摘　要：我公司振華龍門吊富士原裝三片式大車制動(dòng)器工作不穩(wěn)定，故障多發(fā)，維修成本高的問(wèn)題。本文通過(guò)對(duì)龍門吊大車行走工況以及制動(dòng)器的形式、摩擦材料、安裝方式等進(jìn)行分析，提出富士制動(dòng)器國(guó)產(chǎn)化改造的方案，確定大車制動(dòng)器的形式和技術(shù)要求，篩選合作廠家，進(jìn)行選型、試用、推廣，從根本上解決富士大車制動(dòng)器的問(wèn)題，降低設(shè)備的故障率。
　　關(guān)鍵詞：龍門吊；富士制動(dòng)器；國(guó)產(chǎn)化改造
　　1　引言
　　我公司現(xiàn)有58臺(tái)龍門吊，是我公司集裝箱堆場(chǎng)作業(yè)主力設(shè)備。隨著使用年限的增長(zhǎng)，設(shè)備的各種問(wèn)題也開(kāi)始逐漸顯現(xiàn)出來(lái)，公司振華龍門吊的富士三片式大車制動(dòng)器問(wèn)題就為其中之一。
　　公司的27#～36#龍門吊共10臺(tái)為2005年1月份到港投入使用。該批龍門吊大車的驅(qū)動(dòng)采用4臺(tái)日本富士電機(jī)通過(guò)減速箱帶動(dòng)車輪實(shí)現(xiàn)，電機(jī)的制動(dòng)器為富士原裝三片式大車制動(dòng)器。自從投入使用以來(lái)，富士大車制動(dòng)器一直存在較多的故障，平均使用壽命短，制動(dòng)器保養(yǎng)及更換的工作量較大，嚴(yán)重的影響了碼頭的正常作業(yè)，同時(shí)維修保養(yǎng)成本非常高。　　2、龍門吊使用現(xiàn)狀分析：
　　2.1龍門吊簡(jiǎn)介及工況　　龍門吊又叫輪胎式集裝箱龍門起重機(jī)，是集裝箱碼頭堆場(chǎng)專用機(jī)械。龍門吊由8只橡膠輪胎支撐，可在集裝箱場(chǎng)地內(nèi)自由移動(dòng)，是我公司集裝箱作業(yè)主力設(shè)備。　　大車運(yùn)行由駕駛室內(nèi)主控開(kāi)關(guān)控制，運(yùn)行速度為無(wú)極變速，大車運(yùn)行時(shí)制動(dòng)器加電，機(jī)械制動(dòng)器敞開(kāi)，當(dāng)驅(qū)動(dòng)裝置處于停止?fàn)顟B(tài)時(shí)，制動(dòng)器抱閘，大車平穩(wěn)停放，且不會(huì)由于風(fēng)速過(guò)大而漂移。緊急停車時(shí)利用機(jī)械制動(dòng)器可使正常運(yùn)行下的大車從速度停下來(lái)。
　　2.2制動(dòng)器概況
　　制動(dòng)器是具有使運(yùn)動(dòng)部件(或運(yùn)動(dòng)機(jī)械)減速、停止或保持停止?fàn)顟B(tài)等功能的裝置。電機(jī)所配帶的制動(dòng)器形式很多，有盤式、鼓式、片式等，一般大型電機(jī)以外置的盤式、鼓式制動(dòng)器比較多，小型電機(jī)以后置的片式制動(dòng)器為多。片式制動(dòng)器分為單片式和多片式，單片式制動(dòng)器只有一套摩擦片和制動(dòng)片，整體結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，體積較小，多片式制動(dòng)器與單片式比，由于摩擦片和制動(dòng)片數(shù)量多，因此可以比較容易的獲得較大的制動(dòng)器力矩，但是整體的體積較大。
　　目前國(guó)內(nèi)龍門吊使用的大車制動(dòng)器主要有三片式和單片式兩種形式，三片式的壓板厚度只有4mm，受熱后很容易變形。由于制動(dòng)器安裝精度的要求，壓片的與導(dǎo)柱的間隙很小，一旦發(fā)生變形就容易發(fā)生卡死，制動(dòng)器打開(kāi)后制動(dòng)片和壓片仍然在摩擦，進(jìn)一步產(chǎn)生大量熱，使摩擦片的使用壽命大大降低，嚴(yán)重的燒毀制動(dòng)器線圈，損失進(jìn)一步加大。
　　3　富士大車制動(dòng)器存在的問(wèn)題分析
　　富士大車制動(dòng)器自投入使用開(kāi)始至改造前一直存在比較多的問(wèn)題，10臺(tái)龍門吊每月的故障次數(shù)超過(guò)20次，主要集中在以下幾個(gè)方面：
