天車大車制動器專用控制裝置的設計及應用

馬秀萍

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司不銹線材廠， 山西 太原 030003）

不銹線材廠在用的二十余部天車多為20 世紀60 年代的老式通用橋式天車，負責全廠大型設備和棒線材成品的裝卸和吊運。由于老式天車全部使用接觸器完成速度、檔位的切換，隨著元器件的老化，維護工作日漸增多，天車在運行過程中也暴露出了諸多不滿足現場實際要求的問題。作為設備維護單位，需要采取措施確保天車零故障、零投訴，為生產提供高效優質服務。天車主要由機械、電氣和金屬三大部分組成，機械部分又包括大車運行機構、小車運行機構、起升機構等，其中天車的大車制動器是確保天車正常運行的重要部件之一[1]。由于老式天車大車采用被動的隨車制動方存在諸多弊端，本文著重介紹一種主動制動的技術改進方案。

1 現狀概述

1.1 制動器工作原理

天車大車采用三相異步電動機作為動力裝置，電機切除電源后依靠慣性繼續轉動一段時間后才可停下，對于起重設備在突然停電后需要安全保護和準確定位控制，因此需要對拖動的電動機進行制動。制動方式通常分為機械制動和電氣制動。大車采用的電磁抱閘制動就是最常用的機械制動，即利用機械裝置使電動機斷開電源后迅速停轉，因其制動力強，廣泛應用在起重設備上。如圖1 所示，主要由兩部分組成：制動電磁鐵和閘瓦制動器[2]。制動電磁鐵由鐵心、銜鐵和線圈三部分組成。閘瓦制動器包括閘輪、閘瓦和彈簧等，閘輪與電動機的端軸相連，實現兩者同步啟停。

圖1 制動器結構示意圖

制動器電氣控制如圖2 所示，電磁抱閘的線圈與電動機并聯連接，接觸器K 閉合時，電動機接通電源的同時電磁抱閘線圈也得電，銜鐵YB 吸合，克服彈簧的拉力使閘瓦與閘輪分開，電動機開始運轉。當斷開控制開關或接觸器時，電動機失電，同時電磁抱閘線圈也失電, 銜鐵在彈簧拉力作用下與鐵芯分開,并使制動器的閘瓦緊緊抱住閘輪, 電動機自由停車的過程中被制動而停轉。

圖2 制動器電氣控制原理圖

1.2 制動器的弊端

老式起重設備大車的制動方式均為隨車制動，即大車依靠自身的運行慣性和制動器的制動力矩來停到指定位置，這種制動方式存在如下缺點[3]：

1）操作人員為了準確停車須反復或多次點動操作，發生誤操作的概率大，不能滿足現場生產操作的穩、準、快、安全、合理要求，增加了安全隱患。

2）操作人員不易于控制運行過程速度快慢，如果制動力矩調整不當，會造成吊物游擺，極易發生物體打擊及起重傷害事故。

3）電機的啟動電流很大，而長時間的頻繁啟動、停止會造成超負荷運轉，運行過程經常造成電機燒損，增加了設備維護力度和成本。

改進前大車采用的隨車制動方式如下圖所示，電機運行時制動器打開，電機停止時，制動器失電閉合。

2 控制裝置的實施

為確保起重設備作業過程零故障，提高生產服務質量，保障職工安全，減少設備的維修費用為廠里將本增效，立足現場實際狀況，通過對起重設備操作人員的調研，設計了一套起重設備大車制動器專用控制裝置。

2.1 硬件配置

根據現場實際運行情況計算選用自動開關DZ5—20/33 CJ10—20 接觸器、普通接線端子、制動器腳踏開關LT3，再根據設計電路進行實際裝配控制屏。

圖3 制動器硬件配置圖

2.2 制動器控制電路

電氣原理如圖4 所示，制動器由獨立于大車電機的380 V 供電，即改變之前兩者的并聯供電模式，該380 V 電源一路經變壓器降壓處理成36 V 安全電壓作為系統的控制電源給繼電器線包供電，當天車行進過程中崗位人員需踩踏腳踏開關使制動器電磁機構得電，克服彈簧的拉力打開抱閘，需要隨時停車定位時，松開踏腳踏板，繼電器觸點斷開，制動器的電磁系統失電，銜鐵斷開，彈簧拉力使抱閘閉合，達到隨時準確停車的目的。

2.3 現場實施

根據司機室內的實際布局及空間尺寸，決定將制動器腳踏開關與原電鈴合并安裝在同一基礎板上，根據其自身尺寸合理分布確定其安裝底板尺寸為厚5 mm，長320 mm×寬250 mm 的腳踏制動器。為了便于人員操作，將此腳踏裝置設計成了與地面傾斜30°角來安裝。自動開關和接觸器、接線端子合并安裝在同一基礎板上，安裝在司機室頂部。根據其自身尺寸合理分布本著修舊利廢的原則確定其安裝底板尺寸厚為5 mm 的340 mm×240 mm×50 mm 的廢舊材料。這樣如圖5 所示，通過位于司機室制動器腳踏開關1 來控制控制盤2，主動間接控制制動器3的工作與停止，從而人為的控制制動時間長短，達到平穩停車的目的。

圖4 制動器控制電路原理圖

圖5 改進后的專用控制裝置

3 應用效果

改進后的大車制動器，減少了起重設備電機的啟動頻率情況，有效的延長了電機的使用壽命。確保了起重設備的運行、停止過程平穩，制動更加可靠。踩下踏制動器即可根據生產的需要進行對起重設備進行主動制動，從而保證了操作的可靠性和準確性，有效的滿足了生產安全、平穩、高效運行的需求，即要求操作人員穩、準、快、安全、合理的要求，有效的提高了設備的完好率、運轉率和工作效率。此大車制動器不僅降低了操作人員的勞動強度及疲勞程度，而且操作簡單、方便、實用，使操作人員更更能集中精力，保障了作業規范、標準、高效，有效地降低了作業過程的安全風險，為安全運行提高了有力的保障。制作的起重設備大車制動器專用控制裝置外形簡單、輕巧、實用、成本低廉、制作簡單，有推廣價值。