翻车机安全制动器液压系统的设计优化及性能提升

彭俊杰

摘 要：目前国内翻车机系统所用的安全制动器多是法国西姆公司生产的SH15液压盘式制动器。但是由于目前西姆制动器系统的不稳定性，导致在翻卸车过程中故障繁多，特别是冬季，由于气温低油液粘度大导致故障更加频繁，给公司日常生产作业带来严重影响。针对上述问题，根据更改方案对西姆安全制动器液压系统的设计进行了优化，使其工作性能有了很大的提升。

关键词：翻车机；安全制动器

中图分类号：TB

文献标识码：A

doi：10.19311/j.cnki.1672-3198.2017.18.106

1 翻车机安全制动器简介

翻车机系统所用的安全制动器是法国西姆公司生产的SH15液压盘式制动器。制动器由两个制动钳（见图1）组成，制动力由两组碟簧产生，常态下制动器闭合。盘式制动器和液压站（见图2）、管路系统配套组成一套完整的制动系统。适用于码头缆车、矿井提升机及其它提升设备，作为工作制动和安全制动之用。松闸力由与制动器相连的液压站提供，其工作原理图如图3所示。

国投曹妃甸港口有限公司翻车机区域目前安装安全制动器系统共计16套，对翻车机的制动起着至关重要的作用。但是由于目前西姆制动器系统的不稳定性，导致在翻卸车过程中故障繁多，特别是冬季，由于气温低油液粘度大导致故障更加频繁，给公司日常生产作业带来严重影响。

经过技术人员、维修人员及巡视人员的多方观察、分析和总结，发现安全制动器的故障主要存在于以下几点原因：

冬季低温环境下，安全制动器油液粘度低，导致在作业过程中频繁出现打开超时故障；安全制动器液站功能缺少液位检测装置，导致在作业过程中不能及时检测油液的缺失；安全制动器液压元器件的布局极其不合理，无论是仪表还是手动泵位置均不合理，导致在维修及保养过程中带来极大的不便；液压站所用元部件价格高昂，采购周期长；由于工作环境差，安全制动器保护装置不足导致液压系统中杂质较多，液压油品更换较频繁。

2 解决方案

2.1 安全制动器液压系统中增加加热器及温控仪

自投产后每年冬季，翻车机裝配的8套制动器均发生了打开超时故障，且故障出现频繁，严重影响了作业效率。结合故障记录与环境温度发现，当环境温度较低时，故障次数较多，且处于风口处的制动器发生故障次数要明显多于非风口位置的安全制动器。当将原液压系统使用的32号液压油更换为低温性能较好、抗凝性能优越的液压油时，故障频率有所降低。由此可知，在冬季气温较低时（最低气温零下20摄氏度），液压油粘度较高，油液流动性降低，最终导致制动盘动作缓慢。

基于以上分析，在液压系统的设计优化方案中配置了加热器及温控仪。加热器用以给液压油加热，温控仪用来控制液压油温度。通过温控仪的设置控制加热器的启停。当温控装置检测到油温低于15摄氏度时，启动加热器给油箱加热；当油温达到50摄氏度时，加热停止，设计优化后的安全制动器液压原理图如图4所示。自2015年投入新液压系统后，无类似故障发生。

2.2 安全制动器液压系统中增加液位继电器

在起步工程重载试车阶段，一台安全制动器液压站的放油孔堵塞松动，液压油泄漏，因发现不及时，油箱的油全部漏掉，齿轮泵吸空，最终导致电机过载烧坏。在使用过程中，也有过类似故障，但因发现及时，未导致液压站的元部件损坏。

为了能及时发现低速制动器液压系统渗漏油故障，改造时在液压站上配置了液位检测装置——液位继电器（见图7）。液位检测装置能及时发现液压站漏油故障，避免漏油过多，导致其他元件受损及液压油浪费，同时也大大增加了设备的可靠性及安全性。

2.3 合理布置安全制动器液压系统中的元器件

安全制动器安装于翻车机驱动部位，空间狭小，每次在进行安全制动器的维保时无论利用手动泵对制动器进行手动打压，还是对安全制动器液位的观察都是极其不方便的。因此在对安全制动器液压系统设计优化时我们对其元器件的布置也进行了考虑，将制动器液压站的安装固定装置外置，同时将压力表、液位计等计量元件均安装在外侧，方便观察及维护，同时简化设计，最终实现只需借助一个扳手就能实现液压站的拆装。

2.4 安全制动器液压系统中的元器件均更换为标准件

原安全制动器液压站所用元部件来源于欧洲波兰、瑞士等五个国家的厂家，且大多是非标准件，采购时受周期与数量影响较大，给备件采购带来很大困难，制动器备件的采购周期难于保证，且备件的采购价格也比较高。而优化后的安全制动器液压系统的主要元部件都使用国际知名品牌，如美国SUN，采购周期短，其元部件的最大采购周期为一个月，价格相对较便宜。

2.5 安全制动器液压系统增加保护装置

由于工作环境差，煤尘较多，并且原安全制动器液压系统整体裸露在外面，致使现场会布满煤尘，原安全制动器液压系统再使用及维保过程中不可避免的导致油液污染，从而影响安全制动器的稳定性。

为了保证安全制动器油液及其阀组的清洁，在安全制动器液压系统设计优化的过程中我们为其液压站添加了防尘罩，防尘罩附带散热孔，既能有效的防止煤尘覆盖，又能实现散热功能。

3 项目投资与收益

（1）直接经济效益。目前，国投曹妃甸港口有限公司已有2套设计优化后的液压系统已投入使用。原液压站价格在八万元以上，新液压站总造价约三万元，仅一套液压站就为公司节约成本约五万余元，投入以来，采购低速制动器液压站备件节约10余万元。其在线完好率提升4.16%，达到99.53%，投入使用以后共计节约因设备空运转而产生的电费20余万元。

（2）间接经济效益。

4 项目的价值和意义

该项目立足于解决翻车机区域的安全制动器故障，提高了安全制动器使用的稳定性，具有投资小、效益大的特点，该项目由国投曹妃甸港口有限公司独立设计，具有很好的创新思路，为生产的高效运行提供了保障。