180t吊車主卷制動(dòng)器改造實(shí)踐

鄒超文

【摘 要】 制動(dòng)器是吊車系統(tǒng)的安全部件之一，本文針對(duì)老式電磁制動(dòng)器存在的缺點(diǎn)提出改造方案，通過(guò)對(duì)比及核算，在不影響制動(dòng)效果的前提下，采取將電磁制動(dòng)器改為液壓制動(dòng)器，取得了實(shí)際成效。

【關(guān)鍵詞】吊車電磁制動(dòng)器；液壓制動(dòng)器；改造

0.前言

制動(dòng)裝置是保證起重機(jī)安全正常工作的重要部件，用以防止懸吊的重物下落，防止平移機(jī)構(gòu)在慣性、風(fēng)力或坡道分力的作用下溜動(dòng)，使起重機(jī)構(gòu)減速停車，在特殊情況下調(diào)節(jié)或限制機(jī)構(gòu)的運(yùn)行速度。制動(dòng)裝置的工作實(shí)質(zhì)是通過(guò)摩擦副的摩擦產(chǎn)生制動(dòng)作用。根據(jù)工作需要，或?qū)⑦\(yùn)動(dòng)動(dòng)能轉(zhuǎn)化為摩擦熱能消耗，使機(jī)構(gòu)停止運(yùn)動(dòng)；或通過(guò)靜摩擦力平衡力，使機(jī)構(gòu)保持原來(lái)的靜止?fàn)顟B(tài)。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：制動(dòng)器摩擦副中的一組與固定機(jī)架相連，另一組與機(jī)構(gòu)滾動(dòng)軸相連。當(dāng)摩擦副接觸壓緊時(shí)，產(chǎn)生制動(dòng)作用；當(dāng)摩擦副分離時(shí)，制動(dòng)作用解除，機(jī)構(gòu)可以運(yùn)動(dòng)。

某煉鋼廠爐前加料跨現(xiàn)有180t吊車兩臺(tái)，其吊車主卷系統(tǒng)使用的是電磁制動(dòng)器，該電磁制動(dòng)器在使用過(guò)程中問(wèn)題較突出，由于該吊車主要用于兌鐵工作，其工作環(huán)境溫度高、粉塵大，電磁線圈容易燒損，據(jù)統(tǒng)計(jì)，平均每年更換磁鐵線圈要耗資2～5萬(wàn)元。不僅造成巨大的浪費(fèi)，而且直接影響生產(chǎn)，故該電磁制動(dòng)器不能滿足當(dāng)前使用要求。

1.電磁制動(dòng)器使用現(xiàn)狀

電磁鐵制動(dòng)器在我國(guó)的應(yīng)用已有很長(zhǎng)時(shí)間了，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制動(dòng)迅速的特點(diǎn)，但在實(shí)際應(yīng)用中還存在著一些問(wèn)題，如耗電多、噪音大、磁鐵線圈容易燒壞，使用壽命短等，在使用中線圈更換與安裝頻繁，維修困難，造成人力與物力的浪費(fèi)，同時(shí)，電磁鐵制動(dòng)器還存在著制動(dòng)時(shí)剎車過(guò)猛，振動(dòng)沖擊大容易使螺栓松動(dòng)而導(dǎo)致制動(dòng)器失靈，安全可靠性差，產(chǎn)生的慣性力較大，使橋架劇烈振動(dòng)，必須經(jīng)常檢查調(diào)整。因而從技術(shù)機(jī)能及實(shí)際應(yīng)用方面，電磁鐵制動(dòng)器已不能適應(yīng)出產(chǎn)發(fā)展的需要。因此，決定對(duì)主要行車上主卷制動(dòng)器實(shí)施技術(shù)改造，將短行程電磁鐵制動(dòng)器改造為液壓推桿式制動(dòng)器。

2.制動(dòng)器改造方案

2.1液壓制動(dòng)器前景

液壓推桿制動(dòng)器是一種較先進(jìn)的制動(dòng)裝置。該制動(dòng)器最大的特點(diǎn)是制動(dòng)平穩(wěn)、用途廣泛， 在實(shí)際應(yīng)用中具有耗電少、噪音小、使用壽命長(zhǎng)、安全可靠、維修方便等優(yōu)點(diǎn)。而且可多方位安裝使用，其制動(dòng)時(shí)間、制動(dòng)力矩可調(diào)整，制動(dòng)瓦采用新型摩擦材料，更換方便、經(jīng)濟(jì)，并能自動(dòng)補(bǔ)償，動(dòng)作次數(shù)提高到2000次/小時(shí)，壽命提高到2000萬(wàn)次，能適應(yīng)各種不同的生產(chǎn)環(huán)境。

