铸造起重机标准2012版与安全制动器设置的探讨

铸造起重机标准2012版与安全制动器设置的探讨申昌宏顾翠云太原重工股份有限公司技术中心太原030024摘要主要分析了铸造起重机标准2012版相对于1999版在安全要求方面的主要变化，对几种典型起升机构安全制动器设置的必要性进行了探讨，提出了安全制动器的选择方法和注意事项。关键词铸造起重机标准；起升机构；安全制动器选择中图分类号TG2311文献标识码A文章编号10010785201210000105ABSTRACTTHEPAPERMAIYANALYZESCERTAINMAJORCHANGESINTHELADLECRANESTANDARD2012COMPAREDTOSTANDARD1999，DISCUSSESTHENECESSITYOFBEINGEQUIPPEDWITHSAFETYBRAKESONSEVERALTYPICALHOISTINGMECHANISMS，ANDTHENPRESENTSTHESELECTIONMETHODSFORTHESAFETYBRAKEANDPOINTSNEEDINGTOBEPAIDMOREATTENTIONTOKEYWORDSLADLECRANE；HOISTINGMECHANISM；SELECTIONOFSAFETYBRAKE0概述随着标准JBT76885L20L2冶金起重机技术条件第5部分铸造起重机以下简称铸造起重机标准2012版的贯彻实施，JBT7688151999冶金起重机技术条件铸造起重机以下简称铸造起重机标准1999版将会被废止。为了保证铸造起重机安全可靠的工作，铸造起重机标准2012版相对于1999版在安全方面增加了很多具体要求，如对主起升机构传动链的冗余要求以及安全制动器的设置要求、钢丝绳选择安全系数的确定、起升机构制动器的控制以及安全保护功能设置的要求等。这些变化将会引起起重机制造成本的增加，尤其是主起升机构设置安全制动器的要求，一批正在使用的起重机因此需要改造，甚至会报废。安全制动器一般为盘式制动器，需要在卷筒端部设置一个制动盘。为了满足安全制动器制动工作面积的要求，制动盘的直径需要比卷筒直径大500700MNL，由此将会使起重机整机高度增加500700IBM。对此，铸造起重机的设计、制造、使用维护、安全监管部门应引起足够的重视。本文主要介绍了铸造起重机标准2012版相对于1999版的在安全要求方面的主要变化，对起升机构安全制动的设置进行探讨。1铸造起重机标准2012版在安全方面的要求铸造起重机标准2012版相对于1999版在安全起重运输机械201210方面主要增加了下列要求1当一个制动器出现故障时，为了保证其在高速轴上仍有一个制动器能够制动，每套主起升机构传动链的驱动轴上应装设2套能够独立工作的制动器。这2套制动器每套制动器的安全系数按照GBT381L2O08起重机设计规范的规定选取。为了降低2套制动器同时上闸对传动链零部件造成的冲击载荷，其中一套作为工作制动器，另一套作为紧急制动器，紧急制动器滞后于工作制动器0203S上闸。2主起升机构安全制动器的设置。对于主起升机构设置2套驱动装置，即2台电动机、2套减速系统、2套或多套卷筒装置以及4套制动器，并在输出轴有刚性连接。当其中一套电动机、控制装置或者传动链失效时，用另一套驱动装置通过2个减速器之间的刚性连接装置，可将动力传到故障侧，使2个卷筒的转速一致，从而保证吊具上的2个吊点在高度上一致，钢水包不会发生倾斜，故在卷筒端部可不设置安全制动器。对于主起升机构设置一套驱动装置，或设置2套驱动装置在输出轴上无刚性连接时，均应在卷筒上设置安全制动器。当额定起重量不大于16T时，如果主起升机构不设置安全制动器，在设计时其工作级别应至少比实际作业条件所要求的高2级，最小工作级别不应低于M5。