徐佳斌， 黨繼輝， 朱 帥

（寧波市凹凸重工有限公司， 浙江 寧波 315176）

0 引言

門座機的防風（特別是工作狀態(tài)下的防風）問題，已經(jīng)是有關(guān)單位十分關(guān)注的重要課題，也是各主機制造商和相關(guān)配套商研究的重要課題。本文提出了一種電動輪邊制動系統(tǒng)，整個系統(tǒng)由防風預警裝置、電動輪邊制動器（核心裝置）、智能邏輯運算控制器和物聯(lián)網(wǎng)遠程通信模塊組成，根據(jù)用戶的要求可以通過組合不同的功能模塊， 滿足門座機各種工況工作狀態(tài)下的動態(tài)防風和非工作狀態(tài)下的輔助防風。

1 系統(tǒng)核心裝置（電動輪邊制動器）優(yōu)勢

1.1 工作原理分析

電動輪邊制動器和液壓輪邊制動器都是采用車輪多點制動，利用設(shè)備自重產(chǎn)生抗風阻力的輔助制動裝置。兩者都是常閉式設(shè)計， 由壓縮的彈簧作用力使制動夾鉗上閘，夾緊車輪輪緣，使起重機車輪停止轉(zhuǎn)動，利用車輪與軌道之間產(chǎn)生的靜摩擦力起到抗風防滑作用。 兩者區(qū)別是打開和維持夾鉗的驅(qū)動方式不同。 電動輪邊制動器是采用微電機驅(qū)動滾珠絲桿幅的結(jié)構(gòu)作推動裝置，通過凸輪增力機構(gòu)來消除制動彈簧作用力，將制動夾鉗松閘。 松閘后，電機停止工作，由電磁保持器來逆止減速傳動裝置反轉(zhuǎn)，維持松閘狀態(tài)。液壓輪邊制動器由液壓鉗盤制動器、液壓站、液壓膠管組成。 其夾鉗打開方式是液壓站得電向制動器油缸供給壓力油，通過液壓力使制動器松閘。 當制動壓力達到設(shè)定值時，電機斷電，由單向閥保壓蓄能器補壓。當制動壓力低于設(shè)定值時，壓力變送器檢測信號并控制電機開啟，向制動器補給壓力油繼續(xù)維持夾鉗松閘狀態(tài)。

1.2 安裝調(diào)試分析

相比之下， 本系統(tǒng)的電動夾輪器安裝前只需將安裝支架加工好。再按照以下步驟進行安裝即可：①順時針旋轉(zhuǎn)鎖緊螺母， 使之向電動推桿側(cè)移動一定距離并同時縮短連接桿的連接長度，將制動臂向電動推桿方向移動，使夾鉗間距尺寸大于車輪寬度；②用合適的工具吊裝制動器，平移至輪邊制動器的安裝架，并用螺栓連接；③將制動器調(diào)整對中；④安裝并調(diào)整后制動器要滿足運行規(guī)程的要求。

本系統(tǒng)的電動輪邊制動器夾鉗形狀是環(huán)狀結(jié)構(gòu)見圖1，夾鉗的下端面做的跟車輪輪圈內(nèi)邊緣形狀匹配， 這樣夾鉗不會與車輪輪輻條產(chǎn)生干涉，能夠更加貼合車輪輪緣，夾鉗與車輪輪圈的接觸面積最大化， 且不會與車輪輪輻加強筋干涉。

圖1 制動夾鉗結(jié)構(gòu)優(yōu)化Fig.1 Brakeclampstructureoptimization

1.3 運行維護分析

電動輪邊制動器設(shè)置了手動手柄釋放， 在斷電等特殊情況下， 可實現(xiàn)單個制動器的釋放， 相比較液壓式輪邊制動器， 可更簡便地實現(xiàn)手動釋放的相關(guān)操作，使制動器開閘，實現(xiàn)應急情況下的特殊操作。液壓輪邊制動器運行過程中維護要求高，定檢項目多，且運行中若液壓油泄漏將直接影響制動功能并會對現(xiàn)場環(huán)境造成污染。電動夾輪器由于其使用的是電力驅(qū)動，供能綠色清潔，不存在液體泄漏等環(huán)保問題。 相比于液壓式夾輪器而言，電動夾輪器的維護則較為簡單， 只需每7～10 個工作日對制動器及車輪兩側(cè)摩擦面狀態(tài)的性能進行檢查即可。

2 案例分析

本案例是我公司為舟山某大型國營企業(yè)一臺50t 門座式起重機安裝的一套電動輪邊制動系統(tǒng)。 由于50t 門座機設(shè)備龐大， 業(yè)主對此臺門座機的防風提出了較高的防風要求，要求起重機在工作狀態(tài)下能夠抵抗短時35m/s風速強臺風的能力，并且制動時要求設(shè)備平穩(wěn)，不得有強烈的沖擊， 同時門座機制動狀態(tài)可以直接在總控制室進行遠程監(jiān)測，便于遠程防風管理。