2.2 液壓制動(dòng)器工作原理

液壓制動(dòng)器由制動(dòng)架和相匹配液壓推力器兩大部分組成。制動(dòng)架由制動(dòng)瓦塊、主彈簧、制動(dòng)臂、調(diào)整桿等組成。液壓推力器的上部為一個(gè)小型電動(dòng)機(jī)，下部為一小型離心式油泵，油泵的活塞與其上部的兩根推桿相連。當(dāng)電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)后帶動(dòng)油泵，油泵產(chǎn)生油壓推動(dòng)塞，連同推桿一起向上移動(dòng)，通過(guò)制動(dòng)器推桿和杠桿等機(jī)構(gòu)使制動(dòng)瓦塊動(dòng)作而達(dá)到松開(kāi)的目的，當(dāng)電動(dòng)機(jī)斷電停止旋轉(zhuǎn)時(shí)，靠主彈簧使活塞、推桿向下移動(dòng)，通過(guò)杠桿和制動(dòng)臂等機(jī)構(gòu)使制動(dòng)瓦塊動(dòng)作而達(dá)到制動(dòng)的目的。液壓推桿制動(dòng)器具體原理如圖1所示：

圖1 液壓推桿制動(dòng)器

2.3液壓制動(dòng)器優(yōu)點(diǎn)

2.3.1節(jié)省電耗

選用YWZ系列電動(dòng)液壓推桿制動(dòng)器比選用電磁鐵制動(dòng)器更節(jié)能。具有相同直徑（Φ400mm）制動(dòng)瓦塊的制動(dòng)器進(jìn)行比較：如電動(dòng)液壓推桿制動(dòng)器YWZ3-400/125，制動(dòng)力矩為1120-1800Nm，推力器電機(jī)型號(hào)為YT1-12Z/10，電機(jī)功率為400W；而電磁鐵制動(dòng)器ZWZ3-400/400型，通電持續(xù)率為100%，制動(dòng)力矩為500Nm，電磁鐵消耗功率為660W。由此可見(jiàn)，使用液壓推桿制動(dòng)器比電磁鐵制動(dòng)器少耗電三分之一以上，具有節(jié)能的功效。

2.3.2降低噪聲

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試一臺(tái)輪徑200毫米的電磁鐵制動(dòng)器，每次起動(dòng)發(fā)出的脈沖噪音在85分貝以上，超過(guò)了國(guó)家劃定的噪音尺度。一臺(tái)輪徑300毫米的液壓推桿制動(dòng)器，起動(dòng)時(shí)聲音很輕，故不存在噪音干擾題目。

2.3.3使用時(shí)間長(zhǎng)

電磁鐵制動(dòng)器用于吸合驅(qū)動(dòng)的磁鐵線圈，工作中受工作環(huán)境、起動(dòng)次數(shù)以及供電等客觀因素的影響（如天色、溫度、粉塵等），極易產(chǎn)生短路而被燒壞，困而使用壽命較短。液壓推力器是電動(dòng)液壓推桿制動(dòng)器主要部件，它里面的小型離心油泵，在全密封的條件下工作，油質(zhì)干凈、潤(rùn)滑條件好，基本不受環(huán)境影響，油泵葉片、轉(zhuǎn)軸和油缸等不易磨損和損壞，使用壽命長(zhǎng)。制動(dòng)架為金屬結(jié)構(gòu)，不易損壞。如精煉跨200t吊車主起升制動(dòng)系統(tǒng)使用的液壓推桿制動(dòng)器從2007到目前年仍在正常工作。

2.3.4維護(hù)方便

液壓制動(dòng)器平時(shí)一般不需要維修，只要檢查一下制動(dòng)器制動(dòng)瓦塊與制動(dòng)鼓之間的間隙情況，間隙有了偏差可作適當(dāng)調(diào)整。有些液壓推力器可能有些滲漏可適當(dāng)給液壓推力器補(bǔ)充20號(hào)機(jī)油；制動(dòng)瓦塊也可以更換，且更換很方便迅速。

2.3.5接線方便

現(xiàn)用電磁鐵制動(dòng)器的線圈為直流控制，改造后的液壓推桿式制動(dòng)器使用交流控制，作業(yè)環(huán)境符合50Hz，380V的三相交流電標(biāo)準(zhǔn)，這樣電氣盤(pán)控制系統(tǒng)中就可以省去穩(wěn)壓整流模塊。

