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起重机的四大基本机构分别是起升机构、运行机构、变幅机构回转机构,每个机构都包含驱动装置、减速器、制动器(brake)制动器,即具有使运动部件或运动机械减速、停止或保持停止状态等功能的装置,是起重机作业最重要的支持装置、减速装置和安全装置。
所有起重机都有起升机构,其它三大机构某些类型起重机不一定有。在设计选型、维护过程中,需要了解制动器安全系数规范要求,基于GB/T3811-2008《起重机械设计规范》等,解析起重机四大机构的制动器安全系数规范要求(代号:KZ,及减速时间或距离规范要求
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图1  部分制动器安装及应用实例

 

制动器安全系数

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一、起升机构

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1、一般起升机构不应低于1.5(通常为M5级及其以下级别)
2、重要起升机构不应低于1.75(通常为M6级及其以上级别,实际设计中,M6及以上级常采用双制动)
3、吊运液态金属和易燃易爆的化学品及危险品的起升机构每套驱动装置应装有两个支持制动器,每一个制动器的制动安全系数不低于1.25;对于两套彼此有刚性联系的驱动装置,每套装置应装有两个支持制动器,每一个制动器的制动安全系数不应低于1.1;对于采用行星差动减速器传动,每套驱动装置也应装有两个支持制动器,每一个制动器的制动安全系数不应低于1.75

4、具有液压制动作用的液压传动起升机构:制动安全系数不应低于1.25。

5、安全制动器的安全系数不低于 1.5,对于架桥机安全制动器的安全系数不低于1.75;(来源;TSG 51-2023)

起升机构的每一套独立的驱动装置至少应装设一个支持制动器。吊运液态金属及其他危险物品的起升机构,每套独立的驱动装置至少应装设两个支持制动器。起升机构制动器的制动距离应满足起重机使用要求

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制动距离要求

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对于需要控制下降制动距离的起重机,其制动距离(控制器转回零位后,从制动器断电至物品停止时的下滑距离)一般可控制为不大于1min内稳定起升距离的1/65

支持制动器:用来将起升的物品支持在悬空状态,由机械式制动器产生支持制动作用。

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表1 起升机构起(制)动时间和平均升降加(减)速度推荐值(来源:GB/T3811-2008第62页或《起重机设计手册 第2版 上卷》/ 张质文等第543页

制动器安全系数

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二、运行机构

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运行机构装设制动器的作用一般是为了实现减速制动,并使停止下来的起重机在作业时运行机构能保持不动。

运行机构机械式制动器的制动转矩与运行摩擦阻力矩之和,应能使处于满载、顺风及下坡状态下运行的起重机或小车在要求的时间内停止下来(无明确安全系数要求,可等效理解为≥1)

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表2  运行机构加(减)速时间及相应加(减)速度的推荐值(来源:《起重机设计手册 第2版 上卷》/ 张质文等第562页)

制动器的选择条件,一般[MZ]≥MZ。[MZ]是所选制动器参数表中给出的制动转矩,MZ为运行机构制动转矩,计算公式为(GB/T3811-2008第67页)

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公式1
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说明

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1、如需深研,公式1式中各符号请参照原标准。

2、《起重机设计手册 第2版 上卷》/ 张质文等第563页公式(3-2-24)与上述公式形式上有差异,见公式2,但是逻辑原理是一致,计算时按照任何一个均可。

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公式2

制动器安全系数

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三、变幅机构

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1、对于平衡臂架式变幅机构,应采用常闭式机械制动器。当用变幅过程中变幅钢丝绳或变幅拉杆中的最大拉力换算到制动器轴上的转矩进行计算时:

  • 起重机悬吊的物品回转并受工作状态最大风力PWⅡ 作用、钢丝绳出现最大摆角α 时,制动安全系数不应小于1.25

  • 起重机不工作、并受最大非工作风PWⅢ 作用时,制动安全系数不应小于1.15

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表3  起重钢丝绳最大偏摆角α推荐值(来源:GB/T3811-2008)
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说明:

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PWⅡ:作用在起重机上的工作状态最大风载荷,单位为牛顿(N);

PWⅢ:起重机的非工作状态风载荷,单位为牛顿(N);

2、对于非平衡动臂式变幅机构,在一般情况下应装一个机械式制动器;在重要情况下应装两个机械式支持制动器或装一个机械式支持制动器和一个停止器。

装一个机械式支持制动器时,其制动安全系数不小于1.5;装有两个机械式支持制动器时,每一个制动安全系数不小于1.25。液压变幅机构应装平衡阀。

3、对于钢丝绳牵引小车变幅机构,机械式制动器的制动转矩与运行摩擦阻力矩之和,应能使处于不利情况下的变幅小车在要求的时间内停止下来。

机械式制动器安全系数不小于1.25。采用常闭式机械式制动器,宜先减速后制动,牵引小车的制动减速度不宜超过0.5m/s2

4、起重机变幅时臂架端部水平移动的最大加(减)速度不大于0.6m/s2

制动器安全系数

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四、回转机构

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在回转机构最不利工作状态下,其制动器应能使回转部分从运动中停止;对塔式起重机,则是使已停住的回转部分在工作中能保持定位不动。

对于回转速度较低的安装用起重机,根据起重量大小,回转减(加)速度值一般为0.1m/s2~0.3m/s2起重量大者取小值

对于回转速度较高的装卸用起重机,根据起重量大小,回转减(加)速度值一般为0.8m/s2~1.2m/s2起重量大者取小值

为了工作平稳,回转机构的启动和制动时间一般以不小于3s~4s为宜(《起重机设计手册 第2版 上卷》 张质文等第629页

制动器安全系数

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五、结后语

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综上,起升机构、变幅机构、回转结构在特定条件下有明确的安全系数要求,一般起重机械设计图纸的技术要求或者产品使用说明书标定的有制动器需要调节制动力矩大小的最低要求值,在安装、调试、维护过程中,需要按要求进行设定制动力矩,否则会出现打滑、溜钩等安全事件。文中未注明来源的基本来源于GB/T3811-2008起重机械设计规范》。

参考文件

GB/T 26665-2011《制动器 术语

GB/T3811-2008《起重机械设计规范

TSG 51-2023 《起重机械安全技术规程

《起重机设计手册 第2版 上卷》 张质文

转载自微信公众号“Crane赵工”

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