起重機(jī)安全制動器的改造方法及電器控制研究

張海倉

摘要：起重機(jī)是一種危險性較大的特種機(jī)械設(shè)備，它廣泛應(yīng)用于機(jī)械、化工等行業(yè)中。起重機(jī)上的安全制動器是整個起重機(jī)械設(shè)備的安全部件和裝置，起重機(jī)所有的作業(yè)都是依靠安全制動器所展開的。在一些特殊的作業(yè)場所，起重機(jī)安全制動器會出現(xiàn)制動器突然失靈、制動力不足等問題影響整個起重機(jī)的安全運(yùn)行。因此展開對起重機(jī)安全制動器的改造以及電器控制相關(guān)研究具有重要性和必要性。下文主要從起重機(jī)安全制動器的作用及構(gòu)造情況入手，探索起重機(jī)安全制動器的改造方法和電器控制情況。

關(guān)鍵詞：起重機(jī);安全制動器;改造方法;電器控制

0 ?引言

隨著我國起重機(jī)械的廣泛應(yīng)用，起重機(jī)安全制動器種類和類型也逐漸得到完善發(fā)展，對于各種安全制動器的性能優(yōu)化仍舊在持之以恒地探索中，改造安全制動器性能勢在必行。

1 ?起重機(jī)安全制動器運(yùn)行

1.1 起重機(jī)安全制動器 ?起重機(jī)安全制動器在科學(xué)技術(shù)的支持下實(shí)現(xiàn)了多類型發(fā)展，安全制動器在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上呈現(xiàn)出更加優(yōu)化合理的趨勢。如，安全制動器上的退距均等裝置的設(shè)計，其更加方便安全制動器兩側(cè)退距的調(diào)整的均等性，從而減少不均衡的摩擦磨損，延長安全制動器的使用壽命。按照安全制動器的使用功能來劃分，該安裝在起重機(jī)上，能夠確保起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)在高速軸制動器失效或是高速軸與低速軸之間的傳動機(jī)構(gòu)出現(xiàn)故障，從而實(shí)現(xiàn)起重機(jī)的動力制動器的安全可靠制動，避免因?yàn)槌霈F(xiàn)無負(fù)載情況下的猛烈加速下降，帶來安全事故和經(jīng)濟(jì)損失。市面上現(xiàn)存的安全制動器種類繁多，根據(jù)工作狀態(tài)劃分，可以分為常態(tài)式、封閉式以及綜合式。綜合式安全制動器綜合了常態(tài)式和常閉式兩種安全制動器的性能優(yōu)勢，是較為常見的一種制動器設(shè)備。另外還可以按照驅(qū)動方式、結(jié)構(gòu)形式等進(jìn)行分類。

1.2 起重機(jī)安全制動器運(yùn)行 ?當(dāng)前起重機(jī)安全制動器在運(yùn)行中主要是根據(jù)結(jié)構(gòu)，完成對起重機(jī)的制動管理。由于不同結(jié)構(gòu)類型的安全制動器的結(jié)構(gòu)方面具有細(xì)微的差異，且發(fā)揮作用的機(jī)制不同。本文主要選用SBD-D系列安全制動器為例。①組成結(jié)構(gòu)。該系列的安全制動器主要是由液壓缸、制動臂、退距調(diào)節(jié)螺栓、退距均等調(diào)節(jié)裝置、鎖緊螺母、制動瓦、瓦塊隨位裝置、吊裝螺栓以及開閘限位開關(guān)組成。②安全制動器的工作原理。在起重機(jī)運(yùn)行中，SBD-D系列安全制動器是通過液壓站中的壓力油為動力控制電磁閥進(jìn)入到制動器油缸中，給予壓縮碟簧動力以此帶動活塞桿兩側(cè)制動臂外張，制動力矩消除產(chǎn)生動力制動。反之，當(dāng)電磁閥失電復(fù)位的時候，液壓油的下降返回液壓站油箱，帶動制動臂運(yùn)作，建立制動力矩的運(yùn)行原理。③起重機(jī)安全制動器的運(yùn)行現(xiàn)狀。在各種起重機(jī)應(yīng)用中，安全制動器會出現(xiàn)無故制動失靈的情況。在做好對制動器的故障排查以及維修的同時，還需要能夠展開對制動器液壓系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)整，使得整個系統(tǒng)正常運(yùn)行。

2 ?起重機(jī)安全制動器的改造方式及電器控制研究

隨著機(jī)械系統(tǒng)所面臨著越來越復(fù)雜的操作對象，為了滿足日益進(jìn)步的工程需求，同時改變安全制動器存在的技術(shù)短板問題。如，起重機(jī)安全制動器在制動過程中其隨位拉桿會出現(xiàn)較大的彈性變形，從而影響系統(tǒng)制動效果，還因?yàn)槌霈F(xiàn)系統(tǒng)保壓時間較短帶來的制動效率低等問題。

2.1 起重機(jī)安全制動器的改造理論

TRIZ理論是一種可以用以創(chuàng)新的理論，它有助于我們打破固定的思維定勢，采取創(chuàng)新性的思維情況進(jìn)行產(chǎn)品的改良完善。對于起重機(jī)安全制動器而言，借助TRIZ理論具有現(xiàn)實(shí)意義。對于起重機(jī)安全制動器內(nèi)部結(jié)構(gòu)和運(yùn)行的改造，勢必會影響到制動器其他的結(jié)構(gòu)性能。導(dǎo)入TRIZ理論消除改造所引起的矛盾問題。

