鮑建員

(神華黃驊港務(wù)公司，河北 滄州 061110)

神華黃驊港務(wù)公司二期6 000t/h裝船機(jī)為移動(dòng)式裝船機(jī)，由主機(jī)和尾車組成，尾車由主機(jī)行走驅(qū)動(dòng)牽引。行走驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由20個(gè)驅(qū)動(dòng)輪和16個(gè)從動(dòng)輪組成，行走驅(qū)動(dòng)電機(jī)由三臺(tái)變頻器驅(qū)動(dòng)。

一、原制動(dòng)器存在的問(wèn)題

1.原制動(dòng)器為電機(jī)一體的電磁盤式制動(dòng)器，制動(dòng)器打開檢測(cè)微動(dòng)開關(guān)損壞頻繁，維護(hù)更換開關(guān)困難，損壞后一般在PLC程序里做斷封處理。

2.粉塵對(duì)制動(dòng)器的影響較大，制動(dòng)器的制動(dòng)片經(jīng)常出現(xiàn)由于煤塵造成的偏磨現(xiàn)象。

3.在制動(dòng)的過(guò)程中，變頻器的制動(dòng)勵(lì)磁5s后，制動(dòng)器制動(dòng)，行走距離達(dá)到50cm，對(duì)裝船安全造成很大的隱患。

4.由于制動(dòng)器打開信號(hào)斷封后，制動(dòng)器電源故障后，制動(dòng)器打開信號(hào)沒(méi)有檢測(cè)，造成單個(gè)制動(dòng)在抱死的狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)電機(jī)的損傷較大。

二、采用慣性制動(dòng)器

基于以上原因，決定對(duì)制動(dòng)器進(jìn)行改造，在相關(guān)制動(dòng)器廠的協(xié)助下，決定采用慣性制動(dòng)器。

1.特點(diǎn)。

（1）慣性制動(dòng)器為純機(jī)械結(jié)構(gòu)，不須任何外加力源裝置。

（2）依靠變頻電機(jī)的啟動(dòng)力矩打開制動(dòng)器。

（3）慣性制動(dòng)器含彈性聯(lián)軸節(jié)，能有效地減緩沖擊，防止減速機(jī)齒輪被打壞。

（4）傳統(tǒng)制動(dòng)器聯(lián)軸節(jié)的彈性套容易損壞，而慣性制動(dòng)器為一對(duì)耦合的螺旋面，不易磨損，其使用成本可大大降低。

（5）啟動(dòng)迅速，無(wú)滯后現(xiàn)象，制動(dòng)力矩可調(diào)，不需配備任何特殊裝置而直接提高啟動(dòng)性能，可保護(hù)電機(jī)，延長(zhǎng)其使用壽命。

（6）慣性制動(dòng)器為盤式制動(dòng)器，多級(jí)盤的柔性、疊加制動(dòng)，比傳統(tǒng)制動(dòng)器的制動(dòng)力矩大1～2倍，具備動(dòng)態(tài)防風(fēng)功能，特別在防突發(fā)性陣風(fēng)方面效果顯著。

（7）慣性制動(dòng)器無(wú)外加力源裝置和其他外設(shè)電氣控制裝置，在工作時(shí)對(duì)輪軌、路基及其他設(shè)備要求較低，打開和制動(dòng)的同步性好；解決了液力推桿制動(dòng)器由于油位及其他電氣裝置故障造成制動(dòng)器不同步而引起的燒壞電機(jī)、啃軌、啃輪等問(wèn)題，從而可提高設(shè)備的壽命和使用可靠性，降低使用成本。

（8）具有手動(dòng)打開功能。可使設(shè)備在停電狀態(tài)或設(shè)備出現(xiàn)故障的情況下解除制動(dòng)，便于滾動(dòng)挪移，防止損壞行走輪及軌道。

2.行走驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)基本技術(shù)參數(shù)及慣性制動(dòng)器選型。

（1）主機(jī)為裝船機(jī)：行走機(jī)構(gòu)有20個(gè)驅(qū)動(dòng)電機(jī)。工作級(jí)別M5、輪徑630mm、速度0～30m/min。

（2）行走機(jī)構(gòu)原驅(qū)動(dòng)電機(jī)：型號(hào)QABDEJ160L6A、11kW、970r/min，V1安裝，IP55 H級(jí)絕緣，風(fēng)扇冷卻。

（3）原減速機(jī)：型號(hào)KMZ107-57.17，額定輸出轉(zhuǎn)矩8000N·m，輸出轉(zhuǎn)速24r/min。

（4）慣性制動(dòng)器選型：依據(jù)行走機(jī)構(gòu)技術(shù)參數(shù)，考慮適當(dāng)增加安全系數(shù)，選定慣性制動(dòng)器型號(hào)為QGZ-PE02TZL-03，數(shù)量為20臺(tái)。

