張海倉(cāng)

摘要：起重機(jī)是一種危險(xiǎn)性較大的特種機(jī)械設(shè)備，它廣泛應(yīng)用于機(jī)械、化工等行業(yè)中。起重機(jī)上的安全制動(dòng)器是整個(gè)起重機(jī)械設(shè)備的安全部件和裝置，起重機(jī)所有的作業(yè)都是依靠安全制動(dòng)器所展開(kāi)的。在一些特殊的作業(yè)場(chǎng)所，起重機(jī)安全制動(dòng)器會(huì)出現(xiàn)制動(dòng)器突然失靈、制動(dòng)力不足等問(wèn)題影響整個(gè)起重機(jī)的安全運(yùn)行。因此展開(kāi)對(duì)起重機(jī)安全制動(dòng)器的改造以及電器控制相關(guān)研究具有重要性和必要性。下文主要從起重機(jī)安全制動(dòng)器的作用及構(gòu)造情況入手，探索起重機(jī)安全制動(dòng)器的改造方法和電器控制情況。

關(guān)鍵詞：起重機(jī);安全制動(dòng)器;改造方法;電器控制

0 ?引言

隨著我國(guó)起重機(jī)械的廣泛應(yīng)用，起重機(jī)安全制動(dòng)器種類(lèi)和類(lèi)型也逐漸得到完善發(fā)展，對(duì)于各種安全制動(dòng)器的性能優(yōu)化仍舊在持之以恒地探索中，改造安全制動(dòng)器性能勢(shì)在必行。

1 ?起重機(jī)安全制動(dòng)器運(yùn)行

1.1 起重機(jī)安全制動(dòng)器 ?起重機(jī)安全制動(dòng)器在科學(xué)技術(shù)的支持下實(shí)現(xiàn)了多類(lèi)型發(fā)展，安全制動(dòng)器在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上呈現(xiàn)出更加優(yōu)化合理的趨勢(shì)。如，安全制動(dòng)器上的退距均等裝置的設(shè)計(jì)，其更加方便安全制動(dòng)器兩側(cè)退距的調(diào)整的均等性，從而減少不均衡的摩擦磨損，延長(zhǎng)安全制動(dòng)器的使用壽命。按照安全制動(dòng)器的使用功能來(lái)劃分，該安裝在起重機(jī)上，能夠確保起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)在高速軸制動(dòng)器失效或是高速軸與低速軸之間的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)出現(xiàn)故障，從而實(shí)現(xiàn)起重機(jī)的動(dòng)力制動(dòng)器的安全可靠制動(dòng)，避免因?yàn)槌霈F(xiàn)無(wú)負(fù)載情況下的猛烈加速下降，帶來(lái)安全事故和經(jīng)濟(jì)損失。市面上現(xiàn)存的安全制動(dòng)器種類(lèi)繁多，根據(jù)工作狀態(tài)劃分，可以分為常態(tài)式、封閉式以及綜合式。綜合式安全制動(dòng)器綜合了常態(tài)式和常閉式兩種安全制動(dòng)器的性能優(yōu)勢(shì)，是較為常見(jiàn)的一種制動(dòng)器設(shè)備。另外還可以按照驅(qū)動(dòng)方式、結(jié)構(gòu)形式等進(jìn)行分類(lèi)。

1.2 起重機(jī)安全制動(dòng)器運(yùn)行 ?當(dāng)前起重機(jī)安全制動(dòng)器在運(yùn)行中主要是根據(jù)結(jié)構(gòu)，完成對(duì)起重機(jī)的制動(dòng)管理。由于不同結(jié)構(gòu)類(lèi)型的安全制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)方面具有細(xì)微的差異，且發(fā)揮作用的機(jī)制不同。本文主要選用SBD-D系列安全制動(dòng)器為例。①組成結(jié)構(gòu)。該系列的安全制動(dòng)器主要是由液壓缸、制動(dòng)臂、退距調(diào)節(jié)螺栓、退距均等調(diào)節(jié)裝置、鎖緊螺母、制動(dòng)瓦、瓦塊隨位裝置、吊裝螺栓以及開(kāi)閘限位開(kāi)關(guān)組成。②安全制動(dòng)器的工作原理。在起重機(jī)運(yùn)行中，SBD-D系列安全制動(dòng)器是通過(guò)液壓站中的壓力油為動(dòng)力控制電磁閥進(jìn)入到制動(dòng)器油缸中，給予壓縮碟簧動(dòng)力以此帶動(dòng)活塞桿兩側(cè)制動(dòng)臂外張，制動(dòng)力矩消除產(chǎn)生動(dòng)力制動(dòng)。反之，當(dāng)電磁閥失電復(fù)位的時(shí)候，液壓油的下降返回液壓站油箱，帶動(dòng)制動(dòng)臂運(yùn)作，建立制動(dòng)力矩的運(yùn)行原理。③起重機(jī)安全制動(dòng)器的運(yùn)行現(xiàn)狀。在各種起重機(jī)應(yīng)用中，安全制動(dòng)器會(huì)出現(xiàn)無(wú)故制動(dòng)失靈的情況。在做好對(duì)制動(dòng)器的故障排查以及維修的同時(shí)，還需要能夠展開(kāi)對(duì)制動(dòng)器液壓系統(tǒng)的優(yōu)化調(diào)整，使得整個(gè)系統(tǒng)正常運(yùn)行。

