鞍钢技术 ２０１７牛第３期 ＡＮＧＡＮＧ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ 总第４０５期 三 安全制动器在４５０ ｔ铸造起重机主起升机构的应用 董水秀，张红军，张刚，杨国建 （鞍钢股份有限公司鲅鱼圈钢铁分公司，辽宁营１：７ １１５００７） 摘要：结合鞍钢股份有限公司鲅鱼圈钢铁分公司４５０ ｔ铸造起重机主起升机构配置的安 全制动器，阐明了生产中在传动链出现问题或主起升机构超速时，安全制动器能迅速抱闸，从 而有效避免发生钢水罐坠落等重大事故。 关键词：铸造起重机；主起升机构；安全制动器 中图分类号：ＴＧ２３１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００６—４６１３（２０１７）０３—００５７—０３ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓａｆｅｔｙ Ｂｒａｋｅ ｏｎ Ｍａｉｎ Ｌｉｆｔｉｎｇ Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ４５０ ｔ Ｃａｓｔｉｎｇ Ｃｒａｎｅ Ｄｏｎｇ Ｓｈｕｉｘｉｕ，Ｚｈａｎｇ Ｈｏｎ￣ｕｎ，Ｚｈａｎｇ Ｇａｎｇ，Ｙａｎｇ Ｇｕｏｊｉａｎ （Ｂａｙｕｑｕａｎ Ｂｒａｎｃｈ ｏｆ Ａｎｇａｎｇ Ｓｔｅｅｌ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，Ｙｉｎｇｋｏｕ １ １５００７，Ｌｉａｏｎｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｃｏｎｎｅｃｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｂｒａｋｅ ｅｑｕｉｐｐｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｌｉｆｔｉｎｇ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｏｆ ｔｈｅ ４５０ ｔ ｃａｓｔｉｎｇ ｃｒａｎｅ ｉｎ Ｂａｙｕｑｕａｎ Ｂｒａｎｃｈ ｏｆ Ａｎｇａｎｇ Ｓｔｅｅｌ Ｃｏ．，Ｌｔｄ．，ｉｔ ｗａｓ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｃｏｎｔｒａｃｔｉｎｇ ｂｒａｋｅ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ａｖａｉｌａｂｌｅ ｑｕｉｃｋｌｙ ｂｙ ｔｈｅ ｓａｆｅｔｙ ｂｒａｋｅ ＳＯ ｔｈａｔ ｓｕｃｈ ｈｅａｖｙ ａｃｃｉｄｅｎｔｓ ａｓ ｔｈｅ ｆａｌｌｉｎｇ ｏｆ ａ ｌａｄｌｅ ｍｉｇｈｔ ｂｅ ａｖｏｉｄｅｄ ａｓ ｔｈｅ ｄｒｉｖｉｎｇ ｃｈａｉｎ ｏｆ ｔｈｅ ｃｒａｎｅ ｗｅｎｔ ｗｒｏｎｇ ｏｒ ｔｈｅ ｍａｉｎ ｌｉｆｔｉｎｇ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｗａｓ ｏｖｅｒｓｐｅｅｄｉｎｇ ｄｕｒｉｎｇ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｃａｓｔｉｎｇ ｃｒａｎｅ；ｍａｉｎ ｌｉｔｆｉｎｇ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ；ｓａｆｅｔｙ ｂｒａｋｅ 铸造起重机工作条件危险、恶劣，整个作业过 安全事故。 