專利名稱：有軌運(yùn)行式起重機(jī)緊急防風(fēng)制動(dòng)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于有軌運(yùn)行式起重機(jī)(龍門式起重機(jī)、門座式起重機(jī)等)的緊急防風(fēng)制動(dòng)裝置，尤其是具有二次分級(jí)制動(dòng)、力矩漸加制動(dòng)、防抱死制動(dòng)功能的防風(fēng)制動(dòng)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前，鐵路貨場(chǎng)、港口等使用的龍門式起重機(jī)(以下簡(jiǎn)稱門吊)，基本上都配備了各種緊急防風(fēng)裝置，其中，門吊的主動(dòng)輪一般采用兩級(jí)制動(dòng)輪式的防風(fēng)制動(dòng)裝置，即采用小直徑制動(dòng)輪(Φ200mm)，來(lái)實(shí)施工作制動(dòng)，采用大直徑制動(dòng)輪(Φ300mm)，實(shí)施緊急防風(fēng)制動(dòng)，要求其能夠在正常工作情況下實(shí)施有緩沖的制動(dòng)方式，在緊急情況下，實(shí)施無(wú)緩沖的緊急防風(fēng)制動(dòng)。有緩沖的制動(dòng)方式(二次分級(jí)制動(dòng))，是通過(guò)防風(fēng)制動(dòng)輪在工作制動(dòng)動(dòng)作后進(jìn)行延時(shí)動(dòng)作(5-8s)來(lái)實(shí)現(xiàn)。有的單位(如哈爾濱局)門吊主動(dòng)輪防風(fēng)制動(dòng)采用力矩漸加式制動(dòng)器，其原理為在普通電力液壓塊式制動(dòng)器上，加裝漸加器模塊，使制動(dòng)力矩在初始時(shí)制動(dòng)力矩漸加，實(shí)現(xiàn)緩沖制動(dòng)，最終時(shí)力矩達(dá)到額定制動(dòng)力矩，以實(shí)現(xiàn)工作制動(dòng)和緊急防風(fēng)制動(dòng)相結(jié)合。
采用臺(tái)車式的門吊，主動(dòng)臺(tái)車的緊急防風(fēng)裝置一般采用齒輪副或鏈傳動(dòng)，將同一臺(tái)車上的兩個(gè)或以上的車輪相連，以便于采用兩級(jí)防風(fēng)制動(dòng)裝置。對(duì)于門吊的被動(dòng)輪(臺(tái)車)的緊急防風(fēng)制動(dòng)，由于沒(méi)有減速器，無(wú)法使用高速軸帶制動(dòng)輪式的制動(dòng)，因此一般采用手動(dòng)或電動(dòng)集中控制鐵鞋，個(gè)別采用了楔緊式防風(fēng)制動(dòng)裝置。
現(xiàn)有的這幾種緊急制動(dòng)裝置在使用中，存在著一些問(wèn)題和缺點(diǎn)1、主動(dòng)輪采用的二次分級(jí)制動(dòng)式和液壓力矩漸加器式緊急制動(dòng)裝置存在的問(wèn)題(1)由于這兩種制動(dòng)形式都是采用在大車輪減速器的高速軸上，套裝大力矩塊式制動(dòng)器的方式，而沒(méi)有采用對(duì)門吊大車走行系統(tǒng)傳動(dòng)鏈的末端直接進(jìn)行制動(dòng)的方式(安全制動(dòng)器要求裝在傳動(dòng)鏈的末端)，因此，存在著傳動(dòng)鏈長(zhǎng)，很可能出現(xiàn)在實(shí)施緊急制動(dòng)時(shí)，由于瞬間制動(dòng)力矩過(guò)大，造成高速軸扭斷無(wú)法制動(dòng)的隱患(在現(xiàn)場(chǎng)，運(yùn)行機(jī)構(gòu)減速器高速軸斷軸故障經(jīng)常發(fā)生)。
(2)由于兩級(jí)制動(dòng)需要在同一電機(jī)上安裝兩個(gè)制動(dòng)器，因此，必須使用雙出軸電機(jī)或?qū)p速器高速軸進(jìn)行改造，才能安裝。液壓力矩漸加器式制動(dòng)裝置在安裝時(shí)，也需加裝300mm制動(dòng)輪或?qū)υ械墓ぷ髦苿?dòng)輪進(jìn)行更換。
