梁有明 陈 峰

江苏省特种设备安全监督检验研究院无锡分院



起重机轮制动器防风阻力测试

梁有明 陈 峰

江苏省特种设备安全监督检验研究院无锡分院

轮制动器作为一种常见的起重机防风装置，其防风阻力直接影响露天起重机的防风性能，在轮制动器投入使用前必须对其防风阻力进行测试。本文介绍了一种专用的起重机防风装置测试系统。该系统不仅能满足轮制动器防风阻力的测试需求，还具有良好的扩展性。

起重机； 轮制动器； 防风阻力； 测试

1 引言

露天起重机经常会遭遇突发性大风的袭击，为降低人员财产损失，露天起重机都要求设置防风装置。轮制动器(也称夹轮器)一般用于起重机大车

或小车运行机构被动车轮的防风制动。

轮制动器在功能上属于防风装置，在结构上则接近于钳盘式制动器。与常见的钳盘式制动器相比，轮制动器具有以下独特之处：一是轮制动器制动钳开口比钳盘式制动器宽得多；二是钳盘式制动器制动力矩施加在专用制动盘上，而轮制动器制动力矩施加在起重机车轮的轮边，因此，既有的工业制动器试验台和安全制动器(钳盘式制动器)试验台均无法满足轮制动器的测试需求。本文介绍了防风装置测试系统的组成和轮制动器防风阻力测试原理，以及应用该系统对某厂家制造的轮制动器的防风阻力进行验证测试的情况。

2 防风装置测试系统组成

起重机防风装置测试系统主要由试验台架、液压系统、电气与软件系统等组成。

2.1 试验台架

试验台架由基座、支架、辊道、辊道滑板、轨道、车轮组、台车架、可滑移式施压台架、轮压模拟油缸、风力模拟油缸、横梁、试验台框架、滑车、双托辊、水平推杆、传感器安装座、第一压力传感器、定位板、平移导向支架、油缸座、轮制动器安装接口等组成(见图1)。

图1 防风装置测试系统结构示意图

车轮组采用标准试验车轮，各车轮直径为800 mm，宽度为150～200 mm，轮压模拟油缸的试验模拟轮压范围为80～800 kN，最大轮压施压压力为20 MPa。为了满足不同型号规格防风的测试需求，本系统中的轨道为标准试验轨道，可按需要选择QU80、QU100或QU120中的任意一种。采用轮制动器制动时的制动力矩(车轮轴上)试验范围为4 000～40 000 Nm。

2.2 液压系统

液压系统的液压站由1台7.5 kW的电动机驱动1台双联齿轮泵供油，在液压油箱上方设有电磁换向阀、比例压力流量阀、溢流阀、液压压力传感器等液压控制元件。其中由压力流量比例阀和叠加压力比例阀设定2个不同的压力等级，前者控制风力模拟油缸和被轮制动器，后者控制轮压模拟油缸。

液压站和试验台架之间的液压管路采用硬管连接，然后采用软管连接到各液压油缸。液压站工作压力为2～20 MPa可调。在测试过程中，常闭式轮制动器通过专用液压管路加压松闸。

2.3 电气与软件系统

液压站电动机通电后，轮压模拟油缸加压产生的垂直压力经试验台架横梁反作用于车轮组，轮压模拟油缸压力达到设定值时，可编程逻辑控制器(PLC)使液压站电机停止。风力模拟油缸逐渐加压产生水平推力作用于试验台车，当水平推力克服轮制动器产生的防风阻力时，车轮组和轨道开始滑动并产生位移。与此同时，设置在轨道自由端的压力传感器开始采集压力值，该压力值即为轮制动器产生的防风阻力。当试验台车触动限位开关时，PLC使液压站电机断电，风力模拟油缸停止加压。在此过程中，各压力传感器、位移传感器将采集到的压力信号和位移信号传送至PLC，信号经过处理后通过工业控制计算机输出。该计算机监控系统采用MCGS组态软件开发，能够实时输出测试曲线并生成测试报告。电气控制工作过程见图2。

