摘 要：制動器又叫抱閘，是具有使運動部件（或運動機(jī)械）減速、停止或保持停止?fàn)顟B(tài)等功能的裝置，其是通過非旋轉(zhuǎn)元件（與車身或車架相連的部件）及旋轉(zhuǎn)元件（與車輪或轉(zhuǎn)動軸相連的部件）之間的相互摩擦來阻礙其轉(zhuǎn)動或轉(zhuǎn)動的趨勢，以此來控制電機(jī)的運轉(zhuǎn)以及慣性運轉(zhuǎn)。制動器中磨損最大的機(jī)械零件是瓦塊摩擦片。制動器在使用期間絕對不允許制動器出現(xiàn)制動故障、失靈的情況，否則極容易造成事故發(fā)生。但目前制動器瓦塊摩擦片磨損程度全部依靠人員的經(jīng)驗觀察，沒有自動化報警系統(tǒng)。所以關(guān)于制動器瓦塊摩擦片自動監(jiān)測報警器的研究意義重大。

關(guān)鍵詞：制動器;制動器瓦塊摩擦片;制動器瓦塊摩擦片自動監(jiān)測報警器

Absrtact： Brake， also known as holding brake， is a device with the function of decelerating， stopping or maintaining the stopping state of moving parts （or moving machinery）. Brake pad friction plate is the most worn mechanical part in the brake. The function of the brake is to prevent the rotation or rotation trend of the non rotating components （parts connected with the body or frame） and the rotating components （parts connected with the wheel or the rotating shaft） through mutual friction， so as to control the motor operation and inertia operation. Because of the particularity of the brake， it is absolutely not allowed to have brake failure or failure during the use of the brake， otherwise it is very easy to cause accidents. At present， the wear degree of brake pad friction plate depends on the experience observation of personnel， and there is no automatic alarm system. Therefore， the research， design and application of automatic monitoring alarm for brake pad friction plate are of great significance.

Key words： Brake; Brake pad friction plate; Automatic monitoring alarm for brake pad friction plate

前言

制動器俗稱閘、剎車，是具有使運動部件或機(jī)械減速、停止運動或保持其停止?fàn)顟B(tài)等作用的機(jī)械零件。制動器起到制動的原理為通過非旋轉(zhuǎn)元件（與車身或車架相連的部件）及旋轉(zhuǎn)元件（與車輪或轉(zhuǎn)動軸相連的部件）之間的相互摩擦來阻礙車輪轉(zhuǎn)動或車輪轉(zhuǎn)動的趨勢。制動器的主要結(jié)構(gòu)有制架、制動件和操縱裝置等。一般來說，制動器通常安裝于設(shè)備的高速軸上，但對于礦井提升機(jī)、電梯等對安全性要求較高的大型設(shè)備則安裝于靠近設(shè)備工作部分的低速軸上。而無論安裝于何處，制動器瓦塊摩擦片都是制動器中磨損最大的機(jī)械零件[1-4]、[7]、[8] 。

由于制動器功能的特殊性——用以控制電機(jī)的運轉(zhuǎn)及慣性運轉(zhuǎn)，在使用期間制動器不允許出現(xiàn)制動失靈的現(xiàn)象發(fā)生，因此無論哪一部分出現(xiàn)問題都極易造成事故的發(fā)生，制動器瓦塊摩擦片作為最易磨損的部件[20]、[23]，對其磨損方面的防控十分重要[9]、[10]、[12]，以便進(jìn)行后續(xù)的替換更新，保證機(jī)器的正常運行[5]、[6]。

然而，目前制動器瓦塊摩擦片磨損程度基本都靠人工的經(jīng)驗觀察，而無機(jī)械或自動化的報警系統(tǒng)[17]、[20]。人工成本較大，且無較為固定的標(biāo)準(zhǔn)，實際操作方面擴(kuò)大性和可操作性不大，大規(guī)模數(shù)量的制動器則會出現(xiàn)監(jiān)測不便、較難實現(xiàn)的情況，或者需要更多的人力資源投入，成本過高。

