起重機安全制動器的改造方法及電器控制研究

張海倉

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

關鍵詞：起重機;安全制動器;改造方法;電器控制

0 ?引言

隨著我國起重機械的廣泛應用，起重機安全制動器種類和類型也逐漸得到完善發展，對于各種安全制動器的性能優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 ?起重機安全制動器運行

1.1 起重機安全制動器 ?起重機安全制動器在科學技術的支持下實現了多類型發展，安全制動器在產品結構上呈現出更加優化合理的趨勢。如，安全制動器上的退距均等裝置的設計，其更加方便安全制動器兩側退距的調整的均等性，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，該安裝在起重機上，能夠確保起重機起升機構在高速軸制動器失效或是高速軸與低速軸之間的傳動機構出現故障，從而實現起重機的動力制動器的安全可靠制動，避免因為出現無負載情況下的猛烈加速下降，帶來安全事故和經濟損失。市面上現存的安全制動器種類繁多，根據工作狀態劃分，可以分為常態式、封閉式以及綜合式。綜合式安全制動器綜合了常態式和常閉式兩種安全制動器的性能優勢，是較為常見的一種制動器設備。另外還可以按照驅動方式、結構形式等進行分類。

1.2 起重機安全制動器運行 ?當前起重機安全制動器在運行中主要是根據結構，完成對起重機的制動管理。由于不同結構類型的安全制動器的結構方面具有細微的差異，且發揮作用的機制不同。本文主要選用SBD-D系列安全制動器為例。①組成結構。該系列的安全制動器主要是由液壓缸、制動臂、退距調節螺栓、退距均等調節裝置、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組成。②安全制動器的工作原理。在起重機運行中，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制動臂外張，制動力矩消除產生動力制動。反之，當電磁閥失電復位的時候，液壓油的下降返回液壓站油箱，帶動制動臂運作，建立制動力矩的運行原理。③起重機安全制動器的運行現狀。在各種起重機應用中，安全制動器會出現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的優化調整，使得整個系統正常運行。

2 ?起重機安全制動器的改造方式及電器控制研究

隨著機械系統所面臨著越來越復雜的操作對象，為了滿足日益進步的工程需求，同時改變安全制動器存在的技術短板問題。如，起重機安全制動器在制動過程中其隨位拉桿會出現較大的彈性變形，從而影響系統制動效果，還因為出現系統保壓時間較短帶來的制動效率低等問題。

2.1 起重機安全制動器的改造理論

TRIZ理論是一種可以用以創新的理論，它有助于我們打破固定的思維定勢，采取創新性的思維情況進行產品的改良完善。對于起重機安全制動器而言，借助TRIZ理論具有現實意義。對于起重機安全制動器內部結構和運行的改造，勢必會影響到制動器其他的結構性能。導入TRIZ理論消除改造所引起的矛盾問題。

2.2 起重機安全制動器的結構改造

①制動沖擊改進。起重機安全制動中，盡可能減少制動沖擊才可以實現發揮制動器的效率。消除制動沖擊可以通過以下幾個方面入手：是實現夾鉗隨位機構的改進設計。夾鉗隧洞機構是保障制動過程中的夾鉗能夠同卷筒輪緣同步運行的機構，在制動器自身的機構設計中，隨位彈簧的位置正好限制出兩夾鉗的運用軌跡。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構。如圖1所示。在安全制動器的正常運行中可以發現，既想要確保夾鉗隨位裝置在工作中隨時平行于卷筒，又要設置好夾鉗隨位裝置的穩定可靠位置，確保制動的平穩可靠。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，實現對夾鉗隨機結構的改進設計。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行隨機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行合并設計。如將隨位拉桿一端與帶有圓柱形滑道的連接塊進行結構和功能的合并，形成帶有長方形畫到的平面機構。其次是對于制動臂中間的隨位拉桿進行嵌套處理，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構，調整螺釘的松緊程度來調整拉桿的定位位置。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，完成夾鉗隨位機構的功能。改進后的夾鉗隨位機構改進設計方案如圖2所示。

通過對改進前后的方案性能進行動力學仿真模型設計，可以發現，安全制動器的夾鉗隨機機構不論是上下還是左右鉗，在運行中其始終可以滿足夾鉗的隨位的功能需求。

②液壓驅動系統改進。安全制動器的液壓驅動系統存在的問題為系統中的蓄能器保壓時間較短，會導致液壓泵頻繁充液，對于整個安全制動器的電器起到嚴重的影響?，F有的液壓驅動系統的油缸系統如圖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生泄露也不希望密封處會出現摩擦、磨損等情況。因此借助TRIZ理論中的沖突解決原理，可以將該技術沖突進行設備設置。同樣地利用空間分離原理和整體與部分分離原理，將液壓系統中液壓缸密封泄露以及保壓時間短的問題進行改造處理。首先是應用組合原理將液壓系統油缸活塞密封處的第二道密封圈同滑環結合形成滑環式組合密封。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，其密封強度不夠高，因此容易發生泄露，將其同滑環進行組合的話，可以有效地彌補這種密封性不高的問題。其次是利用分割原理，對原先的密封系統的各個元件進行分解，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，如此改變原先兩道密封線圈不夠穩定潤滑的情況，也增加兩道密封圈之間具有足夠的存儲空間，不會導致滑環式出現泄油情況出現。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如圖4所示。

總之，起重機安全制動器在應用中所呈現出來的制動器產生制動沖突以及系統保壓時間過短等問題，在技術層面上來說，其是當下的安全制動器普遍具有的技術矛盾，對此的改造設計必須基于新的設計理念和制造理論，導入TRIZ理論的問題創新解決原理。

3 ?結束語

綜上所述，起重機安全制動器的結構性能的影響因素較多，一旦受到外界復雜因素的影響，整個起重機的安全制動器作用效力就會產生變化，為起重機的實踐應用帶來威脅。因此基于起重機安全制動器結構以及性能特點，提出改造方法及電器控制具有現實意義。

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