程以吊运炽热液态金属为主．一旦出现铁水罐、钢 水罐坠落的情况，就会产生极其严重的后果，甚至 １主起升机构的构成和特点 造成人员伤亡。在现代化钢铁冶金企业中，冶金铸 鞍钢股份有限公司鲅鱼圈钢铁分公司４５０ ｔ 造起重机越来越成为制约钢铁高产达标、保证工 铸造起重机主起升机构主要由电动机、行星 作安全的重要设备。 减速器、卷筒装置、盘式工作制动器、万向联轴器、 目前国内大型钢铁企业（如宝钢、武钢等）的 分减速器及安全制动器等７部分组成，４５０ ｔ起重 铸造起重机主小车起升机构设计，通常采用“双 机主起升机构的组成见图１［１］。 电机一三减速器一双卷筒”型式。由于采用行 主小车起升机构中，由２个电动机驱动 星减速机，其自身具有双自由度。若高速轴端出现 行星减速器，行星减速器实现输出轴的同步 故障，起重机起升机构存在失控的风险。因此，每 输出．行星减速器与２个分减速器之间通过２个 个卷筒装置设置２台安全制动器，以确保起重机 万向联轴器相连接。分减速器分别同时将转动传 故障状态下的安全。探讨制定一套科学安全的制 递到２个双联卷筒装置。分减速器与卷简装置之 动器使用维护方案，保证起重机在实际使用过程 间采用球铰型卷简联轴器相连接。这种形式分组 中各种工作状态下能够安全运行，避免出现重大 性好。安装调整方便。当其中１套驱动出现故障时 （如１台电机或１侧高速联轴器出现故障），该侧 董水秀，硕士，工程师，２０１２年毕业于辽宁科技大学机械设 工作制动器抱闸保证该组驱动不参与工作，而另 计专业。Ｅ－ｍａｉｌ：ｄｏｎｇｓｈｕｉｘｉｕ＠１６３．ｃｏｒｎ 一侧电动机正常输出，可以实现起升机构以１／２ 一Ｓ７一 《鞍钢技术））２０１７年第３期 量水秀等：安全制动器在４５０ ｔ铸造起重机主起升机构的应用 总第４０５期 额定速度连续长时间进行单独运行，从而保证将 行的条件。在此低速运行的条件下，传动链中的任 吊运的铁水罐或钢水罐能够平稳放到安全位置， 何一个零件并不出现过载，从而确保了起升机构 并且此种原理也使得起升机构具有了低速稳定运 具有了良好的安全机械性能。１一卷筒装置；２一万向联轴器；３一行星减速机；４一电动机；５一盘式工作制动器；６一分减速器；７一安全制动器 图１ ４５０ｔ起重机主起升机构的组成 ２安全制动器主要参数和工作原理 ２．１制动器技术参数 实现控制．即松闸力由１套与制动器制动头相连 的液压站提供动力。通过ＰＬＣ控制使电磁阀得电， 安全制动器（盘式）型号为ＳＨ１８Ｂ（液压泵站 其系统中的电动机驱动液压泵向缸体注入液压 ＣＥ８Ｌ）；制动盘直径为３ １５０ ｍｍ；每个制动头的制 油，液压力压缩弹簧，制动头动作使制动器打开；动力为１８０ ｋＮ，每套制动头数量２个；卷筒上的 当切断电源电磁阀失电后，电动机、液压泵停止工 作，液压油卸压弹簧复位，在弹簧力的作用下制 制动力矩为Ｍｅ－－４８１．１ ｋＮ・ 。 ２．２安全制动器工作原理 动头动作，制动器迅速抱闸，制动器原理见图２ ２ｌ。 安全制动器在控制上由单独１套液压系统来 所示［图２制动器原理图 ３安全制动器在主起升机构的实际应用 ３．１安全制动器输出的条件 ３．１．