CD10 t電動葫蘆安全制動器的設計與正確使用

       依據TSG的要求設計的CD10 t電動葫蘆起升機構制動卷筒的安全制動器。其特點是結構簡單、零部件少。制動力矩隨著載荷的增大而增加，滿載時制動力矩達最大值。錐形轉子電動機的轉子軸、電動機的工作制動器、聯軸器、中間軸、減速器傳動齒輪和齒輪軸及空心軸的任何部位發生破斷時，安全制動器都能可靠地支持住額定載荷。當工作制動器發生故障，不能支持住載荷而發生載荷下降時，安全制動器也能正常工作支持住載荷，由于零部件沒有損壞，此時按動電動葫蘆的起升按鈕，讓載荷上升一段距離，安全制動器可恢復到不工作狀態，再按動電動葫蘆下降按鈕，讓載荷平穩著地。可檢修或調整錐形電動機的工作制動器。
 

       圖1為安全制動器結構示意圖。其工作原理：當工作制動器失靈或傳動部件破斷，載荷快速下降使離心塊3在離心力作用下打開，擋塊5快速卡住離心塊3并緊壓住制動臂1，摩擦片2壓緊卷筒讓載荷停住。

       10 t電動葫蘆安全制動器應重視的設計難點：

(1)制動低速軸的設計。制動器放在卷筒內，外徑0．35 In的卷筒內腔空間很小，而制動力矩相對較大。當制動安全系數取1．25，制動力矩是11．1 N ·m 。

 

圖1 安全制動器示意圖

左側：制動狀態右側：閉合狀態

1．制動臂2．摩擦片3．離心塊4．離心塊座5．擋塊6．滾動軸承7．軸栓8．臂座

       (2)摩擦片比壓力大。應當選擇容許比壓力P≥1 N／mm，摩擦系數f>-0．45，最高容許溫度t≥200℃的摩擦片。纏繞在卷筒一側的油浸鋼絲繩因安全制動器工作，卷筒溫度升高而失去油的潤滑鋼絲繩鋼絲易斷裂。

       (3)電動葫蘆低速級破斷，如空心軸或最后一級大齒輪破斷，載荷下降快，安全制動器能夠快速制動；如果是高速軸破斷，因高速軸轉動慣量大，而慢速軸的轉動慣量轉化到高速軸僅為高速軸轉動慣量的15％ ，載荷下降速度有一個加速過程，在卷筒達到一定轉速，離心力才能將離心塊打開，安全制動器才能制動住載荷。因此，可能造成安全制動器不能快速制動。

        二、10 t電動葫蘆的工作級別與使用工況的適應性

        目前國產額定起重量大于5 t的電動葫蘆，只有CD型10 t電動葫蘆，其工作級別是M3。M3工作級別按機構的利用等級為T2～T4，載荷狀態L1、L2。利用等級T2～T4設計壽命為8年，工作時間為800～3 200 h，年工作100～400 h， 日工作0．4～1．6 h(其中一半是吊載時間，另一半是空載時間)，一天吊載時間僅12～48 min。利用等級屬于不經常使用或經常輕閑使用。機構載荷狀態是u～L2，載荷譜系數Km=(0．125～0．25)，在一半空載一半吊載荷時間中， 吊額定載荷的時間僅占10％ ～16．7％ ；吊載荷的重量是額定載荷的10％一20％ ，占用的時間為40％ ～50％ ；其他時間吊載荷的重量是額定載荷的40％ ～73．3％。但是吊運熔融金屬的起重設備多指冶金起重機，包括鑄造起重機，主起升機構的工作級別為M6、M7；利用等級T6、T7；載荷狀態L3、L4。由此分析可知：工作級別為M3的10 t電動葫蘆是不能滿足鑄造車間使用要求的。雖然小型鑄造廠與大型冶金鑄造廠生產規模不能相比，但是它們均屬吊運熔融金屬的生產設備。此時電動葫蘆的工作級別應當是M5、M6；利用等級是T5、T6，一年工作時間應為3．25～6．46 h；載荷狀態為l2、L3，載荷譜系數K =(0．25～0．5)。目前國內沒有工作級別為M5、M6的電動葫蘆，文獻[3～4]提出了提高工作級別的設計方法，由現在生產的M3級電動葫蘆提高到M5，M6，起重量按R10優先數降級，由5 t和10 t降到4 t、3．2 t和8 t、6．3 t。將原設計的電動葫蘆按改變后的起重量和工作級別，對吊鉤、鋼絲繩、卷筒、減速器齒輪輪齒、齒輪軸、滾動軸承、單鍵和花鍵、聯軸器等主要零部件進行了校核性計算。相應配套的錐形轉子電動機可以按工作級別M5、M6；起重量分別按4 t、8t和3．2 t、6．3 t(起升速度不變)；功率分別為5．6 kW、9．8 kW (JC25％ )和4．5 kW、7．7 kW(JC40％)選配錐形電動機；或是利用現有的錐形電動機，按上述功率和接電持續率進行型式試驗確定。應將生產出廠的10 t電動葫蘆性能參數重新標注為起重量P =80 kN，起升速度V=7 m／min工作級別M5(JC25％)；起重量P =63 kN，起升速度V=7 m／min，工作級別M6(JC40％ )。

       三、 預防電動葫蘆制動器載荷墜落的措施

       CD／MD電動葫蘆自生產應用以來，很少發生減速器事故造成載荷墜落。但是10 t電動葫蘆曾多次在國外和國內發生中間軸彎曲從聯軸器滑脫使載荷墜落。文獻[5]分析了10 t電動葫蘆用輪胎聯軸器的設計缺陷。企業現已做了改進，在起升高度H≥18 in的卷筒內焊接軸承座用滾動軸承支承中間軸；并改用爪形彈性聯軸器。為使CD／MD電動葫蘆能安全吊運液態金屬和危險品，文獻[6～7]介紹了用于電動葫蘆的支持制動—— 載荷自制式制動器和鉗式制動器。裝2個支持制動器時，每個制動器的安全系數不能低于1．25。這比裝1個支持制動器不低于允許值1．5小。電動機的制動力矩可以調控在超過并接近1．25的范圍，2個支持制動器在高速軸的2端，制動效果好，相對動載小，對制動電動機沖擊小。