楊亞林/YANG Ya-lin

（上海交通大學，上海 200210）

橋式起重機在物料搬運中必不可少，屬于特種設備，對于安全性方面考核尤為重要。某廠近期在安裝調試橋式起重機時發(fā)現(xiàn)其在制動時大車滑行距離太小，導致起吊的重物出現(xiàn)劇烈擺動的現(xiàn)象，起吊重物突然大幅度向前擺起，可能導致物料失衡傾倒，另外也存在潛在的人員事故風險。為了解決這一問題，本文創(chuàng)建了橋式起重機大車電機制動的制動模型，給出了制動器校正的方法，通過具體的算例分析,對于一般的行走機構制動方面的問題具有參考作用。

1 大車制動模型的建立

在橋式起重機制動的過程中由于切斷了電能供應，所以能量轉化過程實際上是起重機構的系統(tǒng)動能全部轉化為摩擦功。摩擦包括了導軌與滑輪的滑動摩擦和制動器裝置的制動摩擦。在制動過程中，大車做勻減速行駛。

在一般性的要求里，橋式起重機大車以常速運行時，斷電后大車的制動滑行距離范圍不超過v2/5000

式中v——起重機系統(tǒng)制動前初始運行速度，m/s；

aSys——起重機系統(tǒng)制動時勻減速運動的加速度，m/s2。

滑動摩擦主要有輪子轉動阻力，軸承摩擦，軌道與輪子位置偏移引起的摩擦力。風阻和其他一些力如需計入，也應單獨列出?；瑒幽Σ亮Υ笾驴梢杂孟率奖硎?/p>

式中fg——輪子轉動阻力系數(shù)，N/t,見表1；

W——起重機和載荷總重量，kg；

Mzc——軸承的摩擦力矩，Nm，見表1；

d——大車機構輪子外徑，m；

μ——鑄鐵在鋼軌上滑行，大約取為0.12～0.15；

g——重力加速度，取9.81m/s2；

表1 常用轉動阻力系數(shù)和軸承摩擦力矩表

α——軌道不平行度，一般取0.5‰。

制動器的制動施加于系統(tǒng)的摩擦力為

式中m——電機數(shù)量；

MBr——電機制動器力矩；

n——電機轉速，r/min;

v——大車機構行進速度，m/min;

η——機構傳動效率，一般為0.90～0.95。

則制動時起重機系統(tǒng)的加速度為

式中mMot——電機轉動慣量折算出的重量，kg。

在制動時，電機轉動慣量折算的公式如下

式中JMot——電機轉動慣量，kgm2。

2 制動器校正

以上建立了起重機大車制動的力學模型。為了判斷所選的制動器是否能使用，我們還需要對制動器校正制動功。

一般地，從摩擦盤的正常使用和壽命考慮，制動器在每一次制動時不得超過要求的制動功。

起重機及其載荷折算到電機軸端的慣量為

則系統(tǒng)總轉動慣量為

系統(tǒng)的阻力矩為

則每次制動時摩擦功為

式中Ω——電機額定運行時的角速度，rad/s。

3 計算實例

已知起重機帶載總重量為32000kg，大車行進速度為40m/min，輪子外徑是0.2m，起重機大車行走機構使用了4臺電機，電機轉速為2800r/min,電機的制動器型號為A03,力矩為4.0Nm，則滑動摩擦力為

制動器的制動力為

電機轉動慣量為0.031kgm2，則電機折算的重量為

起重機系統(tǒng)在制動時的加速度為

則制動后起重機總滑行距離為

在求出滑行距離后，還需要對選定的制動功校正，過程如下。

將起重機及載荷折算為電機軸伸端的轉動慣量為

系統(tǒng)總轉動慣量為

系統(tǒng)折算的阻力矩為

在制動器在一次制動時產生的摩擦功為

為簡化計算，取制動器平均分配制動功。每個制動器在制動時大約產生摩擦功

圖1是制動器的制動功與動作頻率曲線，從圖中我們查到A03型制動器在每次制動功為850J時，制動頻率可以達到560c/h，完全滿足使用要求的360c/h。

4 小 結

本文通過合理地建立起重機大車的制動物理模型，對一個起重機實例進行了計算，得到起重機大車的制動距離。并對制動過程中制動器進行了校核，為類似制動器的選擇提供了依據(jù)。