起重機機械松閘裝置的設計和應用研究

雷鎮中 徐偉 齊圣祥

摘要：起重機是工業和建筑行業中不可或缺的設備，而機械松閘裝置是起重機的關鍵部分，它的設計和應用會直接影響到起重機的安全和效率。本文首先介紹起重機機械松閘裝置的設計原理，詳細分析松閘裝置在施工現場的應用，強調其在保障作業安全和提高工作效率中的重要性。然后分析松閘裝置存在的問題并提出改進方向，旨在為未來的研究提供新的思路和方向，以供參考。

關鍵詞：起重機；機械松閘裝置；設計原理；應用

DOI：10.12433/zgkjtz.20240133

起重機是一種用于提升、下降和橫向移動負載的機器，廣泛應用于工業和建筑行業，例如，制造業、港口、鐵路、建筑工地等，是現代工業和城市建設的重要設備。然而，由于起重機在操作過程中涉及大量的物料搬運和人員作業，其安全性和效率尤為關鍵。而機械松閘裝置作為起重機的重要組成部分，可以保證起重機在無電源或電源故障的情況下保持停車狀態，防止意外運動，確保起重機的安全性。

雖然起重機和松閘裝置已有了較長的發展歷程，但由于不斷變化的工作條件和技術要求，設計和應用仍面臨許多挑戰。首先，隨著工業和建筑行業的發展，起重機的載荷和工作效率要求不斷提高，對機械松閘裝置的設計和應用提出了更高的需求，例如，松閘裝置需要更好的制動性能，以滿足大載荷和快速工作的需求。其次，由于現代起重機的工作環境復雜多變，松閘裝置需要有良好的適應性和穩定性，以保證在各種工作條件下的安全性和可靠性。最后，由于松閘裝置是起重機的關鍵部分，其設計和制造成本也會直接影響起重機的總體成本。因此，如何在滿足性能需求的同時，降低松閘裝置的設計和制造成本，也是一個重要的問題。希望本文的研究成果不僅對松閘裝置的設計和應用有實際意義，而且為未來的研究提供新的思路和方向。

一、起重機機械松閘裝置的設計原理

（一）松閘裝置的基本構造

起重機機械松閘裝置是起重機制動系統的重要部分，基本構造包括松閘機構、制動器和控制系統三個部分。

第一，松閘機構是松閘裝置的核心部分，負責將操縱動作轉化為制動器的啟動和關閉。常見的松閘機構有手動松閘機構和電動松閘機構兩種。手動松閘機構通過操作者直接操縱桿，使制動器松開或閉合；而電動松閘機構通過電動機和傳動裝置，將電動機的旋轉動作轉化為制動器的啟動和關閉。

第二，制動器是松閘裝置的執行部分，負責制動起重機。制動器主要有片狀制動器、鼓形制動器和盤形制動器等。其中，片狀制動器通過制動片對滑輪進行制動；鼓形制動器通過制動帶或制動鼓進行制動；而盤形制動器通過制動盤進行制動。各種制動器都有各自的優點和適用范圍，需要根據具體工作條件和需求進行選擇。

第三，控制系統是松閘裝置的控制部分，負責控制松閘機構和制動器的啟動和關閉。常見的控制系統有手動控制系統和自動控制系統兩種。手動控制系統通過操作者直接操縱控制器進行控制，而自動控制系統則通過傳感器、控制器和執行器等設備，實現對松閘裝置的自動控制。起重機機械松閘裝置的基本構造雖然相對簡單，但設計和選擇都要根據具體工作條件和需求進行，以確保安全性和效率。同時，由于松閘裝置是起重機的關鍵部分，設計和制造成本會直接影響起重機的總體成本，因此，如何滿足性能需求的同時，降低松閘裝置的設計和制造成本，也是設計者需要關注的問題。

（二）松閘裝置的設計原理

松閘裝置是起重機的核心組成部分之一，設計原理基于物理學的基本規則，包括機械和電氣設備之間的相互作用，從而實現對起重機的制動和松閘。一般來說，松閘裝置的設計包括機械和電氣兩個部分。

