天車運行機構制動系統的優化

高 原

(河鋼邯鋼邯寶煉鋼廠，河北 邯鄲 056000)

1 系統構造與工作原理分析

在傳統產品中，起重機的運行結構涵蓋低速端半齒聯軸器、車輪(臺車)組、制動器、制動輪聯軸器、制動輪聯軸器、電動機、高速端半齒聯軸器，在傳統制動系統中，應用的制動器屬于常閉式制動器。制動器工作狀態、手柄之間處于連鎖狀態。在正常的運行狀態下，手柄離開零位時，制動器處于打開狀態，手柄回歸零位時，制動器即可啟動。在制動器的工作狀態下，運動結構是處于安全狀態的，但是操作難度較大，即便采用多次點動的方式，也常常難以順利進行對位。如果運行機構采用的是腳踏制動系統，其結構一般包括高速端浮動軸、低速端浮動軸、車輪(臺車)組、工作制動器(常開式)、電動機減速器、安全制動器(常閉式)等設備構成。在運行機構中，設置了不同工作模式制動器，包括常開式制動器與常閉式制動器，前者屬于工作制動器，后者則是安全制動器。

2 制動系統問題分析

本研究的制動系統為QD20/5-24.5-A6型行車大車，在技術參數上，主鉤起重量是20t、跨距是24.5m、副鉤起重量為5t，在制動系統上，推行液力推動常閉式抱閘，在用電模式上，采用與電機并聯的形式。在原有制動方案中，MI屬于橋式起動機電機、M2屬于重型打車剎車電機，在M1和M2的輸入電源上，都是應用了三相380V，接法采用并聯的方式，在運行過程中，兩者會同時失電，也會同時得電，M2電機線圈采用的是星形接法，在啟動了電機之后，即可啟動剎車電機，將抱閘打開，大車電機會逐漸失電，繼而引發剎車電機的失電，抱閘完成閉合后，就會剎車。在運行時，由于形車重量大，吊物重量大，如果停車時抱閘太緊或者運行速度太快，在慣性影響下，行車會出現較大震動。上述問題的存在可能會誘發軌道變形、吊物擺動太大等一系列的問題。如果抱閘太松，在沒有制動的情況下，大車滑行距離會超過50m，很難止住，也很容易誘發裝車問題。從上述問題來看，原有制動系統方案存在種種問題，設計只是單一為了通過檢驗。對此，在投入使用后，摒棄了原有的制動系統，為了確保停車的準確性，均推行打反車制動方式，盡管現有要求規定禁止打反車制動，但是如果大車制動系統的運行不理想，也可采用該種方式。

3 腳踏式制動系統

與傳統制動系統相比，腳踏式制動系統中設置了常開觸點制動器，其本質屬于一種工作制動器，而傳統系統制動則是安全制動器。在運行之后，可以采用腳踏開關控制的方式來把控制動器抱緊，確保正過程控制效果。腳踏開關控制系統需要借助變頻器來控制液壓推桿，在其中一般不需要設置位置開關，是通過變頻器信號的改變來控制制動力矩，以此來控制車速。根據控制流程圖來看，隨著變頻器輸入值的變化，制動器液體推動器就會發生變化，應用了電位器，這是一個輸入環節，改變相應的腳踏開關電位器，在電位器出現變化后，變頻器輸入模擬值也發生了相應改變，變頻器速度輸出也發生變化，此時會帶動液壓桿驅動，以控制制動力矩。通過該種方式，在運行過程中，即可通過對腳踏開關踩下深度的控制來控制對位、停車，在制動器之中，其制動力矩、制動速度都會受到腳踏開關位移的影響，電位器位移變化越大，那么就會增加制動器液壓推桿形成，加大制動力矩，制動速度也就越快。相反，如果電位器位移較小，就會縮短制動器液壓推桿，減小制動力矩，制動速度就會相應減慢，這一工作原理與汽車的制動方式相同，能夠有效減少反車制動，保護各個零部件的正常運行。

此外，在系統中，還有常閉式制動器，通過該種方式可以起到保護效果，隨著運動機構手柄離開后，常閉制動器就會打開，帶動運行機構的工作，在運動機構接近零位時，需要應用到延時繼電器，會延時閉合。在具體的運行過程中，需要根據實際要求來控制腳踏開關，通過常開制動器，起到制動作用，根據具體要求的不同，腳踏開關可以深踩，也可以淺踩。如果起重機出現掉電的問題，那么常閉制動器就會處于閉合狀態，以起到安全抱閘的效果。如果在緊急狀態下運行，需要按下急停按鈕，此時，安全制動器就會抱閘，將安全事故扼殺在萌芽狀態，保護設備、人員安全。

4 腳踏式制動系統的應用

4.1 常開變頻制動器

為了解決常閉變頻器制動器斷電抱閘問題，2015年，公司購買2套常開變頻制動器，制動器的形式為常開式制動模式，采用這一措施，有效減少了能源的浪費，制動效果也非常好。但是，這種設置方式也存在一系列的問題，行車大車剎車停穩之后，就會斷電，在準備下車的時候，由于行車軌道存在精度誤差，在行車時，會存在移動距離，導致行車偏離登梯口，會引發行車操作下車困難的問題，如果風較大，可能會把行車吹走，給行車造成安全隱患。

4.2 腳踏液壓制動器

為了解決原來系統制動系統中的各類問題，2014年7月，公司購買4套腳踏液壓制動器，對原有的大車制動系統做出了改造。腳踏液壓制動器非常適合應用在中型、小型起重機大車的改造中，目前已經得到了推廣和使用，提供了很好的減速制動、平穩放慢方式，實踐證實，在制動器投入后，蹬踏腳感非常明顯，起到了很好的制動效果。但是隨著使用時間的延長，制動器的缺陷暴露出來，常常發生剎車不靈的問題，引起安全事故，有一次將貨車撞壞，賠償他人1.1萬元，究其根本原因，是由于管路太長，超過了20m，在管路中出現空氣或者滲油問題后，就很容易導致剎車失靈。

5 結語

利用變頻器輸入值變化來對大車制動器液體推動器進行控制，設置電位器來用作變頻器輸入，隨著電位器位置的變化，變頻器輸入模擬值也會出現相應變化，從而影響變頻器速度輸出，讓驅動液壓桿可以在各類情況下工作，從而更好地控制制動力矩。采用該種方式，即可通過對腳踏開關踩下深度來控制對位、停車，在制動器之中，其制動力矩、制動速度都會受到腳踏開關位移的影響，電位器位移變化越大，那么就會增加制動器液壓推桿形成，加大制動力矩，制動速度也就越快。如果起重機出現掉電的問題，那么常閉制動器就會處于閉合狀態，以起到安全抱閘的效果。如果在緊急狀態下運行，需要按下急停按鈕，此時，安全制動器就會抱閘，將安全事故扼殺在萌芽狀態，保護設備、人員安全。