电动葫芦锥形转子电动机非石棉制动环的应用

Abstract：The paper introduces the test of applying non-asbestos braking ring instead of Asbestos braking ring in con-ical rotor motor of electric hoist.Through type test，usage in batch and improvement，itS shown that the non·asbestos bra-king ring meets the requirements on braking performance of electric crane，which can successfuly apply to electric hoistswith steel wire rope in al models and specifications。

Keywords：non-asbestos friction disk；braking ring；braking downward slip distance；frictional coeficient石棉高温挥发物属于致癌物 ，根据环保发展趋势 ，电动葫芦用锥形转子电动机使用石棉制动环将 被禁止是必 然趋势。从 2007-2009年 ，公司花 了三年时间，针对 电动葫芦用锥形转子电动机使用非石棉制动环替代石棉制动环进行如制动性能、磨损 、噪声等方面的性能试验 ，目前 已全面推广至所有规格系列钢丝绳 电动葫芦。

1 非石棉制动环应用试验方案1.1 钢丝绳电动葫芦锥形转子电动机制动原理制动部分由装在电动机转子上的压力弹簧、风扇制动轮上的制动环和电动机后端盖组成。电动机通电后，锥形定子和转子之问同时产生径向电磁力及轴向电磁力。轴向电磁力克服了转子轴位移的摩擦阻力及制动面间静摩擦阻力，并克服螺旋压缩弹簧的弹性阻力，使风扇制动轮上的制动环与电动机后端盖打开，电动机能 自由转动；断电时，轴向电磁力消失，弹簧 回程工作使转子产生向锥体大端的轴向移动，风扇制动轮的制动环压紧后端盖，摩擦力矩迫使电动机迅速停转达到制动。电动机结构见图1。

非石棉制动环结构见图2，用非石棉制动环取代石棉制动环，除材质区别，在电动葫芦上使用性能应能达到相同功能。

《起重运输机械》 2013(1)1.风扇制动轮 2.压力弹簧 3.后端盖图 1 锥形转子电动机结构简图1.橡胶 2.铁骨架 3.摩擦片图2 制动环结构简图1.2 电动葫芦制动环性能根据电动葫芦的结构特点，对制动性能的基本要求为：在额定载荷下保证正常的制动下滑量，静载时能可靠地保持住载荷及制动时不得有异常- 69 - 声。因此，对非石棉制动环摩擦片提出了以下 1.3 制订试验方案要求： 1)摩擦材料的摩擦性能试验：摩擦因数试1)制动环摩擦片由非石棉材料代替石棉材料 ；2)按 CB/T 11834-2011要求的3类摩擦片；3)指定摩擦因数肛在0～2002范围内为0.30～0.50，指定摩擦因数范围已包含允许偏差 ；4)磨损率 符合表 1的规定。

表 1 磨损率要求试验机阋盘摩擦面温度 1 100℃ l 150℃ 1 200℃V，10～7 cin /(N·m) f≤0.50≤o.75 f ≤1.005)耐锈性能：由于空气湿度影响，原石棉摩擦片易与铸铁制动副之间锈死，造成制动器打不开；6)在 2002时，橡胶与非石棉摩擦片保持粘结良好。

2)制动环在电动葫芦整机上的性能试验①分阶段试验和试验方式：可靠性型式试验、寿命试验、1 000台和 10 000台生产批量试验。

②试验主要项 目：制动时是否有异常声；电动葫芦噪声；制动下滑量；制动环的磨损情况；静载试验；耐锈性能试验。

2 非石棉制动环试验2.1 试验用非石棉摩擦片摩擦性能试验1)试验用非石棉摩擦片摩擦性能试验结果记录见表2。试验方法按 GB 5763-2008《汽车用制动器衬片》：试片压力 0.98 MPa，试片 25 mm×25 mm 2片。对偶 材质 为 HT250，环 境温 度 为26 ℃表2 摩擦性能试验结果摩擦因数 厚度 磨 左侧试片厚度差/mm 右侧试片厚度差/mm 摩擦力/N盘温 平均 损全平 后半 /℃ 升温 降温差 童 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 均 平均1OO 0.46 0.48 36 0.17 O.02 0.03 0.04 0.04 0.04 0.03 0.03 0.O6 0.03 0.04 569 568l5O 0.47 0.45 48 0.22 0.04 0.O5 0.07 0.02 O.O5 O.o5 O.06 O.O2 O.06 O.06 573 578200 0.42 136 0.68 0.15 0.07 0.09 0.18 0.15 0.16 0.19 0.13 0.08 0.16 531 517注：厚度平均差 (10～3 mm)，磨损率 (10～7 em /(N·m))。

