电动正铲式挖掘机提升机构制动器测试功能应用

2015-03-20岳海峰张立睿

机械管理开发 2015年7期

关键词：挖掘机制动器限位

岳海峰，张立睿

（太原重工股份有限公司技术中心，山西太原 030024）

引言

WK－55电力机械正铲挖掘机提升机构是由2台大功率提升电机驱动2个输入轴，带动卷筒转动缠绕钢丝绳，实现钢丝绳的收放。电机输入轴端装有1个制动盘，制动盘靠进气、排气运行，实现工作时打开，停止时安全制动。

WK－55挖掘机，提升机构负载大，垂直方向克服重力做功，安全系数要求极高，在突然断电等意外情况下以及正常的静态制动都要求制动器具有设计的制动力矩并响应正常。除此之外在正常的工作时，制动器要求彻底打开，无磨损，否则会缩短制动器的使用寿命。

1 制动器测试功能介绍

制动器测试主要是制动转矩测试，除此之外附加有工作时有无磨损检测。前者测试前要将整个铲斗放在地面，提升前后制动器单独测试。测试前要将制动器、前制动器、后制动器同时打开，提升机构2电机输出额定60%转矩，通过10s提升转矩加载，根据提升机构装有的编码器数据变化来判定制动转矩是否达到要求，未满足测试要求时，提升机构立即取消转矩加载，并以故障OFF1方式停车。后者磨损检测，制动盘装有磨损限位和行程限位，在制动器打开时，行程限位代表制动器彻底打开，信号要返回，磨损限位无变化。若在正常工作时行程限位未返回，或者磨损限位有信号都采取故障报警。转矩测试、磨损测试在操作员换班，工作前都要进行，测试都需要启动装置以及电机来完成，无论哪种测试，测试未顺利完成都自动故障停机。

2 制动器测试STEP7编程

挖掘机电控系统的硬件配置，主机架CPU 319－3PN／DP与位置检测模块SM338通过背板总线连接，SM338接有2路25位绝对值编码器信号，分别读取提升机构提升、下放钢丝绳位置；推压机构推出、收回斗干位置。通过提升编码器数据判断制动器在转矩负载测试过程中，提升机构的位移。

测试开始时记录当前数据，测试结束后将两者数据进行比较，在制动器可靠范围内时，可以判定制动器正常。大于限定值时即可判定制动器不可靠，需要检查。并以检测为通过，故障将自动结束。程序所完成的步骤简述如下：

1）进入 WINCC编制［1］的 HMI制动器检测界面，如下页图1所示，点击F－H load break test。

2）激活测试使能信号，提升机构驱动逆变器运行。

3）驱动逆变器启动后3s，测试制动器不打开，非测试制动器打开。

图1 完成后的制动器测试界面

4）提升驱动器加载额定60%转矩，加载时间20s。

5）加载结束后，测试制动器关闭，测试使能信号取消，驱动器延时3s停。

6）测试开始记录当前编码器数值，测试结束后比较差值。

7）编码器差值超出允许值后，制动器测试故障，立即撤掉加载转矩并关闭驱动器。

DB1.DBX2.4为PROFIBUS DP通讯控制字逆变器启动，DB1.DBX2.5为PROFIBUS DP 通讯控制字逆变器转矩加载信号。DB41.DBX41.2为逆变器运行状态返回值。PLC发出信号后需要逆变器执行，逆变器运行状态返回给PLC，这都通过PROFIBUS DP通讯完成。后面介绍如何设置和逆变器的连接。

3 驱动装置S120逆变器的设置

WK－55挖掘机驱动机构采用 AC－DC－AC交流变频系统，DC电源采用公共直流母线，DC－AC逆变器输入连接至直流母线，输出连接至交流变频电机。编程器通过PLC的PROFIBUS DP接口连接到S120提升机构的CU320－2DP控制器，提升机构采用速度控制方式，制动器负载测试时切换到转矩控制方式，转矩给定通道赋值额定转矩60%，这些都在CU320－2DP控制器CFC中完成，如图2所示。

4 制动器测试曲线

如图3所示曲线为额定转矩百分比，实际加载为正向额定57%。点划曲线为电流。从图3中

看出，提升驱动装置启动，运行状态点返回PLC后，转矩开始加载，20s后撤掉加载转矩，再有3s后驱动装置停机。提升机构行程编码器为单圈4 096脉冲，根据记载始末编码器脉冲差值，再根据减速比以及提升钢丝绳卷筒直径，可以计算出提升实际垂直位移。脉冲差值超出了可靠极限脉冲值，可判定为制动器不可靠。提升机构由2台电机共同驱动，每个电机轴端均有一个制动器，前后布置。另一个制动器检测相同。