失電制動(dòng)器的制動(dòng)力矩計(jì)算需結(jié)合負(fù)載特性與安全系數(shù),以下是分步驟的詳細(xì)計(jì)算方法:
一、基礎(chǔ)制動(dòng)力矩計(jì)算
制動(dòng)力矩需克服負(fù)載產(chǎn)生的慣性轉(zhuǎn)矩與靜態(tài)負(fù)載轉(zhuǎn)矩,計(jì)算公式為:
[ T_{\text{制動(dòng)}} \geq 1.5 \times (T_{\text{負(fù)載}} + T_{\text{慣性}}) ]
其中:
( T_{\text{負(fù)載}} ):靜態(tài)負(fù)載轉(zhuǎn)矩(單位:N·m)
( T_{\text{慣性}} ):慣性轉(zhuǎn)矩(單位:N·m)
1.5:安全系數(shù)(根據(jù)ISO 13849-1:2015推薦)
1. 靜態(tài)負(fù)載轉(zhuǎn)矩計(jì)算
[ T_{\text{負(fù)載}} = F \times r ]
( F ):負(fù)載重力(單位:N,( F = m \times g ),( m )為質(zhì)量,( g = 9.8 , \text{m/s}^2 ))
( r ):力臂半徑(單位:m,如齒輪半徑或卷筒半徑)
示例:
提升2噸重物,卷筒半徑0.2m:
[ T_{\text{負(fù)載}} = 2000 , \text{kg} \times 9.8 , \text{m/s}^2 \times 0.2 , \text{m} = 3920 , \text{N·m} ]
2. 慣性轉(zhuǎn)矩計(jì)算
[ T_{\text{慣性}} = J \times \alpha ]
( J ):轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(單位:kg·m²,需根據(jù)負(fù)載形狀計(jì)算)
( \alpha ):角加速度(單位:rad/s²,( \alpha = \frac{\Delta \omega}{\Delta t} ),( \omega )為角速度)
簡(jiǎn)化計(jì)算(若負(fù)載為線性運(yùn)動(dòng)):
[ T_{\text{慣性}} = \frac{m \times v^2 \times r}{s} ]
( m ):質(zhì)量(kg)
( v ):速度(m/s)
( s ):制動(dòng)距離(m,通常取0.1~0.5m)
示例:
質(zhì)量2000kg,速度1m/s,制動(dòng)距離0.2m:
[ T_{\text{慣性}} = \frac{2000 \times 1^2 \times 0.2}{0.2} = 2000 , \text{N·m} ]
二、完整計(jì)算示例
場(chǎng)景:50噸門(mén)式起重機(jī)(起升高度20m),卷筒半徑0.5m,速度0.5m/s,制動(dòng)距離0.3m。
靜態(tài)負(fù)載轉(zhuǎn)矩:
[ T_{\text{負(fù)載}} = 50000 , \text{kg} \times 9.8 , \text{m/s}^2 \times 0.5 , \text{m} = 245000 , \text{N·m} ]
(注:實(shí)際需考慮滑輪組效率,假設(shè)效率0.8):
[ T_{\text{負(fù)載}} = 245000 \times 0.8 = 196000 , \text{N·m} ]
慣性轉(zhuǎn)矩:
[ T_{\text{慣性}} = \frac{50000 \times 0.5^2 \times 0.5}{0.3} \approx 20833 , \text{N·m} ]
總制動(dòng)力矩:
[ T_{\text{制動(dòng)}} \geq 1.5 \times (196000 + 20833) = 325250 , \text{N·m} ]
(實(shí)際選型需向上取整至標(biāo)準(zhǔn)值,如330000 N·m)
三、關(guān)鍵注意事項(xiàng)
安全系數(shù)選擇:
普通場(chǎng)景:1.2~1.5
關(guān)鍵安全場(chǎng)景(如核電、電梯):≥2.0
動(dòng)態(tài)負(fù)載修正:
若負(fù)載存在沖擊(如錘擊設(shè)備),需額外增加20%~30%余量。
溫度影響:
低溫環(huán)境下彈簧力衰減,需按環(huán)境溫度修正制動(dòng)力矩:
[ T_{\text{修正}} = T_{\text{額定}} \times [1 - 0.002 \times (T_{\text{額定溫度}} - T_{\text{實(shí)際}})] ]
(示例:額定溫度25℃,實(shí)際-20℃,衰減約9%)
摩擦系數(shù)衰減:
長(zhǎng)期使用后摩擦面磨損,需定期檢測(cè)制動(dòng)力矩衰減率(通!10%/年)。
四、選型驗(yàn)證步驟
理論計(jì)算:按上述公式計(jì)算理論制動(dòng)力矩。
廠家數(shù)據(jù)核對(duì):對(duì)比制動(dòng)器樣本中的制動(dòng)力矩-轉(zhuǎn)速曲線。
實(shí)際測(cè)試:使用扭矩傳感器驗(yàn)證制動(dòng)器實(shí)際輸出力矩。
壽命評(píng)估:根據(jù)使用頻率預(yù)估制動(dòng)器壽命(如500萬(wàn)次制動(dòng)后需大修)。
實(shí)施建議:
若計(jì)算結(jié)果接近制動(dòng)器額定值,建議選擇下一檔更高力矩型號(hào)(如計(jì)算需320kN·m,選用350kN·m型號(hào))。
對(duì)于頻繁制動(dòng)場(chǎng)景,需額外考慮散熱設(shè)計(jì)(如強(qiáng)制風(fēng)冷或水冷)。