起重机制动器的设计与选用

屈湘赣

（湖南省特种设备检验检测研究院湘潭分院，湖南 湘潭 411204）

起重机在当今工业、建筑等领域应用十分广泛，其电力驱动的特点正在方便快捷地服务于人们，在吊运过程当中发挥着极大的作用。其频繁的水平与垂直方向的吊运物体为生产工作提高了生产效率，但也存在着一定的风险，这就对制动性能提出了较高的要求，如何选用起重机并设计出合理的使用方案，成为了保障起重机的运行安全的重要一环。

1 起重机制动种类

1.1 块式制动器

块式制动器分为短行块式制动器、长行程块式制动器、电力液压块式制动器。短行块式制动器结构简单、制动速度较快，但是容易出现噪声大的问题，使用寿命短，制动力矩小，使用后有剩磁现象，不适用于起升机构。长行程块式制动器优点是行程距离大，可以获得较大的制动力矩，制动快，不存在无剩磁现象，比短行程制动器安全性能高，缺点为噪声较大，结构复杂，使用寿命短，适用于起升机构，但体积较大，效率不高。电力液压块式制动器与长行程块式制动器结构基本相同，具有液压电磁铁，各种性能较好，无噪声，体积小，重量轻，一般用于回转机构和运行机构，但是有时会出现溜钩现象，制动速度慢。

1.2 带式制动器

外形尺寸受限制、制动转矩受限制的场合，可以考虑此种制动器，缺点是安全性能较低，断裂将造成比较严重的后果。

1.3 盘式制动器

制动转矩大，摩擦面积相对大，外形尺寸小，在使用过程磨损量小，应用比较广泛，缺点为电磁线圈温度升高较快，噪声较大，部件容易损坏。

1.4 锥形制动器

葫芦的制动形式一般采用锥形制动器，结构简单，形式精巧，在生产加工过程中方便制作，一般情况下，锥形制动器均与电机连接在一起，锥形制动器的制动环分为内套和外套装式，一般CD葫芦采用内套式，AS葫芦采用外套式，

1.5 机械制动器

机械制动器一般作为第二制动器使用，在工作中突然断电或能防止电动机或减速器出现损坏伤时起到制动的功能。

2 制动方式选择

2.1 起升的制动

在起升机构中，起升机构的制动是靠机械的方式将起升物体悬在空中，一般普通的起升机构至少有一套制动器，而吊运熔融金属的需要至少装设两套制动器，制动器的模式为常闭式的，刚性连接在制动轮上。根据GB/T 3811-2008的要求，各种起重机均有对制动时间和平均加减速的要求，要求如表1：在选取过程中可以根据表格中进行选用。

表1 起升机构起（制）动时间和平均升降加（减）速度值

2.2 行走的制动

起重机的运行机构能够停止主要取决于制动转矩和运行过程中的摩擦力，制动距离要满足一定的规范要求，运行机构的制动转矩公式如下：

式中，Mz为运行机构制动转矩；Pw1为风阻力；Pa为坡道阻力；Pm为不考虑轮缘与轨道侧面附加摩擦力的摩擦阻力；D为车轮踏面直径；η为运行机构总传动效率；n为电动机额定转速；i为制动器轴到卷筒轴的总传动比；tz为运行机构制动时间；k为影响系数k=1.05～1.20；mz为制动器台数。

在起重机械设计过程中还要考虑安全系数，一般情况下，起升机构的安全系数为1.75到1.5分别对应于一般、重要和液压制动作用的液压传动，吊运炙热熔融金属或危害品的起升机构系数为1.1，变幅机构在工作状态中安全系数为1.25。

3 制动器的选择：

3.1 制动器选取参数

起重机制动器参数同起重机制动器的设计与选用有很大的联系，为了促使起重机制动器的效用能够充分的发挥出来，保证起重机在稳定与安全的环境下运行，设计人员需确定好起重机制动器参数，主要有以下三点。

（1）首先选取合适的制动轮直径。在一般情况下，起重机的制动器均在转动链中，确定好制动轮的直径，使制动轮直径大小与电动机中心的匹配，是我们首要关注的问题，否则可能会出现无法安装的问题。（2）其次要选取合适的制动力矩。制动力矩作为制动器的重要的参数，所涉及到的参数也较多，对于制动器的设定选取起着至关重要的作用，需要根据配套驱动机构需求以及相对应的工况，依据相关规范标准进行选择和设定制定。（3）最后要关注起重机制动器功能，一般情况下，对起重机制动器进行输入与设计，除了主要参数的制动力矩外，部分起重机制动器会提出一些十分特殊的性能需求。比如联动锁性能、自动补偿性能以及手动释放的性能等。另外，在制动过程中，起重机的制动器在频繁制动过程中，可能存在累计转动发热与制动发热超过允许的条件，这就需要对制动器的各个构件在散热方面进行全面分析与设计。

3.2 起重机制动器选用原则

第一，安全性原则。在选用起重机制动器时，需要全面考虑起重机安全性和稳定性，需要对起重机的制造材质，尤其是部分起重机制动器内的安全构件进行全面设计，判断和检查起重机制动器的刚硬度与安全性，如：制动器出现裂纹、垫片磨损超标、弹簧塑性变形、制动摩擦面磨损量超过50%以上的均不能再进行使用。第二，标准性原则。除了对起重机制动器的特殊要求之外，一定要确保选用的制动器的标准性，即起重机制动器选择一定要满足有关标准。尤其是起重机制动器的衔接尺寸，若是尺寸不满足标准会加大应用过程中的安全隐患。第三，适配性原则。在使用起重机时，要选用合适的起重机制动器，有时可能会遇到起重机制动器同构件不符的问题来适应各个机构和应用环境。

4 结语

起重机作为特种设备在使用过程中具有较高的危险性，制动器作为重要的一环在设计和选用中十分重要。这就要求我们应科学设计并有效选用制动器。在今后实际使用过程中积极贯彻基本的原则，依照设计规范对制动器进行更加合理化的调整，增加起重机的使用功能和起重机的安全使用寿命，合理规避实际的运用过程中易出现的风险问题。为广大的同行业者在工作中提供借鉴。