3当主起升机构采用2套驱动装置时，2套1驱动装置应由2套控制系统控制，当其中一套驱动装置的电动机或电气控制系统发生故障时，另一套驱动装置和电气控制系统应能在额定起重量时完成一个工作循环。4主起升机构的钢丝绳缠绕系统。双吊点应采用4根钢丝绳缠绕系统，单吊点至少采用2根钢丝绳缠绕系统。钢丝绳末端应固定在平衡杠杆上，不能使用平衡滑轮。也就是说，当1根钢丝绳意外断裂时，对于双吊点仍然有3根钢丝绳悬挂载荷，单吊点仍有1根钢丝绳悬挂载荷，不会使钢水包坠落。钢丝绳安全系数一般应比所在机构工作级别所对应的安全系数值增加25，最大可达90；或在选择钢丝绳时，采用相邻的高一级机构工作级别所对应的选择系数C值。5电动葫芦起升机构。电动葫芦作为起升机构吊运熔融金属时，其额定起重量不能大于16T。电动葫芦除应满足JBT90082004的规定外，还应满足下列要求当额定起重量大于5T时，电动葫芦除设置一个工作制动器外，还应设置安全制动器。安全制动器设置在电动葫芦的低速级上，当工作制动器失效或传动部件破断时，能够可靠地支持住额定载荷；当额定起重量小于或等于5T时，电动葫芦除设置1个工作制动器外，也宜在低速级上设置安全制动器，否则电动葫芦应按15倍额定起重量设计；电动葫芦应具有高温隔热功能，且工作级别不应低于M6级。6主起升机构电气控制系统增加的要求有应设超速保护，超速整定值为最大工作速度最大工作速度是指满载下降所能达到的最大稳定运行速度的1213倍；起升机构应保证电动机先通电，制动器后打开，当电机失电后，高速轴制动器应立即制动；非自动复位的紧急停车开关应采用闭点控制；主起升机构制动器的控制，应有防止因一个接触器损坏、粘连造成控制失效的措施。2典型起升机构安全制动器的设置图1所示为单电动机、单减速器传动主起升一2一机构的典型布置图。在高速轴上装设有工作制动器。由于只有1套驱动装置，故在卷筒端部的制动盘上应装设安全制动器。这种布置只有1个卷筒和1套定滑轮组，适用于单吊点的主起升机构。1电动机2钢丝绳平衡杠杆3联轴器4、6工作制动器5减速器7卷筒8定滑轮组9安全制动器图1单电动机、单减速器传动主起升机构布置图艘|L|I1_LI归显2工，1电动机2、3工作制动器4减速器5联轴器6安全制动器7右卷筒8左卷筒9定滑轮组图2双电动机、单减速器传动主起升机构布置图图2A为双电动机、单减速器传动主起升机构布置图。在高速轴上装设有4套工作制动器，钢丝绳平衡杠杆设置在吊具横梁上。卷筒和定滑轮组均为2套，可适用于双吊点的主起升机构。如果减速器为行星减速器，则一台电动机与行星减速器的太阳轮轴相连，另一台电动机和与大齿圈外啮合的小齿轮轴相连。2台电动机由2套装置控制，当其中1台电动机或1套控制装置出现起重运输机械201210故障时，该侧的制动器抱闸，另一侧电动机可单独运行，并能以12倍的额定速度连续工作。由于行星减速器的特殊性，在单电动机工作时传动链上任何一个零件都不过载，只是承受1倍载荷，故可长时间工作，只是升降速度降低1倍。每台电动机的功率都按05倍的总功率选取，传动链上的零件也按1倍载荷设计。由于行星减速器比一般普通减速器多1个自由度，因此在卷筒端部应该装设安全制动器。如图2B所示，若减速器内部是2套齿轮传动系统，2个卷筒同时连接到减速器的低速轴上，属于2套驱动系统在低速轴上刚性连接，在卷筒端部可不用装设安全制动器。每个电动机的功率都按065倍的总功率选取，减速器和传动链上的其他零件需按2倍载荷进行强度校核。如果减速器内部是1套齿轮传动系统，属于2台电动机、1套减速系统驱动，在卷筒端部应该装设安全制动器。每台电动机的功率都按065倍的总功率选取，减速器和传动链上的其他零件需按2倍载荷进行强度校核。图3所示为典型的2台电动机、2套减速系统传动、2个卷筒的布置形式。在每套驱动装置的高速轴上装设有2个工作制动器。2套驱动装置在输出轴有同步联轴器，所以在卷筒上不需要装设安全制动器。