2.4主卷制動(dòng)控制系統(tǒng)改造

由于更新的液壓推桿式制動(dòng)器為常閉式的，所以可以直接將主卷電動(dòng)機(jī)一次接線并聯(lián)出來(lái)接液壓制動(dòng)器電機(jī)，如圖2所示，當(dāng)主卷電機(jī)工作時(shí)，液壓制動(dòng)器電機(jī)也得電松閘；而主卷電機(jī)停止運(yùn)行時(shí)，制動(dòng)器電機(jī)也同時(shí)斷電達(dá)到制動(dòng)的效果。

圖2 制動(dòng)器接線原理

2.4.1制動(dòng)器選型

原制動(dòng)輪直徑為630mm，為使改造費(fèi)用最少，先考慮制動(dòng)輪不更換，直接選用液壓制動(dòng)器YWZ9-630/301，計(jì)算其實(shí)際制動(dòng)力矩。

T=NμD

其中N：制動(dòng)器正壓力 N=πDаB[p]/360°， 式中а為制動(dòng)瓦塊包角，取70°，B為制動(dòng)瓦塊寬度，[p]為制動(dòng)瓦塊允許比壓取0.3MPa

μ：摩擦系數(shù)，取0.45

D：制動(dòng)輪直徑630mm

經(jīng)計(jì)算每臺(tái)制動(dòng)器制動(dòng)力矩為8.2×103N.M，由于每臺(tái)減速機(jī)配備兩臺(tái)制動(dòng)器，則減速機(jī)高速軸上制動(dòng)力矩為T(mén)=16.4×103N.M.

2.4.2制動(dòng)力矩驗(yàn)算

180t吊車主卷最大起吊重量取實(shí)際起吊的1.25倍，即最大起吊量為225t，加上吊具的重量，其理論載重為245t。因其主卷使用2臺(tái)減速機(jī)、2組卷筒、4根鋼繩，每根鋼繩經(jīng)過(guò)2組動(dòng)滑輪后其實(shí)際載重約為15.3t，每組卷筒所受力矩為15.3×1000×9.8×0.9m×2=2.7×105N.M，又因減速機(jī)速比為32.25，則減速機(jī)高速軸所需力矩為T(mén)需=8.4×103N.M< T，故該液壓制動(dòng)器選擇安全可靠。

3.改造實(shí)施及效果

電磁制動(dòng)器跟液壓制動(dòng)器外形尺寸存在差異，但地腳螺栓的安裝尺寸是標(biāo)準(zhǔn)的，故可直接互換，只需調(diào)整新制動(dòng)器的標(biāo)高，使其中心與制動(dòng)輪的中心重合即可。液壓制動(dòng)器在180t吊車主卷系統(tǒng)上的應(yīng)用是成功的，比傳統(tǒng)的電磁鐵制動(dòng)器更具有明顯的優(yōu)勢(shì)。電動(dòng)液壓推桿制動(dòng)在我廠1#180t與2#180t主卷系統(tǒng)上使用以來(lái)，司機(jī)反饋的情況良好，制動(dòng)平穩(wěn)，線圈、接觸器、繼電器等備件損壞情況大為減少，同時(shí)檢修和維護(hù)工作量降低，節(jié)省了維修費(fèi)用，有效提高了生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。

4.結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)吊車主卷制動(dòng)系統(tǒng)改造，使該制動(dòng)系統(tǒng)既滿足了制動(dòng)要求又提高了設(shè)備的使用性能，減少了備件的消耗。同時(shí)，我廠還存在相當(dāng)一部分吊車還在使用電磁制動(dòng)器，通過(guò)此次改造，積累了相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，為后續(xù)的改造工作奠定了基礎(chǔ)。

【參考文獻(xiàn)】

[1]程文明，曾佑文.橋門(mén)式起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)可操縱液壓制動(dòng)器[J].起重運(yùn)輸機(jī)械，2005（9）：32-34.

[2]張媛，周滿山，于巖.液壓制動(dòng)器的理論研究[J].鍛壓裝備與制造技術(shù)，2004（4）：45-47.

[3]黃顯富.液壓制動(dòng)器在橋式起重機(jī)上的應(yīng)用[J].煤炭技術(shù)，2009，6（28）：40-45.

[4]張質(zhì)文.起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：中國(guó)鐵道出版社，1998，311-312.