2.1 改造方案

門座機的主要參數(shù)為：吊具下額定起重量：最大50t；變幅范圍：33～100m；軌距：10.5m；最大起升高度：軌面上60m；大車車輪數(shù)量：48；門座機總重約：790t：大車輪壓：工作狀態(tài)最大28t； 大車驅(qū)動輪高速軸制動力矩224Nm，總傳動比49。 該門座機共有車輪48 個、車輪直徑為500mm；大車驅(qū)動采用了12 點驅(qū)動方式帶動24 個驅(qū)動輪，被動輪是24 個。 全部驅(qū)動點在高速軸上采用了外置式盤式制動器，用于起重機運行過程中的正常減速制動和輔助防風制動。

為滿足這臺門座機防風要求，門座機的防風制動方案為：該車24 個被動車輪采用8套電動輪邊制動器用于工作狀態(tài)下的防風制動（同時作為非工作狀態(tài)下的輔助防風制動）。電動輪邊制動器的規(guī)格的選定：輪邊制動器的規(guī)格主要根據(jù)起重機工作狀態(tài)下最大輪壓來確定；該門座機的最大輪壓為28t，故選擇DLZ40 規(guī)格的輪邊制動器。

防風能力驗算： 計算和便于說明問題， 我們僅對輪邊制動器和驅(qū)動輪高速軸制動所產(chǎn)生的防風能力進行驗算， 忽略軌道坡道阻力影響。

門座機的風載參數(shù)為：總迎風面積A=370m2；計算風速V=35m/s；風力系數(shù)C=1.3；起重機在工作狀態(tài)下可能承受的最大風載FW 為：PW=361194N。

這樣總的抗風阻力：P3=406944＞361194=PW（N）， 可完全滿足35m/s 風速下的抗風要求。

2.2 控制系統(tǒng)模塊選擇

此臺門座機的電動輪邊制動系統(tǒng)的控制箱采用1 臺控制器控制8 個輪邊制動器，控制器由電源模塊、電動推動器電機控制模塊、電動推動器電磁鐵控制模塊、制動器動作控制及信號反饋模塊和信號指示模塊、無線通信模塊組成。

2.3 門座機制動系統(tǒng)優(yōu)化功能

（1）二次吸合釋放制動功能：電動輪邊制動器在得到閉閘信號時，電磁鐵失電，由于碟簧力的作用，如果一次閉閘，碟簧釋放過程一般在1s 左右，將產(chǎn)生一定的沖擊作用， 可能對制動器和臺車相關(guān)零部件的使用壽命等產(chǎn)生一定影響。 所以在閉閘的過程中，利用程序?qū)崿F(xiàn)在0.8s左右的二次吸合再釋放的方式進行閉閘， 可以極大地減少沖擊，又不造成電磁鐵襯墊的大量磨損。經(jīng)過大量的試驗驗證，采用電磁鐵二次釋放的閉閘控制方式，完全可實現(xiàn)制動器的安全穩(wěn)定閉閘。

（2） 逐點成對釋放制動功能：8 臺電動輪邊制動器分四批順序上閘，延時時間設(shè)定：首批2 個輪邊制動器制動無延時，第二批制動延時時間由KT2 整定為2s。 第三批制動延時時間由KT3 整定為2s。第四批制動延時時間由KT4 整定為2s。 整個系統(tǒng)操作間隔時間由KM10 的空氣延時開關(guān)整定，時間設(shè)定10s，大于控制器所有制動點制動延時時間之和。逐點成對釋放制動功能根據(jù)風向來逐個啟動，即遠離風向的一對裝置先啟動，相當于起重機在往前移動時，起重機后方車輪上安裝的輪邊制動器先啟動，然后間隔一定的時間，再啟動相鄰的輪邊制動器，直到起重機移動方向最前方車輪上的輪邊制動器也被啟動，這種制動方式大大降低了急剎車的危險性，減小了制動時對門座機的沖擊。

（3）掉電延時制動：當門座機供電斷電時，控制系統(tǒng)自身所帶的備用電源可以實現(xiàn)上述的二次吸合釋放制動及逐點成對釋放制動功能。 而不會在斷電瞬間使全部的輪邊制動器同時上閘造成門座機產(chǎn)生很大的沖擊。

3 結(jié)束語

根據(jù)后期調(diào)研反饋， 該臺門座機電動輪邊制動系統(tǒng)目前使用狀態(tài)良好， 能夠很好的滿足門座機沿海防風安全的需求，值得大量推廣應用。