若制動器瓦塊摩擦片的自動監(jiān)測報警器的研究與設(shè)計推廣成功，對于設(shè)備安全性能提升、設(shè)備使用壽命、成本降低等方面意義重大。

1 試驗條件和試驗方法

1.1 試驗原料

以摩擦傳感器、聲光報警器、16A空開、2A保險為主要原料。此外還需要AC 36V電源、電線等配件。

摩擦傳感器起監(jiān)測傳感制動器瓦塊摩擦片的磨損程度的作用，根據(jù)本設(shè)計的設(shè)計理念需求，可選擇磨損檢測傳感器以用作監(jiān)測制動片摩擦片的磨損情況，其原理為當(dāng)制動器摩擦片超過磨損允許的限度時，再對其進(jìn)行磨損就會使其接觸磨損監(jiān)測傳感器。在設(shè)計過程中，需要著重考慮的是如何放置摩擦傳感器可以使制動器的每次工作都對摩擦傳感器也起磨損作用。

聲光報警器又名聲光警號，在達(dá)到預(yù)定條件后可以同時發(fā)出聲、光兩種信號。在制動器瓦塊摩擦片自動檢測報警器中起摩擦片受損至一定限度后提醒的作用。實際選材的過程中，需要結(jié)合車間實際情況，選擇合適分貝及光照強(qiáng)度、光照顏色的聲光報警器，以達(dá)到切實的提醒效果。

16A空開全名16A空氣開關(guān)，又名空氣斷路器，若電路中的電流超過額定電流就會自動斷開的開關(guān);2A保險指2A保險絲盒，起過載保護(hù)作用。總體而言，二者都起對制動器瓦塊摩擦片的自動監(jiān)測報警器電路系統(tǒng)的保護(hù)作用，對于制動器瓦塊摩擦片的自動監(jiān)測報警器電路系統(tǒng)來說是必不可少的一部分。

AC 36V電源、電線等配件是用于構(gòu)成制動器瓦塊摩擦片自動檢測報警器完整回路的必需電器元件。

1.2 試驗設(shè)備

以制動器瓦塊摩擦片開設(shè)通孔為所需的試驗設(shè)備。

根據(jù)自動檢測報警器的設(shè)計要求，需要將制動器瓦塊摩擦片的自動監(jiān)測報警器的摩擦傳感器探頭裝置安裝于制動摩擦片及制動瓦塊開設(shè)的通孔內(nèi)，以此達(dá)到制動器的每次工作都對摩擦傳感器也起磨損作用的目的?；诖朔N情況，在實際安裝制動器瓦塊摩擦片自動監(jiān)測報警器時需要制動器瓦塊摩擦片開設(shè)通孔，方可進(jìn)行后續(xù)設(shè)備的安裝，使摩擦傳感器切實的起到傳感制動器瓦塊摩擦片磨損情況的作用（具體情況見圖1、2、3）。

2 試驗結(jié)果

生產(chǎn)制動器瓦塊摩擦片自動監(jiān)測報警器樣品，將其全部投入使用，后全數(shù)檢驗（對每一件產(chǎn)品都進(jìn)行逐一監(jiān)測）。根據(jù)制動器瓦塊摩擦片自動監(jiān)測報警器報警產(chǎn)生聲響、光亮閃爍的時間節(jié)點與有豐富判定經(jīng)驗的工作人員認(rèn)定的需更替摩擦片的時間節(jié)點二者之間的時間差值，計算在實際實踐過程中制動器瓦塊摩擦片自動監(jiān)測報警器的誤差范圍。計算結(jié)果顯示，制動器瓦塊摩擦片自動監(jiān)測報警器監(jiān)測報警的情況與人工經(jīng)驗評判制動器瓦塊摩擦片的情況極為相近（時間差較小，在可控、可接受的范圍之內(nèi)）。

這說明制動器瓦塊摩擦片自動監(jiān)測報警器的功能較為完備，對制動器瓦塊摩擦片的磨損程度監(jiān)測靈敏、準(zhǔn)確，實際使用的效果較好。

3 試驗結(jié)果分析

3.1 機(jī)械安裝原理分析

摩擦傳感器的探頭部分需要安裝在摩擦片及制動瓦塊開設(shè)的通孔內(nèi)，以此保證制動器在每次工作時都對摩擦傳感器也起磨損作用，這種情況下所監(jiān)測到的制動器瓦塊摩擦片磨損情況較為準(zhǔn)確。為進(jìn)一步加強(qiáng)對摩擦傳感器探頭的固定，需要再使用螺栓將其固定鎖緊在制動瓦塊上。隨后根據(jù)摩擦片的磨損極限來調(diào)整摩擦傳感器探頭位置（見圖4）。