(3)這兩種制動(dòng)器在實(shí)施無(wú)緩沖的緊急制動(dòng)時(shí)，最終結(jié)果是制動(dòng)器將車輪抱死，使車輪在鋼軌上滑行。這里存在兩個(gè)問(wèn)題，一是全速行駛的門吊，大車最大行駛速度一般為0.7-1m/s，加上大風(fēng)的加速作用，在門吊被刮走很短的時(shí)間后，就將達(dá)到門吊的傾翻速度，這時(shí)如實(shí)施無(wú)緩沖的緊急制動(dòng)，將會(huì)使門吊傾翻。1二是將門吊緊急防風(fēng)裝置的最終實(shí)現(xiàn)的目的定為能使門吊大車輪在鋼軌上滑行，實(shí)際上并不能達(dá)到在最短距離內(nèi)制動(dòng)停車的目的。眾所周知，當(dāng)車輪抱死與軌面(地面)產(chǎn)生滑移時(shí)，車輪與軌面的附著力將完全消失，制動(dòng)器將無(wú)法利用車輪與軌道的最大附著力進(jìn)行減速(車輪的滑移率在15％-25％時(shí)，車輪與軌面有最大的附著系數(shù))，也無(wú)法將吊車的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為制動(dòng)器的熱能而實(shí)施有效的減速。同時(shí)，車輪抱死滑行時(shí)，將加劇車輪的磨損，使車輪圓周度不均勻，減少使用壽命。
2、被動(dòng)輪使用的緊急防風(fēng)裝置由于門吊的被動(dòng)輪沒(méi)有電機(jī)和減速器，主動(dòng)輪上采用的高速軸制動(dòng)方案無(wú)法使用。因此，對(duì)于被動(dòng)輪的緊急防風(fēng)裝置一般有三種方案，一是使用手動(dòng)或集控鐵鞋來(lái)對(duì)被動(dòng)輪實(shí)施緊急制動(dòng)。二是將臺(tái)車中的從動(dòng)輪，采用齒輪副或鏈輪，將同一臺(tái)車的兩個(gè)或兩個(gè)以上車輪相連，以便能與主動(dòng)輪一起使用兩級(jí)緊急防風(fēng)裝置。三是為被動(dòng)輪加裝聯(lián)軸器、減速器、制動(dòng)輪等，之后在高速軸上加裝兩級(jí)緊急防風(fēng)裝置。
在被動(dòng)輪(臺(tái)車)所采用的手動(dòng)(電動(dòng))集中控制鐵鞋，于由鐵鞋制動(dòng)系統(tǒng)是一種十分原始的制動(dòng)方法，因此在使用中，存在著結(jié)構(gòu)復(fù)雜、傳動(dòng)距離長(zhǎng)，調(diào)整不便，操縱力過(guò)大(大于200N)、鐵鞋提起和放下時(shí)位置不標(biāo)準(zhǔn)等問(wèn)題。在臺(tái)車被動(dòng)輪上采用開式齒輪聯(lián)接的方案和加裝減速器的方案，可以使被動(dòng)輪能夠和主動(dòng)輪一樣，采用二級(jí)制動(dòng)的方案，但由于臺(tái)車的每一個(gè)車輪的圓周不可能完全一樣，在運(yùn)行中存在一個(gè)誤差累加，當(dāng)誤差累積過(guò)大時(shí)，會(huì)造成一個(gè)車輪瞬間滑動(dòng)或鏈子被拉斷，并也存在著轉(zhuǎn)動(dòng)距離長(zhǎng)，成本高的問(wèn)題。
實(shí)用新型的目的為了解決現(xiàn)有的門吊緊急防風(fēng)裝置存在的只能在門吊走行高速軸上制動(dòng)，不能應(yīng)用于被動(dòng)輪或被動(dòng)臺(tái)車，制動(dòng)方式原始，安裝維修困難等問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種全新的制動(dòng)方案，不僅能解決現(xiàn)有制動(dòng)器無(wú)法在起重機(jī)被動(dòng)輪、采用“三合一”驅(qū)動(dòng)的主動(dòng)輪上安裝大力矩防風(fēng)制動(dòng)器的問(wèn)題，可以直接在起重機(jī)運(yùn)行傳動(dòng)軸的未端實(shí)施制動(dòng)，達(dá)到實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有防風(fēng)制動(dòng)裝置的所有功能的目的，而且還可通過(guò)加裝功能模塊，具有防抱死制動(dòng)功能，方便可靠地用于龍門式起重機(jī)、門座起重機(jī)的防風(fēng)制動(dòng)。
