用于風機正常制動、緊急制動或防止風機在檢修等 工況下轉(zhuǎn)動；亦可用于其他領(lǐng)域的制動。
背景技術(shù)：
風力發(fā)電作為一種清潔能源，近年來獲得了迅猛發(fā)展。目前的風力發(fā)電機主軸制 動器主要采用盤式制動器，為了安裝方便，這種制動器普遍采用“U”字形結(jié)構(gòu)，其制動器體 類似于懸臂安裝，受載變形相對較大，導致制動片接觸不均勻，局部磨損快，因此需要經(jīng)常 停機檢查更換制動片，嚴重影響風機工作效率和制動可靠性。此外現(xiàn)有制動片形狀類似長 方形，容易導致制動片沿邊緣接觸而中間不接觸，嚴重影響制動的敏捷性、準確性和可靠 性。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的發(fā)明目的，在于解決現(xiàn)有制動器存在的結(jié)構(gòu)剛性差、制動片磨損不 均勻、制動可靠性不高等問題，提出了一種新型碟簧加載式液壓盤式制動器。本實用新型的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的一種碟簧加載式液壓盤式制動器，包括底座、空心軸、被動制動鉗、主動制動鉗和 端蓋，其中的被動制動鉗通過其鉗體上的耳環(huán)套裝在空心軸上，并可在其上滑動；空心軸與 底座則過盈裝配；主動制動鉗與被動制動鉗采用高強度螺栓連接，并形成“U”形鉗口，鉗口 上下均裝有菱形制動片；上下制動片間銜制動盤，制動片與制動盤單側(cè)間隙為2 2. 5mm ； 制動力則由端蓋內(nèi)的碟簧提供；當給出指令信號需要制動時，液壓系統(tǒng)泄壓，碟簧釋放，推 動油活塞壓緊主動側(cè)制動片，隨后被動側(cè)跟進，制動器抱間制動；停止制動時，液壓系統(tǒng)上 壓，碟形碟簧被壓縮復位，制動器松閘，主動側(cè)和被動側(cè)分別回退2 2. 5mm，完成一次制 動，其特征在于(1)主動側(cè)制動鉗與被動制動鉗的連接部位為圓形，并采用高強度螺栓連接；(2)主動側(cè)制動鉗的支撐制動片的部位為菱形，并設(shè)有加強筋；(3)空心軸上還裝有定位系統(tǒng)。所述的定位系統(tǒng)是一種被動側(cè)間隙自動補償機構(gòu)，由固定螺釘、銷軸、減摩合金軸 瓦、開口套和定位板組成，定位板固定在空心軸上并與開口套螺釘連接，開口套中有減摩合 金軸瓦，其中裝銷軸，銷軸與開口套及減摩合金軸瓦之間產(chǎn)生相對滑動，從而保持被動側(cè)制 動間隙不變。與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實用新型的優(yōu)點顯而易見，主要表現(xiàn)在1.流線型外觀、集成式油缸，有效減小制動器體積，節(jié)約安裝空間；2.加強筋及菱形托架加強制動力作用區(qū)域剛度，減小變形；與同類產(chǎn)品相比，制 動器結(jié)構(gòu)強度略優(yōu)，變形減少20% ；3.菱形制動片接觸面積大，能夠更好地適應(yīng)制動器體的變形。制動片磨損均勻，使用壽命長，延長檢修、更換周期；4.快換式的缺口削扁銷使更換制動片更加便捷，圖7、圖8為其結(jié)構(gòu)視圖。5.使用高強度螺栓連接主動與被動鉗體，增強結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；空心軸配合安裝用 雙頭螺柱組件將制動器整體壓緊于主機上，提高制動器抗扭剛度，減小了底座尺寸。6.增大了制動片與制動盤安裝間隙，調(diào)整方便。