2)试验用非石棉摩擦片的 150℃时的摩擦因数试验原始记录图截图见图3。

图3 非石棉摩擦片摩擦性能检验原始记录截图左侧纵坐标是摩擦因数，右侧纵坐标是摩擦副的温度，横坐标是摩擦转数。曲线 1为摩擦因数变化，曲线 2为温度变化。

3)委托深圳市华测检测技术股份有限公司- 70 - 上海分公司检测非石棉制动环是否含有石棉 ，检测结果 CAS 1332-21-4阴性 (阴性 不含石棉)。

以上数据表明，非石棉摩擦片样品的摩擦性能试验结果均达到了试验预定设计性能要求。

2.2 型式试验非石棉制动环安装在编号为 20070080 (1号和2号)、20070081(3号和4号)的 2台CD15 t- 9 m电动葫芦上做型式试验。每台葫芦按设计的M3基准工作制试验-个星期，每隔 20 min测量记录-次噪声、制动下滑量及制动环磨损后的轴向位移情况。

2.2.1 电动葫芦噪声及异常声电动葫芦噪声及异常声的测试结果见表 3。2《起重运输机械》 2013(1)号非石棉制动环制动端噪声示例见图4。

表 3 整机噪声与制动端噪声数据制动 整机噪声/dB (A) 制动端噪声/dB(A)环号 最大值 平均值 最大值 平均值1 83.5 81.7 81.7 80.42 84.6 80.8 83.8 80.83 83.9 82.5 84.8 81.44 84.4 83.0 84.5 81.78584838281号8o79787776制动端噪声1 7 13 19 25 31 37 43 49 55 61 67 73 79 85 91 97103测量次数图4 制动端噪声图整机噪声与制动端噪声均未超过JB/T 9008.1-2004《钢丝绳电动葫芦 第 1部分：型式与基本参数、技术条件》 中规定的 起升机构在额定载荷下工作时当起重量≤5 t时，噪声声压级不得超高85 dB (A)”，且制动时无异常声。

2.2.2 制动下滑量及磨损位移制动下滑量、磨损位移 (试验过程中的总磨损位移)测试数据见表4。2号制动环示例见图5、图 6。

表 4 制动下滑量、磨损位移制动 制动下滑量/mm 磨损位移环号 最大值 最小值 平均值 /mm1 11O 44 63 O.122 81 45 62 O.103 96 41 69 0.154 94 56 68 0.05JB/T 9008.12004电动葫芦标准规定 在额定载荷下，制动下滑量应不大于 v/100 ( 为额定载荷下 1 rain稳定起升的速度)”，5 t电动葫芦速《起重运输机械》 2013(1)g曼盛吕曼删熟L 需嘉图5 磨损位移图1 7 13 19 25 31 37 43 49 55 61 67 73 79 85 91 91 1O3测量次数图6 制动下滑量图度是 8 m/min。试验结果表明，非石棉制动环制动下滑量及制动可靠性符合电动葫芦制动性能要求。

制动环试验开始时，摩擦面加工的表面粗糙度状态不好及轴向窜动较大造成下滑量不稳定，最大达到 110 mm，经调整制动轮间隙以后，试验直至结束制动下滑量正常。示例图数据中的高波峰，是测量过程中的异常数据及粗大误差，剔除不计。从图5和图6可知，随着磨损的逐步加大，制动下滑量也逐步加大。

