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【摘 要】 制动器是吊车系统的安全部件之一，本文针对老式电磁制动器存在的缺点提出改造方案，通过对比及核算，在不影响制动效果的前提下，采取将电磁制动器改为液压制动器，取得了实际成效。
【关键词】吊车电磁制动器；液压制动器；改造
0.前言
制动装置是保证起重机安全正常工作的重要部件，用以防止悬吊的重物下落，防止平移机构在惯性、风力或坡道分力的作用下溜动，使起重机构减速停车，在特殊情况下调节或限制机构的运行速度。制动装置的工作实质是通过摩擦副的摩擦产生制动作用。根据工作需要，或将运动动能转化为摩擦热能消耗，使机构停止运动；或通过静摩擦力平衡力，使机构保持原来的静止状态。其结构特点是：制动器摩擦副中的一组与固定机架相连，另一组与机构滚动轴相连。当摩擦副接触压紧时，产生制动作用；当摩擦副分离时，制动作用解除，机构可以运动。
某炼钢厂炉前加料跨现有180t吊车两台，其吊车主卷系统使用的是电磁制动器，该电磁制动器在使用过程中问题较突出，由于该吊车主要用于兑铁工作，其工作环境温度高、粉尘大，电磁线圈容易烧损，据统计，平均每年更换磁铁线圈要耗资2～5万元。不仅造成巨大的浪费，而且直接影响生产，故该电磁制动器不能满足当前使用要求。
1.电磁制动器使用现状
电磁铁制动器在我国的应用已有很长时间了，它具有结构简单、制动迅速的特点，但在实际应用中还存在着一些问题，如耗电多、噪音大、磁铁线圈容易烧坏，使用寿命短等，在使用中线圈更换与安装频繁，维修困难，造成人力与物力的浪费，同时，电磁铁制动器还存在着制动时刹车过猛，振动冲击大容易使螺栓松动而导致制动器失灵，安全可靠性差，产生的惯性力较大，使桥架剧烈振动，必须经常检查调整。因而从技术机能及实际应用方面，电磁铁制动器已不能适应出产发展的需要。因此，决定对主要行车上主卷制动器实施技术改造，将短行程电磁铁制动器改造为液压推杆式制动器。
2.制动器改造方案
2.1液压制动器前景
液压推杆制动器是一种较先进的制动装置。该制动器最大的特点是制动平稳、用途广泛， 在实际应用中具有耗电少、噪音小、使用寿命长、安全可靠、维修方便等优点。而且可多方位安装使用，其制动时间、制动力矩可调整，制动瓦采用新型摩擦材料，更换方便、经济，并能自动补偿，动作次数提高到2000次/小时，寿命提高到2000万次，能适应各种不同的生产环境。
2.2 液压制动器工作原理
液压制动器由制动架和相匹配液压推力器两大部分组成。制动架由制动瓦块、主弹簧、制动臂、调整杆等组成。液压推力器的上部为一个小型电动机，下部为一小型离心式油泵，油泵的活塞与其上部的两根推杆相连。当电动机旋转后带动油泵，油泵产生油压推动塞，连同推杆一起向上移动，通过制动器推杆和杠杆等机构使制动瓦块动作而达到松开的目的，当电动机断电停止旋转时，靠主弹簧使活塞、推杆向下移动，通过杠杆和制动臂等机构使制动瓦块动作而达到制动的目的。液压推杆制动器具体原理如图1所示：
图1 液压推杆制动器
2.3液压制动器优点
2.3.1节省电耗
选用YWZ系列电动液压推杆制动器比选用电磁铁制动器更节能。具有相同直径（Φ400mm）制动瓦块的制动器进行比较：如电动液压推杆制动器YWZ3-400/125，制动力矩为1120-1800Nm，推力器电机型号为YT1-12Z/10，电机功率为400W；而电磁铁制动器ZWZ3-400/400型，通电持续率为100%，制动力矩为500Nm，电磁铁消耗功率为660W。由此可见，使用液压推杆制动器比电磁铁制动器少耗电三分之一以上，具有节能的功效。
2.3.2降低噪声
