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制动器是什么（制动器分类、选择及摩擦片材料详解）

菜鸡 • 7月 12, 2022 7:26 下午 • 掘金笔记 • 阅读 759

制动器是用于机构或机器减速或使其停止的装置。有时也用作调节或限制机构或机器的运动速度。它是保证机构或机器正常安全工作的重要部分。

电力制动（再生制动、涡流制动、反接制动等）只能消耗机构或机器的一部分动能，减少或限制其运动速度，不能使运动停止。机械式制动器则具有减速、停止及支持等功能。

机械式制动器是较为常用的制动器，它主要由制动架、摩擦元件和驱动装置三部分组成。

为了减少制动转矩，缩小制动器尺寸，通常将制动器装在机构的高速轴上，或装在减速器的输入轴上。某些安全制动器则装在低速轴或卷筒轴上，以防止在传动机构中断轴时物品坠落。特殊情况下也有将制动器装在其他轴上的。

制动器的分类

制动器分类GB/T 33519-2017

序号	类别	种类	备注
1	按摩擦方式	摩擦（22））、非摩擦（5）
2	按驱动方式	液压、气压、电磁、惯性、重力、离心机械、人力、自锁
3	按工作介质	干式、湿式
4	按原始工作状态	常闭式、常开式
5	按冷却方式	水冷却型、空气冷却型
6	按照环境要求	防风型、防爆型

制动器按摩擦方式分类GB/T 33519-2017

序号	摩擦方式	名称			备注
1	摩擦制动器	鼓式制动器	内张式制动器	楔块式制动器
2				凸轮制动器
3				推杆制动器
4				柱塞制动器
5			领蹄式制动器
6			从蹄式制动器
7			领从蹄式制动器
8			外抱式制动器
9			气囊式制动器
10		盘式制动器	钳盘式制动器	固定（卡）钳盘式制动器
11			钳盘式制动器	浮动（卡）钳盘式制动器
12			全盘式制动器	单片盘式制动器
13			全盘式制动器	多片盘式制动器
14			圆锥南洋股份最新分析（南洋股份不为求生因何“断臂）制动器
15			块式制动器
16			锥盘式制动器
17		带式制动器
18		牙嵌制动器
19		驻车制动器	手动驻车制动器
20		驻车制动器	电子驻车制动器
21		行车制动器
22		安全制动器
23	非摩擦制动器	电磁涡流式制动器
24		缓速（制动器）
25		磁粉制动器
26		水涡流制动器
27		磁滞制动器

常用制动器性能特点及应用

1、外包块式制动器

构造简单可靠，散热好。瓦块有充分和较均匀的退距，调整间隙方便。对于直形制动臂，制动转矩大小与转向无关，制动轮轴不受弯曲作用力。但包角和制动转矩小，制造比带式制动器复杂，杠杆系统复杂，外形尺寸大。应用较广，适用于工作频繁及空间较大的场合。

2、内涨蹄式制动器

两个内置的制动蹄沿径向向外挤压制动鼓，产生制动转矩。结构紧凑，散热性好，密封容易，可用于安装空间受限制的场合，广泛用于轮式起重机及各种车辆，如汽车、拖拉机等的车轮上。

3、带式制动器

构造简单紧凑。包角大（可超过2π），制动轮轴受较大的弯曲作用力，制动带的比压和磨损不均匀（按eμα规律进行）。简单和差动带式制动器的制动转矩大小均与旋转方向有关，限制了应用范围。散热差。适于大型机器，要求结构紧凑的制动，如用于移动式起重机中。

4、盘式制动器

利用轴向压力使圆盘或圆锥形摩擦表面压紧，实现制动。制动轮轴不受弯曲。构造紧凑。与带式制动器比较，磨损较均匀，制动转矩大小与旋转方向无关，制成封闭型式，和防尘防潮。摩擦面散热条件词语块式和带式，温度较高。适用于在紧凑性要求高德场合，如车辆的车轮和电动葫芦中。

5、磁粉制动器

主要利用磁粉磁化时所产生的剪力来制动。体积小，重量轻，激励功率小且制动转矩与转动件的转速无关。但磁粉会引起零件磨损。适用于自动控制及各种机器的驱动系统中。

6、磁涡流制动器

坚固耐用，维修方便，调速范围大。但低速时效率低，温升高，必须采取散热措施。常用于有垂直负载的机械中（如起重机械的起升机构），吸收停车前的动能，以减轻停止式制动器的负载。