１安全制动器动作的自动控制 一当起重机主起升机构工作时，通过在电机上 设超速开关，卷筒上设编码器实时监测高、低速轴 的运行状态，卷筒编码器向监测系统发出反馈信 ５８一 鞍钢技术 ２０１７年第３期 ＡＮＧＡＮＧ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ 总第４０５期 号。当检测系统根据脉冲信号变化情况检测到下 区全速满载下降的试验结果为例，进行验证和 列任一种情况时，通过ＰＬＣ控制使电磁阀失电。系 确认。 统泄压，在弹簧力的作用下制动头动作，实现制动 器迅速抱闸［３］。下列几种情况为自动抱闸条件： （１）电机转速超出额定转速１．２５倍时，即电 机实际转速大于１ ２４０ ｒ／ｍｉｎ，电机超速开关输出 ①仅仅采用工作制动器紧停满载下降四档： 理论计算的制动距离：ｈ＝１２５ ｎｌｌｎ 按实测原始记录图简化计算：ｈ＝１３１ ｍｍ 结论：偏差为６ ｍｍ，与理论值偏差比例为 ４．８％。符合检验要求 断电信号。 （２）在双电机工作的条件下对单个卷筒超速 ②仅仅采用安全制动器单独制动满载四档 检测，单个卷简编码器脉冲值不得大于２６ ０００；在 单电机工作条件下对单个卷筒超速检测，电机编 码器脉冲值不得大于１３ ０００；超出设定脉冲值， ＰＬＣ输出断电信号。 （３）对２个卷筒转速的检测。在程序中设定 两卷简编码器脉冲差值输出值为７００，超出设定脉 冲值。ＰＬＣ输出断电信号。 ３．１．２手动进行控制 当起重机司机发现起升机构强烈振动、钢水 包倾斜、控制器回零位无法立即停车或起升机构 出现严重超速等安全情况时．可立即按下司机室 内设置的安全控制按钮。使全车动力系统断电，电 磁阀失电、液压泵停止工作，安全制动器立即动作 抱闸。 ３．２理论计算与试验数据分析 如果把整个传动系统的转动惯量都折合到卷 筒上．那么整个系统可以简化成一个在制动力矩 作用下。减速转动的飞轮和垂直运动的吊重。根据 两制动器的工作原理。应用动量矩原理和牛顿第 二定律，就可以计算出断电后的卷筒角位移，即吊 重的下滑距离［４］。 在实际检测的速度曲线上。也可以简单地计 算出吊重的下滑距离，准确地说，速度曲线对时间 的积分就是位移。即所记速度曲线和时间坐标间 的面积。根据所测量速度曲线和制动器的动作时 间。对所测各工况下的制动距离按如下公式计算： ｈ＝ｖ（ｔ１＋ｔ）／２ 式中，ｈ为制动距离，ｍｍ；ｙ为下降速度，ｍｍ／ｓ；ｔｌ为 工作制动器制动时间．ｓ：ｔ为总制动时间，ｓ。 太原重型机械集团有限公司技术中心于 ２００５年７月在鞍钢股份有限公司炼钢总厂四工 区对１ ４５０ ｔ起重机进行了安全制动器的试车试 验。测算理论值与实测值偏差的差值与比例，目标偏 差比例设定需小于１０％．以鞍钢炼钢总厂四工 下降： 因考虑安全原因。实际试车中无法实现安全 制动器单独制动，无法进行实测，以联合安全制动 器制动，满载四档下降的结果，作为参照对象。 理论计算的制动距离：ｈ＝９８．６７ ｍｍ 按实测原始记录图简化计算：ｈ＝１０７ ｍｍ 结论：偏差为８．３３ ｍｍ．与理论值偏差比例为 ８．４％，符合检验要求。 根据设定目标和试验结果，偏差值远远小于 实际工况需求。安全制动器在各种工况下都能合 理制动，达到了设计要求，可以在实际工作中应用。 ３－３安全制动器实际应用及效果 安全制动器安装在主起升机构传动链的低速 端（卷筒法兰部位）。正常工作情况下，由于制动器 工作而导致摩擦片磨损，为确保制动时间与制动 效果．安全制动器摩擦片与卷筒上制动盘的间隙 应保持在１．０～１．