张海仓

摘要：起重机是一种危险性较大的特种机械设备，它广泛应用于机械、化工等行业中。起重机上的安全制动器是整个起重机械设备的安全部件和装置，起重机所有的作业都是依靠安全制动器所展开的。在一些特殊的作业场所，起重机安全制动器会出现制动器突然失灵、制动力不足等问题影响整个起重机的安全运行。因此展开对起重机安全制动器的改造以及电器控制相关研究具有重要性和必要性。下文主要从起重机安全制动器的作用及构造情况入手，探索起重机安全制动器的改造方法和电器控制情况。

关键词：起重机;安全制动器;改造方法;电器控制

0  引言

随着我国起重机械的广泛应用，起重机安全制动器种类和类型也逐渐得到完善发展，对于各种安全制动器的性能优化仍旧在持之以恒地探索中，改造安全制动器性能势在必行。

1  起重机安全制动器运行

1.1 起重机安全制动器  起重机安全制动器在科学技术的支持下实现了多类型发展，安全制动器在产品结构上呈现出更加优化合理的趋势。如，安全制动器上的退距均等装置的设计，其更加方便安全制动器两侧退距的调整的均等性，从而减少不均衡的摩擦磨损，延长安全制动器的使用寿命。按照安全制动器的使用功能来划分，该安装在起重机上，能够确保起重机起升机构在高速轴制动器失效或是高速轴与低速轴之间的传动机构出现故障，从而实现起重机的动力制动器的安全可靠制动，避免因为出现无负载情况下的猛烈加速下降，带来安全事故和经济损失。市面上现存的安全制动器种类繁多，根据工作状态划分，可以分为常态式、封闭式以及综合式。综合式安全制动器综合了常态式和常闭式两种安全制动器的性能优势，是较为常见的一种制动器设备。另外还可以按照驱动方式、结构形式等进行分类。

1.2 起重机安全制动器运行  当前起重机安全制动器在运行中主要是根据结构，完成对起重机的制动管理。由于不同结构类型的安全制动器的结构方面具有细微的差异，且发挥作用的机制不同。本文主要选用SBD-D系列安全制动器为例。①组成结构。该系列的安全制动器主要是由液压缸、制动臂、退距调节螺栓、退距均等调节装置、锁紧螺母、制动瓦、瓦块随位装置、吊装螺栓以及开闸限位开关组成。②安全制动器的工作原理。在起重机运行中，SBD-D系列安全制动器是通过液压站中的压力油为动力控制电磁阀进入到制动器油缸中，给予压缩碟簧动力以此带动活塞杆两侧制动臂外张，制动力矩消除产生动力制动。反之，当电磁阀失电复位的时候，液压油的下降返回液压站油箱，带动制动臂运作，建立制动力矩的运行原理。③起重机安全制动器的运行现状。在各种起重机应用中，安全制动器会出现无故制动失灵的情况。在做好对制动器的故障排查以及维修的同时，还需要能够展开对制动器液压系统的优化调整，使得整个系统正常运行。

2  起重机安全制动器的改造方式及电器控制研究

随着机械系统所面临着越来越复杂的操作对象，为了满足日益进步的工程需求，同时改变安全制动器存在的技术短板问题。如，起重机安全制动器在制动过程中其随位拉杆会出现较大的弹性变形，从而影响系统制动效果，还因为出现系统保压时间较短带来的制动效率低等问题。

2.1 起重机安全制动器的改造理论

TRIZ理论是一种可以用以创新的理论，它有助于我们打破固定的思维定势，采取创新性的思维情况进行产品的改良完善。对于起重机安全制动器而言，借助TRIZ理论具有现实意义。对于起重机安全制动器内部结构和运行的改造，势必会影响到制动器其他的结构性能。导入TRIZ理论消除改造所引起的矛盾问题。

