對裝船機行走制動器的改造

鮑建員

(神華黃驊港務(wù)公司，河北 滄州 061110)

神華黃驊港務(wù)公司二期6 000t/h裝船機為移動式裝船機，由主機和尾車組成，尾車由主機行走驅(qū)動牽引。行走驅(qū)動機構(gòu)由20個驅(qū)動輪和16個從動輪組成，行走驅(qū)動電機由三臺變頻器驅(qū)動。

一、原制動器存在的問題

1.原制動器為電機一體的電磁盤式制動器，制動器打開檢測微動開關(guān)損壞頻繁，維護更換開關(guān)困難，損壞后一般在PLC程序里做斷封處理。

2.粉塵對制動器的影響較大，制動器的制動片經(jīng)常出現(xiàn)由于煤塵造成的偏磨現(xiàn)象。

3.在制動的過程中，變頻器的制動勵磁5s后，制動器制動，行走距離達到50cm，對裝船安全造成很大的隱患。

4.由于制動器打開信號斷封后，制動器電源故障后，制動器打開信號沒有檢測，造成單個制動在抱死的狀態(tài)下運轉(zhuǎn)，對電機的損傷較大。

二、采用慣性制動器

基于以上原因，決定對制動器進行改造，在相關(guān)制動器廠的協(xié)助下，決定采用慣性制動器。

1.特點。

（1）慣性制動器為純機械結(jié)構(gòu)，不須任何外加力源裝置。

（2）依靠變頻電機的啟動力矩打開制動器。

（3）慣性制動器含彈性聯(lián)軸節(jié)，能有效地減緩沖擊，防止減速機齒輪被打壞。

（4）傳統(tǒng)制動器聯(lián)軸節(jié)的彈性套容易損壞，而慣性制動器為一對耦合的螺旋面，不易磨損，其使用成本可大大降低。

（5）啟動迅速，無滯后現(xiàn)象，制動力矩可調(diào)，不需配備任何特殊裝置而直接提高啟動性能，可保護電機，延長其使用壽命。

（6）慣性制動器為盤式制動器，多級盤的柔性、疊加制動，比傳統(tǒng)制動器的制動力矩大1～2倍，具備動態(tài)防風功能，特別在防突發(fā)性陣風方面效果顯著。

（7）慣性制動器無外加力源裝置和其他外設(shè)電氣控制裝置，在工作時對輪軌、路基及其他設(shè)備要求較低，打開和制動的同步性好；解決了液力推桿制動器由于油位及其他電氣裝置故障造成制動器不同步而引起的燒壞電機、啃軌、啃輪等問題，從而可提高設(shè)備的壽命和使用可靠性，降低使用成本。

（8）具有手動打開功能。可使設(shè)備在停電狀態(tài)或設(shè)備出現(xiàn)故障的情況下解除制動，便于滾動挪移，防止損壞行走輪及軌道。

2.行走驅(qū)動機構(gòu)基本技術(shù)參數(shù)及慣性制動器選型。

（1）主機為裝船機：行走機構(gòu)有20個驅(qū)動電機。工作級別M5、輪徑630mm、速度0～30m/min。

（2）行走機構(gòu)原驅(qū)動電機：型號QABDEJ160L6A、11kW、970r/min，V1安裝，IP55 H級絕緣，風扇冷卻。

（3）原減速機：型號KMZ107-57.17，額定輸出轉(zhuǎn)矩8000N·m，輸出轉(zhuǎn)速24r/min。

（4）慣性制動器選型：依據(jù)行走機構(gòu)技術(shù)參數(shù)，考慮適當增加安全系數(shù)，選定慣性制動器型號為QGZ-PE02TZL-03，數(shù)量為20臺。

技術(shù)參數(shù)：額定許用轉(zhuǎn)矩126～180N·m，額定制動力矩50～300N·m，最大制動力矩450N·m，最高轉(zhuǎn)速3 000r/min。

三、防陣風能力計算

1.參數(shù)。

（1）主機設(shè)備參數(shù)。裝船機，型號6 000t/h，整機質(zhì)量640t，迎風面積370m2，行走輪直徑630mm，驅(qū)動輪數(shù)20個，總輪數(shù)36個，主動輪數(shù)20個，從動輪數(shù)16個，總傳動比57.17，行走速度30m/min。

（2）電機參數(shù)。型號QABDEJ160L6A，功率11kW，轉(zhuǎn)速970r/min。

（3）減速機參數(shù)。型號KMZ107/TAM，傳動比57.17。2.理論計算。

（1）風載荷的計算。

式中：Fw——作用在裝船機上的風載荷，N；

Cf——風力系數(shù)，取Cf=1.2；

q——計算風壓，Pa，q=0.613vw2；

vw——計算風速，m/s，取vw=35m/s（即風力12級）；

A——裝船機垂直于風向的迎風面積，取A=370m2；

Kh——風壓高度變化系數(shù)，Kh=1.3。

（2）坡度阻力的計算。

式中：Fr——裝船機在空載運行時的最大坡度阻力，N；

G0——裝船機重力載荷，N；

γ——計算風壓軌道坡度阻力系數(shù)，γ=0.003。

（3）摩擦阻力的計算。

式中：Ff.0.min——裝船機在空載運行時的最小摩擦阻力，N；

G0——裝船機重力載荷，N；

μ——車輪軸承的摩擦系數(shù)，μ=0.02；

d——車輪軸樞直徑，取d=150mm；

K——車輪滾動摩擦系數(shù)，取K=0.6；

Dw——車輪直徑，Dw=630mm。

（4）制動力矩的計算。

對于室外工作的裝船機，在粘著力足夠的條件下，由行走制動器提供的工作狀態(tài)防風安全系數(shù)不小于1.25，相應(yīng)工況下制動力矩：

式中：Tb——風速vw=35m/s，風力12級時，保證裝船機不滑移所需的制動力矩，N·m；

Dw——車輪直徑，Dw=630mm；

η——機構(gòu)的傳動效率，取η=0.95；

i——總傳動比，i=57.17；

Fw——作用在裝船機上的風載荷，N；

Fr——裝船機在空載運行時的最大坡度阻力，N；

Ff.0.min——裝船機在空載運行時的最小摩擦阻力，N。

將各參數(shù)代入公式后得出：

該裝船機行走采用20驅(qū)動，則單臺制動器須提供的制動力矩為T=Tb/20=134N·m。

（5）粘著力校核。

式中：μ——車輪踏面與軌道摩擦系數(shù)，取μ＝0.12。

則Fw+Fr-Ff.0.min=433434+19200-43276=40.9×104N，F(xiàn)=42.7×104N。

通過以上計算可知，粘著力足夠。

四、結(jié)論

采用20臺QGZ-PE02T-03慣性制動器，單臺慣性制動器額定制動力矩為300N·m，即慣性制動器防突發(fā)陣風能力達到風力12級。

按照以上方案，對裝船機20臺行走制動器進行了改造，經(jīng)過兩年的使用效果明顯，值得推廣。