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塔式起重機(jī)的制動器是一種獨(dú)立驅(qū)動的制動裝置，當(dāng)塔式起重機(jī)的高速軸制動器失效或高速軸與低速軸之間的傳動機(jī)構(gòu)失效時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)安全可靠的制動，避免不制動而快速墜落造成的事故和損失。

(1)當(dāng)塔式起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)開始起升時(shí)，制動器釋放制動器；當(dāng)高速軸制動器可以控制穩(wěn)定制動時(shí)，制動器保持松閘狀態(tài)。

(2)當(dāng)塔式起重機(jī)因斷電而停機(jī)時(shí)，安全制動器被接通。此時(shí)高速軸剎車失靈，重物加速下落超過規(guī)定速度設(shè)定倍數(shù)(通常為1.5倍)時(shí)，可根據(jù)安全性能要求進(jìn)行調(diào)整，制動器收到限速信號后會自動剎車。

鉗盤式制動器由于其具有制動性能穩(wěn)定、散熱性能好、制動響應(yīng)快、集成度高等一系列優(yōu)點(diǎn)，所以應(yīng)用廣泛，也是塔式起重機(jī)最常用的制動器，但制動時(shí)的夾緊力影響較大。

根據(jù)制動裝置的工作過程和原理分析，為了保證安全制動，需要保證制動器兩側(cè)的夾鉗隨動裝置在工作過程中始終與滾筒轉(zhuǎn)盤平行，同時(shí)需要抑制拉桿彈性變形帶來的制動沖擊。因此，為了減少制動時(shí)法蘭接觸面與夾具之間的沖擊，需要更換彈性連接的夾具隨動裝置。

根據(jù)以上矛盾分析，工程問題主要是物理矛盾，TRIZ推薦的物理矛盾解決原則見表1。

通過分析篩選可以看出，應(yīng)用1-除法原理、5-組合(組合)原理、7-嵌套原理得到了相應(yīng)的解:

1-劃分原則是指以虛擬或物理的方式將一個(gè)系統(tǒng)劃分為若干部分，從而提取或組合一種有益或有害的系統(tǒng)屬性。通過創(chuàng)新原理1-分割原理，對原機(jī)的現(xiàn)場裝置進(jìn)行分解，將拉桿和連接塊確定為有用部件。

7-嵌套原理是指將一個(gè)物體暫時(shí)或永久嵌入另一個(gè)物體的方法，目的是節(jié)省空間，在機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中特別常用。如圖3所示，該方案采用這種原理，在中間銷軸的上端面開一個(gè)圓孔，帶有滑道的隨動桿一端通過螺釘嵌套在銷軸的上端面。該銷軸取代了原夾具隨動裝置的支撐機(jī)構(gòu)。通過調(diào)節(jié)螺釘?shù)乃删o，隨動桿可以旋轉(zhuǎn)(在自己的平面內(nèi))和移動(沿矩形滑道)，從而實(shí)現(xiàn)桿的調(diào)節(jié)和定位。

5-組合(Combination)是指在空間上組合相同的物體或相關(guān)的操作，或者在時(shí)間上組合相同或相關(guān)的操作。該方案中，隨動拉桿的一端通過空間組合與帶有圓柱形滑軌的連接塊相結(jié)合，使原來的圓柱形滑軌變成矩形滑軌，在結(jié)構(gòu)和功能上可以實(shí)現(xiàn)原來兩個(gè)平面機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)件的功能；同時(shí)，制動臂中間銷軸的上端面設(shè)有階梯孔，嵌套銷軸、制動臂和隨動拉桿通過螺釘和擋板的限位作用連接，實(shí)現(xiàn)共同作用。

改進(jìn)后的制動機(jī)構(gòu)通過ADAMS動力學(xué)仿真模型進(jìn)行計(jì)算(其初始制動狀態(tài)為松動，輪輞與摩擦片距離為15 mm，制動液壓泵、液壓缸、制動片等其他條件一致)。仿真結(jié)果表明，改進(jìn)方案的最大夾緊力沖擊為320千牛，比原方案降低了40%。制動器的制動響應(yīng)時(shí)間由原方案的0.08 s縮短至0.045 s。

通過運(yùn)動學(xué)仿真，改進(jìn)前后左右夾鉗的位移如圖4和圖5所示。

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，優(yōu)化前1 min右夾鉗的最大位移分別為2.7 cm和0.75cm；優(yōu)化后。左夾鉗最大位移優(yōu)化前為1.02 cm，優(yōu)化后為0.54 cm。優(yōu)化后左右夾鉗的位移低于優(yōu)化前，右夾鉗為72.2%，左夾鉗為47.1%?？梢钥闯?，左右夾鉗在剎車過程中同步水平良好，在運(yùn)動過程中夾鉗可以保持與輪輞平行，優(yōu)化后的夾鉗結(jié)構(gòu)可以滿足夾鉗功能隨位置變化的要求。

(1)基于工程上制動裝置存在的問題，應(yīng)用TRIZ創(chuàng)新理論可以減小左右夾鉗的位移，從而保證制動的安全性能。

(2)基于TRIZ的發(fā)明創(chuàng)新理論，按照標(biāo)準(zhǔn)的工藝方法可以找到最優(yōu)解。這種方法不僅可以減少傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法的低效、費(fèi)時(shí)、費(fèi)錢的問題，還可以綜合評估改進(jìn)方法背后的邏輯，從而在方案階段就能抓住主要矛盾，使改進(jìn)設(shè)計(jì)切實(shí)可行。