图2 电气控制工作过程示意图

3 轮制动器防风阻力测试原理

如图3所示，被试轮制动器通过轮制动器安装接口安装在台车架的左端，按规定条件安装完毕后闭合，轮压模拟油缸按规定加压产生垂直推力，并通过滑车上的双托辊作用至横梁。由于横梁通过支架作用于地面，因此横梁产生一个向下的反作用力传递至试验台车，从而模拟起重机车轮轮压。轮压模拟油缸控制回路的压力传感器和压力变送器将轮压模拟油缸垂直推力信号传送至数据采集处理系统和PLC中。轮压增加至额定值时，通过风力模拟油缸给试验台车施加水平推力(模拟风载荷推力和台车架所受的水平力)，车轮组的车轮与轨道之间产生与水平推力方向相反的粘着阻力，该粘着阻力即为轮制动器产生的防风阻力。由于轨道沿水平推力方向为自由状态，粘着阻力同时给轨道一数值相等的

图3 轮制动器防风阻力测试示意图

推力，在轨道自由端通过第一压力传感器采集该推力，此推力即为防风阻力值。风力模拟油缸缓慢地给试验台车施加水平推力，当水平推力克服被试轮制动器所产生的防风阻力时，风力模拟油缸施加的水平推力由水平推杆传递至试验台车，使车轮组开

始在轨道上滑动或转动；当试验台车触动位移极限限位开关时，PLC使液压站电机断电，关闭阀门。第一压力传感器所采集到的水平推力信号传输到计算机进行处理并输出所需的测试结果。

4 轮制动器防风阻力测试

应用该系统对某公司生产的轮制动器进行防风阻力测试，以验证本系统的实际效果。该轮制动器的主要参数如下：额定夹紧力为55 kN；额定摩擦系数为0.35；额定防风阻力为38 kN；额定松闸油压为6 MPa；试验轮压为200 kN。利用本系统得到多组测试结果，其中重复性最好的一次结果如图4所示。从图4中可以看出，所测轮制动器防风阻力值与额定值(设计值)接近，表明该轮制动器符合设计要求。

图4 轮制动器防风阻力测试结果

5 结语

该起重机防风装置测试系统，自投入运行以来效果良好，填补了国内防风装置室内测试装置领域的空白。由于试验台车可以在轨道上移动，因此可以利用试验台预留的顶轨器和夹轨器安装接口，开展起重机顶轨器和夹轨器的防风阻力测试，具有良好的扩展性。

[1] 中华人民共和国国家标准.GB 6067.1-2010 起重机械安全规程[S].

[2] 侯晓勤,徐长生.港口起重机防风试验研究[J].物流工程与管理, 2009, 31(3):138-140.

[3] 周志飞.门式起重机紧急防风的轮边制动系统[J].起重运输机械, 2005( 9):50-51.

[4] 沈健.夹轮器在岸桥上的应用[J].港口装卸, 2007(5):44.

[5] 吴峰崎,许海翔,姚文庆等.夹轮器抗风防滑能力试验动态仿真研究[J].制造业自动化, 2014, 35(6): 77-80.

[6] 程文勇,李洪金,任立新.露天起重机防风装置的分析与设计要求[J].中国特种设备安全, 2008, 24(1): 20-23.

[7] 从培状.浅谈港口大型装卸机械的防风装置[J].中国特种设备安全, 2009, 25(1): 13-15.

梁有明： 214174，无锡市惠山经济开发区堰新路330号

Wind Proof Capability Test of Crane Wheel Brake

Liang Youming Chen Feng

Branch of Wuxi，Special Equipment Safety Supervision Inspection Institute, Jiangsu

Wheel brake is a kind of common crane wind proof device. Its wind proof capability affects the wind proof performance of the outdoor crane directly. The wind proof capability test of wheel brake is very important before it comes into service. A special test system for the crane wind proof device is developed, which can meet the test requirements of wind proof capability for wheel brake, and has good expension.

crane; wheel brake; wind proof capability; test

2016-08-25

10.3963/j.issn.1000-8969.2016.06.005