摘 要:为确保产品在使用过程中*安全、运行可靠,便利机械进行了广泛的调研和选型工作,相继开发了起重量≤ 10 t,起升高度≤ 20 m,工作级别为 M6 的两类制动方式的冶金型钢丝绳电动葫芦。文章重点就此两类冶金型电动葫芦的设计理念进行说明,阐述其利弊。
自煤厂发生钢水包倾覆的重大事故后,*质检总局加大了对用于冶金行业的非冶金起重机的查处力度, 适时下发了 ( 质检特〔2007〕第 375 号 ) 文件,对吊运熔融金属的起重机进行了严格的规定和要求。为抢占市场,全国各电动葫芦生产企业也先后开发了各类型的冶 金型电动葫芦,但都属于以电磁制动或机械制动作为安全制动器的范畴。
1 电磁制动型冶金葫芦
1.1 结构形式
此类型冶金钢丝绳电动葫芦(见图 1)类似于传统 CD/MD 型钢丝绳电动葫芦,整机串联结构,包含起升机构、运行机构和电器控制系统。
1) 构成要素。在减速器外侧高速轴上增加一个电磁 制动器作为安全制动器,使用耐高温钢芯钢丝绳,在葫 芦的机架下添加隔热层,增加过载保护功能,电机绝缘 等级提高到 H 级,防护等级提高到 IP54,所有铸铁部 件改为铸钢或轧制,双重起升限位,电动葫芦的控制类 型使用遥控器,保证了操作者的人身安全,工作级别提
高至 M6。
2) 工作原理。当电动机上的制动器发生故障时,作 为安全制动器的电磁制动器可以快速响应,从而能够安 全制动熔融金属以避免危险。
1.2 电磁制动器工作原理
停电或有电源故障时,由制动盘和弹簧的摩擦产生
制动力矩,克服重物重力引起的扭矩,迅速的制动。当制动时,由安装于电动葫芦减速器高速轴 上的转子通过衔铁盘被弹簧压向法兰,摩擦力产生制动 力矩,在衔铁盘与定子之间会产生气隙。当放松制动时, 线圈通直流电,产生的磁场使衔铁盘压缩弹簧被定子吸附,此时转子被松开,制动解除。 该制动器产生的制动力矩必须大于电机的额定力矩 才能产生制动效果,经验证明安全系数必须大于 2 才能 保证制动的安全性。
1.3 优缺点
虽然弹簧加压电磁安全制动型冶金葫芦符合〔 2007〕第 375 号文件要求,能通过*要求的型式试验, 成本较低,制作简单,其性能基本满足调运熔融金属工 况的要求,而被国内一部分生产企业采用,但存在很严 重的安全隐患。 由于安全制动器增设在传动链的高速端中间有减速机构,不能完全确保安全性;该安全制动器附在减速器上,由减速器漏油引起的制动打滑也有可能发生;支持制动器和安全制动器工作原理和响应速度不同对葫芦安全性也会产生较大影响;后期维护繁琐,安装、调试对操作者要求较高。
2 机械制动型冶金葫芦
2.1 结构形式
此类型冶金电动葫芦同样包含起升机构、运行机构和电器控制系统。作为一种全新的设计产品,产品的安全性、维护方便性和配件的通用性在设计之初就被放在首位。此类型冶金葫芦设置有双起升限位和下降限位装置,增强了电动葫芦的安全使用性能。耐高温钢丝绳和电机满足了冶金行业的需要,在电动葫芦底部设置了隔热罩,以隔离熔融金属的直接高热辐射。电动葫芦的控制类型使用遥控或非跟随式,以确保操作员的人身安全。此类冶金葫芦工作原理:在正常操作期间,传动机构由设置在锥形转子电机上的支持制动器制动,当吊钩和负载超速时,卷筒由设置在其上的安全制动器制动,以防止重物超速下降造成事故。
2.2 机械制动器工作原理
机械制动器包括传感器、棘轮、牵引电磁铁、钢丝绳、棘爪和制动环。制动环固定在棘轮和莲花盘的内圈上,紧紧套在电动葫芦的卷筒上;牵引电磁铁固定安装在电动葫芦外壳上;棘爪放置在棘轮外缘旁并铰接在电动葫芦外壳上,以保证与棘轮的外边缘有一定的检测距离安全制动器作为核心部件,在电动葫芦正常工作时不起作用。只有在电动葫芦起吊重物,支持制动器失灵或出现断轴、断齿时重物开始自由下落,必将带动卷筒突然加速转动,当卷筒转速达到一定的转速时(正常转速的 1.25 倍),棘爪上与莲花盘作跟踪相对转动的转轮克服弹簧拉力突然脱离,摆动转轮,插入棘爪并卡住棘轮,棘轮停止转动,棘轮内圈制动片与卷筒摩擦,强行限制卷筒继续旋转,从而达到安全制动的目的。如果上述动作没有发生,也可以通过电磁铁来实现制动目的。传感器通过检测棘轮齿数(可根据需要调节动作齿数)获得信号,并将其传递给牵引电磁铁,电磁铁拉动钢丝绳克服弹簧拉力,从而拉动棘爪的尾部,棘爪插入并卡住棘轮,棘轮停止转动,棘轮内圈制动片与卷筒摩擦,强行限制卷筒继续旋动,从而也能够达到安全制动的目的。
2.3 优缺点
机械摩擦安全制动型冶金葫芦完全符合〔2007〕第375号文件要求,能通过*要求的型式试验,安全可靠,性能完全满足吊运熔融金属工况的要求,但其结构复杂,加工精度要求高,制造周期长,占压成本较多,在国内被少量有实力的生产企业采用。
3 结语
综上所述,用于安全生产的冶金钢丝绳电动葫芦是*规定的轻小型起重设备,弹簧加压的电磁制动和机械摩擦式制动都能够达到安全制动的目的,但各有利弊。弹簧加压电磁制动型冶金葫芦适用于投入成本较低、加工精度要求低、制动精度要求不高的中小企业;机械摩擦制动型冶金葫芦适用于讲究外观、制动精度要求高、后期维护要求简单方便的高端用户。
