工程绞车带式液压刹车的改进设计

    摘 要：本文叙述了工程绞车摩擦带式液压刹车设计中存在的问题，分析问题的原因，提
出改进设计方案，并成功实施。
　　关键词：刹车带

 欧拉公式 碟簧 预紧力

　　一

.使用现状和存在问题

　　随着甲板机械行业的不断发展，船用工程绞车逐渐增多，许多工程绞车卷筒的制动采
摩擦带式液压刹车，其操纵原理是：绞车制动时，油缸组合体中的碟簧在

　　

1.调节螺杆 2.摩擦带 3.杠杆板 4.碟簧油缸组合体

　　预紧力的作用下，推动油缸活塞杆向上，再通过杠杆板的作用，拉紧摩擦带的松边拉
板，摩擦带抱紧刹车毂，绞车卷筒刹紧；绞车工作时，油缸上腔通压力油，活塞杆向下推
动杠杆板，摩擦带松开，绞车卷筒自由转动。调节螺杆起到调节摩擦带相对位置和应急操作
的功能。
　　上述形式的摩擦带式液压刹车，绞车在使用过程中，陆续有客户反应液压刹车制动效
果差，另外有些油缸中的碟簧开裂破碎。针对存在的问题，笔者仔细分析查找原因，重点检
查碟簧油缸组件，结果发现油缸接通压力油时，碟簧最大压缩量超过许用极限，导致碟簧
开裂破碎寿命减少。
　　通过综合分析，笔者发现该种形式的液压刹车带，有以下几方面的问题：
　　

1.碟簧油缸组合体设计结构不合理，碟簧压缩变形超过极限，减少碟簧使用寿命；

　　

2.碟簧放在油缸体内，油缸体加长，造价高；

　　

3.油缸基座占用空间大，调节螺杆使用不方便；

　　根据分析，笔者决定对上述液压刹车进行改进设计。
　　二

.改进设计和原理简介

　　改进设计液压刹车，需要解决如下几个问题：
　　

1.在绞车常闭工况下，油缸碟簧的预紧力 P1 的取值和计算要准确，以确保制动可靠，

卷筒不得打滑。
　　

2.绞车工作时，油缸进油，推动活塞杆外伸，关键的是结构设计上要控制碟簧压缩的

变形量，以保证碟簧的使用寿命。
　　

3.兼顾液压刹车的经济性和易于手动应急操作。

　　为此，笔者经过多次试验，设计了一种改进型的摩擦带式液压刹车，外形如图

2 所示，

原理如下：液压刹车机构为常闭式，件

1 是液压油缸，该油缸长度较短，刹车带正常打开

时，活塞被缸体端面限位，碟簧压缩量被控制，确保了碟簧的使用寿命；件

2 是碟簧套，

碟簧在套内承受两种交变力，即在刹车常闭工况下的预紧力

P1 和刹车打开情况下的压力

P2。件 3 是螺杆与手柄，可急手动操作。件 4 是杠杆板，选用适当的杠杆比，可使转化到螺
杆上的拉力较小，有利于选用较小规格的碟簧。件

5 是摩擦带松边拉板。件 6 是摩擦带紧边

拉板。件

7 是摩擦带组件。 绞车停机时，液压油缸失液压，套筒内的碟簧预压缩，使螺杆产

生预紧力

P1，

　　

P1 通过杠杆板放大，使摩擦带松边产生一定拉力，抱紧刹车毂制动。绞车开机时液压

油缸无杆腔通压力油，活塞杆推动碟簧压缩，使螺杆向右运动，推动杠杆板转动松开摩擦
带，绞车正常工作，此时碟簧受工作压力

P2。螺杆和手柄可以使刹车方便实现手动操作，

　　三

.设计案例及分析计算

　　笔者在工厂生产的

300kN 液压绞车上，使用了上述改进设计的液压刹车，制动效果良

好，主要计算如下：