2.2 起重機(jī)安全制動器的結(jié)構(gòu)改造

①制動沖擊改進(jìn)。起重機(jī)安全制動中，盡可能減少制動沖擊才可以實(shí)現(xiàn)發(fā)揮制動器的效率。消除制動沖擊可以通過以下幾個方面入手：是實(shí)現(xiàn)夾鉗隨位機(jī)構(gòu)的改進(jìn)設(shè)計。夾鉗隧洞機(jī)構(gòu)是保障制動過程中的夾鉗能夠同卷筒輪緣同步運(yùn)行的機(jī)構(gòu)，在制動器自身的機(jī)構(gòu)設(shè)計中，隨位彈簧的位置正好限制出兩夾鉗的運(yùn)用軌跡。因此是通過在制動器底座上安裝元件形成支撐裝置，在支撐裝置上安裝夾鉗的隨位裝置機(jī)構(gòu)。如圖1所示。在安全制動器的正常運(yùn)行中可以發(fā)現(xiàn)，既想要確保夾鉗隨位裝置在工作中隨時平行于卷筒，又要設(shè)置好夾鉗隨位裝置的穩(wěn)定可靠位置，確保制動的平穩(wěn)可靠。此時必須改變夾鉗的隨位裝置位置，可以說這是安全制動器改造的兩難境況。根據(jù)TRIZ理論來說，可以借助空間分離原理和整體部分分離原理，實(shí)現(xiàn)對夾鉗隨機(jī)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)設(shè)計。首先是利用空間分離原理，將安全制動器的隨位裝置的分解，將分解后的對零部件進(jìn)行隨機(jī)分配為隨位拉桿和連接塊的積極部位，對積極部位零部件進(jìn)行合并設(shè)計。如將隨位拉桿一端與帶有圓柱形滑道的連接塊進(jìn)行結(jié)構(gòu)和功能的合并，形成帶有長方形畫到的平面機(jī)構(gòu)。其次是對于制動臂中間的隨位拉桿進(jìn)行嵌套處理，將其嵌套在滑道上端面上，利用該銷軸來替代原有的夾鉗隨位裝置的支撐機(jī)構(gòu)，調(diào)整螺釘?shù)乃删o程度來調(diào)整拉桿的定位位置。最后是在制動臂上的中間銷軸上端面開一個錯位扣子，將隨位拉桿、銷軸以及制動臂合作，完成夾鉗隨位機(jī)構(gòu)的功能。改進(jìn)后的夾鉗隨位機(jī)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計方案如圖2所示。

通過對改進(jìn)前后的方案性能進(jìn)行動力學(xué)仿真模型設(shè)計，可以發(fā)現(xiàn)，安全制動器的夾鉗隨機(jī)機(jī)構(gòu)不論是上下還是左右鉗，在運(yùn)行中其始終可以滿足夾鉗的隨位的功能需求。

②液壓驅(qū)動系統(tǒng)改進(jìn)。安全制動器的液壓驅(qū)動系統(tǒng)存在的問題為系統(tǒng)中的蓄能器保壓時間較短，會導(dǎo)致液壓泵頻繁充液，對于整個安全制動器的電器起到嚴(yán)重的影響。現(xiàn)有的液壓驅(qū)動系統(tǒng)的油缸系統(tǒng)如圖3所示：而造成這一沖突的原因在于，液壓油缸活塞密封處既不希望發(fā)生泄露也不希望密封處會出現(xiàn)摩擦、磨損等情況。因此借助TRIZ理論中的沖突解決原理，可以將該技術(shù)沖突進(jìn)行設(shè)備設(shè)置。同樣地利用空間分離原理和整體與部分分離原理，將液壓系統(tǒng)中液壓缸密封泄露以及保壓時間短的問題進(jìn)行改造處理。首先是應(yīng)用組合原理將液壓系統(tǒng)油缸活塞密封處的第二道密封圈同滑環(huán)結(jié)合形成滑環(huán)式組合密封。在此活塞可以變成一種動力傳輸動力，而所采用的o形圈是一種尼龍材料等，其密封強(qiáng)度不夠高，因此容易發(fā)生泄露，將其同滑環(huán)進(jìn)行組合的話，可以有效地彌補(bǔ)這種密封性不高的問題。其次是利用分割原理，對原先的密封系統(tǒng)的各個元件進(jìn)行分解，重新排序組合。對于第一道密封圈中添加很薄油膜，第二道密封圈添加潤滑材料，并在第一道和第二道密封圈之間增加支撐環(huán)，如此改變原先兩道密封線圈不夠穩(wěn)定潤滑的情況，也增加兩道密封圈之間具有足夠的存儲空間，不會導(dǎo)致滑環(huán)式出現(xiàn)泄油情況出現(xiàn)。最后是物理改變原理，改變密封圈的密封材料的性能，使其具有良好的回彈性和柔性，不會產(chǎn)生較大的摩擦，影響密封性能。改良后的安全制動器的液壓密封系統(tǒng)如圖4所示。

總之，起重機(jī)安全制動器在應(yīng)用中所呈現(xiàn)出來的制動器產(chǎn)生制動沖突以及系統(tǒng)保壓時間過短等問題，在技術(shù)層面上來說，其是當(dāng)下的安全制動器普遍具有的技術(shù)矛盾，對此的改造設(shè)計必須基于新的設(shè)計理念和制造理論，導(dǎo)入TRIZ理論的問題創(chuàng)新解決原理。

3 ?結(jié)束語

綜上所述，起重機(jī)安全制動器的結(jié)構(gòu)性能的影響因素較多，一旦受到外界復(fù)雜因素的影響，整個起重機(jī)的安全制動器作用效力就會產(chǎn)生變化，為起重機(jī)的實(shí)踐應(yīng)用帶來威脅。因此基于起重機(jī)安全制動器結(jié)構(gòu)以及性能特點(diǎn)，提出改造方法及電器控制具有現(xiàn)實(shí)意義。

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