经现场测试一台轮径200毫米的电磁铁制动器，每次起动发出的脉冲噪音在85分贝以上，超过了国家划定的噪音尺度。一台轮径300毫米的液压推杆制动器，起动时声音很轻，故不存在噪音干扰题目。
2.3.3使用时间长
电磁铁制动器用于吸合驱动的磁铁线圈，工作中受工作环境、起动次数以及供电等客观因素的影响（如天色、温度、粉尘等），极易产生短路而被烧坏，困而使用寿命较短。液压推力器是电动液压推杆制动器主要部件，它里面的小型离心油泵，在全密封的条件下工作，油质干净、润滑条件好，基本不受环境影响，油泵叶片、转轴和油缸等不易磨损和损坏，使用寿命长。制动架为金属结构，不易损坏。如精炼跨200t吊车主起升制动系统使用的液压推杆制动器从2007到目前年仍在正常工作。
2.3.4维护方便
液压制动器平时一般不需要维修，只要检查一下制动器制动瓦块与制动鼓之间的间隙情况，间隙有了偏差可作适当调整。有些液压推力器可能有些渗漏可适当给液压推力器补充20号机油；制动瓦块也可以更换，且更换很方便迅速。
2.3.5接线方便
现用电磁铁制动器的线圈为直流控制，改造后的液压推杆式制动器使用交流控制，作业环境符合50Hz，380V的三相交流电标准，这样电气盘控制系统中就可以省去稳压整流模块。
2.4主卷制动控制系统改造
由于更新的液压推杆式制动器为常闭式的，所以可以直接将主卷电动机一次接线并联出来接液压制动器电机，如图2所示，当主卷电机工作时，液压制动器电机也得电松闸；而主卷电机停止运行时，制动器电机也同时断电达到制动的效果。
图2 制动器接线原理
2.4.1制动器选型
原制动轮直径为630mm，为使改造费用最少，先考虑制动轮不更换，直接选用液压制动器YWZ9-630/301，计算其实际制动力矩。
T=NμD
其中N：制动器正压力 N=πDаB[p]/360°， 式中а为制动瓦块包角，取70°，B为制动瓦块宽度，[p]为制动瓦块允许比压取0.3MPa
μ：摩擦系数，取0.45
D：制动轮直径630mm
经计算每台制动器制动力矩为8.2×103N.M，由于每台减速机配备两台制动器，则减速机高速轴上制动力矩为T=16.4×103N.M.
2.4.2制动力矩验算
180t吊车主卷最大起吊重量取实际起吊的1.25倍，即最大起吊量为225t，加上吊具的重量，其理论载重为245t。因其主卷使用2台减速机、2组卷筒、4根钢绳，每根钢绳经过2组动滑轮后其实际载重约为15.3t，每组卷筒所受力矩为15.3×1000×9.8×0.9m×2=2.7×105N.M，又因减速机速比为32.25，则减速机高速轴所需力矩为T需=8.4×103N.M< T，故该液压制动器选择安全可靠。
3.改造实施及效果
电磁制动器跟液压制动器外形尺寸存在差异，但地脚螺栓的安装尺寸是标准的，故可直接互换，只需调整新制动器的标高，使其中心与制动轮的中心重合即可。液压制动器在180t吊车主卷系统上的应用是成功的，比传统的电磁铁制动器更具有明显的优势。电动液压推杆制动在我厂1#180t与2#180t主卷系統上使用以来，司机反馈的情况良好，制动平稳，线圈、接触器、继电器等备件损坏情况大为减少，同时检修和维护工作量降低，节省了维修费用，有效提高了生产效率和经济效益。
4.结束语
通过对吊车主卷制动系统改造，使该制动系统既满足了制动要求又提高了设备的使用性能，减少了备件的消耗。同时，我厂还存在相当一部分吊车还在使用电磁制动器，通过此次改造，积累了相关经验，为后续的改造工作奠定了基础。
【参考文献】
[1]程文明，曾佑文.桥门式起重机运行机构可操纵液压制动器[J].起重运输机械，2005（9）：32-34.
[2]张媛，周满山，于岩.液压制动器的理论研究[J].锻压装备与制造技术，2004（4）：45-47.
[3]黄显富.液压制动器在桥式起重机上的应用[J].煤炭技术，2009，6（28）：40-45.
