浅谈同轨道起重机间缓冲器的应用

摘要：缓冲器是同轨道起重机间重要的安全防护装置，本文介绍了橡胶式缓冲器、弹簧式缓冲器、液压式缓冲器、聚氨酯式缓冲器的原理、结构及相互间的优劣特点，阐述了同轨道起重机间缓冲器安装方式的利弊，提供缓冲器选用、使用的参考依据。

关键词：起重机;缓冲器;应用

引言

缓冲器是一种吸收起重机与物体相碰时能量的安全装置，在起重机制动器和位置限制器失灵后起作用。当起重机与轨道端头立柱或同轨起重机相接接触时，保证起重机平稳停车。缓冲器即能有效吸能又能减缓速度，是起重机最有效最直接的安全防护装置。

1.缓冲器几种形式及特点

缓冲器能承受失控时仍然高速运动的设备突然加载的冲击载荷， 并且起到有效地延长加载时间， 以减小反作用到设备本身上的冲击力的作用。国内生产的起重设备中，大部分使用的是橡胶式，弹簧式、液压式和聚氨酯式缓冲器，下面分别介绍各种形式缓冲器的特点。

1.1橡胶式缓冲器

橡胶缓冲材料是一种典型的粘弹性材料， 具有一定的弹性， 有较大的阻尼，内摩擦衰减振动的效果较好， 可以在拉伸、压缩、剪切等各方面都产生弹性变形而吸收振动。橡胶式缓冲器就是依据其材料特性制成的缓冲装置。

橡胶式缓冲器是一种非常好的非金属弹性元件， 弹性模量低，弹性变形大， 普通橡胶弹性模量为7.8MPa， 单位体积储存的变形能比金属弹性元件大很多倍， 内摩擦大， 阻尼性能好， 可消耗30%～50% 的冲击能， 使设备受到的冲击力降至最小;在缓冲过程中的振动衰减周期少，冲击对设备的传动精度造成的影响小;缓冲效果优于弹簧式缓冲器。

橡胶式缓冲器抗冲击、抗压性能较弱，吸收能量较小，使用寿命短，缓冲性能具有温度敏感性，橡胶低温时易冷硬脆化，导致缓冲效果差。

橡胶式缓冲器结构简单、制作容易、安装方便、重量轻、成本低，一般用于起重机运行速度不超过20m/min的场合。

1.2弹簧式缓冲器

弹簧式缓冲器是一种蓄能型缓冲器，当弹簧式缓冲器在受到冲击后，它将设备的动能转化为弹簧的弹性变形能（弹性势能）。由于弹簧的反力作用，使设备得到缓冲、减速。但当弹簧压缩到极限位置后，弹簧要释放缓冲过程中的弹性变形能使设备反弹，撞击速度越高，反弹速度越大，反弹现象越明显。

弹簧式缓冲器是目前应用最广的缓冲器，它的构造与维修比较简单，使用可靠，对工作温度没有特殊要求，吸收能量较大，约100J/KG～250J/KG（弹簧）。主要用于桥式、门式起重机，也可用于其他起重机。其缺点是成本较高，缓冲后反弹现象严重，缓冲不平稳。弹簧式缓冲器适用于低速设备，不宜用于运行速度大于2m/s的场合。

1.3液压式缓冲器

液压式缓冲器结构主要由缸体、活塞、蓄压器（或弹簧、空气等）等装置组成。其工作原理是：物体撞在活塞杆上，活塞就会压缩压力室内的液压油。由于内缸套与活塞之间的间隙很小，因此受压液压油从孔口喷出。此时通过动压阻力的作用，将冲击能转换为热能。由于活塞杆缩回缓冲器主体内，因此活塞杆体积增加部分所产生的压缩液压油会使蓄压器收缩。撞击结束后，具有高压的蓄压器反过来推动隔离活塞油室中的的液压曲压回油缸，完成缓冲器的复位。

液压式缓冲器是一种耗能型缓冲器，与其它类型（橡胶、弹簧等）缓冲器比较具有吸收能量大、销量高、效率高，小型化，不会回弹较大的冲击能量，复位平稳，能够大幅减少噪音，提供安静的工作环境。

液压式缓冲器缺点是造价太高，液压管路易泄漏，易出故障，维修时工作量大。

1.4聚氨酯式缓冲器

聚氨酯是聚氨基甲酸酯的简称，英文名称polyurethane，它是一种新兴的有机高分子材料，可以代替橡胶，塑料，尼龙等。聚氨酯式缓冲器是利用聚氨酯材料性能采用新工艺生产的缓冲装置。

聚氨酯式缓冲器工作时对起重机几乎没有反弹冲击，缓冲性能好，单位体积冲击容量大，耐磨，耐油，耐老化，耐酸碱、有机溶剂腐蚀，耐高温、低温，绝缘，防爆，相对密度小，重量轻，无污染，无毒无味，无噪音，结构简单，价格低廉，安装维修方便，使用寿命长。尤其适合防爆场所使用。

2.缓冲器的安装方式

一般起重机都是单台设计制造，起重机出厂时大车缓冲器安装在起重机两侧，止挡体安装在轨道端部。

同轨道多台起重机的安装使用，从实际使用来看，存在缓冲器直接碰撞缓冲器的情况。由于轨道平面存在安装误差和磨损变形、起重机运行引起的震动抖动、安装精度存在误差等原因，会导致同轨道两台起重机缓冲器高度存在偏差，安全尺失效。又因缓冲器端部尺寸较小，缓冲器在较大冲击力下相碰时，常会挤压交错，难以良好对接。因此缓冲器很容易造成损坏失效，留下安全隐患。

河北钢铁集团司家营研山铁矿有限公司目前使用同轨道桥式起重机缓冲器为聚氨酯式缓冲器，安装方式为在两个起重机之间分别设置一个缓冲器和一个止挡体，如图1多台起重机间缓冲器安装图

图1   多台起重机间缓冲器安装图

此安装方式不仅增加起重机碰撞间的接触面积，防止出现挤压交错，避免缓冲器之间难以良好对接的缺陷;同时也有效提高缓冲效果，消除安全隐患，并且有效保护缓冲器不受损坏，降低缓冲器的维修费用。采用上述缓冲器及其安装方式，公司每年节约成本30余万元，未因缓冲器作用失效发生过一起安全事故。

3.结 论

同轨起重机之间设置缓冲器的目的是吸收起重机的运行动能，以减缓设备间的冲击，使起重机械平稳缓慢停止，保护设备正常使用。本文从多个方面阐述了四种形式缓冲器的特点及其安装方式，在一般情况下，起重机选用聚氨酯式缓冲器，同轨道起重机间采用一端设置缓冲器一端设置止挡体的安装方式，可以为用户节约较大成本并可以提供较高的安全可靠性。

参考文献：

[1]顾吉丰.橡胶缓冲器设计与性能试验.电子工程机械[J]，2009年第25卷第1期：45-48.

[2]起重机用液压缓冲器.中华人民共和国机械行业标准[JB/T7017-93][S].

作者简介：张俊羽（1983-），男，河北省唐山市人，大学本科学历，工程师，研究方向：设备安全可靠性应用。