双制动系统是桥式起重机卷扬机构保障安全的核心配置,通过主副制动器协同作用实现冗余制动。以下从技术实现与工程应用展开说明:
一、核心制动机制与协同控制
主副制动器组合方案
主制动器:采用液压推杆式双闸瓦制动器,通过液压油缸驱动闸瓦抱紧制动盘,响应时间≤0.3 秒,制动力矩可达额定值的 1.5 倍。例如,某钢厂起重机主制动器在 20 吨载荷下制动距离≤0.5 米。
辅助制动器:配置电磁盘式制动器,断电时弹簧驱动刹车片抱死制动轮,提供额外制动力矩(通常为主制动器的 30%-50%),确保主制动器失效时仍能稳定停机制动。
同步控制逻辑
分级制动策略:正常停机时,主制动器优先动作降低速度至 0.5m/s 以下,辅助制动器随后介入实现完全抱死,减少冲击载荷。某港口起重机应用此方案后,制动冲击降低 60%。
故障冗余切换:通过压力传感器监测主制动器油缸压力,当压力低于设定值(如额定压力的 80%)时,辅助制动器自动触发,响应时间≤0.2 秒。
二、安全冗余设计与监测
多重机械保护
制动间隙监测:采用激光位移传感器实时测量闸瓦与制动盘间隙,超过 2mm 时触发报警并限制起升动作,精度 ±0.1mm。
温度保护机制:在制动盘表面安装 PT100 铂电阻,当温度超过 150℃时,自动切断动力回路并启动风冷系统,降温速率≥10℃/ 分钟。
机械锁死装置:卷筒轴端加装棘轮棘爪机构,断电时棘爪自动卡入棘轮,承受 1.2 倍额定载荷,防止溜钩。
智能监测系统
振动频谱分析:通过加速度传感器监测制动时的振动信号,当异常频率(如齿轮啮合频率的 2 倍频)出现时,系统自动降速至 0.3m/s 以下。
油液状态监测:液压系统集成污染度传感器,当油液颗粒度超过 NAS 8 级时,提示更换 46# 抗磨液压油。
三、材料工艺与维护管理
关键材料选型
制动盘:采用 HT250 灰铸铁(抗拉强度≥206MPa),表面淬火深度 2-3mm,硬度达 HRC45-50,耐磨损寿命提升 3 倍。
刹车片:半金属摩擦材料(含 30%-50% 钢纤维),摩擦系数 0.3-0.5,耐温≥300℃,磨损率≤0.1mm/100 次制动。
制造工艺规范
动平衡控制:制动盘组件经高速动平衡试验(转速 3000r/min),残余不平衡量≤5g・cm,确保运行平稳。
焊接工艺:制动器支架采用 CO₂气体保护焊,焊缝探伤达 JB/T 4730.3 II 级标准,抗疲劳性能提升 20%。
维护管理要点
制动间隙调整:每班用塞尺检查闸瓦间隙,主制动器保持 0.8-1.2mm,辅助制动器 0.5-0.8mm,偏差超过 ±0.2mm 需重新调校。
刹车片更换标准:磨损量超过原始厚度的 20% 或出现裂纹时,需成对更换,更换后需进行贴磨处理,确保接触面积≥60%。
液压系统维护:每季度清洗液压油过滤器,每年更换液压油,油液清洁度控制在 NAS 7 级以内。
四、工程应用案例
冶金行业
某炼钢厂 125 吨铸造起重机采用液压推杆 + 电磁盘式双制动系统,在吊运钢水包时,主制动器失效情况下,辅助制动器仍能在 1.5 秒内抱死卷筒,避免重大事故。
港口物流
自动化码头的岸边集装箱起重机集成双制动在线监测系统,通过温度传感器和接近开关实时监控制动状态,设备故障率下降 40%,年维护成本减少 25 万元。
安装调试规范
同轴度校准:使用激光对中仪调整主副制动器同轴度,偏差≤0.1mm/m,确保制动力均匀分布。
制动力测试:空载状态下,主副制动器协同制动时,卷筒转速从 50r/min 降至静止时间≤2 秒,制动距离≤0.3 米。