2 ?起重機(jī)安全制動(dòng)器的改造方式及電器控制研究

隨著機(jī)械系統(tǒng)所面臨著越來(lái)越復(fù)雜的操作對(duì)象，為了滿(mǎn)足日益進(jìn)步的工程需求，同時(shí)改變安全制動(dòng)器存在的技術(shù)短板問(wèn)題。如，起重機(jī)安全制動(dòng)器在制動(dòng)過(guò)程中其隨位拉桿會(huì)出現(xiàn)較大的彈性變形，從而影響系統(tǒng)制動(dòng)效果，還因?yàn)槌霈F(xiàn)系統(tǒng)保壓時(shí)間較短帶來(lái)的制動(dòng)效率低等問(wèn)題。

2.1 起重機(jī)安全制動(dòng)器的改造理論

TRIZ理論是一種可以用以創(chuàng)新的理論，它有助于我們打破固定的思維定勢(shì)，采取創(chuàng)新性的思維情況進(jìn)行產(chǎn)品的改良完善。對(duì)于起重機(jī)安全制動(dòng)器而言，借助TRIZ理論具有現(xiàn)實(shí)意義。對(duì)于起重機(jī)安全制動(dòng)器內(nèi)部結(jié)構(gòu)和運(yùn)行的改造，勢(shì)必會(huì)影響到制動(dòng)器其他的結(jié)構(gòu)性能。導(dǎo)入TRIZ理論消除改造所引起的矛盾問(wèn)題。

2.2 起重機(jī)安全制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)改造

①制動(dòng)沖擊改進(jìn)。起重機(jī)安全制動(dòng)中，盡可能減少制動(dòng)沖擊才可以實(shí)現(xiàn)發(fā)揮制動(dòng)器的效率。消除制動(dòng)沖擊可以通過(guò)以下幾個(gè)方面入手：是實(shí)現(xiàn)夾鉗隨位機(jī)構(gòu)的改進(jìn)設(shè)計(jì)。夾鉗隧洞機(jī)構(gòu)是保障制動(dòng)過(guò)程中的夾鉗能夠同卷筒輪緣同步運(yùn)行的機(jī)構(gòu)，在制動(dòng)器自身的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中，隨位彈簧的位置正好限制出兩夾鉗的運(yùn)用軌跡。因此是通過(guò)在制動(dòng)器底座上安裝元件形成支撐裝置，在支撐裝置上安裝夾鉗的隨位裝置機(jī)構(gòu)。如圖1所示。在安全制動(dòng)器的正常運(yùn)行中可以發(fā)現(xiàn)，既想要確保夾鉗隨位裝置在工作中隨時(shí)平行于卷筒，又要設(shè)置好夾鉗隨位裝置的穩(wěn)定可靠位置，確保制動(dòng)的平穩(wěn)可靠。此時(shí)必須改變夾鉗的隨位裝置位置，可以說(shuō)這是安全制動(dòng)器改造的兩難境況。根據(jù)TRIZ理論來(lái)說(shuō)，可以借助空間分離原理和整體部分分離原理，實(shí)現(xiàn)對(duì)夾鉗隨機(jī)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)設(shè)計(jì)。首先是利用空間分離原理，將安全制動(dòng)器的隨位裝置的分解，將分解后的對(duì)零部件進(jìn)行隨機(jī)分配為隨位拉桿和連接塊的積極部位，對(duì)積極部位零部件進(jìn)行合并設(shè)計(jì)。如將隨位拉桿一端與帶有圓柱形滑道的連接塊進(jìn)行結(jié)構(gòu)和功能的合并，形成帶有長(zhǎng)方形畫(huà)到的平面機(jī)構(gòu)。其次是對(duì)于制動(dòng)臂中間的隨位拉桿進(jìn)行嵌套處理，將其嵌套在滑道上端面上，利用該銷(xiāo)軸來(lái)替代原有的夾鉗隨位裝置的支撐機(jī)構(gòu)，調(diào)整螺釘?shù)乃删o程度來(lái)調(diào)整拉桿的定位位置。最后是在制動(dòng)臂上的中間銷(xiāo)軸上端面開(kāi)一個(gè)錯(cuò)位扣子，將隨位拉桿、銷(xiāo)軸以及制動(dòng)臂合作，完成夾鉗隨位機(jī)構(gòu)的功能。改進(jìn)后的夾鉗隨位機(jī)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)方案如圖2所示。

通過(guò)對(duì)改進(jìn)前后的方案性能進(jìn)行動(dòng)力學(xué)仿真模型設(shè)計(jì)，可以發(fā)現(xiàn)，安全制動(dòng)器的夾鉗隨機(jī)機(jī)構(gòu)不論是上下還是左右鉗，在運(yùn)行中其始終可以滿(mǎn)足夾鉗的隨位的功能需求。

