起重機(jī)制動器的設(shè)計與選用

屈湘贛

（湖南省特種設(shè)備檢驗檢測研究院湘潭分院，湖南 湘潭 411204）

起重機(jī)在當(dāng)今工業(yè)、建筑等領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛，其電力驅(qū)動的特點正在方便快捷地服務(wù)于人們，在吊運過程當(dāng)中發(fā)揮著極大的作用。其頻繁的水平與垂直方向的吊運物體為生產(chǎn)工作提高了生產(chǎn)效率，但也存在著一定的風(fēng)險，這就對制動性能提出了較高的要求，如何選用起重機(jī)并設(shè)計出合理的使用方案，成為了保障起重機(jī)的運行安全的重要一環(huán)。

1 起重機(jī)制動種類

1.1 塊式制動器

塊式制動器分為短行塊式制動器、長行程塊式制動器、電力液壓塊式制動器。短行塊式制動器結(jié)構(gòu)簡單、制動速度較快，但是容易出現(xiàn)噪聲大的問題，使用壽命短，制動力矩小，使用后有剩磁現(xiàn)象，不適用于起升機(jī)構(gòu)。長行程塊式制動器優(yōu)點是行程距離大，可以獲得較大的制動力矩，制動快，不存在無剩磁現(xiàn)象，比短行程制動器安全性能高，缺點為噪聲較大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使用壽命短，適用于起升機(jī)構(gòu)，但體積較大，效率不高。電力液壓塊式制動器與長行程塊式制動器結(jié)構(gòu)基本相同，具有液壓電磁鐵，各種性能較好，無噪聲，體積小，重量輕，一般用于回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)和運行機(jī)構(gòu)，但是有時會出現(xiàn)溜鉤現(xiàn)象，制動速度慢。

1.2 帶式制動器

外形尺寸受限制、制動轉(zhuǎn)矩受限制的場合，可以考慮此種制動器，缺點是安全性能較低，斷裂將造成比較嚴(yán)重的后果。

1.3 盤式制動器

制動轉(zhuǎn)矩大，摩擦面積相對大，外形尺寸小，在使用過程磨損量小，應(yīng)用比較廣泛，缺點為電磁線圈溫度升高較快，噪聲較大，部件容易損壞。

1.4 錐形制動器

葫蘆的制動形式一般采用錐形制動器，結(jié)構(gòu)簡單，形式精巧，在生產(chǎn)加工過程中方便制作，一般情況下，錐形制動器均與電機(jī)連接在一起，錐形制動器的制動環(huán)分為內(nèi)套和外套裝式，一般CD葫蘆采用內(nèi)套式，AS葫蘆采用外套式，

1.5 機(jī)械制動器

機(jī)械制動器一般作為第二制動器使用，在工作中突然斷電或能防止電動機(jī)或減速器出現(xiàn)損壞傷時起到制動的功能。

2 制動方式選擇

2.1 起升的制動

在起升機(jī)構(gòu)中，起升機(jī)構(gòu)的制動是靠機(jī)械的方式將起升物體懸在空中，一般普通的起升機(jī)構(gòu)至少有一套制動器，而吊運熔融金屬的需要至少裝設(shè)兩套制動器，制動器的模式為常閉式的，剛性連接在制動輪上。根據(jù)GB/T 3811-2008的要求，各種起重機(jī)均有對制動時間和平均加減速的要求，要求如表1：在選取過程中可以根據(jù)表格中進(jìn)行選用。

表1 起升機(jī)構(gòu)起（制）動時間和平均升降加（減）速度值

2.2 行走的制動

起重機(jī)的運行機(jī)構(gòu)能夠停止主要取決于制動轉(zhuǎn)矩和運行過程中的摩擦力，制動距離要滿足一定的規(guī)范要求，運行機(jī)構(gòu)的制動轉(zhuǎn)矩公式如下：

式中，Mz為運行機(jī)構(gòu)制動轉(zhuǎn)矩；Pw1為風(fēng)阻力；Pa為坡道阻力；Pm為不考慮輪緣與軌道側(cè)面附加摩擦力的摩擦阻力；D為車輪踏面直徑；η為運行機(jī)構(gòu)總傳動效率；n為電動機(jī)額定轉(zhuǎn)速；i為制動器軸到卷筒軸的總傳動比；tz為運行機(jī)構(gòu)制動時間；k為影響系數(shù)k=1.05～1.20；mz為制動器臺數(shù)。

