CD10 t電動葫蘆安全製動器的設計與正確使用

       依據TSG的要求設計的CD10 t電動葫蘆起升機構製動卷筒的安全製動器。其特點是結構簡單、零部件少。製動力矩隨著載荷的增大而增加，滿載時製動力矩達最大值。錐形轉子電動機的轉子軸
、電動機的工作製動器、聯軸器、中間軸

、減(jian)速(su)器(qi)傳(chuan)動(dong)齒(chi)輪(lun)和(he)齒(chi)輪(lun)軸(zhou)及(ji)空(kong)心(xin)軸(zhou)的(de)任(ren)何(he)部(bu)位(wei)發(fa)生(sheng)破(po)斷(duan)時(shi)
，安(an)全(quan)製(zhi)動(dong)器(qi)都(dou)能(neng)可(ke)靠(kao)地(di)支(zhi)持(chi)住(zhu)額(e)定(ding)載(zai)荷(he)。當(dang)工(gong)作(zuo)製(zhi)動(dong)器(qi)發(fa)生(sheng)故(gu)障(zhang)，不(bu)能(neng)支(zhi)持(chi)住(zhu)載(zai)荷(he)而(er)發(fa)生(sheng)載(zai)荷(he)下(xia)降(jiang)時(shi)
，安(an)全(quan)製(zhi)動(dong)器(qi)也(ye)能(neng)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo)支(zhi)持(chi)住(zhu)載(zai)荷(he)
，由(you)於(yu)零(ling)部(bu)件(jian)沒(mei)有(you)損(sun)壞(huai)，此(ci)時(shi)按(an)動(dong)電(dian)動(dong)葫(hu)蘆(lu)的(de)起(qi)升(sheng)按(an)鈕(niu)，讓(rang)載(zai)荷(he)上(shang)升(sheng)一(yi)段(duan)距(ju)離(li)，安(an)全(quan)製(zhi)動(dong)器(qi)可(ke)恢(hui)複(fu)到(dao)不(bu)工(gong)作(zuo)狀(zhuang)態(tai)，再(zai)按(an)動(dong)電(dian)動(dong)葫(hu)蘆(lu)下(xia)降(jiang)按(an)鈕(niu)，讓(rang)載(zai)荷(he)平(ping)穩(wen)著(zhe)地(di)。可(ke)檢(jian)修(xiu)或(huo)調(tiao)整(zheng)錐(zhui)形(xing)電(dian)動(dong)機(ji)的(de)工(gong)作(zuo)製(zhi)動(dong)器(qi)。
 

       圖1為安全製動器結構示意圖。其工作原理：當工作製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並緊壓住製動臂1，摩擦片2壓緊卷筒讓載荷停住。

       10 t電動葫蘆安全製動器應重視的設計難點：

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

 

圖1 安全製動器示意圖

左側：製動狀態右側：閉合狀態

1．製動臂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，摩擦係數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製動器工作，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，如空心軸或最後一級大齒輪破斷，載荷下降快，安全製動器能夠快速製動
；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zai荷he下xia降jiang速su度du有you一yi個ge加jia速su過guo程cheng
，在zai卷juan筒tong達da到dao一yi定ding轉zhuan速su

，離li心xin力li才cai能neng將jiang離li心xin塊kuai打da開kai，安an全quan製zhi動dong器qi才cai能neng製zhi動dong住zhu載zai荷he。因yin此ci，可ke能neng造zao成cheng安an全quan製zhi動dong器qi不bu能neng快kuai速su製zhi動dong。

        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於5 t的電動葫蘆，隻有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。利用等級屬於不經常使用或經常輕閑使用。機構載荷狀態是u～L2，載荷譜係數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 tdiandonghulushibunengmanzuzhuzaochejianshiyongyaoqiude。suiranxiaoxingzhuzaochangyudaxingyejinzhuzaochangshengchanguimobunengxiangbi
，danshitamenjunshudiaoyunrongrongjinshudeshengchanshebei。cishidiandonghuludegongzuojibieyingdangshiM5、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，載荷譜係數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後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、 預防電動葫蘆製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；並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]介紹了用於電動葫蘆的支持製動—— 載荷自製式製動器和鉗式製動器。裝2個支持製動器時，每個製動器的安全係數不能低於1．25。這比裝1個支持製動器不低於允許值1．5小。電動機的製動力矩可以調控在超過並接近1．25的範圍，2個支持製動器在高速軸的2端，製動效果好

，相對動載小，對製動電動機衝擊小。