天车大车制动器专用控制装置的设计及应用

马秀萍

（山西太钢不锈钢股份有限公司不锈线材厂， 山西 太原 030003）

不锈线材厂在用的二十余部天车多为20 世纪60 年代的老式通用桥式天车，负责全厂大型设备和棒线材成品的装卸和吊运。由于老式天车全部使用接触器完成速度、档位的切换，随着元器件的老化，维护工作日渐增多，天车在运行过程中也暴露出了诸多不满足现场实际要求的问题。作为设备维护单位，需要采取措施确保天车零故障、零投诉，为生产提供高效优质服务。天车主要由机械、电气和金属三大部分组成，机械部分又包括大车运行机构、小车运行机构、起升机构等，其中天车的大车制动器是确保天车正常运行的重要部件之一[1]。由于老式天车大车采用被动的随车制动方存在诸多弊端，本文着重介绍一种主动制动的技术改进方案。

1 现状概述

1.1 制动器工作原理

天车大车采用三相异步电动机作为动力装置，电机切除电源后依靠惯性继续转动一段时间后才可停下，对于起重设备在突然停电后需要安全保护和准确定位控制，因此需要对拖动的电动机进行制动。制动方式通常分为机械制动和电气制动。大车采用的电磁抱闸制动就是最常用的机械制动，即利用机械装置使电动机断开电源后迅速停转，因其制动力强，广泛应用在起重设备上。如图1 所示，主要由两部分组成：制动电磁铁和闸瓦制动器[2]。制动电磁铁由铁心、衔铁和线圈三部分组成。闸瓦制动器包括闸轮、闸瓦和弹簧等，闸轮与电动机的端轴相连，实现两者同步启停。

图1 制动器结构示意图

制动器电气控制如图2 所示，电磁抱闸的线圈与电动机并联连接，接触器K 闭合时，电动机接通电源的同时电磁抱闸线圈也得电，衔铁YB 吸合，克服弹簧的拉力使闸瓦与闸轮分开，电动机开始运转。当断开控制开关或接触器时，电动机失电，同时电磁抱闸线圈也失电, 衔铁在弹簧拉力作用下与铁芯分开,并使制动器的闸瓦紧紧抱住闸轮, 电动机自由停车的过程中被制动而停转。

图2 制动器电气控制原理图

1.2 制动器的弊端

老式起重设备大车的制动方式均为随车制动，即大车依靠自身的运行惯性和制动器的制动力矩来停到指定位置，这种制动方式存在如下缺点[3]：

1）操作人员为了准确停车须反复或多次点动操作，发生误操作的概率大，不能满足现场生产操作的稳、准、快、安全、合理要求，增加了安全隐患。

2）操作人员不易于控制运行过程速度快慢，如果制动力矩调整不当，会造成吊物游摆，极易发生物体打击及起重伤害事故。

3）电机的启动电流很大，而长时间的频繁启动、停止会造成超负荷运转，运行过程经常造成电机烧损，增加了设备维护力度和成本。

改进前大车采用的随车制动方式如下图所示，电机运行时制动器打开，电机停止时，制动器失电闭合。

2 控制装置的实施

为确保起重设备作业过程零故障，提高生产服务质量，保障职工安全，减少设备的维修费用为厂里将本增效，立足现场实际状况，通过对起重设备操作人员的调研，设计了一套起重设备大车制动器专用控制装置。

2.1 硬件配置

根据现场实际运行情况计算选用自动开关DZ5—20/33 CJ10—20 接触器、普通接线端子、制动器脚踏开关LT3，再根据设计电路进行实际装配控制屏。

图3 制动器硬件配置图

2.2 制动器控制电路

电气原理如图4 所示，制动器由独立于大车电机的380 V 供电，即改变之前两者的并联供电模式，该380 V 电源一路经变压器降压处理成36 V 安全电压作为系统的控制电源给继电器线包供电，当天车行进过程中岗位人员需踩踏脚踏开关使制动器电磁机构得电，克服弹簧的拉力打开抱闸，需要随时停车定位时，松开踏脚踏板，继电器触点断开，制动器的电磁系统失电，衔铁断开，弹簧拉力使抱闸闭合，达到随时准确停车的目的。

2.3 现场实施

根据司机室内的实际布局及空间尺寸，决定将制动器脚踏开关与原电铃合并安装在同一基础板上，根据其自身尺寸合理分布确定其安装底板尺寸为厚5 mm，长320 mm×宽250 mm 的脚踏制动器。为了便于人员操作，将此脚踏装置设计成了与地面倾斜30°角来安装。自动开关和接触器、接线端子合并安装在同一基础板上，安装在司机室顶部。根据其自身尺寸合理分布本着修旧利废的原则确定其安装底板尺寸厚为5 mm 的340 mm×240 mm×50 mm 的废旧材料。这样如图5 所示，通过位于司机室制动器脚踏开关1 来控制控制盘2，主动间接控制制动器3的工作与停止，从而人为的控制制动时间长短，达到平稳停车的目的。

图4 制动器控制电路原理图

图5 改进后的专用控制装置

3 应用效果

改进后的大车制动器，减少了起重设备电机的启动频率情况，有效的延长了电机的使用寿命。确保了起重设备的运行、停止过程平稳，制动更加可靠。踩下踏制动器即可根据生产的需要进行对起重设备进行主动制动，从而保证了操作的可靠性和准确性，有效的满足了生产安全、平稳、高效运行的需求，即要求操作人员稳、准、快、安全、合理的要求，有效的提高了设备的完好率、运转率和工作效率。此大车制动器不仅降低了操作人员的劳动强度及疲劳程度，而且操作简单、方便、实用，使操作人员更更能集中精力，保障了作业规范、标准、高效，有效地降低了作业过程的安全风险，为安全运行提高了有力的保障。制作的起重设备大车制动器专用控制装置外形简单、轻巧、实用、成本低廉、制作简单，有推广价值。