起重機制動器的設計與選用

屈湘贛

（湖南省特種設備檢驗檢測研究院湘潭分院，湖南 湘潭 411204）

起重機在當今工業、建筑等領域應用十分廣泛，其電力驅動的特點正在方便快捷地服務于人們，在吊運過程當中發揮著極大的作用。其頻繁的水平與垂直方向的吊運物體為生產工作提高了生產效率，但也存在著一定的風險，這就對制動性能提出了較高的要求，如何選用起重機并設計出合理的使用方案，成為了保障起重機的運行安全的重要一環。

1 起重機制動種類

1.1 塊式制動器

塊式制動器分為短行塊式制動器、長行程塊式制動器、電力液壓塊式制動器。短行塊式制動器結構簡單、制動速度較快，但是容易出現噪聲大的問題，使用壽命短，制動力矩小，使用后有剩磁現象，不適用于起升機構。長行程塊式制動器優點是行程距離大，可以獲得較大的制動力矩，制動快，不存在無剩磁現象，比短行程制動器安全性能高，缺點為噪聲較大，結構復雜，使用壽命短，適用于起升機構，但體積較大，效率不高。電力液壓塊式制動器與長行程塊式制動器結構基本相同，具有液壓電磁鐵，各種性能較好，無噪聲，體積小，重量輕，一般用于回轉機構和運行機構，但是有時會出現溜鉤現象，制動速度慢。

1.2 帶式制動器

外形尺寸受限制、制動轉矩受限制的場合，可以考慮此種制動器，缺點是安全性能較低，斷裂將造成比較嚴重的后果。

1.3 盤式制動器

制動轉矩大，摩擦面積相對大，外形尺寸小，在使用過程磨損量小，應用比較廣泛，缺點為電磁線圈溫度升高較快，噪聲較大，部件容易損壞。

1.4 錐形制動器

葫蘆的制動形式一般采用錐形制動器，結構簡單，形式精巧，在生產加工過程中方便制作，一般情況下，錐形制動器均與電機連接在一起，錐形制動器的制動環分為內套和外套裝式，一般CD葫蘆采用內套式，AS葫蘆采用外套式，

1.5 機械制動器

機械制動器一般作為第二制動器使用，在工作中突然斷電或能防止電動機或減速器出現損壞傷時起到制動的功能。

2 制動方式選擇

2.1 起升的制動

在起升機構中，起升機構的制動是靠機械的方式將起升物體懸在空中，一般普通的起升機構至少有一套制動器，而吊運熔融金屬的需要至少裝設兩套制動器，制動器的模式為常閉式的，剛性連接在制動輪上。根據GB/T 3811-2008的要求，各種起重機均有對制動時間和平均加減速的要求，要求如表1：在選取過程中可以根據表格中進行選用。

表1 起升機構起（制）動時間和平均升降加（減）速度值

2.2 行走的制動

起重機的運行機構能夠停止主要取決于制動轉矩和運行過程中的摩擦力，制動距離要滿足一定的規范要求，運行機構的制動轉矩公式如下：

式中，Mz為運行機構制動轉矩；Pw1為風阻力；Pa為坡道阻力；Pm為不考慮輪緣與軌道側面附加摩擦力的摩擦阻力；D為車輪踏面直徑；η為運行機構總傳動效率；n為電動機額定轉速；i為制動器軸到卷筒軸的總傳動比；tz為運行機構制動時間；k為影響系數k=1.05～1.20；mz為制動器臺數。

在起重機械設計過程中還要考慮安全系數，一般情況下，起升機構的安全系數為1.75到1.5分別對應于一般、重要和液壓制動作用的液壓傳動，吊運炙熱熔融金屬或危害品的起升機構系數為1.1，變幅機構在工作狀態中安全系數為1.25。

3 制動器的選擇：

3.1 制動器選取參數

起重機制動器參數同起重機制動器的設計與選用有很大的聯系，為了促使起重機制動器的效用能夠充分的發揮出來，保證起重機在穩定與安全的環境下運行，設計人員需確定好起重機制動器參數，主要有以下三點。

（1）首先選取合適的制動輪直徑。在一般情況下，起重機的制動器均在轉動鏈中，確定好制動輪的直徑，使制動輪直徑大小與電動機中心的匹配，是我們首要關注的問題，否則可能會出現無法安裝的問題。（2）其次要選取合適的制動力矩。制動力矩作為制動器的重要的參數，所涉及到的參數也較多，對于制動器的設定選取起著至關重要的作用，需要根據配套驅動機構需求以及相對應的工況，依據相關規范標準進行選擇和設定制定。（3）最后要關注起重機制動器功能，一般情況下，對起重機制動器進行輸入與設計，除了主要參數的制動力矩外，部分起重機制動器會提出一些十分特殊的性能需求。比如聯動鎖性能、自動補償性能以及手動釋放的性能等。另外，在制動過程中，起重機的制動器在頻繁制動過程中，可能存在累計轉動發熱與制動發熱超過允許的條件，這就需要對制動器的各個構件在散熱方面進行全面分析與設計。

3.2 起重機制動器選用原則

第一，安全性原則。在選用起重機制動器時，需要全面考慮起重機安全性和穩定性，需要對起重機的制造材質，尤其是部分起重機制動器內的安全構件進行全面設計，判斷和檢查起重機制動器的剛硬度與安全性，如：制動器出現裂紋、墊片磨損超標、彈簧塑性變形、制動摩擦面磨損量超過50%以上的均不能再進行使用。第二，標準性原則。除了對起重機制動器的特殊要求之外，一定要確保選用的制動器的標準性，即起重機制動器選擇一定要滿足有關標準。尤其是起重機制動器的銜接尺寸，若是尺寸不滿足標準會加大應用過程中的安全隱患。第三，適配性原則。在使用起重機時，要選用合適的起重機制動器，有時可能會遇到起重機制動器同構件不符的問題來適應各個機構和應用環境。

4 結語

起重機作為特種設備在使用過程中具有較高的危險性，制動器作為重要的一環在設計和選用中十分重要。這就要求我們應科學設計并有效選用制動器。在今后實際使用過程中積極貫徹基本的原則，依照設計規范對制動器進行更加合理化的調整，增加起重機的使用功能和起重機的安全使用壽命，合理規避實際的運用過程中易出現的風險問題。為廣大的同行業者在工作中提供借鑒。