實(shí)用新型的技術(shù)方案本實(shí)用新型解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是由防風(fēng)控制單元(包括風(fēng)速測(cè)量裝置和控制器)、液壓泵站、液壓制動(dòng)鉗盤三部份組成新型防風(fēng)制動(dòng)系統(tǒng)。防風(fēng)控制單元安裝在起重機(jī)司機(jī)室內(nèi)，通過(guò)電線路與液壓泵站的電磁閥相連，以控制制動(dòng)鉗盤內(nèi)油路的通斷；液壓泵站為一閉環(huán)衡壓系統(tǒng)，為制動(dòng)鉗提供工作油壓，通過(guò)油管與液壓鉗盤制動(dòng)器相連接，液壓制動(dòng)鉗直接作用于起重機(jī)鋼制車輪輪緣側(cè)面以實(shí)施制動(dòng)。
當(dāng)起重機(jī)正常工作完畢或發(fā)生非正常斷電以及由防風(fēng)控制單元的風(fēng)速儀發(fā)出斷電信號(hào)后，先由防風(fēng)控制器2內(nèi)的蓄電池為電磁閥中的電磁鐵提供3-5s的延時(shí)電流，以實(shí)現(xiàn)二級(jí)緩沖制動(dòng)功能，既在小直徑工作制動(dòng)器動(dòng)作后3-5s后，系統(tǒng)的電磁閥失電恢復(fù)零位，接通制動(dòng)鉗盤供油油路，由蓄能器向鉗盤供油實(shí)施制動(dòng)，(見(jiàn)圖2)同時(shí)，由于單向閥能起到單向液壓鎖的作用，因此可以使制動(dòng)器一直處于制動(dòng)狀態(tài)，一直保持到下一次工作為止。
當(dāng)突起大風(fēng)時(shí)需要實(shí)施無(wú)緩沖的制動(dòng)時(shí)，由司機(jī)按下防風(fēng)控制器上的緊急防風(fēng)按鈕，立即切斷電磁閥中電磁鐵的電源，系統(tǒng)的電磁閥失電恢復(fù)零位，接通制動(dòng)鉗盤供油油路，由蓄能器產(chǎn)生10Mpa左右的高壓油，進(jìn)入制動(dòng)鉗盤的活塞內(nèi)，推動(dòng)摩擦壓向大車輪緣，產(chǎn)生相當(dāng)于在高速軸上650N.m制動(dòng)力矩使車輪立即制動(dòng)。采用液壓制動(dòng)鉗直接作用于車輪的方式，可以直接對(duì)傳動(dòng)鏈的未端實(shí)施制動(dòng)，不需要減速器，因此可以解決起重機(jī)從動(dòng)輪(無(wú)減速器)、采用“三合一”驅(qū)動(dòng)的主動(dòng)輪的無(wú)法安裝大力矩防風(fēng)制動(dòng)的問(wèn)題。
系統(tǒng)的液壓泵站的組成見(jiàn)

圖1，它由油箱、電機(jī)、單向液壓泵、單向閥、蓄能器、壓力繼電器、安全閥、電磁閥、過(guò)濾器等組成，它的工作程序如下當(dāng)門吊開始作業(yè)時(shí)，接通全車電源，這時(shí)本制動(dòng)系統(tǒng)中的電磁閥通電，變?yōu)楣ぷ鳡顟B(tài)，將制動(dòng)鉗盤油缸中的油路與回油箱的油路導(dǎo)通，使制動(dòng)鉗盤內(nèi)的高壓油流回貯油室，制動(dòng)鉗盤內(nèi)的活塞靠矩型油封圈的彈性而自動(dòng)復(fù)位，保持原有間隙，使摩擦片與大車輪緣脫離接觸，解除制動(dòng)動(dòng)，門吊開始正常工作；在門吊通電的同時(shí)，本制動(dòng)系統(tǒng)中的電機(jī)通電，開始帶動(dòng)液壓泵工作，向系統(tǒng)輸出高壓油，由于電磁閥通電后處于工作狀態(tài)，切斷了通往制動(dòng)鉗盤的油路，因此，這時(shí)系統(tǒng)變?yōu)橄蛐钅芷鞅糜?