门机回转机构制动系统的改造

刘宝川
（天津港港埠公司）

　　目前港口门座起重机回转机构普遍采用脚踏液压制动系统。其工作原理是通过司机改变踏下脚踏板的角度来控制渐进式制动油泵内的油压大小，将油泵压力油通过油管传递到制动器分泵中，使制动臂闸瓦对制动轮产生不同的制动力矩，实现回转制动。实际操作中发现这种制动系统存在一些问题，必须对其进行改造。
　　1　存在的问题及改造必要性
　　制动力的大小取决于操作司机的力气。目前门机的吨位越来越大，回转制动力矩也随之加大。要想达到实际所需的制动力矩，就要求司机具有足够的力气。因为在制动时，整机回转所需制动力矩都反馈到脚上、腿上乃至全身，而司机背后又没有可倚靠的支撑，司机必须起身悬空运用全身的力量压踏脚踏板来实现制动;在不需制动时，腿脚也要始终处于悬空状态。因此司机们反映强烈，一个工班下来总是累得腰酸腿疼。这是门机作业中的不安全因素。
　　制动系统压力油泄露是另一个安全隐患。究其原因，一是油泵制造精度不高，密封不好导致漏油，因此需要多次猛踏才能实现制动；二是脚踏油泵零件损坏频繁，维修更换工作困难且维修成本高，严重影响了机械完好率，间接损失相当大。
　　2　系统改造方案的可行性分析
　　针对原系统存在的问题，通过对多种改造方案的比较，我们确定了一种简便的改造方案——气压助力制动系统改造方案。
　　气压助力制动系统是将气压系统与液压系统结合使用，采用空压机提供动力源，经过加力器增压后，产生高压气体控制原有的制动分泵的油压，实现制动。这种制动方式制动力矩大，轻松快捷，能够适应频繁起、制动工况，符合门机作业工况的要求。
　　改造工作简便，在原系统结构中，增加1套气压系统替代原制动总泵即可，只需1天时间，改造费用1万元左右，两年即可收回成本。
　　气压助力制动系统能够克服原系统中的缺点。由于在系统内应用了空气加力装置，司机在作业中只需控制脚踏阀气流量，即可实现轻松制动，大大降低了司机的劳动强度；同时在电气控制方面可以使用原有资源，实现超压保护和低压报警保护功能。通过计算与校核可知，空压机出口压力调定为0.123MPa时，系统压力能够达到650kNm的制动力矩，满足目前门机回转制动力矩要求。如果将出口压力调定为0.3MPa，可产生1.5kNm以上的制动力矩，能够满足更大吨位的门机的使用需求。因此，在门机上进行此项改造是可行的。
　　3　系统工作原理及其保护
　　3.1 工作原理
　　门机合闸后，空压机立即启动，当储气罐内气压升至调定上限压力0.6MPa时停止工作，此过程只需1min左右；当回转制动时，踩下脚踏控制阀，储气罐里的压缩气体通过加力器加压为高压气体，推动两边制动器分泵，实现制动，同时电气控制系统切断电机主回路线路，轻踩脚踏控制阀可使机构滑行至准确位置停车，防止误踩脚踏控制阀及主令控制器不在零位时造成电机堵转而导致电机过热。经过多次制动，储气罐内的气压逐渐下降至调定下限压力0.3MPa时，空压机又启动、升压直至0.6MPa，如此循环。在此期间，空压机内始终储存有回转制动所需的压缩气体，能够确保达到制动目的。
　　3.2 系统低压保护功能
　　如果空压机突然发生故障，或因其他原因导致空压机气压低于下限时，安装在操作室中的讯响器发出报警声，提示司机气压不足，并控制回转机构停机，避免因气压不足导致制动失控事故。只有气压升至0.3MPa以上时，讯响器报警才能解除，司机可以正常作业。
　　4　系统改造实施与使用效果
　　系统改造的准备和安装工作很简单，符合原理图设计要求即可，只保留原制动分泵，取消原脚踏油泵代之以原理图所示各部件。要注意控制空压机的振动和噪声并考虑到保养和维修的方便。
　　系统调试过程中，我们首先将限压阀压力调定为0.2MPa试车，制动系统工作比较突然;若将压力调定为设计要求的0.123MPa时，系统制动比较平稳。为加大安全系数，Z后将压力定为0.15MPa，此时的Z大制动力矩能达到790Nm，实际运行后的制动效果比较理想。
　　改造后的气压助力制动系统的Z大特点是反应迅速，轻松可靠，只要轻踏脚踏控制阀，高压气体就能迅速推动制动器分泵工作，制动速度比以前高出数倍。因此在操作时可以由轻到重地踩下脚踏阀，以控制气体流量来控制制动力矩的大小，这样就能实现平稳制动、准确停车。如遇紧急情况，可重踩脚踏阀迅速停机。
　　气压助力制动系统的另一个显著特点是制动力矩储备大，这对于大吨位门机而言颇具推广价值。因为大吨位门机所需制动力矩较大，使用传统的脚踏油泵制动系统很难保证足够的制动力矩，而用气压助力制动系统只需调高出口压力，即可提高系统工作压力，实现更大的制动力矩和平稳制动。这一切对司机都没有任何额外要求。
　　实践证明，此项改造达到了预期效果，完全适用于各类回转机械的回转制动系统。该改造方案得到了上海港机厂的认可，并在该厂生产的门机上得到应用，逐步实现门机回转制动系统的更新换代。