1电动机2钢丝绳平衡杠杆3定滑轮组4联轴器5、6工作制动器7减速器8浮动轴9左卷筒10低速轴联轴器11右卷筒图3双电动机、双减速器传动主起升机构布置图这种布置形式当其中1台电动机、控制装置或者传动链失效时，用另一套驱动装置通过2个减速器之间的同步联轴器1O可以把动力传到故障侧，使2个卷筒的转速一致，从而保证吊具上的2个吊点在高度上一致，钢水包不会发生倾斜。当起重运输机械201210其中1台电动机、控制装置或传动链失效时，把该侧的工作制动器打开，用另一套驱动装置需要能够把所吊运的钢水包放回地面，甚至要求用1套驱动装置完成1个工作循环。在这种情况下，电动机和传动链上的其他零件都要承受2倍载荷。每台电动机的功率都是按照065倍的总功率选取，减速器和传动链上的其他零件也按照2倍载荷进行强度校核。图4所示的是双电动机、双减速器传动、2个卷筒平行的主起升机构布置图。2个电动机分别通过联轴器驱动减速器，在减速器的低速轴上通过卷筒联轴器分别驱动1个双联卷筒。在每套驱动装置的高速轴上装设有2个工作制动器。为了减少小车架的外形尺寸，这种结构的钢丝绳平衡杠杆一般设置在吊具横梁上。在减速器的大齿轮之间设有同步齿轮，2个减速器通常连成一体，故又称为1个整体减速器。这种布置形式属于2套驱动装置在低速轴有同步联接，所以在卷筒上不需要装设安全制动器。电动机功率选型计算和传动零部件的受力情况与图3所示布置形式相同。这种布置形式适合于双吊点、大吨位的铸造起重机。1电动机2、4工作制动器3联轴器5左卷筒6减速器7减速器8右卷筒9定滑轮组图4双电动机、双减速器传动主起升机构布置图图5所示的是4台电动机、3个减速器传动、2个卷筒平行的主起升机构布置图。4个电动机分别通过一个联轴器驱动中央减速器的高速轴，在中央减速器的2个低速轴上分别通过联轴器驱动二级减速器的高速轴，在二级减速器的低速轴上通过卷筒联轴器分别驱动1个双联卷筒。在每套驱动装置的高速轴上装设有2个工作制动器，钢丝绳平衡杠杆设置在吊具横梁上。电动机4和13为同一组电动机，连接在减速器的1根高速轴的两端；5和L4为另一组电动机，连接在减速器的另一根高速轴的两端，2组电动机分2套装置控制。4个电动机适合于起重量大、起升速度高的起升机构。当4个电动机的功率满足机构总功率要求时，也可以把一组中的2个电动机用一台电动机代替。在二级减速器的低速轴上没有同步联接，故在卷筒上要装设安全制动器。123456789|FF_1幽N白|F_。LI、LILLIILI蕈EL茹直I，LI，I1011121314151左卷筒2中央减速器3、12工作制动器4、5、13、14电动机6、11联轴器7右卷筒8安全制动器9定滑轮组10、15二级减速器图54个电动机、3个减速器传动主起升机构布置图中央减速器一般为行星减速器，也可以是棘轮棘爪减速器。当中央减速器为行星减速器时，如果其中1台电动机或1套控制装置出现故障，把该组的另一台电动机切换掉，该侧的制动器抱闸，另一侧电动机可以单独运行，并能以12倍的额定速度连续工作。由于行星减速器的特殊性，在单电动机工作时传动链上任何一个零件都不过载，只是承受1倍载荷，可以长时间工作，但工作速度降低1倍。每组电动机的功率都按05倍的总功率选取，传动链上的零件也按1倍载荷设计。当中央减速器为棘轮棘爪减速器时，当其中1套电动机、控制装置或传动链失效时，把该组的另一台电动机切换掉，工作制动器打开，用另一套驱动装置需要能够把所吊运的钢水包放回地面，甚至要求用1套驱动装置完成1个工作循环，在这种情况下，电动机和传动链上的其他零件都要承受2倍载荷。每台电动机的功率都按065倍的总功率选取，减速器和传动链上的其他零件也按2倍载4荷进行强度校核。3安全制动器的选型及注意事项起升机构的安全制动器装设在驱动系统传动链的最末端，即卷筒装置端部的制动盘上。起升机构一通电安全制动器就处于打开状态，正常情况下安全制动器不参与工作。