，?dāng)蓄能器中的油壓達(dá)到設(shè)定值時(shí)，壓力繼電器開始動(dòng)作，斷開電機(jī)電路，使電機(jī)停轉(zhuǎn)。當(dāng)由于泄漏等原因引起系統(tǒng)油壓下降時(shí)，壓力繼電器復(fù)位，再次接通電機(jī)電路，向系統(tǒng)供油，使系統(tǒng)壓力始終保持在標(biāo)定值。
根據(jù)用戶的不同要求，系統(tǒng)可以通過(guò)加裝不同的模塊，還可實(shí)現(xiàn)其它兩種不同的制動(dòng)方式一、力矩漸加式制動(dòng)實(shí)施力矩漸加式制動(dòng)時(shí)，只需在原系統(tǒng)油路中增加一個(gè)單向節(jié)流閥(見(jiàn)圖3)，當(dāng)需要實(shí)施制動(dòng)時(shí)，只需按下制動(dòng)電鈕，使系統(tǒng)的電磁斷電，由蓄能器向鉗盤供油實(shí)施制動(dòng)，但由于單向節(jié)流閥的作用，使制動(dòng)鉗盤中的壓力在4-6s內(nèi)緩慢升高到最大值，以實(shí)現(xiàn)力矩逐漸加大的制動(dòng)方式。在解除制動(dòng)時(shí)，鉗盤中的高壓油可以通過(guò)單向節(jié)流閥的單向閥而不通過(guò)節(jié)流口流回油箱，以達(dá)到快速解除制動(dòng)的目的。
二、ABS防抱死制動(dòng)當(dāng)需用戶需要更先進(jìn)的制動(dòng)方式時(shí)(圖4)，可以在系統(tǒng)油路中增加ABS模塊，即一個(gè)循環(huán)式制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器(汽車用成品)、轉(zhuǎn)速傳感器和簡(jiǎn)單電控單元，即可具有ABS防抱死功能當(dāng)門吊大車運(yùn)行速度低于5mk/h時(shí)，壓力調(diào)節(jié)器不工作，系統(tǒng)按正常方式實(shí)施制動(dòng)；當(dāng)運(yùn)行速度超過(guò)5mk/h時(shí)，由轉(zhuǎn)速傳感器檢測(cè)出運(yùn)行速度超過(guò)額定值時(shí)，由電控單元向壓力調(diào)節(jié)器發(fā)出指令，使制動(dòng)器制動(dòng)力矩反復(fù)循環(huán)變化，將門吊大車輪與鋼軌的滑移率控制在8％-35％的范圍內(nèi)變化，以達(dá)到防抱死制動(dòng)的目的。
實(shí)用新型的有益效果本實(shí)用新型的有益效果是除了完全能夠達(dá)到現(xiàn)有防風(fēng)制動(dòng)系統(tǒng)的技術(shù)要求外，還具有以下的優(yōu)點(diǎn)和積極效果
(1)采用成熟的液壓鉗盤式制動(dòng)器，具有盤式制動(dòng)器的所有優(yōu)點(diǎn)。
(2)不增加任何附加裝置(制動(dòng)盤、聯(lián)軸器等)、直接作用于起重機(jī)大車車輪。
(3)制動(dòng)器為常閉形式，不使用機(jī)械(彈簧等)常閉裝置，而是利用液壓鎖來(lái)實(shí)現(xiàn)。
(4)體積小，可方便地安裝在現(xiàn)有起重機(jī)的有限空間內(nèi)。
(6)采用模塊化設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)二次制動(dòng)、力矩漸加制動(dòng)、ABS防抱死制動(dòng)功能。
(5)在經(jīng)濟(jì)性、維修性和可靠性方面，要比現(xiàn)有的制動(dòng)裝置有較大的優(yōu)勢(shì)。