本實用新型有附圖11幅，其中圖1為本實用新型三維結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型總體結(jié)構(gòu)的主視圖；圖3為本實用新型總體結(jié)構(gòu)的俯視圖；圖4為主被動制動鉗連接螺栓；圖5為制動鉗油缸內(nèi)部剖視圖；圖6為被動側(cè)間隙調(diào)整機構(gòu)示意圖；圖7、圖8為帶缺口削扁銷結(jié)構(gòu)示意圖；圖9為菱形制動片結(jié)構(gòu)示意圖；圖10為制動器安裝視圖；圖11為有限元分析力傳遞模型。在圖中1、底座2、空心軸 3、定位系統(tǒng)4、被動制動鉗5、主動制動鉗6、高 強度螺栓 7、主動側(cè)制動片 8、油活塞 9、碟形彈簧10、端蓋 11、固定螺釘 12、銷軸 13、減摩合金軸瓦 14、開口套15、定位板 16、帶缺口的削扁銷 17、雙頭螺栓組件 18、 復位彈簧
具體實施方式
如圖1 圖10所示的一種碟簧加載式液壓盤式制動器，是對現(xiàn)有液壓盤式制動器 的改進。旨在應(yīng)用有限元結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化技術(shù)，以體積最小且結(jié)構(gòu)剛度最大為優(yōu)化目標，按照 最佳載荷傳遞路徑配置材料密集度，確定概念設(shè)計框架模型，由此得出最優(yōu)結(jié)構(gòu)設(shè)計方案。 該方案提高了結(jié)構(gòu)的剛度，有效減小制動器體變形，使得制動片受載均勻，延長使用壽命， 提高了制動敏捷性、準確性和可靠性。圖11為根據(jù)制動器的受力情況對制動器進行的力傳 遞分析模型，圖1、圖2、圖3為改進后的制動器外形設(shè)計。從圖1、圖11中可以看出，沿力傳 遞路徑，增加加強筋設(shè)計，增強了制動器的結(jié)構(gòu)剛度以及結(jié)構(gòu)的緊湊性。該液壓盤式制動器主要包括底座1、空心軸2、定位系統(tǒng)3、被動制動鉗4、主動制動 鉗5。主動制動鉗5與被動制動鉗4通過高強度螺栓6連接在一起；空心軸2與底座1過 盈配合；制動過程中整個機構(gòu)可以在空心軸2上滑動。制動力由端蓋10內(nèi)的碟形彈簧9提 供，制動片與制動盤單側(cè)間隙為2 2. 5mm。當給出指令信號需要制動時，液壓系統(tǒng)泄壓，碟 形彈簧9釋放，推動油活塞8壓緊主動側(cè)制動片7，隨后被動側(cè)跟進，制動器抱間制動。停止 制動時，液壓系統(tǒng)上壓，碟形彈簧9被油活塞8壓縮復位，制動器松間，主動側(cè)和被動側(cè)分別 回退2 2. 5mm，完成一次制動，其特征在于該液壓盤式制動器主動制動鉗5和被動制動鉗4連接部位為圓形，并采用高強度螺栓6連接；支撐制動片的部位為菱形，并設(shè)置了加強筋。液壓盤式制動器采用菱形制動片 7，如圖9所示。在空心軸1上則設(shè)置定位系統(tǒng)3，實際上是被動側(cè)間隙自動補償機構(gòu)，由底 部調(diào)節(jié)螺釘控制固定螺釘11在銷軸12上長圓槽中的位置，從而設(shè)定被動側(cè)摩擦襯墊與制 動盤初始間隙。當被動側(cè)摩擦襯墊發(fā)生磨損時，銷軸12與開口套14、減摩合金軸瓦13之間 產(chǎn)生相對滑動，從而保持被動側(cè)制動間隙不變。銷軸12與減摩合金軸瓦13之間的摩擦力 的大小由開口套14的松緊程度調(diào)節(jié)，定位板15將該調(diào)整機構(gòu)固定在空心軸上。該液壓盤式制動器采用帶缺口的削扁銷16固定制動片；壓板別在定位銷缺口內(nèi)， 再用螺釘固定壓板來固定定位銷。該制動器的空心軸中有雙頭螺柱組件17從中穿過，將制動器整體固定到主機上。
