CD10 t電動葫蘆安全制動器的設計與正確使用

       依據(jù)TSG的要求設計的CD10 t電動葫蘆起升機構制動卷筒的安全制動器。其特點是結構簡單、零部件少。制動力矩隨著載荷的增大而增加，滿載時制動力矩達最大值。錐形轉子電動機的轉子軸、電動機的工作制動器、聯(lián)軸器、中間軸、減速器傳動齒輪和齒輪軸及空心軸的任何部位發(fā)生破斷時，安全制動器都能可靠地支持住額定載荷。當工作制動器發(fā)生故障，不能支持住載荷而發(fā)生載荷下降時，安全制動器也能正常工作支持住載荷，由于零部件沒有損壞，此時按動電動葫蘆的起升按鈕，讓載荷上升一段距離，安全制動器可恢復到不工作狀態(tài)，再按動電動葫蘆下降按鈕，讓載荷平穩(wěn)著地。可檢修或調整錐形電動機的工作制動器。
 

       圖1為安全制動器結構示意圖。其工作原理：當工作制動器失靈或傳動部件破斷，載荷快速下降使離心塊3在離心力作用下打開，擋塊5快速卡住離心塊3并緊壓住制動臂1，摩擦片2壓緊卷筒讓載荷停住。

       10 t電動葫蘆安全制動器應重視的設計難點：

(1)制動低速軸的設計。制動器放在卷筒內(nèi)，外徑0．35 In的卷筒內(nèi)腔空間很小，而制動力矩相對較大。當制動安全系數(shù)取1．25，制動力矩是11．1 N ·m 。

 

圖1 安全制動器示意圖

左側：制動狀態(tài)右側：閉合狀態(tài)

1．制動臂2．摩擦片3．離心塊4．離心塊座5．擋塊6．滾動軸承7．軸栓8．臂座

       (2)摩擦片比壓力大。應當選擇容許比壓力P≥1 N／mm，摩擦系數(shù)f>-0．45，最高容許溫度t≥200℃的摩擦片。纏繞在卷筒一側的油浸鋼絲繩因安全制動器工作，卷筒溫度升高而失去油的潤滑鋼絲繩鋼絲易斷裂。

       (3)電動葫蘆低速級破斷，如空心軸或最后一級大齒輪破斷，載荷下降快，安全制動器能夠快速制動；如果是高速軸破斷，因高速軸轉動慣量大，而慢速軸的轉動慣量轉化到高速軸僅為高速軸轉動慣量的15％ ，載荷下降速度有一個加速過程，在卷筒達到一定轉速，離心力才能將離心塊打開，安全制動器才能制動住載荷。因此，可能造成安全制動器不能快速制動。

        二、10 t電動葫蘆的工作級別與使用工況的適應性

        目前國產(chǎn)額定起重量大于5 t的電動葫蘆，只有CD型10 t電動葫蘆，其工作級別是M3。M3工作級別按機構的利用等級為T2～T4，載荷狀態(tài)L1、L2。利用等級T2～T4設計壽命為8年，工作時間為800～3 200 h，年工作100～400 h， 日工作0．4～1．6 h(其中一半是吊載時間，另一半是空載時間)，一天吊載時間僅12～48 min。利用等級屬于不經(jīng)常使用或經(jīng)常輕閑使用。機構載荷狀態(tài)是u～L2，載荷譜系數(shù)Km=(0．125～0．25)，在一半空載一半吊載荷時間中， 吊額定載荷的時間僅占10％ ～16．7％ ；吊載荷的重量是額定載荷的10％一20％ ，占用的時間為40％ ～50％ ；其他時間吊載荷的重量是額定載荷的40％ ～73．3％。但是吊運熔融金屬的起重設備多指冶金起重機，包括鑄造起重機，主起升機構的工作級別為M6、M7；利用等級T6、T7；載荷狀態(tài)L3、L4。由此分析可知：工作級別為M3的10 t電動葫蘆是不能滿足鑄造車間使用要求的。雖然小型鑄造廠與大型冶金鑄造廠生產(chǎn)規(guī)模不能相比，但是它們均屬吊運熔融金屬的生產(chǎn)設備。此時電動葫蘆的工作級別應當是M5、M6；利用等級是T5、T6，一年工作時間應為3．25～6．46 h；載荷狀態(tài)為l2、L3，載荷譜系數(shù)K =(0．25～0．5)。目前國內(nèi)沒有工作級別為M5、M6的電動葫蘆，文獻[3～4]提出了提高工作級別的設計方法，由現(xiàn)在生產(chǎn)的M3級電動葫蘆提高到M5，M6，起重量按R10優(yōu)先數(shù)降級，由5 t和10 t降到4 t、3．2 t和8 t、6．3 t。將原設計的電動葫蘆按改變后的起重量和工作級別，對吊鉤、鋼絲繩、卷筒、減速器齒輪輪齒、齒輪軸、滾動軸承、單鍵和花鍵、聯(lián)軸器等主要零部件進行了校核性計算。相應配套的錐形轉子電動機可以按工作級別M5、M6；起重量分別按4 t、8t和3．2 t、6．3 t(起升速度不變)；功率分別為5．6 kW、9．8 kW (JC25％ )和4．5 kW、7．7 kW(JC40％)選配錐形電動機；或是利用現(xiàn)有的錐形電動機，按上述功率和接電持續(xù)率進行型式試驗確定。應將生產(chǎn)出廠的10 t電動葫蘆性能參數(shù)重新標注為起重量P =80 kN，起升速度V=7 m／min工作級別M5(JC25％)；起重量P =63 kN，起升速度V=7 m／min，工作級別M6(JC40％ )。

       三、 預防電動葫蘆制動器載荷墜落的措施

       CD／MD電動葫蘆自生產(chǎn)應用以來，很少發(fā)生減速器事故造成載荷墜落。但是10 t電動葫蘆曾多次在國外和國內(nèi)發(fā)生中間軸彎曲從聯(lián)軸器滑脫使載荷墜落。文獻[5]分析了10 t電動葫蘆用輪胎聯(lián)軸器的設計缺陷。企業(yè)現(xiàn)已做了改進，在起升高度H≥18 in的卷筒內(nèi)焊接軸承座用滾動軸承支承中間軸；并改用爪形彈性聯(lián)軸器。為使CD／MD電動葫蘆能安全吊運液態(tài)金屬和危險品，文獻[6～7]介紹了用于電動葫蘆的支持制動—— 載荷自制式制動器和鉗式制動器。裝2個支持制動器時，每個制動器的安全系數(shù)不能低于1．25。這比裝1個支持制動器不低于允許值1．5小。電動機的制動力矩可以調控在超過并接近1．25的范圍，2個支持制動器在高速軸的2端，制動效果好，相對動載小，對制動電動機沖擊小。