附圖圖面說(shuō)明圖1是本實(shí)用新型液壓泵站的液壓系統(tǒng)原理圖圖2是具有二次分級(jí)制動(dòng)功能的系統(tǒng)原理圖。
圖3是具有力矩漸加制動(dòng)的系統(tǒng)原理圖。
圖4是具有ABS防抱死制動(dòng)的系統(tǒng)原理圖。
圖中1.液壓油箱，2.過(guò)濾器，3.單向液壓泵，4.安全閥，5.單向閥，6.壓力繼電器，7.氣囊式蓄能器，8.電磁閥，9.電動(dòng)機(jī)，10.防風(fēng)控制器，11.起重機(jī)大車輪，12.制動(dòng)鉗，13.單向節(jié)流閥，14.循環(huán)式制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器，15.電控單元，16.轉(zhuǎn)速傳感器具體實(shí)施方式
在圖2中的實(shí)施例為二次緩沖制動(dòng)方式，當(dāng)起重機(jī)開始工作時(shí)，電機(jī)(9)通電，開始帶動(dòng)單向液壓泵(3)工作，通過(guò)單向閥(5)向氣囊式蓄能器(7)泵油，當(dāng)蓄能器(7)中壓力達(dá)到額定值時(shí)，壓力繼電器(6)動(dòng)作，切斷電機(jī)電源，使系統(tǒng)保持額定壓力，如系統(tǒng)壓力由于滲漏等原因下降后，壓力繼電器自動(dòng)接通電機(jī)電路，使系統(tǒng)壓力維修持在額定值。如出現(xiàn)意外故障造成系統(tǒng)壓力過(guò)高時(shí)，將通過(guò)安全閥(4)泄漏，保證系統(tǒng)安全；在電機(jī)通電的同時(shí)，電磁閥(8)由防風(fēng)控制器送電，電磁閥(8)吸合，閥體處于工作位置，接通制動(dòng)鉗(12)與油箱(1)的回路，制動(dòng)鉗(12)松開，車輪(11)可以正常工作。當(dāng)起重機(jī)在工作中突起大風(fēng)時(shí)，司機(jī)按下防風(fēng)控制器(10)的操作按鈕，使電磁閥(8)斷電，閥體在彈簧的作用下恢復(fù)非工作狀態(tài)，接通蓄能器(7)與制動(dòng)鉗(12)的油路，為制動(dòng)鉗提供高壓油，使制動(dòng)鉗(12)立即工作，抱死車輪(11)，實(shí)施無(wú)緩沖的緊急制動(dòng)；當(dāng)起重機(jī)正常工作完畢關(guān)閉電源或意外斷電時(shí)，由于防風(fēng)控制器(10)能提供3-5S的延時(shí)電源，因此，電磁閥(8)能繼續(xù)保持3-5S后才斷電，完成延時(shí)制動(dòng)的過(guò)程。
在圖3中為力矩漸加方式的實(shí)施例當(dāng)起重機(jī)開始工作時(shí)，系統(tǒng)動(dòng)作與二次制動(dòng)方式相同，當(dāng)實(shí)施制動(dòng)時(shí)，只要切斷電磁閥(8)電源，接通蓄能器(7)與制動(dòng)鉗(12)的油路，油通過(guò)單向節(jié)油閥(13)流入制動(dòng)鉗(11)，使制動(dòng)力矩緩慢升高，達(dá)到力矩漸加制動(dòng)的目的。當(dāng)正常工作電磁閥(8)通電后，接通制動(dòng)鉗(11)與油箱(1)的油路，油通過(guò)單向節(jié)流閥(13)中的單向閥而不經(jīng)過(guò)節(jié)流口快速流回油箱，使車輪立即解除制動(dòng)。
圖4為ABS防抱死制動(dòng)的實(shí)施例在起重機(jī)正常工作時(shí)，系統(tǒng)動(dòng)作與二次制動(dòng)方式相同，當(dāng)實(shí)施緊急制動(dòng)時(shí)，電磁閥(8)斷電，接通蓄能器(7)與制動(dòng)鉗(12)的油路，這時(shí)，電控單元(15)開始工作，對(duì)由轉(zhuǎn)速傳感器(16)傳來(lái)的的轉(zhuǎn)速信號(hào)進(jìn)行比較，當(dāng)起重機(jī)運(yùn)行速度小于5km/h時(shí)，ABS系統(tǒng)不工作，油直接流入制動(dòng)鉗(12)，實(shí)施抱死制動(dòng)。