一種簡單可靠的液壓自動剎車機構

郭興龍

(齊齊哈爾二機床(集團)有限責任公司，黑龍江齊齊哈爾161005)

對于大型機床,其部件——平衡重錘是通過鋼絲繩吊裝并進行垂直升降運動的,其重量輕的有幾噸,重的10～15 t以上,一旦鋼絲繩發生斷裂,就會發生墜落現象,引發機床損壞,甚至人身事故,所以必須要有相應的安全措施.以往有各種機械式的剎車保險機構,一般都比較復雜.本文介紹一種簡單可靠的液壓自動剎車機構.

1 液壓自動剎車機構

該液壓自動剎車機構是利用液壓內力和碟形彈簧力相互轉換原理,可使平衡重錘在鋼絲繩斷裂或其他意外失力情況時下落過程自動實現剎車減速,故可以防止因意外墜落引起的安全事故.研制的液壓自動剎車機構,見圖1～4.

本機構中的承重油缸固定在平衡重錘上端,其活塞桿上端聯結鋼絲繩；4個剎車油缸固定在平衡重錘的左右兩端的上下位置處,承重油缸和剎車油缸之間有液壓管路連接；剎車油缸活塞的內側一端有碟形彈簧,外側一端固定有剎車片.

機構原理:當平衡重錘處于提升狀態時,其重力通過承重油缸的活塞作用到液壓油內,并產生壓力,壓力通過液壓管路傳導到四個剎車油缸內,則壓力推動剎車油缸活塞開始壓縮碟形彈簧,從而使活塞外端部的剎車片離開運行導軌面,這時平衡重錘可以自由做升降運動.一旦鋼絲繩發生斷裂,則承重油缸和剎車油缸內的液壓力消失,從而使剎車油缸內的碟形彈簧的彈力得以釋放,并推動剎車油缸活塞將剎車片緊緊壓在運行導軌上,產生反向摩擦力,使得平衡重錘制動或減速,避免墜落事故的發生.

值得注意的是,因碟形彈簧結構中的碟形彈簧行程有限,一般單組按最大75%壓縮量為1 mm左右,可以采用3～4組,壓縮量控制在50%左右,這樣把剎車油缸與導軌的運行間隙調至單側1.5～2 mm,可以保證平衡重錘上下運行順暢,既不會正常狀態出現卡頓現象,又可以保證意外情況產生足夠的摩擦力.

另外,為保證可以給剎車油缸輸入足夠的油量,可以把承重油缸做得長一些,這樣其存儲的油量足夠推動剎車油缸到位.

2 意外剎車控制策略

對于因油缸或連接管路泄漏引起的意外剎車,可以從以下幾個方面來控制:

(1)所有液壓接頭采用焊接接頭,推薦采用德國PARKER公司產品中密封性能優異的EO或EO-2型卡套接頭.

(2)所有密封圈采用德國寶色霞板公司的格萊圈系列產品.

(3)增加電氣控制開關(見圖3電氣檢測開關),當最下面的開關發信號時,表示系統處于剎車狀態(需報警)；當中間的開關發信號時,表示該系統處于正常工作狀態；當最上面的開關發信號時,表示系統處于故障狀態(需報警),可能因液壓泄漏引起油缸內油量不足而引起的誤動作.

(4)增加補油口(見圖1液壓剎車機構液壓原理示意圖),在管路旁接一個德國力士樂或哈威公司的零泄漏單向閥,然后再接一個快速插頭,可以方便地快速補充油液.

(5)另外,本系統需要1年或大修時維護一次,油缸管路要求清洗,封閉在其內的油液要求更換.

這樣,通過以上措施可以保證系統不會因油缸或管路泄漏而意外剎車.

3 結語

最后,本機構通過調整承重油缸和剎車油缸的直徑,選擇碟形彈簧的厚度、直徑大小或疊加片數,可以匹配液壓力和碟形彈簧力的大小,并最終可確定摩擦產生的剎車力大小,這些通過簡單的計算即可確定,這樣可以適應不同重量的平衡重錘.