摩擦傳感器連接聲光報警器，再連接至電源形成回路（具體電路連接順序見圖5）。

3.2制動器瓦塊摩擦片自動監(jiān)測報警器工作原理分析

根據(jù)摩擦傳感器的工作原理，當(dāng)摩擦片經(jīng)過一定時間磨損后，磨掉至摩擦片所設(shè)置的極限時接觸摩擦傳感器探頭，探頭受到接觸，進(jìn)而使摩擦傳感器控制聲光報警器產(chǎn)生聲音及光亮閃爍。制動器瓦塊摩擦片自動監(jiān)測報警器響起、亮起，目的在于提醒作業(yè)人員及時檢查并更換制動器瓦塊摩擦片。

4 結(jié)論

制動器瓦塊摩擦片作為制動器工作的重要部件之一，決定了制動器是否能夠正常使用、機(jī)械再在使用過程中存在安全隱患以及制動器的工作年限甚至整體機(jī)械設(shè)備的使用年限。

制動器瓦塊摩擦片自動監(jiān)測報警器的設(shè)計目的在于減輕人工判斷、監(jiān)測制動器瓦片摩擦片磨損程度的難度及工作負(fù)擔(dān)，且能進(jìn)一步減少人力資源使用、降低運作成本，使判斷、監(jiān)測制動器瓦片摩擦片磨損程度的工作逐步規(guī)范化。

根據(jù)試驗結(jié)果，將制動器瓦塊摩擦片自動監(jiān)測報警器應(yīng)用于實際實踐情況，計算制動器瓦塊摩擦片自動監(jiān)測報警器報警產(chǎn)生聲響、光亮閃爍的時間節(jié)點與有豐富判定經(jīng)驗的工作人員認(rèn)定的需更替摩擦片的時間節(jié)點二者之間的時間差值的差值范圍，計算結(jié)果顯示，制動器瓦塊摩擦片自動監(jiān)測報警器對磨損程度的認(rèn)定與人工觀察監(jiān)測的結(jié)果非常接近，說明了制動器瓦塊摩擦片自動監(jiān)測報警器工作的準(zhǔn)確度高。

與人工評測認(rèn)定相比，制動器瓦塊摩擦片的自動監(jiān)測報警器對制動器瓦塊摩擦片監(jiān)測系統(tǒng)的規(guī)范化有著一定的貢獻(xiàn)，其材料費低廉、成本較低，能大量地節(jié)省人力資源。除此之外，從對于設(shè)備安全性能提升、設(shè)備使用壽命延長方面來說，相較于人工的判斷認(rèn)定，制動器瓦塊摩擦片的自動監(jiān)測報警器只要回路正常、電源能供其正常工作，就能二十四小時不間斷工作，對制動器瓦塊摩擦片磨損程度的監(jiān)測更為全面、細(xì)致，更能及時地對設(shè)備的零件進(jìn)行檢修更新，進(jìn)而對設(shè)備安全性能、使用性能方面也有著重大意義。

綜上所述，制動器瓦塊摩擦片自動監(jiān)測報警器的生產(chǎn)、擴(kuò)大、投入使用對于監(jiān)測制動器瓦塊摩擦片的磨損程度有著重大意義。一旦落實，帶來的結(jié)果不僅是經(jīng)濟(jì)上的效益，更是對制動器瓦塊摩擦片方面的研究的促進(jìn)。

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作者簡介：

李洋（1990-05-04），男，漢，黑龍江省齊齊哈爾市人，助理工程師，2018年畢業(yè)于蘭州理工大學(xué)機(jī)電一體化技術(shù)專業(yè)，現(xiàn)在酒鋼集團(tuán)宏晟電熱公司主要從事起重專業(yè)工作。