魏進(jìn)軍　云雪峰

摘 要：文章以門座起重機(jī)的繞線式電動機(jī)驅(qū)動及液壓制動回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)形式為研究對象，對于設(shè)備使用過程中出現(xiàn)的回轉(zhuǎn)電動機(jī)過載、聯(lián)軸器發(fā)熱等故障進(jìn)行探討，分析故障的危害，并提出改進(jìn)方案，以確保設(shè)備的正常作業(yè)。

關(guān)鍵詞：門座起重機(jī)；回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；液壓制動；繞線式電動機(jī)；連鎖保護(hù)

1 概述

門座起重機(jī)是港口貨物裝卸、船舶施工安裝、大型水電站建壩工程中被廣泛使用的重要設(shè)備。其中回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的運(yùn)行狀況直接關(guān)系裝卸速度和整機(jī)性能，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的制動系統(tǒng)大致分為變頻變力制動和液壓制動兩種，后者較前者優(yōu)勢在于制動平穩(wěn)沖擊小、成本低廉等，在業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)可且有著廣泛的應(yīng)用。文章僅對液壓制動形式的優(yōu)化改進(jìn)進(jìn)行探討。

2 回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)組成

回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)由回轉(zhuǎn)支承裝置和回轉(zhuǎn)驅(qū)動裝置組成。支承裝置為門座起重機(jī)上回轉(zhuǎn)部分提供穩(wěn)固的支承，同時將上回轉(zhuǎn)部分的壓力傳遞給門架。驅(qū)動裝置用來驅(qū)動回轉(zhuǎn)部分相對于門架實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)。制動時通過踩踏司機(jī)室內(nèi)制動踏板將制動液壓力通過液壓管路傳遞給制動器，制動器對回轉(zhuǎn)驅(qū)動機(jī)構(gòu)進(jìn)行制動（圖1）。

3 電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)

通過聯(lián)動臺上的主令開關(guān)將回轉(zhuǎn)啟停及調(diào)速信號傳遞給PLC，PLC通過切換主回路正反轉(zhuǎn)接觸器和轉(zhuǎn)子切電阻接觸器對電動機(jī)進(jìn)行控制；轉(zhuǎn)子串電阻調(diào)速屬于恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，電動機(jī)能夠提供的最大電磁轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)子電阻無關(guān)，保證了回轉(zhuǎn)電機(jī)具備可靠的過載能力，同時亦能保證電動機(jī)能夠低速啟動（圖2）。整套電氣系統(tǒng)配備過流、過載等保護(hù)器件。

4 回轉(zhuǎn)工況研究

起動及運(yùn)行：回轉(zhuǎn)制動器打開，轉(zhuǎn)子回路串接電阻起動。電機(jī)轉(zhuǎn)子中串入外接電阻可增大電機(jī)啟動轉(zhuǎn)矩Tst，從而保證了電動機(jī)的大轉(zhuǎn)矩啟動特性。運(yùn)行中，通過逐級減少轉(zhuǎn)子電阻值，增大回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速。

制動：制動時回轉(zhuǎn)主令手柄歸零，回轉(zhuǎn)電動機(jī)斷電，司機(jī)踩踏制動踏板，制動液壓油帶動制動器閉合進(jìn)行制動。

門座起重機(jī)實(shí)際操作中，基于裝卸現(xiàn)場工況復(fù)雜多變和司機(jī)操作水平參差不齊等諸多因素，起動時，很難保證制動器釋放動作超前于回轉(zhuǎn)主令手柄啟動動作；同理，制動時也很難保證回轉(zhuǎn)主令手柄歸零動作超前于制動器閉合動作。如果制動器閉合，回轉(zhuǎn)電機(jī)仍處于通電狀態(tài)，電機(jī)承載轉(zhuǎn)矩為門機(jī)上回轉(zhuǎn)常規(guī)轉(zhuǎn)矩及制動器附加轉(zhuǎn)矩之和，電機(jī)、聯(lián)軸器、制動器等處于過載運(yùn)行狀態(tài)。