在起重機(jī)械設(shè)計過程中還要考慮安全系數(shù)，一般情況下，起升機(jī)構(gòu)的安全系數(shù)為1.75到1.5分別對應(yīng)于一般、重要和液壓制動作用的液壓傳動，吊運炙熱熔融金屬或危害品的起升機(jī)構(gòu)系數(shù)為1.1，變幅機(jī)構(gòu)在工作狀態(tài)中安全系數(shù)為1.25。

3 制動器的選擇：

3.1 制動器選取參數(shù)

起重機(jī)制動器參數(shù)同起重機(jī)制動器的設(shè)計與選用有很大的聯(lián)系，為了促使起重機(jī)制動器的效用能夠充分的發(fā)揮出來，保證起重機(jī)在穩(wěn)定與安全的環(huán)境下運行，設(shè)計人員需確定好起重機(jī)制動器參數(shù)，主要有以下三點。

（1）首先選取合適的制動輪直徑。在一般情況下，起重機(jī)的制動器均在轉(zhuǎn)動鏈中，確定好制動輪的直徑，使制動輪直徑大小與電動機(jī)中心的匹配，是我們首要關(guān)注的問題，否則可能會出現(xiàn)無法安裝的問題。（2）其次要選取合適的制動力矩。制動力矩作為制動器的重要的參數(shù)，所涉及到的參數(shù)也較多，對于制動器的設(shè)定選取起著至關(guān)重要的作用，需要根據(jù)配套驅(qū)動機(jī)構(gòu)需求以及相對應(yīng)的工況，依據(jù)相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選擇和設(shè)定制定。（3）最后要關(guān)注起重機(jī)制動器功能，一般情況下，對起重機(jī)制動器進(jìn)行輸入與設(shè)計，除了主要參數(shù)的制動力矩外，部分起重機(jī)制動器會提出一些十分特殊的性能需求。比如聯(lián)動鎖性能、自動補(bǔ)償性能以及手動釋放的性能等。另外，在制動過程中，起重機(jī)的制動器在頻繁制動過程中，可能存在累計轉(zhuǎn)動發(fā)熱與制動發(fā)熱超過允許的條件，這就需要對制動器的各個構(gòu)件在散熱方面進(jìn)行全面分析與設(shè)計。

3.2 起重機(jī)制動器選用原則

第一，安全性原則。在選用起重機(jī)制動器時，需要全面考慮起重機(jī)安全性和穩(wěn)定性，需要對起重機(jī)的制造材質(zhì)，尤其是部分起重機(jī)制動器內(nèi)的安全構(gòu)件進(jìn)行全面設(shè)計，判斷和檢查起重機(jī)制動器的剛硬度與安全性，如：制動器出現(xiàn)裂紋、墊片磨損超標(biāo)、彈簧塑性變形、制動摩擦面磨損量超過50%以上的均不能再進(jìn)行使用。第二，標(biāo)準(zhǔn)性原則。除了對起重機(jī)制動器的特殊要求之外，一定要確保選用的制動器的標(biāo)準(zhǔn)性，即起重機(jī)制動器選擇一定要滿足有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。尤其是起重機(jī)制動器的銜接尺寸，若是尺寸不滿足標(biāo)準(zhǔn)會加大應(yīng)用過程中的安全隱患。第三，適配性原則。在使用起重機(jī)時，要選用合適的起重機(jī)制動器，有時可能會遇到起重機(jī)制動器同構(gòu)件不符的問題來適應(yīng)各個機(jī)構(gòu)和應(yīng)用環(huán)境。

4 結(jié)語

起重機(jī)作為特種設(shè)備在使用過程中具有較高的危險性，制動器作為重要的一環(huán)在設(shè)計和選用中十分重要。這就要求我們應(yīng)科學(xué)設(shè)計并有效選用制動器。在今后實際使用過程中積極貫徹基本的原則，依照設(shè)計規(guī)范對制動器進(jìn)行更加合理化的調(diào)整，增加起重機(jī)的使用功能和起重機(jī)的安全使用壽命，合理規(guī)避實際的運用過程中易出現(xiàn)的風(fēng)險問題。為廣大的同行業(yè)者在工作中提供借鑒。