馬秀萍

（山西太鋼不銹鋼股份有限公司不銹線材廠， 山西 太原 030003）

不銹線材廠在用的二十余部天車多為20 世紀(jì)60 年代的老式通用橋式天車，負(fù)責(zé)全廠大型設(shè)備和棒線材成品的裝卸和吊運(yùn)。由于老式天車全部使用接觸器完成速度、檔位的切換，隨著元器件的老化，維護(hù)工作日漸增多，天車在運(yùn)行過(guò)程中也暴露出了諸多不滿足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際要求的問(wèn)題。作為設(shè)備維護(hù)單位，需要采取措施確保天車零故障、零投訴，為生產(chǎn)提供高效優(yōu)質(zhì)服務(wù)。天車主要由機(jī)械、電氣和金屬三大部分組成，機(jī)械部分又包括大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)、小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)、起升機(jī)構(gòu)等，其中天車的大車制動(dòng)器是確保天車正常運(yùn)行的重要部件之一[1]。由于老式天車大車采用被動(dòng)的隨車制動(dòng)方存在諸多弊端，本文著重介紹一種主動(dòng)制動(dòng)的技術(shù)改進(jìn)方案。

1 現(xiàn)狀概述

1.1 制動(dòng)器工作原理

天車大車采用三相異步電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力裝置，電機(jī)切除電源后依靠慣性繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)一段時(shí)間后才可停下，對(duì)于起重設(shè)備在突然停電后需要安全保護(hù)和準(zhǔn)確定位控制，因此需要對(duì)拖動(dòng)的電動(dòng)機(jī)進(jìn)行制動(dòng)。制動(dòng)方式通常分為機(jī)械制動(dòng)和電氣制動(dòng)。大車采用的電磁抱閘制動(dòng)就是最常用的機(jī)械制動(dòng)，即利用機(jī)械裝置使電動(dòng)機(jī)斷開電源后迅速停轉(zhuǎn)，因其制動(dòng)力強(qiáng)，廣泛應(yīng)用在起重設(shè)備上。如圖1 所示，主要由兩部分組成：制動(dòng)電磁鐵和閘瓦制動(dòng)器[2]。制動(dòng)電磁鐵由鐵心、銜鐵和線圈三部分組成。閘瓦制動(dòng)器包括閘輪、閘瓦和彈簧等，閘輪與電動(dòng)機(jī)的端軸相連，實(shí)現(xiàn)兩者同步啟停。

圖1 制動(dòng)器結(jié)構(gòu)示意圖

制動(dòng)器電氣控制如圖2 所示，電磁抱閘的線圈與電動(dòng)機(jī)并聯(lián)連接，接觸器K 閉合時(shí)，電動(dòng)機(jī)接通電源的同時(shí)電磁抱閘線圈也得電，銜鐵YB 吸合，克服彈簧的拉力使閘瓦與閘輪分開，電動(dòng)機(jī)開始運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)斷開控制開關(guān)或接觸器時(shí)，電動(dòng)機(jī)失電，同時(shí)電磁抱閘線圈也失電, 銜鐵在彈簧拉力作用下與鐵芯分開,并使制動(dòng)器的閘瓦緊緊抱住閘輪, 電動(dòng)機(jī)自由停車的過(guò)程中被制動(dòng)而停轉(zhuǎn)。

圖2 制動(dòng)器電氣控制原理圖

1.2 制動(dòng)器的弊端

老式起重設(shè)備大車的制動(dòng)方式均為隨車制動(dòng)，即大車依靠自身的運(yùn)行慣性和制動(dòng)器的制動(dòng)力矩來(lái)停到指定位置，這種制動(dòng)方式存在如下缺點(diǎn)[3]：

1）操作人員為了準(zhǔn)確停車須反復(fù)或多次點(diǎn)動(dòng)操作，發(fā)生誤操作的概率大，不能滿足現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)操作的穩(wěn)、準(zhǔn)、快、安全、合理要求，增加了安全隱患。

2）操作人員不易于控制運(yùn)行過(guò)程速度快慢，如果制動(dòng)力矩調(diào)整不當(dāng)，會(huì)造成吊物游擺，極易發(fā)生物體打擊及起重傷害事故。

3）電機(jī)的啟動(dòng)電流很大，而長(zhǎng)時(shí)間的頻繁啟動(dòng)、停止會(huì)造成超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)，運(yùn)行過(guò)程經(jīng)常造成電機(jī)燒損，增加了設(shè)備維護(hù)力度和成本。