在機械部分，首要的是松閘機構，工作原理是將操作動作轉換為制動器的啟動和停止。在手動松閘裝置中，這是通過操縱桿的旋轉或平移實現的。然而，對于電動松閘裝置，是通過電動機的旋轉，結合齒輪、皮帶和鏈條等一系列傳動設備，將電動機的旋轉動作轉換為制動器的啟動和停止。制動器的主要工作原理是利用物理摩擦力對起重機進行制動。制動器會通過摩擦力對滑輪、鼓或盤進行制動。而當制動器停止時，制動部件會松開，實現對起重機的松閘。

在電氣部分，控制系統是關鍵。工作原理是通過電氣設備的相互作用，實現對松閘機構和制動器的啟動和停止的控制。在手動控制系統中，通過操作者直接操縱控制器實現；而在自動控制系統中，通過傳感器、控制器和執行器等設備，根據預設的控制策略，實現對松閘裝置的自動控制。雖然松閘裝置的設計原理相對明確，但由于起重機的工作條件復雜多變，對于設計依然存在許多考慮因素。例如，必須考慮起重機的載荷、工作速度、工作環境以及松閘頻率等因素；高載荷、高速度或頻繁的松閘都可能增加磨損，需要更耐用、高性能的制動器。此外，如果工作環境存在極端溫度、高濕度或化學腐蝕等情況，需要選擇適當的材料和設計確保松閘裝置的性能和耐用性。

二、起重機機械松閘裝置的應用

（一）工業應用

起重機的應用在工業領域無所不在，無論是汽車制造、重工業、石油和天然氣等行業，還是港口和倉庫等物流場所，起重機都發揮著至關重要的作用。起重機的作用主要是將重型物料或貨物從一個地方搬運到另一個地方，同時完成裝夾和定位等操作。在這個過程中，起重機的松閘裝置扮演著至關重要的角色。松閘裝置的設計和應用，不僅關系到起重機的運行效率，而且直接影響到工業生產的安全性和穩定性。松閘裝置需要擁有強大的制動力、快速的反應時間和準確的控制能力。在汽車制造、重工業、石油和天然氣等行業中，這些物料可能重達數百噸，需要強大的松閘裝置，才能確保操作的安全性。而快速的反應時間和準確的控制能力，可以確保在緊急情況下，松閘裝置可以迅速并準確地啟動，防止可能出現的事故。

在港口和倉庫等物流場所，起重機需要連續地進行吊裝作業，但對松閘裝置提出了嚴格的耐久性和可靠性的需求。良好的制動性能、耐磨性和穩定性，可以確保起重機在長時間的運行過程中，始終保持穩定的性能，降低因設備故障造成的安全風險。在機床和加工中心等設備中，起重機主要被用于工件的裝夾和定位，需要松閘裝置具有精確的控制能力。此外，由于設備通常需要連續作業，所以松閘裝置還需要有良好的散熱性能，以保持穩定的工作狀態。在工業機器人和自動化設備中，起重機通常被用于物料的裝載和搬運，而松閘裝置負責在需要時對起重機進行制動，松閘裝置不僅需要在高速和高載荷的條件下工作，還需要在長時間的作業中保持穩定的性能。

（二）施工現場的應用

在建筑施工現場，起重機具有重要作用，特別是在材料搬運和大型構件吊裝過程中。松閘裝置的強大制動力、精確的控制力以及在各種環境下的穩定性，都對作業效率和安全有著深遠影響。

首先，在建筑材料的搬運過程中，無論是鋼材、混凝土、磚塊還是砂石，起重機都要在各種復雜環境中進行運輸。強大且可靠的松閘裝置成為確保起重機穩定運行的關鍵。通過精確的控制力，松閘裝置可以確保起重機在各種工作條件下安全、高效地完成運輸任務，避免可能出現的危險。

