门座起重机回转机构液压制动系统优化的探讨

摘 要：文章以门座起重机的绕线式电动机驱动及液压制动回转机构形式为研究对象，对于设备使用过程中出现的回转电动机过载、联轴器发热等故障进行探讨，分析故障的危害，并提出改进方案，以确保设备的正常作业。

关键词：门座起重机；回转机构；液压制动；绕线式电动机；连锁保护

1 概述

门座起重机是港口货物装卸、船舶施工安装、大型水电站建坝工程中被广泛使用的重要设备。其中回转机构的运行状况直接关系装卸速度和整机性能，回转机构的制动系统大致分为变频变力制动和液压制动两种，后者较前者优势在于制动平稳冲击小、成本低廉等，在业内普遍认可且有着广泛的应用。文章仅对液压制动形式的优化改进进行探讨。

2 回转机构组成

回转机构由回转支承装置和回转驱动装置组成。支承装置为门座起重机上回转部分提供稳固的支承，同时将上回转部分的压力传递给门架。驱动装置用来驱动回转部分相对于门架实现回转。制动时通过踩踏司机室内制动踏板将制动液压力通过液压管路传递给制动器，制动器对回转驱动机构进行制动（图1）。

3 电机调速系统

通过联动台上的主令开关将回转启停及调速信号传递给PLC，PLC通过切换主回路正反转接触器和转子切电阻接触器对电动机进行控制；转子串电阻调速属于恒转矩调速，电动机能够提供的最大电磁转矩与转子电阻无关，保证了回转电机具备可靠的过载能力，同时亦能保证电动机能够低速启动（图2）。整套电气系统配备过流、过载等保护器件。

4 回转工况研究

起动及运行：回转制动器打开，转子回路串接电阻起动。电机转子中串入外接电阻可增大电机启动转矩Tst，从而保证了电动机的大转矩启动特性。运行中，通过逐级减少转子电阻值，增大回转转速。

制动：制动时回转主令手柄归零，回转电动机断电，司机踩踏制动踏板，制动液压油带动制动器闭合进行制动。

门座起重机实际操作中，基于装卸现场工况复杂多变和司机操作水平参差不齐等诸多因素，起动时，很难保证制动器释放动作超前于回转主令手柄启动动作；同理，制动时也很难保证回转主令手柄归零动作超前于制动器闭合动作。如果制动器闭合，回转电机仍处于通电状态，电机承载转矩为门机上回转常规转矩及制动器附加转矩之和，电机、联轴器、制动器等处于过载运行状态。

5 上述误操作造成的不利影响

（1）回转电机过载起动，起动时间增加，如超过设定时间（D-Time），会引起保护继电器动作，使回转电机断电，严重时直接引起电机堵转，影响装卸效率；回转电机过载运行中，处于大电流工作，如超过设定时间（O-Time），会引起过热继电器动作，使回转电机断电，同样影响装卸效率（图3）；同时回转电机长期处于过载工况，会引起电机过热，造成绕组绝缘降低，最终造成电机烧毁；控制元件和线路长时间过载运行，会引起接触器和断路器的触点发热，寿命减少，严重时造成触点烧坏；造成电机轴承发热，严重时轴承磨损，会加大电机振动，降低电机使用性能和寿命。

（2）回转联轴器采用摩擦片式极限力矩联轴器，电动机输出轴通过弹性柱销与联轴器联接。当过载超过摩擦片所能提供的最大力矩时，摩擦片间相互摩擦卸力并产生热量，整个联轴器短时间内产生大量的温升，因为弹性柱销为胶性材质，长期过热必然加剧弹性柱销的磨损并降低其使用寿命，过载发热严重时甚至直接引起弹性柱销熔化，需消耗人力物力对柱销进行更换。

（3）制动器于电动机运行时进行制动，加剧制动盘的磨损，降低回转制动的安全性能，缩短了制动盘的更换周期。

6 液压制动改进探讨

综上所述，故障原因为回转电动机运行与回转制动同时误动作，缺少必要的电气连锁保护。改进方案如下，选用重型结构（金属外壳、金属摆杆）的摆杆式机械限位开关，安装于制动踏板下，踏板非制动状态时，依靠踏板的回位弹簧拉力触发限位动作；机械限位常闭触点引入PLC，在PLC程序内部与回转电机启停信号形成电气联锁保护；制动时，脚踏踩下，机械限位归位，限位内部触点动作将制动器动作信号传递给PLC（图4）。

引入连锁保护，起动时，当脚踏动作回转制动时，即使扳动回转手柄，回转电动机也不会启动。制动时，脚踏动作，回转电机自动断电保护。

7 结束语

通过上述技术改进，门座起重机在装卸使用过程中，回转机构在保证正常装卸效率的前提下，启动、制动时平稳无冲击，再无过流、堵转情况发生，降低了极限力矩联轴器的工作温度，延长了制动鼓的使用周期，提高了整机的工作效率。

参考文献

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