2.2 起重机安全制动器的结构改造

①制动冲击改进。起重机安全制动中，尽可能减少制动冲击才可以实现发挥制动器的效率。消除制动冲击可以通过以下几个方面入手：是实现夹钳随位机构的改进设计。夹钳隧洞机构是保障制动过程中的夹钳能够同卷筒轮缘同步运行的机构，在制动器自身的机构设计中，随位弹簧的位置正好限制出两夹钳的运用轨迹。因此是通过在制动器底座上安装元件形成支撑装置，在支撑装置上安装夹钳的随位装置机构。如图1所示。在安全制动器的正常运行中可以发现，既想要确保夹钳随位装置在工作中随时平行于卷筒，又要设置好夹钳随位装置的稳定可靠位置，确保制动的平稳可靠。此时必须改变夹钳的随位装置位置，可以说这是安全制动器改造的两难境况。根据TRIZ理论来说，可以借助空间分离原理和整体部分分离原理，实现对夹钳随机结构的改进设计。首先是利用空间分离原理，将安全制动器的随位装置的分解，将分解后的对零部件进行随机分配为随位拉杆和连接块的积极部位，对积极部位零部件进行合并设计。如将随位拉杆一端与带有圆柱形滑道的连接块进行结构和功能的合并，形成带有长方形画到的平面机构。其次是对于制动臂中间的随位拉杆进行嵌套处理，将其嵌套在滑道上端面上，利用该销轴来替代原有的夹钳随位装置的支撑机构，调整螺钉的松紧程度来调整拉杆的定位位置。最后是在制动臂上的中间销轴上端面开一个错位扣子，将随位拉杆、销轴以及制动臂合作，完成夹钳随位机构的功能。改进后的夹钳随位机构改进设计方案如图2所示。

通過对改进前后的方案性能进行动力学仿真模型设计，可以发现，安全制动器的夹钳随机机构不论是上下还是左右钳，在运行中其始终可以满足夹钳的随位的功能需求。

②液压驱动系统改进。安全制动器的液压驱动系统存在的问题为系统中的蓄能器保压时间较短，会导致液压泵频繁充液，对于整个安全制动器的电器起到严重的影响。现有的液压驱动系统的油缸系统如图3所示：而造成这一冲突的原因在于，液压油缸活塞密封处既不希望发生泄露也不希望密封处会出现摩擦、磨损等情况。因此借助TRIZ理论中的冲突解决原理，可以将该技术冲突进行设备设置。同样地利用空间分离原理和整体与部分分离原理，将液压系统中液压缸密封泄露以及保压时间短的问题进行改造处理。首先是应用组合原理将液压系统油缸活塞密封处的第二道密封圈同滑环结合形成滑环式组合密封。在此活塞可以变成一种动力传输动力，而所采用的o形圈是一种尼龙材料等，其密封强度不够高，因此容易发生泄露，将其同滑环进行组合的话，可以有效地弥补这种密封性不高的问题。其次是利用分割原理，对原先的密封系统的各个元件进行分解，重新排序组合。对于第一道密封圈中添加很薄油膜，第二道密封圈添加润滑材料，并在第一道和第二道密封圈之间增加支撑环，如此改变原先两道密封线圈不够稳定润滑的情况，也增加两道密封圈之间具有足够的存储空间，不会导致滑环式出现泄油情况出现。最后是物理改变原理，改变密封圈的密封材料的性能，使其具有良好的回弹性和柔性，不会产生较大的摩擦，影响密封性能。改良后的安全制动器的液压密封系统如图4所示。

总之，起重机安全制动器在应用中所呈现出来的制动器产生制动冲突以及系统保压时间过短等问题，在技术层面上来说，其是当下的安全制动器普遍具有的技术矛盾，对此的改造设计必须基于新的设计理念和制造理论，导入TRIZ理论的问题创新解决原理。

3  结束语

综上所述，起重机安全制动器的结构性能的影響因素较多，一旦受到外界复杂因素的影响，整个起重机的安全制动器作用效力就会产生变化，为起重机的实践应用带来威胁。因此基于起重机安全制动器结构以及性能特点，提出改造方法及电器控制具有现实意义。

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