2.2.3 静载试验按 JB/T 9008.2-2004规定静载试验，起 吊1.25倍额定载荷保持 10 min，能可靠地保持住试验载荷，静载试验合格。

2.2.4 耐锈性能试验试验-周时间内，每隔 2天在制动环端喷洒NaCl溶液 1次，每次40-50 mL，-周后均能在空载状态下，90% 电压下正常启动 ，耐锈试 验均合格。

2.3 型式试验结果每个制动环按计划整机试验了35 h，制动了5 250次。型式试验结果显示非石棉制动环各项技- 71 - 5 4 3 2 l 9 8 7 6 加 加 加 加 帅 ∞ ∞ ∞ 加 如 加 m O术性能指标 良好，制动性能稳定。试验结束拆检制动环，目测制动环外观无裂纹、无凸起缺陷、无脱胶现象。型式试验结果表明，用非石棉制动环代替石棉制动环可行。

2.4 寿命试验2.4.1 寿命试验方案制动环进-步试验，验证制动环的磨损情况和使用寿命。

按照型式试验时非石棉制动环摩擦材料材质制作5 t用7.5 kW和 10 t用 13 kW的非石棉制动环各 1件，在 CDY5 t-9 nl和 CDY10 t-9 m上进行寿命试验。寿命试验方法：在额定电压、额定频率条件下，CDY5 t-9 m试验负载8 t，CDY10 t- 9 m试验负载 16 t，进行等效 M6工作制循环(上升 6 s÷停止6 s-下降6 s-停止6 S)。试验过程中定期进行制动下滑量、制动环磨损量、噪声等项目的测试。

2.4.2 寿命试验结果1)CDY5 t-9 m冶金电动葫芦停止试验时，总制动次数 21万次，试验进行到 143 910次时，调整了 1次制动轮间隙；CDY10 t-9 m冶金电动葫芦停止试验时，总制动次数 18.5万次，试验进行到 121 530次时，调整了 1次制动轮间隙。

2)寿命试验结束后，制动环拆检 目测无裂纹、凸起、脱胶等缺陷，制动摩擦片厚度磨损量仅为原厚度的20%。

3)寿命试验结果显示，非石棉制动环制动可靠性及制动寿命均达到了预期 目标，可用于产品。

3 批量生产试验及改进为了验证批量生产的可行性，进行了 3个规格 1.5 kW、7.5 kW、13 kW共 1 000只非石棉制动环小批量生产试验和覆盖 CD1/MD1全部系列产品的10 000只生产试验。小批量使用 1 000只和批量使用 10 000只非石棉制动环的电动葫芦，采用指定客户使用及产品编号跟踪的方式，获得了客户使用中存在的问题信息。针对批量生产试验和客户使用中反映的问题采取了以下对策，取得了- 72 - 较好的效果，在以后的生产和用户使用中没有再出现类似问题。

1)因非石棉制动环的摩擦材料弹性变形小，制动环压入制动轮困难，非石棉制动环外径相比原石棉制动环进行了尺寸调整，并降低 了橡胶邵氏硬度值。

2)非石棉制动环材质硬，刀具磨损快，经过多次试验调整了加工刀具的材料，改善了刀具磨损情况，降低了刀具成本。

3)使用非石棉制动环后少数用户 中后端盖的制动面磨损较使用石棉制动环严重 ，同时出现后端盖轴承损坏的现象。作为摩擦偶件的电动机后端盖保证材质及机械性能，控 制磨损 ，同时将非石棉制动环铁骨架厚度减薄 ，增加非石棉制动环柔软性。轴承润滑油改用 3号极压复合锂基脂替代 3号通用锂基脂，提高润滑油耐高温性能。

4 结论公司经过三年的时间，完成了非石棉制动环在电动葫芦上的寿命试验到批量使用，现已全面使用。通过选择非石棉制动环摩擦片适宜稳定的摩擦因数和耐磨性能，以及非石棉制动环合适的的机械性能和物理性能，钢丝绳电动葫芦锥形转子电动机使用非石棉制动环，能得到 良好的传动和制动功能、很好的耐用程度和使用寿命及低制动噪声，制动下滑量、静载试验也都能达到预定设计要求，宜在用锥形转子电动机的钢丝绳电动葫芦行业全面推广及应用，以取代造成环境污染的石棉制动环。