对装船机行走制动器的改造

鲍建员

(神华黄骅港务公司，河北 沧州 061110)

神华黄骅港务公司二期6 000t/h装船机为移动式装船机，由主机和尾车组成，尾车由主机行走驱动牵引。行走驱动机构由20个驱动轮和16个从动轮组成，行走驱动电机由三台变频器驱动。

一、原制动器存在的问题

1.原制动器为电机一体的电磁盘式制动器，制动器打开检测微动开关损坏频繁，维护更换开关困难，损坏后一般在PLC程序里做断封处理。

2.粉尘对制动器的影响较大，制动器的制动片经常出现由于煤尘造成的偏磨现象。

3.在制动的过程中，变频器的制动励磁5s后，制动器制动，行走距离达到50cm，对装船安全造成很大的隐患。

4.由于制动器打开信号断封后，制动器电源故障后，制动器打开信号没有检测，造成单个制动在抱死的状态下运转，对电机的损伤较大。

二、采用惯性制动器

基于以上原因，决定对制动器进行改造，在相关制动器厂的协助下，决定采用惯性制动器。

1.特点。

（1）惯性制动器为纯机械结构，不须任何外加力源装置。

（2）依靠变频电机的启动力矩打开制动器。

（3）惯性制动器含弹性联轴节，能有效地减缓冲击，防止减速机齿轮被打坏。

（4）传统制动器联轴节的弹性套容易损坏，而惯性制动器为一对耦合的螺旋面，不易磨损，其使用成本可大大降低。

（5）启动迅速，无滞后现象，制动力矩可调，不需配备任何特殊装置而直接提高启动性能，可保护电机，延长其使用寿命。

（6）惯性制动器为盘式制动器，多级盘的柔性、叠加制动，比传统制动器的制动力矩大1～2倍，具备动态防风功能，特别在防突发性阵风方面效果显著。

（7）惯性制动器无外加力源装置和其他外设电气控制装置，在工作时对轮轨、路基及其他设备要求较低，打开和制动的同步性好；解决了液力推杆制动器由于油位及其他电气装置故障造成制动器不同步而引起的烧坏电机、啃轨、啃轮等问题，从而可提高设备的寿命和使用可靠性，降低使用成本。

（8）具有手动打开功能。可使设备在停电状态或设备出现故障的情况下解除制动，便于滚动挪移，防止损坏行走轮及轨道。

2.行走驱动机构基本技术参数及惯性制动器选型。

（1）主机为装船机：行走机构有20个驱动电机。工作级别M5、轮径630mm、速度0～30m/min。

（2）行走机构原驱动电机：型号QABDEJ160L6A、11kW、970r/min，V1安装，IP55 H级绝缘，风扇冷却。

（3）原减速机：型号KMZ107-57.17，额定输出转矩8000N·m，输出转速24r/min。

（4）惯性制动器选型：依据行走机构技术参数，考虑适当增加安全系数，选定惯性制动器型号为QGZ-PE02TZL-03，数量为20台。

技术参数：额定许用转矩126～180N·m，额定制动力矩50～300N·m，最大制动力矩450N·m，最高转速3 000r/min。

三、防阵风能力计算

1.参数。

（1）主机设备参数。装船机，型号6 000t/h，整机质量640t，迎风面积370m2，行走轮直径630mm，驱动轮数20个，总轮数36个，主动轮数20个，从动轮数16个，总传动比57.17，行走速度30m/min。

（2）电机参数。型号QABDEJ160L6A，功率11kW，转速970r/min。

（3）减速机参数。型号KMZ107/TAM，传动比57.17。2.理论计算。

（1）风载荷的计算。

式中：Fw——作用在装船机上的风载荷，N；

Cf——风力系数，取Cf=1.2；

q——计算风压，Pa，q=0.613vw2；

vw——计算风速，m/s，取vw=35m/s（即风力12级）；

A——装船机垂直于风向的迎风面积，取A=370m2；

Kh——风压高度变化系数，Kh=1.3。

（2）坡度阻力的计算。

式中：Fr——装船机在空载运行时的最大坡度阻力，N；

G0——装船机重力载荷，N；

γ——计算风压轨道坡度阻力系数，γ=0.003。

（3）摩擦阻力的计算。

式中：Ff.0.min——装船机在空载运行时的最小摩擦阻力，N；

G0——装船机重力载荷，N；

μ——车轮轴承的摩擦系数，μ=0.02；

d——车轮轴枢直径，取d=150mm；

K——车轮滚动摩擦系数，取K=0.6；

Dw——车轮直径，Dw=630mm。

（4）制动力矩的计算。

对于室外工作的装船机，在粘着力足够的条件下，由行走制动器提供的工作状态防风安全系数不小于1.25，相应工况下制动力矩：

式中：Tb——风速vw=35m/s，风力12级时，保证装船机不滑移所需的制动力矩，N·m；

Dw——车轮直径，Dw=630mm；

η——机构的传动效率，取η=0.95；

i——总传动比，i=57.17；

Fw——作用在装船机上的风载荷，N；

Fr——装船机在空载运行时的最大坡度阻力，N；

Ff.0.min——装船机在空载运行时的最小摩擦阻力，N。

将各参数代入公式后得出：

该装船机行走采用20驱动，则单台制动器须提供的制动力矩为T=Tb/20=134N·m。

（5）粘着力校核。

式中：μ——车轮踏面与轨道摩擦系数，取μ＝0.12。

则Fw+Fr-Ff.0.min=433434+19200-43276=40.9×104N，F=42.7×104N。

通过以上计算可知，粘着力足够。

四、结论

采用20台QGZ-PE02T-03惯性制动器，单台惯性制动器额定制动力矩为300N·m，即惯性制动器防突发阵风能力达到风力12级。

按照以上方案，对装船机20台行走制动器进行了改造，经过两年的使用效果明显，值得推广。