權(quán)利要求一種碟簧加載式液壓盤式制動器，包括底座(1)、空心軸(2)、被動制動鉗(4)、主動制動鉗(5)和端蓋(10)，其中的被動制動鉗(4)通過其鉗體上的耳環(huán)套裝在空心軸(2)上，并可在其上滑動；空心軸(2)與底座(1)則過盈裝配；主動制動鉗(5)與被動制動鉗(4)螺栓連接，并形成“U”形鉗口，鉗口上下均裝有菱形制動片；上下制動片間銜制動盤，制動片與制動盤單側(cè)間隙為2～2.5mm；制動力則由端蓋(10)內(nèi)的碟簧(9)提供；當給出指令信號需要制動時，液壓系統(tǒng)泄壓，碟簧(9)釋放，推動油活塞(8)壓緊主動側(cè)制動片(7)，隨后被動側(cè)跟進，制動器抱閘制動；停止制動時，液壓系統(tǒng)上壓，碟形碟簧(9)被壓縮復位，制動器松閘，主動側(cè)和被動側(cè)分別回退2～2.5mm，完成一次制動，其特征在于(1)主動側(cè)制動鉗(5)與被動制動鉗(4)的連接部位為圓形，并在所述主動與被動制動鉗間采用高強度螺栓連接；(2)主動側(cè)制動鉗(5)的支撐制動片(7)的部位為菱形，并設(shè)有加強筋；(3)空心軸(2)上還裝有定位系統(tǒng)(3)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碟簧加載式液壓盤式制動器，其特征在于所述的定位系統(tǒng) (3)是一種被動側(cè)間隙自動補償機構(gòu)，由固定螺釘(11)、銷軸(12)、減摩合金軸瓦(13)、開 口套(14)和定位板(15)組成，定位板(15)固定在空心軸(2)上并與開口套(14)螺釘連 接，開口套(14)中有減摩合金軸瓦(13)其中裝銷軸(12)，銷軸(12)與開口套(14)及減摩 合金軸瓦(13)之間產(chǎn)生相對滑動，從而保持被動側(cè)制動間隙不變。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碟簧加載式液壓盤式制動器，其特征在于所述空心軸(2)中 有螺栓組件(17)穿過，將所述液壓盤式制動器整體固定在主機上。
專利摘要本實用新型公開了一種碟簧加載式液壓盤式制動器，是對現(xiàn)有風力發(fā)電機的液壓盤式制動器的改進?，F(xiàn)有風力發(fā)電機主軸制動器主要采用盤式制動器，這種制動器普遍采用“U”字形結(jié)構(gòu)，制動器體類似于懸臂安裝，受載變形相對較大，導致制動片接觸不均勻，局部磨損快，因此需要經(jīng)常停機檢查更換制動片。此外現(xiàn)有制動器的制動片與制動盤間距小，易刮碰摩擦片，安裝、調(diào)整不方便。這些問題嚴重影響了風機的工作效率和制動的可靠性。本實用新型的風力發(fā)電機主軸制動器應(yīng)用有限元結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化技術(shù)提高了結(jié)構(gòu)剛度；采用菱形制動片增大了接觸面積；采用削扁銷提高了更換制動片的便利性，適當增大制動片與制動盤安裝間距，有效提高了制動器工作效率和可靠性。
文檔編號F03D11/00GK201627686SQ20102012587
公開日2010年11月10日 申請日期2010年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月2日
發(fā)明者劉林, 史顯忠, 尚振國, 楊京蘭, 王德倫, 王景財, 董連俊, 趙興華 申請人:大連華銳股份有限公司