當(dāng)檢測(cè)到起重機(jī)運(yùn)行速度大于5km/h后，電控單元(15)對(duì)循環(huán)式制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器(14)發(fā)出工作指令，使循環(huán)式制動(dòng)壓力調(diào)節(jié)器(14)工作，將制動(dòng)壓力由高到低反復(fù)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)防抱死制動(dòng)功能。
權(quán)利要求1.一種用于軌行式起重機(jī)防風(fēng)制動(dòng)的制動(dòng)系統(tǒng)。由防風(fēng)控制單元、液壓泵站、液壓制動(dòng)鉗三部份組成。防風(fēng)控制單元安裝在起重機(jī)司機(jī)室內(nèi)，通過(guò)電線路與液壓泵站的電磁閥相連；液壓泵站為一閉環(huán)衡壓系統(tǒng)，為制動(dòng)鉗提供工作油壓，通過(guò)油管與液壓鉗盤制動(dòng)器相連接。其特征是采用液壓鉗盤式制動(dòng)鉗直接作用于起重機(jī)鋼制車輪輪緣側(cè)面實(shí)施制動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防風(fēng)制動(dòng)系統(tǒng)，其特征是采用液壓鉗盤制動(dòng)器直接做用于起重機(jī)運(yùn)行機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)鏈末端——鋼制車輪上，而不是采用在減速器高速軸端制動(dòng)，不另加裝制動(dòng)盤，并且利用液壓鎖而不是使用彈簧使制動(dòng)鉗為常閉狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防風(fēng)制動(dòng)系統(tǒng)，其特征是液壓泵站是由電機(jī)、液壓泵、蓄能器、壓力繼電器等元件組成一個(gè)閉環(huán)的衡壓系統(tǒng)，以氣囊式液壓蓄能器為主要蓄能元件。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的防風(fēng)制動(dòng)系統(tǒng)，其特征是可以加裝不同的功能模塊。
專利摘要一種用于有軌運(yùn)行式起重機(jī)緊急防風(fēng)的制動(dòng)裝置。主要解決現(xiàn)有起重機(jī)在工作時(shí)防風(fēng)制動(dòng)能力不足的問(wèn)題。其由防風(fēng)控制單元、液壓泵站、液壓制動(dòng)鉗三部分組成。防風(fēng)控制單元安裝在起重機(jī)司機(jī)室內(nèi)，通過(guò)電線路與液壓泵站的電磁閥相連；液壓泵站為一閉環(huán)衡壓系統(tǒng)，為制動(dòng)鉗提供工作油壓，通過(guò)油管與液壓制動(dòng)鉗相連接。技術(shù)要點(diǎn)為使用液壓制動(dòng)鉗直接做用于起重機(jī)鋼制車輪輪邊，通過(guò)加裝不同功能模塊，可實(shí)現(xiàn)二次緩沖、力矩漸加和ABS防抱死制動(dòng)等多種制動(dòng)形式，以取代目前使用的鐵鞋、塊式制動(dòng)器等落后的制動(dòng)形式。主要用于港口、貨場(chǎng)廣泛使用的龍門式、門座式起重機(jī)、裝卸橋等有軌行式起重機(jī)的緊急防風(fēng)制動(dòng)。
文檔編號(hào)B66C9/00GK2745905SQ20042000860
公開日2005年12月14日 申請(qǐng)日期2004年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月26日
發(fā)明者周志飛, 張晉國(guó) 申請(qǐng)人:周志飛, 張晉國(guó)