[00120554]电子机械式轮边制动防风装置的研制与应用

本项目,电子机械式轮边制动防风装置的研制与应用,为项目承担单位长沙三占惯性制动有限公司自有课题。项目自主开发出一种电子机械式轮边制动防风装置,主要用于港口起重机轮边防风制动,起到稳定起重机的作用,防止港口起重设备因突发阵风而产生滑动甚至倾倒的严重事故。 突发阵风是威胁港口起重机工作状态安全最严重的自然灾害,提高港口起重机工作状态防风能力和提高制动装置的可靠性意义非常重大。电子机械式轮边制动防风装置是室外大型起重机械的主要防风装置,也是一种新型的全电动制动装置。通过对整体方案、结构、规格、电动推动装置和相适用的控制系统、弹簧制动缸等一系列的研究与试验。研制出电子机械式轮边制动防风装置。研发的主要内容包括以下几个方面： 1．整体方案研究与设计 本项目通过对现在制动技术的研究分析,运用机械、电子、控制、自动化、材料等多个领域技术。设计一种全电控、电动推动装置推动松闸、弹簧制动的电子机械式起重机轮边防风制动装置及控制系统,通过电缆传输电能和信号进行控制和监测。取代液压部件控制和油缸驱动的制动方式。 2．电动推动装置设计 电动推动装置的设计是本项目实施的核心技术。项目实施时,充分考虑到环保节能、可靠高效、易于自动化控制,同时避免液压缸式松闸装置的固有缺点和不足。通地反复论证和样机寿命试验等工作,最终确定采用以滚珠丝杆为核心将旋转运动转变为直线运动输出推力的方案;通过交流力矩电机、单向减速传动机构驱动滚珠丝杆;由断电电磁铁控制的带有凸台式结合面的制动副保持推出状态。电动推动装置的转换效率高;只需少量的润滑油;并且可在自然状态下可靠长时间保持推出状态。完全满足轮边制动器推动装置的要求。 3．弹簧制动缸弹簧设计 轮边制动器产生制动力的正压力由弹簧的压力提供,弹簧的可靠性是制动器的关键。通常大制动力的弹簧制动缸均采用多片蝶形弹簧串联安装,蝶形弹簧有力大特点。这种方式在使用中发现,只要一片蝶形弹簧断裂失效输出力就会全部损失;由于存在内磨擦现象即使正常时输出力也只有压缩时的70%左右。本项目通过弹簧试验分析,采用多根矩形截面螺旋弹簧并列使用。在一根弹簧断裂失效时输出力不会全部损失,正常时输出力可达到压缩时的95%以上。同时可达到蝶形弹簧的能量密度,满足轮边制动器大推力的要求。 4．制动夹钳制动衬垫设计 轮边制动器通过安装在制动夹钳上制动衬垫与车轮侧面形成磨擦副产生制动力。制动衬垫的摩擦材料是一种功能材料,本项目通过工况环境、对偶车轮的分析和制动力的设计计算,与中南大学摩擦材料研究所交流。采用一种新形复合树脂有机摩擦材料压制成制动衬垫,能够满足海洋气候高防腐要求和超常规的工作压比要求并且磨擦系数达到0.4。 5．控制系统设计 控制系统以对每台轮边制动器提供分列控制,同时集中为专业的控制制动系统进行监测、控制的设计思路,满足工业制动领域集成成套系统,自动化、智能化要求。通过以PLC为核心的控制系统和程序设计,集中电机控制、电磁铁控制、电源及备用电源检测保护、联机输入与输出信号、系统检测故障处理等子模块。实现了对制动器的检测、保护、工况设置、故障处理等功能。 本项目属于国家高新技术改造传统产业工业制动领域的机电一体化、新型机电系统。具体为室外轨道式大型起重机的一种新型防风装置。项目来源为自选项目,研究起止时间为2009年1月至2016年7月。目前项目核心技术已取得一项发明专利授权,一项实用新型专利授权,两项国外专利授权。 本项目已实现产业化应用,产品成功的配套各港机制造厂,应用于全国各大港口,形成了成熟的港口机械客户群体,客户包括上海振华重工港机通用装备有限公司、青岛海西重机有限责任公司、无锡华东重型机械股份有限公司等。近5年取得累计产值将近5000万元,毛利率达40%,项目社会、经济效益显著。