　　3.1摩擦片磨損過(guò)快
　　富士提供的制動(dòng)器質(zhì)保為2年，而富士制動(dòng)器摩擦片使用壽命偏短且不穩(wěn)定，從3個(gè)月～9個(gè)月不等，經(jīng)過(guò)專業(yè)技術(shù)人員多次調(diào)整，沒(méi)有明顯的效果，低于設(shè)計(jì)使用壽命。
　　3.2摩擦壓板容易變形
　　對(duì)于損壞制動(dòng)器檢查發(fā)現(xiàn)，制動(dòng)器的壓板均有變形并且有受熱發(fā)藍(lán)的現(xiàn)象，無(wú)法繼續(xù)使用；　　3.3手動(dòng)打開(kāi)軸承及制動(dòng)片容易碎裂
　　用于手動(dòng)打開(kāi)電機(jī)制動(dòng)器的軸承（608Z）容易碎裂，碎裂后的滾珠掉入摩擦片和壓板的間隙中，當(dāng)制動(dòng)器打開(kāi)時(shí)，掉入其中的軸承碎片加劇制動(dòng)器磨損，造成失效。　　3.4安裝比較復(fù)雜
　　更換一套制動(dòng)器的人力和時(shí)間是一般制動(dòng)器的2倍；
　　3.5費(fèi)用昂貴，供貨周期長(zhǎng)
　　一套摩擦片的費(fèi)用就2萬(wàn)多元，整套更換費(fèi)用更高，每年更換富士大車制動(dòng)器的費(fèi)用超過(guò)65萬(wàn)；而供貨周期至少為3個(gè)月。
　　綜合以上問(wèn)題的分析，攻關(guān)團(tuán)隊(duì)認(rèn)為：富士的三片式制動(dòng)器在龍門吊沒(méi)有停止時(shí)關(guān)閉的狀態(tài)下，摩擦片和制動(dòng)片摩擦?xí)a(chǎn)生很大的熱量，由于三片式的結(jié)構(gòu)中摩擦片和制動(dòng)片都比較薄，因此容易引起摩擦片的不正常磨損和制動(dòng)片發(fā)熱變形，所以三片式的制動(dòng)器并不適合在我司龍門吊上使用。因此改造的方向定為改成單片式的制動(dòng)器，并且考慮到進(jìn)口配件的費(fèi)用和采購(gòu)周期，技術(shù)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)傾向使用國(guó)產(chǎn)的制動(dòng)器進(jìn)行改造。
　　4　改造方案的確定
　　原裝富士大車制動(dòng)器的制動(dòng)力矩是220N·M，改造后制動(dòng)力矩不應(yīng)小于這個(gè)值。我們通過(guò)計(jì)算，確定制動(dòng)力矩為300N·M。
　　4.1制動(dòng)器選擇計(jì)算書　　4.2制動(dòng)器改造方案討論
　　4.2.1生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)的確定
　　進(jìn)口和國(guó)產(chǎn)制動(dòng)器由于依據(jù)的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)（國(guó)產(chǎn)的為GB，富士的為JISC）不同，造成安裝的各個(gè)尺寸都有區(qū)別。為了有效解決這一問(wèn)題，我們首先要求國(guó)產(chǎn)制動(dòng)器廠家按照國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)定制線圈的安裝尺寸，其次我們?cè)趪?guó)產(chǎn)制動(dòng)器摩擦片和電機(jī)軸之間增加一個(gè)按照國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)定制的齒圈，使摩擦片和電機(jī)軸連接緊密，從而確保國(guó)產(chǎn)制動(dòng)器能夠順利的安裝在進(jìn)口的電機(jī)上；
　　4.2.2摩擦材料的選擇