技術(shù)參數(shù)：額定許用轉(zhuǎn)矩126～180N·m，額定制動(dòng)力矩50～300N·m，最大制動(dòng)力矩450N·m，最高轉(zhuǎn)速3 000r/min。

三、防陣風(fēng)能力計(jì)算

1.參數(shù)。

（1）主機(jī)設(shè)備參數(shù)。裝船機(jī)，型號(hào)6 000t/h，整機(jī)質(zhì)量640t，迎風(fēng)面積370m2，行走輪直徑630mm，驅(qū)動(dòng)輪數(shù)20個(gè)，總輪數(shù)36個(gè)，主動(dòng)輪數(shù)20個(gè)，從動(dòng)輪數(shù)16個(gè)，總傳動(dòng)比57.17，行走速度30m/min。

（2）電機(jī)參數(shù)。型號(hào)QABDEJ160L6A，功率11kW，轉(zhuǎn)速970r/min。

（3）減速機(jī)參數(shù)。型號(hào)KMZ107/TAM，傳動(dòng)比57.17。2.理論計(jì)算。

（1）風(fēng)載荷的計(jì)算。

式中：Fw——作用在裝船機(jī)上的風(fēng)載荷，N；

Cf——風(fēng)力系數(shù)，取Cf=1.2；

q——計(jì)算風(fēng)壓，Pa，q=0.613vw2；

vw——計(jì)算風(fēng)速，m/s，取vw=35m/s（即風(fēng)力12級(jí)）；

A——裝船機(jī)垂直于風(fēng)向的迎風(fēng)面積，取A=370m2；

Kh——風(fēng)壓高度變化系數(shù)，Kh=1.3。

（2）坡度阻力的計(jì)算。

式中：Fr——裝船機(jī)在空載運(yùn)行時(shí)的最大坡度阻力，N；

G0——裝船機(jī)重力載荷，N；

γ——計(jì)算風(fēng)壓軌道坡度阻力系數(shù)，γ=0.003。

（3）摩擦阻力的計(jì)算。

式中：Ff.0.min——裝船機(jī)在空載運(yùn)行時(shí)的最小摩擦阻力，N；

G0——裝船機(jī)重力載荷，N；

μ——車輪軸承的摩擦系數(shù)，μ=0.02；

d——車輪軸樞直徑，取d=150mm；

K——車輪滾動(dòng)摩擦系數(shù)，取K=0.6；

Dw——車輪直徑，Dw=630mm。

（4）制動(dòng)力矩的計(jì)算。

對(duì)于室外工作的裝船機(jī)，在粘著力足夠的條件下，由行走制動(dòng)器提供的工作狀態(tài)防風(fēng)安全系數(shù)不小于1.25，相應(yīng)工況下制動(dòng)力矩：

式中：Tb——風(fēng)速vw=35m/s，風(fēng)力12級(jí)時(shí)，保證裝船機(jī)不滑移所需的制動(dòng)力矩，N·m；

Dw——車輪直徑，Dw=630mm；

η——機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率，取η=0.95；

i——總傳動(dòng)比，i=57.17；

Fw——作用在裝船機(jī)上的風(fēng)載荷，N；

Fr——裝船機(jī)在空載運(yùn)行時(shí)的最大坡度阻力，N；

Ff.0.min——裝船機(jī)在空載運(yùn)行時(shí)的最小摩擦阻力，N。

將各參數(shù)代入公式后得出：

該裝船機(jī)行走采用20驅(qū)動(dòng)，則單臺(tái)制動(dòng)器須提供的制動(dòng)力矩為T=Tb/20=134N·m。

（5）粘著力校核。

式中：μ——車輪踏面與軌道摩擦系數(shù)，取μ＝0.12。

則Fw+Fr-Ff.0.min=433434+19200-43276=40.9×104N，F(xiàn)=42.7×104N。

通過(guò)以上計(jì)算可知，粘著力足夠。

四、結(jié)論

采用20臺(tái)QGZ-PE02T-03慣性制動(dòng)器，單臺(tái)慣性制動(dòng)器額定制動(dòng)力矩為300N·m，即慣性制動(dòng)器防突發(fā)陣風(fēng)能力達(dá)到風(fēng)力12級(jí)。

按照以上方案，對(duì)裝船機(jī)20臺(tái)行走制動(dòng)器進(jìn)行了改造，經(jīng)過(guò)兩年的使用效果明顯，值得推廣。