改進(jìn)前大車采用的隨車制動(dòng)方式如下圖所示，電機(jī)運(yùn)行時(shí)制動(dòng)器打開，電機(jī)停止時(shí)，制動(dòng)器失電閉合。

2 控制裝置的實(shí)施

為確保起重設(shè)備作業(yè)過(guò)程零故障，提高生產(chǎn)服務(wù)質(zhì)量，保障職工安全，減少設(shè)備的維修費(fèi)用為廠里將本增效，立足現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際狀況，通過(guò)對(duì)起重設(shè)備操作人員的調(diào)研，設(shè)計(jì)了一套起重設(shè)備大車制動(dòng)器專用控制裝置。

2.1 硬件配置

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際運(yùn)行情況計(jì)算選用自動(dòng)開關(guān)DZ5—20/33 CJ10—20 接觸器、普通接線端子、制動(dòng)器腳踏開關(guān)LT3，再根據(jù)設(shè)計(jì)電路進(jìn)行實(shí)際裝配控制屏。

圖3 制動(dòng)器硬件配置圖

2.2 制動(dòng)器控制電路

電氣原理如圖4 所示，制動(dòng)器由獨(dú)立于大車電機(jī)的380 V 供電，即改變之前兩者的并聯(lián)供電模式，該380 V 電源一路經(jīng)變壓器降壓處理成36 V 安全電壓作為系統(tǒng)的控制電源給繼電器線包供電，當(dāng)天車行進(jìn)過(guò)程中崗位人員需踩踏腳踏開關(guān)使制動(dòng)器電磁機(jī)構(gòu)得電，克服彈簧的拉力打開抱閘，需要隨時(shí)停車定位時(shí)，松開踏腳踏板，繼電器觸點(diǎn)斷開，制動(dòng)器的電磁系統(tǒng)失電，銜鐵斷開，彈簧拉力使抱閘閉合，達(dá)到隨時(shí)準(zhǔn)確停車的目的。

2.3 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施

根據(jù)司機(jī)室內(nèi)的實(shí)際布局及空間尺寸，決定將制動(dòng)器腳踏開關(guān)與原電鈴合并安裝在同一基礎(chǔ)板上，根據(jù)其自身尺寸合理分布確定其安裝底板尺寸為厚5 mm，長(zhǎng)320 mm×寬250 mm 的腳踏制動(dòng)器。為了便于人員操作，將此腳踏裝置設(shè)計(jì)成了與地面傾斜30°角來(lái)安裝。自動(dòng)開關(guān)和接觸器、接線端子合并安裝在同一基礎(chǔ)板上，安裝在司機(jī)室頂部。根據(jù)其自身尺寸合理分布本著修舊利廢的原則確定其安裝底板尺寸厚為5 mm 的340 mm×240 mm×50 mm 的廢舊材料。這樣如圖5 所示，通過(guò)位于司機(jī)室制動(dòng)器腳踏開關(guān)1 來(lái)控制控制盤2，主動(dòng)間接控制制動(dòng)器3的工作與停止，從而人為的控制制動(dòng)時(shí)間長(zhǎng)短，達(dá)到平穩(wěn)停車的目的。

圖4 制動(dòng)器控制電路原理圖

圖5 改進(jìn)后的專用控制裝置

3 應(yīng)用效果

改進(jìn)后的大車制動(dòng)器，減少了起重設(shè)備電機(jī)的啟動(dòng)頻率情況，有效的延長(zhǎng)了電機(jī)的使用壽命。確保了起重設(shè)備的運(yùn)行、停止過(guò)程平穩(wěn)，制動(dòng)更加可靠。踩下踏制動(dòng)器即可根據(jù)生產(chǎn)的需要進(jìn)行對(duì)起重設(shè)備進(jìn)行主動(dòng)制動(dòng)，從而保證了操作的可靠性和準(zhǔn)確性，有效的滿足了生產(chǎn)安全、平穩(wěn)、高效運(yùn)行的需求，即要求操作人員穩(wěn)、準(zhǔn)、快、安全、合理的要求，有效的提高了設(shè)備的完好率、運(yùn)轉(zhuǎn)率和工作效率。此大車制動(dòng)器不僅降低了操作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度及疲勞程度，而且操作簡(jiǎn)單、方便、實(shí)用，使操作人員更更能集中精力，保障了作業(yè)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)、高效，有效地降低了作業(yè)過(guò)程的安全風(fēng)險(xiǎn)，為安全運(yùn)行提高了有力的保障。制作的起重設(shè)備大車制動(dòng)器專用控制裝置外形簡(jiǎn)單、輕巧、實(shí)用、成本低廉、制作簡(jiǎn)單，有推廣價(jià)值。