[4]张质文.起重机设计手册[M].北京：中国铁道出版社，1998，311-312.
【关键词】吊车电磁制动器；液压制动器；改造
0.前言
制动装置是保证起重机安全正常工作的重要部件，用以防止悬吊的重物下落，防止平移机构在惯性、风力或坡道分力的作用下溜动，使起重机构减速停车，在特殊情况下调节或限制机构的运行速度。制动装置的工作实质是通过摩擦副的摩擦产生制动作用。根据工作需要，或将运动动能转化为摩擦热能消耗，使机构停止运动；或通过静摩擦力平衡力，使机构保持原来的静止状态。其结构特点是：制动器摩擦副中的一组与固定机架相连，另一组与机构滚动轴相连。当摩擦副接触压紧时，产生制动作用；当摩擦副分离时，制动作用解除，机构可以运动。
某炼钢厂炉前加料跨现有180t吊车两台，其吊车主卷系统使用的是电磁制动器，该电磁制动器在使用过程中问题较突出，由于该吊车主要用于兑铁工作，其工作环境温度高、粉尘大，电磁线圈容易烧损，据统计，平均每年更换磁铁线圈要耗资2～5万元。不仅造成巨大的浪费，而且直接影响生产，故该电磁制动器不能满足当前使用要求。
1.电磁制动器使用现状
电磁铁制动器在我国的应用已有很长时间了，它具有结构简单、制动迅速的特点，但在实际应用中还存在着一些问题，如耗电多、噪音大、磁铁线圈容易烧坏，使用寿命短等，在使用中线圈更换与安装频繁，维修困难，造成人力与物力的浪费，同时，电磁铁制动器还存在着制动时刹车过猛，振动冲击大容易使螺栓松动而导致制动器失灵，安全可靠性差，产生的惯性力较大，使桥架剧烈振动，必须经常检查调整。因而从技术机能及实际应用方面，电磁铁制动器已不能适应出产发展的需要。因此，决定对主要行车上主卷制动器实施技术改造，将短行程电磁铁制动器改造为液压推杆式制动器。
2.制动器改造方案
2.1液压制动器前景
液压推杆制动器是一种较先进的制动装置。该制动器最大的特点是制动平稳、用途广泛， 在实际应用中具有耗电少、噪音小、使用寿命长、安全可靠、维修方便等优点。而且可多方位安装使用，其制动时间、制动力矩可调整，制动瓦采用新型摩擦材料，更换方便、经济，并能自动补偿，动作次数提高到2000次/小时，寿命提高到2000万次，能适应各种不同的生产环境。
2.2 液压制动器工作原理
液压制动器由制动架和相匹配液压推力器两大部分组成。制动架由制动瓦块、主弹簧、制动臂、调整杆等组成。液压推力器的上部为一个小型电动机，下部为一小型离心式油泵，油泵的活塞与其上部的两根推杆相连。当电动机旋转后带动油泵，油泵产生油压推动塞，连同推杆一起向上移动，通过制动器推杆和杠杆等机构使制动瓦块动作而达到松开的目的，当电动机断电停止旋转时，靠主弹簧使活塞、推杆向下移动，通过杠杆和制动臂等机构使制动瓦块动作而达到制动的目的。液压推杆制动器具体原理如图1所示：
图1 液压推杆制动器
2.3液压制动器优点
2.3.1节省电耗
选用YWZ系列电动液压推杆制动器比选用电磁铁制动器更节能。具有相同直径（Φ400mm）制动瓦块的制动器进行比较：如电动液压推杆制动器YWZ3-400/125，制动力矩为1120-1800Nm，推力器电机型号为YT1-12Z/10，电机功率为400W；而电磁铁制动器ZWZ3-400/400型，通电持续率为100%，制动力矩为500Nm，电磁铁消耗功率为660W。由此可见，使用液压推杆制动器比电磁铁制动器少耗电三分之一以上，具有节能的功效。
2.3.2降低噪声
经现场测试一台轮径200毫米的电磁铁制动器，每次起动发出的脉冲噪音在85分贝以上，超过了国家划定的噪音尺度。一台轮径300毫米的液压推杆制动器，起动时声音很轻，故不存在噪音干扰题目。
2.3.3使用时间长