5 上述誤操作造成的不利影響

（1）回轉(zhuǎn)電機(jī)過載起動，起動時間增加，如超過設(shè)定時間（D-Time），會引起保護(hù)繼電器動作，使回轉(zhuǎn)電機(jī)斷電，嚴(yán)重時直接引起電機(jī)堵轉(zhuǎn)，影響裝卸效率；回轉(zhuǎn)電機(jī)過載運(yùn)行中，處于大電流工作，如超過設(shè)定時間（O-Time），會引起過熱繼電器動作，使回轉(zhuǎn)電機(jī)斷電，同樣影響裝卸效率（圖3）；同時回轉(zhuǎn)電機(jī)長期處于過載工況，會引起電機(jī)過熱，造成繞組絕緣降低，最終造成電機(jī)燒毀；控制元件和線路長時間過載運(yùn)行，會引起接觸器和斷路器的觸點(diǎn)發(fā)熱，壽命減少，嚴(yán)重時造成觸點(diǎn)燒壞；造成電機(jī)軸承發(fā)熱，嚴(yán)重時軸承磨損，會加大電機(jī)振動，降低電機(jī)使用性能和壽命。

（2）回轉(zhuǎn)聯(lián)軸器采用摩擦片式極限力矩聯(lián)軸器，電動機(jī)輸出軸通過彈性柱銷與聯(lián)軸器聯(lián)接。當(dāng)過載超過摩擦片所能提供的最大力矩時，摩擦片間相互摩擦卸力并產(chǎn)生熱量，整個聯(lián)軸器短時間內(nèi)產(chǎn)生大量的溫升，因?yàn)閺椥灾N為膠性材質(zhì)，長期過熱必然加劇彈性柱銷的磨損并降低其使用壽命，過載發(fā)熱嚴(yán)重時甚至直接引起彈性柱銷熔化，需消耗人力物力對柱銷進(jìn)行更換。

（3）制動器于電動機(jī)運(yùn)行時進(jìn)行制動，加劇制動盤的磨損，降低回轉(zhuǎn)制動的安全性能，縮短了制動盤的更換周期。

6 液壓制動改進(jìn)探討

綜上所述，故障原因?yàn)榛剞D(zhuǎn)電動機(jī)運(yùn)行與回轉(zhuǎn)制動同時誤動作，缺少必要的電氣連鎖保護(hù)。改進(jìn)方案如下，選用重型結(jié)構(gòu)（金屬外殼、金屬擺桿）的擺桿式機(jī)械限位開關(guān)，安裝于制動踏板下，踏板非制動狀態(tài)時，依靠踏板的回位彈簧拉力觸發(fā)限位動作；機(jī)械限位常閉觸點(diǎn)引入PLC，在PLC程序內(nèi)部與回轉(zhuǎn)電機(jī)啟停信號形成電氣聯(lián)鎖保護(hù)；制動時，腳踏踩下，機(jī)械限位歸位，限位內(nèi)部觸點(diǎn)動作將制動器動作信號傳遞給PLC（圖4）。

引入連鎖保護(hù)，起動時，當(dāng)腳踏動作回轉(zhuǎn)制動時，即使扳動回轉(zhuǎn)手柄，回轉(zhuǎn)電動機(jī)也不會啟動。制動時，腳踏動作，回轉(zhuǎn)電機(jī)自動斷電保護(hù)。

7 結(jié)束語

通過上述技術(shù)改進(jìn)，門座起重機(jī)在裝卸使用過程中，回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)在保證正常裝卸效率的前提下，啟動、制動時平穩(wěn)無沖擊，再無過流、堵轉(zhuǎn)情況發(fā)生，降低了極限力矩聯(lián)軸器的工作溫度，延長了制動鼓的使用周期，提高了整機(jī)的工作效率。

參考文獻(xiàn)

[1]張臣堂.電氣傳動自動化技術(shù)手冊（第3版）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

[2]張質(zhì)文，虞和謙，王金諾，等.起重機(jī)設(shè)計手冊[M].北京：中國鐵道出版社，1998.

[3]夏翔.起重電控設(shè)計參考手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

[4]陸大明.起重運(yùn)輸機(jī)械產(chǎn)品選用手冊[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.