起重機輪制動器防風阻力測試

梁有明 陳 峰

江蘇省特種設備安全監督檢驗研究院無錫分院

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起重機輪制動器防風阻力測試

梁有明 陳 峰

江蘇省特種設備安全監督檢驗研究院無錫分院

輪制動器作為一種常見的起重機防風裝置，其防風阻力直接影響露天起重機的防風性能，在輪制動器投入使用前必須對其防風阻力進行測試。本文介紹了一種專用的起重機防風裝置測試系統。該系統不僅能滿足輪制動器防風阻力的測試需求，還具有良好的擴展性。

起重機； 輪制動器； 防風阻力； 測試

1 引言

露天起重機經常會遭遇突發性大風的襲擊，為降低人員財產損失，露天起重機都要求設置防風裝置。輪制動器(也稱夾輪器)一般用于起重機大車

或小車運行機構被動車輪的防風制動。

輪制動器在功能上屬于防風裝置，在結構上則接近于鉗盤式制動器。與常見的鉗盤式制動器相比，輪制動器具有以下獨特之處：一是輪制動器制動鉗開口比鉗盤式制動器寬得多；二是鉗盤式制動器制動力矩施加在專用制動盤上，而輪制動器制動力矩施加在起重機車輪的輪邊，因此，既有的工業制動器試驗臺和安全制動器(鉗盤式制動器)試驗臺均無法滿足輪制動器的測試需求。本文介紹了防風裝置測試系統的組成和輪制動器防風阻力測試原理，以及應用該系統對某廠家制造的輪制動器的防風阻力進行驗證測試的情況。

2 防風裝置測試系統組成

起重機防風裝置測試系統主要由試驗臺架、液壓系統、電氣與軟件系統等組成。

2.1 試驗臺架

試驗臺架由基座、支架、輥道、輥道滑板、軌道、車輪組、臺車架、可滑移式施壓臺架、輪壓模擬油缸、風力模擬油缸、橫梁、試驗臺框架、滑車、雙托輥、水平推桿、傳感器安裝座、第一壓力傳感器、定位板、平移導向支架、油缸座、輪制動器安裝接口等組成(見圖1)。

圖1 防風裝置測試系統結構示意圖

車輪組采用標準試驗車輪，各車輪直徑為800 mm，寬度為150～200 mm，輪壓模擬油缸的試驗模擬輪壓范圍為80～800 kN，最大輪壓施壓壓力為20 MPa。為了滿足不同型號規格防風的測試需求，本系統中的軌道為標準試驗軌道，可按需要選擇QU80、QU100或QU120中的任意一種。采用輪制動器制動時的制動力矩(車輪軸上)試驗范圍為4 000～40 000 Nm。

2.2 液壓系統

液壓系統的液壓站由1臺7.5 kW的電動機驅動1臺雙聯齒輪泵供油，在液壓油箱上方設有電磁換向閥、比例壓力流量閥、溢流閥、液壓壓力傳感器等液壓控制元件。其中由壓力流量比例閥和疊加壓力比例閥設定2個不同的壓力等級，前者控制風力模擬油缸和被輪制動器，后者控制輪壓模擬油缸。

液壓站和試驗臺架之間的液壓管路采用硬管連接，然后采用軟管連接到各液壓油缸。液壓站工作壓力為2～20 MPa可調。在測試過程中，常閉式輪制動器通過專用液壓管路加壓松閘。

2.3 電氣與軟件系統

液壓站電動機通電后，輪壓模擬油缸加壓產生的垂直壓力經試驗臺架橫梁反作用于車輪組，輪壓模擬油缸壓力達到設定值時，可編程邏輯控制器(PLC)使液壓站電機停止。風力模擬油缸逐漸加壓產生水平推力作用于試驗臺車，當水平推力克服輪制動器產生的防風阻力時，車輪組和軌道開始滑動并產生位移。與此同時，設置在軌道自由端的壓力傳感器開始采集壓力值，該壓力值即為輪制動器產生的防風阻力。當試驗臺車觸動限位開關時，PLC使液壓站電機斷電，風力模擬油缸停止加壓。在此過程中，各壓力傳感器、位移傳感器將采集到的壓力信號和位移信號傳送至PLC，信號經過處理后通過工業控制計算機輸出。該計算機監控系統采用MCGS組態軟件開發，能夠實時輸出測試曲線并生成測試報告。電氣控制工作過程見圖2。

圖2 電氣控制工作過程示意圖

3 輪制動器防風阻力測試原理

如圖3所示，被試輪制動器通過輪制動器安裝接口安裝在臺車架的左端，按規定條件安裝完畢后閉合，輪壓模擬油缸按規定加壓產生垂直推力，并通過滑車上的雙托輥作用至橫梁。由于橫梁通過支架作用于地面，因此橫梁產生一個向下的反作用力傳遞至試驗臺車，從而模擬起重機車輪輪壓。輪壓模擬油缸控制回路的壓力傳感器和壓力變送器將輪壓模擬油缸垂直推力信號傳送至數據采集處理系統和PLC中。輪壓增加至額定值時，通過風力模擬油缸給試驗臺車施加水平推力(模擬風載荷推力和臺車架所受的水平力)，車輪組的車輪與軌道之間產生與水平推力方向相反的粘著阻力，該粘著阻力即為輪制動器產生的防風阻力。由于軌道沿水平推力方向為自由狀態，粘著阻力同時給軌道一數值相等的

圖3 輪制動器防風阻力測試示意圖

推力，在軌道自由端通過第一壓力傳感器采集該推力，此推力即為防風阻力值。風力模擬油缸緩慢地給試驗臺車施加水平推力，當水平推力克服被試輪制動器所產生的防風阻力時，風力模擬油缸施加的水平推力由水平推桿傳遞至試驗臺車，使車輪組開

始在軌道上滑動或轉動；當試驗臺車觸動位移極限限位開關時，PLC使液壓站電機斷電，關閉閥門。第一壓力傳感器所采集到的水平推力信號傳輸到計算機進行處理并輸出所需的測試結果。

4 輪制動器防風阻力測試

應用該系統對某公司生產的輪制動器進行防風阻力測試，以驗證本系統的實際效果。該輪制動器的主要參數如下：額定夾緊力為55 kN；額定摩擦系數為0.35；額定防風阻力為38 kN；額定松閘油壓為6 MPa；試驗輪壓為200 kN。利用本系統得到多組測試結果，其中重復性最好的一次結果如圖4所示。從圖4中可以看出，所測輪制動器防風阻力值與額定值(設計值)接近，表明該輪制動器符合設計要求。

圖4 輪制動器防風阻力測試結果

5 結語

該起重機防風裝置測試系統，自投入運行以來效果良好，填補了國內防風裝置室內測試裝置領域的空白。由于試驗臺車可以在軌道上移動，因此可以利用試驗臺預留的頂軌器和夾軌器安裝接口，開展起重機頂軌器和夾軌器的防風阻力測試，具有良好的擴展性。

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梁有明： 214174，無錫市惠山經濟開發區堰新路330號

Wind Proof Capability Test of Crane Wheel Brake

Liang Youming Chen Feng

Branch of Wuxi，Special Equipment Safety Supervision Inspection Institute, Jiangsu

Wheel brake is a kind of common crane wind proof device. Its wind proof capability affects the wind proof performance of the outdoor crane directly. The wind proof capability test of wheel brake is very important before it comes into service. A special test system for the crane wind proof device is developed, which can meet the test requirements of wind proof capability for wheel brake, and has good expension.

crane; wheel brake; wind proof capability; test

2016-08-25

10.3963/j.issn.1000-8969.2016.06.005