　　為了達(dá)到這個(gè)制動(dòng)力矩，我們?cè)谀Σ敛牧系倪x擇上也做了深入研究，目前國(guó)內(nèi)主要摩擦材料主要有碳基、粉末冶金、高分子材料三種形式，通過(guò)分析碳基的摩擦材料耐磨性不是很理想，壽命不是很長(zhǎng)，粉末冶金的摩擦材料比較硬，容易傷及制動(dòng)盤，高分子材料的摩擦材料各方面的綜合性能較好，但是耐溫性不及上述兩種材料，由于龍門吊大車制動(dòng)器都是在幾乎靜止的狀態(tài)下進(jìn)行制動(dòng)，因此溫度不是很高，考慮到其他的制動(dòng)性能，我們決定采用高分子基碳纖維增強(qiáng)摩擦材料來(lái)制作制動(dòng)片，以達(dá)到理想的制動(dòng)效果和使用壽命。
　　4.2.3解決制動(dòng)壓板受熱變形的問(wèn)題
　　三片式的壓板厚度只有4mm，受熱后引起的變形量大。改成單片式后，增加了壓板的厚度達(dá)到15mm，即使受熱變形也不會(huì)影響制動(dòng)器的正常工作；
　　4.2.4新舊制動(dòng)器力矩匹配問(wèn)題
　　改造后國(guó)產(chǎn)制動(dòng)器的力矩要求不小于進(jìn)口制動(dòng)器力矩，我們和廠家合作對(duì)不同厚度和預(yù)緊力進(jìn)行計(jì)算和測(cè)試，我們通過(guò)反復(fù)的實(shí)驗(yàn)最后確定了制動(dòng)器的預(yù)緊力、磨擦材料、制動(dòng)片和摩擦片的厚度等一系列參數(shù)。
　　4.2.5編碼器安裝位置改造
　　富士大車電機(jī)自帶整套的制動(dòng)器和編碼器，制動(dòng)器更換后，國(guó)產(chǎn)制動(dòng)器上沒(méi)有編碼器的安裝位置，并且單片式的制動(dòng)器整體尺寸比三片式小很多。為了給國(guó)產(chǎn)的單片式制動(dòng)器安裝電機(jī)編碼器，我們?cè)趪?guó)產(chǎn)制動(dòng)器上另外再設(shè)計(jì)一個(gè)安裝編碼器的支座，用于固定大車電機(jī)的編碼器。
　　4.2.6整體防水改造
　　富士大車制動(dòng)器的防水主要是靠外部自帶的一個(gè)罩子，更換國(guó)產(chǎn)制動(dòng)器后原來(lái)罩殼的安裝位置被擋死，我們?cè)谥苿?dòng)器的自身防水功能上下功夫?qū)⒅苿?dòng)器的防水等級(jí)達(dá)到室外電機(jī)的防護(hù)等級(jí)，以達(dá)到整體防水的效果。
　　4.2.7手動(dòng)打開(kāi)位置改造
　　富士大車制動(dòng)器手動(dòng)打開(kāi)只靠一個(gè)螺栓控制，連接軸承容易碎裂，我們?cè)趪?guó)產(chǎn)制動(dòng)器上改為2個(gè)螺栓控制，省略了軸承的機(jī)構(gòu)，減少了故障點(diǎn)。　　5　技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)
　　在具體實(shí)施過(guò)程中，我們從制動(dòng)器的摩擦片、制動(dòng)片和線圈防水等方面均有較大的創(chuàng)新：
　　1.將原有的制動(dòng)片從三片式結(jié)構(gòu)改成單片式，將原來(lái)5mm厚的制動(dòng)片提高到20mm，從而減少的發(fā)熱的變形，提高穩(wěn)定性；
　　2.將原有的摩擦片從三片式機(jī)構(gòu)改成單片式，將原來(lái)4mm厚的摩擦片提高到15mm，從而增加了耐磨性，并且選用添加石墨的碳基摩擦材料，能夠有效的保護(hù)制動(dòng)片不被磨損；
　　3.增加了線圈的防水性能，在新的制動(dòng)器內(nèi)部增加一層密封材料，使其能夠達(dá)到室外電機(jī)的防水等級(jí)要求；
　　4.采用高分子基碳纖維增強(qiáng)摩擦材料，有效地提高了制動(dòng)器的摩擦力矩和制動(dòng)片的耐磨性。
　　6　結(jié)束語(yǔ)
　　一年多來(lái)振華龍門吊大車制動(dòng)器國(guó)產(chǎn)化改造運(yùn)行良好，且在實(shí)際使用過(guò)程中不斷的完善和推廣，給公司帶來(lái)了一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，對(duì)于大車制動(dòng)器的改造具有推廣價(jià)值。
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