其次，當起重機被用于吊裝大型鋼結構、預制混凝土板或其他大型裝置時，強大和精確的制動力就變得尤為關鍵。松閘裝置能通過精確的控制力，迅速并準確地控制移動，確保大型構件安全、準確地被安置到預定的位置。在建筑施工現場，由于環境復雜、天氣變化無常，因此松閘裝置的防護性能和適應性顯得尤為重要。為了確保在各種惡劣環境下穩定工作，松閘裝置必須具備良好的防水、防塵、防腐蝕等性能，保護松閘裝置免受惡劣環境的損害，保障起重機的穩定運行，從而提高作業效率。

三、現存問題與改進方向

（一）現存問題

盡管起重機機械松閘裝置在各種應用中起到了關鍵作用，但在實際操作中仍存在一些問題。

首先，松閘裝置的磨損問題。由于起重機需要在各種復雜環境中運行，例如，惡劣的氣候條件、高負荷、高頻率等，導致松閘裝置的過早磨損，影響制動效果，進而影響起重機的操作安全。

其次，松閘裝置的散熱問題。在連續或高負荷的操作中，松閘裝置產生大量的熱量。如果無法有效地將熱量導出，會導致松閘裝置的過熱，甚至可能損壞，影響起重機的正常操作。

再次，松閘裝置的控制精度。尤其是在需要精確操作的場合，例如，大型構件的吊裝或在自動化設備中，如果松閘裝置的控制精度不夠，會導致操作失誤，影響工作效率，甚至引發安全事故。

最后，松閘裝置的維護問題。維護需要專業的知識、技能、時間和成本，如果不能有效維護，會影響松閘裝置的性能和壽命。

（二）改進方向

首先，材料科學和制造工藝的進步為松閘裝置提供了新的解決方案。例如，使用新型耐磨材料和涂層技術減少松閘裝置的磨損，通過優化設計和制造工藝，例如，增加散熱裝置改善散熱性能。

其次，控制系統和傳感器技術的發展也為提高松閘裝置的控制精度提供了可能。例如，使用先進的控制算法和高精度傳感器，包括光電傳感器和壓力傳感器等，實現對松閘裝置的精確控制。

再次，互聯網和物聯網技術的應用也為松閘裝置的維護提供了新的思路。例如，通過遠程監控和故障診斷，及時發現和解決松閘裝置的問題；通過大數據分析和人工智能技術，預測松閘裝置的磨損和故障，實現預防性維護。

最后，對于松閘裝置的設計，需要考慮更全面的因素，例如，環境因素、工作條件、使用者需求等，實現更好的性能和適應性。

四、結語

起重機機械松閘裝置在各種工業應用和施工現場中發揮著至關重要的作用。無論是在物料的運輸和搬運、大型構件的吊裝，還是在惡劣環境下的穩定工作，松閘裝置都不可或缺。同時，也面臨著磨損、散熱、控制精度和維護等方面的挑戰，需要在材料科學、制造工藝、控制系統、傳感器技術等多方面進行創新，借助互聯網和物聯網技術，進行遠程監控、故障診斷和預防性維護，提高松閘裝置的性能和可靠性，并注重松閘裝置的設計，考慮更全面的因素，例如，環境因素、工作條件、使用者需求等，以實現更好的性能和適應性。通過科技發展和創新思維，不僅可以提高松閘裝置的性能，也可以提高操作安全和效率，從而在各種應用中實現更好的效果和價值。

參考文獻：

[1]張恩波，章連成，朱葉風，等.鑄造起重機主起升機構安全制動器的研究與應用[J].工業安全與環保，2022，48（05）：87-89.

[2]文曉娟，岳麗敏.偏差耦合式同步控制策略在起重機起升機構中的應用[J].鄭州鐵路職業技術學院學報，2017，29（01）：10-12.

[3]顧紅澤.美國核電站專用起重機標準對起升機構要求的分析[J].起重運輸機械，2017（08）：72-75.

[4]單立，周雪豐.塔機起升機構新型維修起重裝置的應用[J].建筑機械（上半月），2014（02）：111-112.

[5]黃群.參加315t·m大型塔機起升機構設計攻關的體會[J].建設機械技術與管理，2000（04）：42.