制动器的选择

根据使用要求与工作条件确定。

（1）要考虑工作机构的工作性质和条件。

对于起重机械的提升机构，必须采用常闭式制动器，对于水平行走的车辆等设备，为了便于控制制动力矩的大小和准确停车，多采用常开式制动器。对于安全性有高度要求的机械，需要设置双重制动器。如运送融化金属或易燃、爆炸物品的提升机构，规定必须装两个制动器，每个制动器都能单独安全地支持铁水包等运送物品不致坠落。再如矿井提升机、除在高速轴上设置制动器外，还在卷筒或绳轮上设置安全制动器。还有游乐设备中的花型类设备过山车，装有多过制动器，保证某个制动器失效后，其余制动器仍能满足设备的制动要求。对于重物下降制动（即滑摩式制动）则应考虑散热，它必须具有足够的散热面积，使其将重物位能所产生的热量散出去。

（2）要考虑合理的制动转矩。

用于起重机起升机构支持的制动器，或矿井提升机的安全制动器及一些特种设备，制动转矩必须有足够的储备，即应有一定的安全系数；用于水平行走的机械车辆，制动转矩以满足工作要求为宜（满足一定的制动距离或时间，或车辆不打滑），不可过大，以防止机械设备的振动或零件的损坏。

（3）要考虑安装地点的空间大小。

当安装地点有足够的空间，可选用外抱式制动器；空间受限处，可采用内蹄式、带式或盘式制动器。

制动器摩擦元件

制动器摩擦元件材料

摩擦元件是制动器的主要组成部分，摩擦材料的性能直接影响制动器的结合过程。其工作温度和温升速度，是影响性能的主要因素，以上又取决于摩擦副的工作条件。制动器工作时，吸收的能量越大，而完成的制动时间越短，则温升越高。分机着陆、高速重型货车制动等，都在瞬间使摩擦元件的工作表面温度达700~1000℃甚至更高。摩擦材料如超过其许用工作温度，性能就会显著恶化。对摩擦材料的基本要求如下：

（1）摩擦因数高而稳定，具有良好的恢复性能；

（2）耐磨性好，允许压强大，又不损伤对偶材料；

（3）有一定的耐油、耐湿、抗腐蚀及抗胶合性能；

（4）有一定的机械强度和良好的制造工艺性。

在摩擦面上开槽可以储集侵入的灰尘等脏物而减轻磨损。

常用摩擦材料种类金属材料和非金属材料。

金属摩擦材料有：

（1）粉末冶金摩擦材料，这种材料有较高的摩擦因数，导热性好，耐高温（许用工作温度可达680℃），耐磨，许用比压高，一般可达2.74~3.92MPa，有良好的热稳定性和磨合性，广泛用于重载工作机械。但在轻载荷条件下其耐磨性不及石棉摩擦材料。粉末冶金摩擦材料有铜基及铁基两类。铜基多用于湿式，铁基多用于干式。

（2）铸铁，铸铁的耐磨性及导热性较好，不易胶合，耐冲击性差，适用在湿式中、低速条件下工作。载荷不大时也用于干式。常用铸铁牌号有HT200等。

（3）钢，钢的耐磨性及导热性较好，但表面易划伤，适用于湿式。常用的有10#、15#、65Mn钢等。

（4）青铜，青铜的耐磨性和导热性好。

非金属摩擦材料有：

（1）石棉摩擦材料，石棉摩擦材料应用最广，其基本成分是石棉、粘接剂和用以调节摩擦性能的各种有机或无机填料。石棉摩擦材料又分为纺织类和纤维类。

（2）有机摩擦材料，如皮革、橡胶、木材等，主要用于小功率。

（3）纸基摩擦材料，主要在油介质中工作，用于液压自动变速器的传动和制动。摩擦因数稳定、磨损小。

（4）碳基摩擦材料，这是近年出现的新型摩擦材料，耐高温性能好（可达800~1000℃，甚至更高），摩擦因数稳定，耐磨性也好。