５ ｍｍ之间。对于液压系统的要求 主要体现在液压系统的工作压力保持在１７．５～ ２０ ＭＰａ范围内，为减少油液粘度对制动效果的影 响。在实际使用中，选用壳牌３２Ｔ高粘质液压油作 为液压泵站的工作用油。 对安全制动器纳入四大标准进行规范管理， 形成科学有效的管控方案。在日常点检中，按照相 应的检查计划，每周重点对安全制动器的各部机 构、油位、压力、温度进行点检，对漏油等缺陷及时 地进行维修。按期测量和调整摩擦片与制动盘之 间的工作间隙。定期试验安全制动器自动和手动 的功能。制定各零部件的维修技术标准，设置合理 的更换周期。如：每半年更换一滤芯；每年更换一 次高压胶管；每５年更换相应的单向阀、限流阀、 换向阀、压力表等液压元器件。对于８ ｈ及以上的 检修，要加入清理、整理的项目，进行必要的模拟 实验．并且每季度要手动泵装置试验一次，每年更 （下转第６２页） 一５９— 《鞍￣Ｋ））２０１７年第３期 贾豹等：无缝钢管厂穿孔机抗氧化圊盘系统改进 总第４０５期 图２改进后的抗氧化圆盘系统结构图 态。提高了设备有效作业率，降低了生产成本， 参考文献 ［１］张才安．无缝钢管生产技术［Ｍ］．重庆：重庆大学出版社， ５结语 １９９７． ［２］李连诗，韩观昌．小型无缝钢管生产（上）［Ｍ］．北京：冶金工 通过对穿孔机抗氧化圆盘系统进行改进，取 业出版社。１９９５． 消了原涡轮减速机。将抗氧化圆盘的转动轴承改 ［３］王华昌，屈鹏，张莹．硼砂浴内金属材料耐蚀性与抗氧化性 为树脂轴套，并采用循环水冷却的形式，有效解决 的研究［Ｊ］．热加工工艺，２０１ １，４Ｏ（４）：２７—２８． 了减速机高温处有效润滑难的问题，传动系统改 进后，装置更为简单、实用，备件及维护费用大幅 （编辑袁晓青） 降低，同时设备运行更加平稳，改进效果良好。 修回日期：２０１６—０５—１２ 米米来米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米 （上接第５９页） 换液压油一次，确保事故状态下的正常开启。 起重机零部件损坏。 运行７年来，通过有效的点检与维护，控制了 （３）通过有效点检与维护，可以消除安全制 安全制动器自身故障的发生。通过标准化管理，真 动器自身故障对生产和设备的影响。从而有效保 正使安全制动器做到了工作中稳定可靠，自身故 证了４５０ ｔ铸造起重机的安全、稳定运行。 障为零。 参考文献 ４结语 ［１］申昌宏，顾翠云．铸造起重机标准２ｏ１２版与安全制动器设置 （１）铸造起重机主起升机构安全制动器工作 的探讨［Ｊ］．起重运输机械，２ｏ１２（１Ｏ）：１－５． ［２］纪涛．紧急制动器在铸造起重机主起升机构上的应用［Ｊ］．价 动作准确、性能稳定、安全可靠，完全可以消除行 值工程，２０１４（１７）：４５－－４６． 星减速机所产生的安全隐患问题．能够有效避免 ［３］周忠武，曹向阳，梁文焘．铸造起重机起升机构中安全制动 重大事故的发生。 器的设置［Ｊ］．装备制造技术，２ｏ１４（７）：１１２—１１３． （２）安全制动器的动作时间短，制动期间的 ［４］连晋华，刘中儒，王首成等．铸造起重机紧急制动器制动性 下滑距离完全能够满足生产实际的需要。即钢水 能试验研［Ｊ］．起重运输机械，２００４（１２）：５２—５６． 或铁水不在罐内溢出。无论各种工况下，只要合理 （编辑贺英群） 使用安全制动器。都不会产生因过大冲击导致的 修回日期：２０１６—０７—２８ 一６２一