电磁铁制动器用于吸合驱动的磁铁线圈，工作中受工作环境、起动次数以及供电等客观因素的影响（如天色、温度、粉尘等），极易产生短路而被烧坏，困而使用寿命较短。液压推力器是电动液压推杆制动器主要部件，它里面的小型离心油泵，在全密封的条件下工作，油质干净、润滑条件好，基本不受环境影响，油泵叶片、转轴和油缸等不易磨损和损坏，使用寿命长。制动架为金属结构，不易损坏。如精炼跨200t吊车主起升制动系统使用的液压推杆制动器从2007到目前年仍在正常工作。
2.3.4维护方便
液压制动器平时一般不需要维修，只要检查一下制动器制动瓦块与制动鼓之间的间隙情况，间隙有了偏差可作适当调整。有些液压推力器可能有些渗漏可适当给液压推力器补充20号机油；制动瓦块也可以更换，且更换很方便迅速。
2.3.5接线方便
现用电磁铁制动器的线圈为直流控制，改造后的液压推杆式制动器使用交流控制，作业环境符合50Hz，380V的三相交流电标准，这样电气盘控制系统中就可以省去稳压整流模块。
2.4主卷制动控制系统改造
由于更新的液压推杆式制动器为常闭式的，所以可以直接将主卷电动机一次接线并联出来接液压制动器电机，如图2所示，当主卷电机工作时，液压制动器电机也得电松闸；而主卷电机停止运行时，制动器电机也同时断电达到制动的效果。
图2 制动器接线原理
2.4.1制动器选型
原制动轮直径为630mm，为使改造费用最少，先考虑制动轮不更换，直接选用液压制动器YWZ9-630/301，计算其实际制动力矩。
T=NμD
其中N：制动器正压力 N=πDаB[p]/360°， 式中а为制动瓦块包角，取70°，B为制动瓦块宽度，[p]为制动瓦块允许比压取0.3MPa
μ：摩擦系数，取0.45
D：制动轮直径630mm
经计算每台制动器制动力矩为8.2×103N.M，由于每台减速机配备两台制动器，则减速机高速轴上制动力矩为T=16.4×103N.M.
2.4.2制动力矩验算
180t吊车主卷最大起吊重量取实际起吊的1.25倍，即最大起吊量为225t，加上吊具的重量，其理论载重为245t。因其主卷使用2台减速机、2组卷筒、4根钢绳，每根钢绳经过2组动滑轮后其实际载重约为15.3t，每组卷筒所受力矩为15.3×1000×9.8×0.9m×2=2.7×105N.M，又因减速机速比为32.25，则减速机高速轴所需力矩为T需=8.4×103N.M< T，故该液压制动器选择安全可靠。
3.改造实施及效果
电磁制动器跟液压制动器外形尺寸存在差异，但地脚螺栓的安装尺寸是标准的，故可直接互换，只需调整新制动器的标高，使其中心与制动轮的中心重合即可。液压制动器在180t吊车主卷系统上的应用是成功的，比传统的电磁铁制动器更具有明显的优势。电动液压推杆制动在我厂1#180t与2#180t主卷系統上使用以来，司机反馈的情况良好，制动平稳，线圈、接触器、继电器等备件损坏情况大为减少，同时检修和维护工作量降低，节省了维修费用，有效提高了生产效率和经济效益。
4.结束语
通过对吊车主卷制动系统改造，使该制动系统既满足了制动要求又提高了设备的使用性能，减少了备件的消耗。同时，我厂还存在相当一部分吊车还在使用电磁制动器，通过此次改造，积累了相关经验，为后续的改造工作奠定了基础。
【参考文献】
[1]程文明，曾佑文.桥门式起重机运行机构可操纵液压制动器[J].起重运输机械，2005（9）：32-34.
[2]张媛，周满山，于岩.液压制动器的理论研究[J].锻压装备与制造技术，2004（4）：45-47.
[3]黄显富.液压制动器在桥式起重机上的应用[J].煤炭技术，2009，6（28）：40-45.
[4]张质文.起重机设计手册[M].北京：中国铁道出版社，1998，311-312.