在起升机构上设置有1套传动链检测系统，当检测系统检测到下列情况之一时2个卷筒的转速不一致；电动机或卷筒超速；高速轴与低速轴之间的速比发生变化时，控制系统立即控制安全制动器抱闸。在故障状态下，调速装置控制电源被切断，工作制动器立即闭合，安全制动器随后闭合。另外在司机室内设置有安全制动器的紧急按钮，当司机发现紧急情况时，可立即按动该按钮，使安全制动器立即抱闸。并能通过手动方式，点动安全制动器，使重物缓慢下降。安全制动器选型一般根据卷筒上的力矩再放大一个安全系数。这个安全系数大小在GBT38112008、铸造起重机标准2012版以及FEM标准中均未具体给出，安全制动器厂家的一般推荐数值为15。根据多年的使用经验以及对安全制动器制动距离的计算，安全系数选择在16175之间比较合适。安全系数取值过大，安全制动器制动力矩增大，制动时会给起升机构传动链上的零部件造成较大的冲击载荷，甚至导致传动链上的零部件损坏；安全系数取值太小，安全制动器制动力矩不足，制动距离太大，将会带来不安全隐患。安全制动的设置还必须考虑一个重要因素，在传动链发生故障或起重机突然断电情况下，由于安全制动器响应时间短，安全制动器一般会先于工作制动器上闸。由于安全制动器先于工作制动器上闸，在低速轴上施加一个很大的制动力矩，使低速轴在短时间内停止转动，而高速轴上的电动机、制动轮盘等具有的转动惯量也要在短时间内消耗掉，给传动系统造成很大的冲击载荷，这个冲击载荷可能造成传动链上某个强度较弱的零件损坏。如果安全制动器因某种原因误动作的冲击载荷导致零部件损坏，是不能接受的。为此，在安全制动器的电气控制系统和液压系统上，需要增加特殊延时装置，保证无论在何种情况下，当起重运输机械201210考虑起吊物初始摆动的起重机摆动控制技术李国杰三一集团有限公司上海200125摘要针对起重机工作过程中起吊物经常有初始摆动的现象，为提升起重机作业效率，提高起重机吊装对位准确性以及实现起重机自动控制，文中提出了一种有效的起吊物初始摆动的摆动控制系统，研究了各控制参数的选择，分析了控制系统的特征，得到了优化控制范围和最优控制点。该摆动控制系统是非线性控制系统，与常规摆动控制相比，具有控制系统复杂、控制难度大等特点，数值仿真试验结果验证了提出方法的有效性。关键词起重机；初始摆动控制；运动控制；最优控制范围；数值仿真中图分类号TH21文献标识码A文章编号10010785201210000508ABSTRACTAIMINGATINITIALSWINGPHENOMENONOFLIFTINGOBJECTSDURINGCRANEOPERATION，THEPAPERPUTSFORWARDANEFFECTIVESWINGCONTROLSYSTEMTOIMPROVETHECRANEEFFICIENCYANDHOISTINGPOSITIONINGACCURACY，ANDREALIZEAUTOMATICCONTROLTOCRANE，WITHRESEARCHONSELECTIONOFCONTROLPARAMETERS，ANDANALYSISOFCHARACTERISTICSOFTHECONTROLSYSTEMTHEOPTIMALCONTROLSCOPEANDBESTCONTROLPOINTSAREWORKEDOUTINTHEPAPERSUCHSWINGCONTROLSYSTEMISNONLINEARCONTROLSYSTEM，WHICHISMORECOMPLEXANDMOREDIFFICULTTOREALIZETHECONTROLTOLOADSWINGTHANNORMALSWINGCONTROLMETHODSTHENUMERICALSIMULATIONTESTVERIFIESTHEEFFECTIVENESSOFTHEPROPOSEDMETHODKEYWORDSCRANE；INITIALSWINGCONTROL；MOTIONCONTROL；OPTIMUMCONTROL