②液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)改進(jìn)。安全制動(dòng)器的液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)存在的問(wèn)題為系統(tǒng)中的蓄能器保壓時(shí)間較短，會(huì)導(dǎo)致液壓泵頻繁充液，對(duì)于整個(gè)安全制動(dòng)器的電器起到嚴(yán)重的影響?，F(xiàn)有的液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的油缸系統(tǒng)如圖3所示：而造成這一沖突的原因在于，液壓油缸活塞密封處既不希望發(fā)生泄露也不希望密封處會(huì)出現(xiàn)摩擦、磨損等情況。因此借助TRIZ理論中的沖突解決原理，可以將該技術(shù)沖突進(jìn)行設(shè)備設(shè)置。同樣地利用空間分離原理和整體與部分分離原理，將液壓系統(tǒng)中液壓缸密封泄露以及保壓時(shí)間短的問(wèn)題進(jìn)行改造處理。首先是應(yīng)用組合原理將液壓系統(tǒng)油缸活塞密封處的第二道密封圈同滑環(huán)結(jié)合形成滑環(huán)式組合密封。在此活塞可以變成一種動(dòng)力傳輸動(dòng)力，而所采用的o形圈是一種尼龍材料等，其密封強(qiáng)度不夠高，因此容易發(fā)生泄露，將其同滑環(huán)進(jìn)行組合的話(huà)，可以有效地彌補(bǔ)這種密封性不高的問(wèn)題。其次是利用分割原理，對(duì)原先的密封系統(tǒng)的各個(gè)元件進(jìn)行分解，重新排序組合。對(duì)于第一道密封圈中添加很薄油膜，第二道密封圈添加潤(rùn)滑材料，并在第一道和第二道密封圈之間增加支撐環(huán)，如此改變?cè)葍傻烂芊饩€(xiàn)圈不夠穩(wěn)定潤(rùn)滑的情況，也增加兩道密封圈之間具有足夠的存儲(chǔ)空間，不會(huì)導(dǎo)致滑環(huán)式出現(xiàn)泄油情況出現(xiàn)。最后是物理改變?cè)?，改變密封圈的密封材料的性能，使其具有良好的回彈性和柔性，不?huì)產(chǎn)生較大的摩擦，影響密封性能。改良后的安全制動(dòng)器的液壓密封系統(tǒng)如圖4所示。

總之，起重機(jī)安全制動(dòng)器在應(yīng)用中所呈現(xiàn)出來(lái)的制動(dòng)器產(chǎn)生制動(dòng)沖突以及系統(tǒng)保壓時(shí)間過(guò)短等問(wèn)題，在技術(shù)層面上來(lái)說(shuō)，其是當(dāng)下的安全制動(dòng)器普遍具有的技術(shù)矛盾，對(duì)此的改造設(shè)計(jì)必須基于新的設(shè)計(jì)理念和制造理論，導(dǎo)入TRIZ理論的問(wèn)題創(chuàng)新解決原理。

3 ?結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，起重機(jī)安全制動(dòng)器的結(jié)構(gòu)性能的影響因素較多，一旦受到外界復(fù)雜因素的影響，整個(gè)起重機(jī)的安全制動(dòng)器作用效力就會(huì)產(chǎn)生變化，為起重機(jī)的實(shí)踐應(yīng)用帶來(lái)威脅。因此基于起重機(jī)安全制動(dòng)器結(jié)構(gòu)以及性能特點(diǎn)，提出改造方法及電器控制具有現(xiàn)實(shí)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]李靜，李益琴.港口起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)安全制動(dòng)器應(yīng)用的相關(guān)建議[J].集裝箱化，2016，27（06）：27-28.

[2]王波.橋式起重機(jī)安全制動(dòng)器制動(dòng)力矩的測(cè)試方法[J].科技創(chuàng)新與生產(chǎn)力，2018（02）：67-69.

[3]曹春輝，孔英姿，曹景喃，馬一方.岸邊集裝箱起重機(jī)起升機(jī)構(gòu)加裝安全制動(dòng)器的分析[J].中國(guó)特種設(shè)備安全，2019，35（04）：67-70，75.

[4]費(fèi)燁，曲建華，程云健，王文浩.塔式起重機(jī)安全制動(dòng)器仿真分析與結(jié)構(gòu)改進(jìn)[J].沈陽(yáng)建筑大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2019，35（04）：715-722.

[5]Rongfu Wang. A Researchonthe Weighted Improvement of ?Dijkstra Algorithmin Optimal Path Calculation[A].Research Institute of Management Scienceand Industrial Engineering.Proceedings of 20175th International Conference on Frontiers of Manufacturing Scienceand Measuring Technology（FMSMT2017）[C]. research Institute of Management Scienceand Industrial Engineering，2017：5.

[6]Xuguang Tan.A Quality Improvement Method of Diesel Engine based on QF Dand TRIZ[A].Institute of Management Scienceand Industrial Engineering.Proceedings of 20184th International Conferenceon Innovative Development of E-commerce and Logistics（ICIDEL2018）[C]. Institute of Management Scienceand Industrial Engineering，2018：8.