无接触式永磁涡流高空防坠制动特性研究

发布时间：2020-03-24 07:42

【摘要】：永磁涡流制动结构简单,制动平稳可靠,节能环保,是涡流制动的主要模式之一。为了将永磁涡流制动技术应用于施工升降机以及起重机安全防坠领域,本论文结合施工升降机与起重机的结构特点及其防坠制动需求,对施工升降机以及起重机无接触式永磁涡流防坠装置进行了总体方案设计。并对制动过程进行了有限元仿真,对无接触式永磁涡流防坠装置参数进行了设计,研究了施工升降机和起重机无接触式永磁涡流防坠制动特性。首先,研究了环形永磁涡流制动与旋转型永磁涡流制动制动力与制动力矩的解析计算。针对施工升降机以及起重机的性能参数和制动需求,提出了改变空气间隙的永磁涡流防坠制动控制方式。利用该控制方式分别对施工升降机与起重机起升机构的永磁涡流防坠制动方案进行总体设计。其次,结合施工升降机吊笼坠落的动力学模型,通过Comsol有限元软件对其进行有限元仿真,确定出永磁涡流防坠制动参数选择标准。根据参数选择标准设计施工升降机永磁涡流防坠装置参数,并对永磁涡流防坠制动特性进行分析。结果表明论文所设计的无接触式永磁涡流防坠落装置可在吊笼超载坠落时达到制动效果,通过控制磁铁组与导体管之间的空气间隙可以满足不同载重量的吊笼坠落制动需求。再次,结合起重机起升机构负载坠落的动力学模型,通过Ansoft有限元软件对其进行有限元仿真,确定出永磁涡流防坠制动参数选择标准。根据参数选择标准设计起重机起升机构永磁涡流防坠装置参数,并对永磁涡流防坠特性进行分析。结果表明论文所设计的无接触式永磁涡流防坠装置能在负载无初速坠落与以额定速度超载坠落时达到预期制动效果。通过控制永磁体阵列与感应盘之间的空气间隙,可使制动力矩连续任意可调。最后,结合施工升降机无接触式永磁涡流防坠装置的设计,建立了环形磁铁组无初速坠落实验平台,分别对不同工况下的环形磁铁组进行无初速坠落实验。实验结果与Comsol有限元仿真结果相对误差皆在6.67%以内,验证了无接触式永磁涡流防坠装置制动的准确性和可行性。
【图文】：

防坠安全器,鼓形,楔块,施工升降机

起重机械是现代生产过程中合理组织生产必不可少的生产设备。在物料运输，装卸等工作中使用频繁，可以提高工业生产效率，极大的减少人力劳动，在整经济中有着至关重要的地位。在全国建筑业大规模、快速、全面发展的同时，依赖的起重运输机械，特别是桥门式起重机、施工升降机等特种设备，一旦发事故，后果难以想象，因此确保其运行过程安全可靠十分必要。1 施工升降机防坠安全器局限性施工升降机是常用于建筑工地上的垂直运输机械，主要担负运送作业人员、机具设备和施工用材料等。施工升降机在运行中，由于拽引力不足，制动器失灵或不足以及超载拖动会引起吊笼超速甚至断绳坠落，防坠落装置是施工升降机上安全防护装置装置，能在吊笼超速或坠落时紧急制动，保证乘员的生命安全，减少设备损坏。目前，防坠落安全器大多通过摩擦原理来实现机构制动，当发时，防坠落装置的摩擦部件以一定的作用力压向标准节，两者接触产生摩擦力笼以及负载的机械能转化为热能，达到减速制动。其中以楔块形渐进式防坠安齿轮锥鼓形渐进式防坠安全器应用最广，如图 1-1 所示。

电磁块式制动器,块式制动器,电动液压

起重机起升机构摩擦制动局限性起重机是现代生产中十分重要的一种物料搬运设备，其广泛应用于各种物料吊中，极大地减少了人力劳动强度，提高了工业生产效率。起重机具有经常启动以及间歇式工作的工作特点，其作业范围广泛，工作环境复杂，吊运的物品种，工作过程中存在较多危险因素，稍有疏忽就容易引发事故。所以为了保证起安全，通常在起重机械工作机构的传动装置中配用各类制动器，其中起重机起的制动器除了保证起吊负载能在任意位置停留外，还用于防止悬吊的负载、吊坠落[1-4]。目前起重机起升机构所采用的制动器结构形式各有不同，但其原理基本都是依片压迫制动轮（盘），通过接触时产生的摩擦力矩实现制动，即摩擦制动。这种式通过制动部件产生摩擦力矩，，将制动对象的机械能转换为热能形式消耗。此方式对摩擦材料的耐磨性以及摩擦系数稳定性要求很高，此外，温升速度和工对摩擦材料的制动性能也有较大影响。如图 1-2 所示，电动液压块式制动器和式制动器在目前的起重机起升机构制动器中应用最广。
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH21

【参考文献】