梁有明 陳 峰

江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗(yàn)研究院無錫分院

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起重機(jī)輪制動(dòng)器防風(fēng)阻力測試

梁有明 陳 峰

江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗(yàn)研究院無錫分院

輪制動(dòng)器作為一種常見的起重機(jī)防風(fēng)裝置，其防風(fēng)阻力直接影響露天起重機(jī)的防風(fēng)性能，在輪制動(dòng)器投入使用前必須對其防風(fēng)阻力進(jìn)行測試。本文介紹了一種專用的起重機(jī)防風(fēng)裝置測試系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅能滿足輪制動(dòng)器防風(fēng)阻力的測試需求，還具有良好的擴(kuò)展性。

起重機(jī)； 輪制動(dòng)器； 防風(fēng)阻力； 測試

1 引言

露天起重機(jī)經(jīng)常會(huì)遭遇突發(fā)性大風(fēng)的襲擊，為降低人員財(cái)產(chǎn)損失，露天起重機(jī)都要求設(shè)置防風(fēng)裝置。輪制動(dòng)器(也稱夾輪器)一般用于起重機(jī)大車

或小車運(yùn)行機(jī)構(gòu)被動(dòng)車輪的防風(fēng)制動(dòng)。

輪制動(dòng)器在功能上屬于防風(fēng)裝置，在結(jié)構(gòu)上則接近于鉗盤式制動(dòng)器。與常見的鉗盤式制動(dòng)器相比，輪制動(dòng)器具有以下獨(dú)特之處：一是輪制動(dòng)器制動(dòng)鉗開口比鉗盤式制動(dòng)器寬得多；二是鉗盤式制動(dòng)器制動(dòng)力矩施加在專用制動(dòng)盤上，而輪制動(dòng)器制動(dòng)力矩施加在起重機(jī)車輪的輪邊，因此，既有的工業(yè)制動(dòng)器試驗(yàn)臺和安全制動(dòng)器(鉗盤式制動(dòng)器)試驗(yàn)臺均無法滿足輪制動(dòng)器的測試需求。本文介紹了防風(fēng)裝置測試系統(tǒng)的組成和輪制動(dòng)器防風(fēng)阻力測試原理，以及應(yīng)用該系統(tǒng)對某廠家制造的輪制動(dòng)器的防風(fēng)阻力進(jìn)行驗(yàn)證測試的情況。

2 防風(fēng)裝置測試系統(tǒng)組成

起重機(jī)防風(fēng)裝置測試系統(tǒng)主要由試驗(yàn)臺架、液壓系統(tǒng)、電氣與軟件系統(tǒng)等組成。

2.1 試驗(yàn)臺架

試驗(yàn)臺架由基座、支架、輥道、輥道滑板、軌道、車輪組、臺車架、可滑移式施壓臺架、輪壓模擬油缸、風(fēng)力模擬油缸、橫梁、試驗(yàn)臺框架、滑車、雙托輥、水平推桿、傳感器安裝座、第一壓力傳感器、定位板、平移導(dǎo)向支架、油缸座、輪制動(dòng)器安裝接口等組成(見圖1)。

圖1 防風(fēng)裝置測試系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

車輪組采用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)車輪，各車輪直徑為800 mm，寬度為150～200 mm，輪壓模擬油缸的試驗(yàn)?zāi)M輪壓范圍為80～800 kN，最大輪壓施壓壓力為20 MPa。為了滿足不同型號規(guī)格防風(fēng)的測試需求，本系統(tǒng)中的軌道為標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)軌道，可按需要選擇QU80、QU100或QU120中的任意一種。采用輪制動(dòng)器制動(dòng)時(shí)的制動(dòng)力矩(車輪軸上)試驗(yàn)范圍為4 000～40 000 Nm。

2.2 液壓系統(tǒng)

液壓系統(tǒng)的液壓站由1臺7.5 kW的電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)1臺雙聯(lián)齒輪泵供油，在液壓油箱上方設(shè)有電磁換向閥、比例壓力流量閥、溢流閥、液壓壓力傳感器等液壓控制元件。其中由壓力流量比例閥和疊加壓力比例閥設(shè)定2個(gè)不同的壓力等級，前者控制風(fēng)力模擬油缸和被輪制動(dòng)器，后者控制輪壓模擬油缸。

液壓站和試驗(yàn)臺架之間的液壓管路采用硬管連接，然后采用軟管連接到各液壓油缸。液壓站工作壓力為2～20 MPa可調(diào)。在測試過程中，常閉式輪制動(dòng)器通過專用液壓管路加壓松閘。

2.3 電氣與軟件系統(tǒng)

液壓站電動(dòng)機(jī)通電后，輪壓模擬油缸加壓產(chǎn)生的垂直壓力經(jīng)試驗(yàn)臺架橫梁反作用于車輪組，輪壓模擬油缸壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，可編程邏輯控制器(PLC)使液壓站電機(jī)停止。風(fēng)力模擬油缸逐漸加壓產(chǎn)生水平推力作用于試驗(yàn)臺車，當(dāng)水平推力克服輪制動(dòng)器產(chǎn)生的防風(fēng)阻力時(shí)，車輪組和軌道開始滑動(dòng)并產(chǎn)生位移。與此同時(shí)，設(shè)置在軌道自由端的壓力傳感器開始采集壓力值，該壓力值即為輪制動(dòng)器產(chǎn)生的防風(fēng)阻力。當(dāng)試驗(yàn)臺車觸動(dòng)限位開關(guān)時(shí)，PLC使液壓站電機(jī)斷電，風(fēng)力模擬油缸停止加壓。在此過程中，各壓力傳感器、位移傳感器將采集到的壓力信號和位移信號傳送至PLC，信號經(jīng)過處理后通過工業(yè)控制計(jì)算機(jī)輸出。該計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用MCGS組態(tài)軟件開發(fā)，能夠?qū)崟r(shí)輸出測試曲線并生成測試報(bào)告。電氣控制工作過程見圖2。

圖2 電氣控制工作過程示意圖

3 輪制動(dòng)器防風(fēng)阻力測試原理

如圖3所示，被試輪制動(dòng)器通過輪制動(dòng)器安裝接口安裝在臺車架的左端，按規(guī)定條件安裝完畢后閉合，輪壓模擬油缸按規(guī)定加壓產(chǎn)生垂直推力，并通過滑車上的雙托輥?zhàn)饔弥翙M梁。由于橫梁通過支架作用于地面，因此橫梁產(chǎn)生一個(gè)向下的反作用力傳遞至試驗(yàn)臺車，從而模擬起重機(jī)車輪輪壓。輪壓模擬油缸控制回路的壓力傳感器和壓力變送器將輪壓模擬油缸垂直推力信號傳送至數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)和PLC中。輪壓增加至額定值時(shí)，通過風(fēng)力模擬油缸給試驗(yàn)臺車施加水平推力(模擬風(fēng)載荷推力和臺車架所受的水平力)，車輪組的車輪與軌道之間產(chǎn)生與水平推力方向相反的粘著阻力，該粘著阻力即為輪制動(dòng)器產(chǎn)生的防風(fēng)阻力。由于軌道沿水平推力方向?yàn)樽杂蔂顟B(tài)，粘著阻力同時(shí)給軌道一數(shù)值相等的

圖3 輪制動(dòng)器防風(fēng)阻力測試示意圖

推力，在軌道自由端通過第一壓力傳感器采集該推力，此推力即為防風(fēng)阻力值。風(fēng)力模擬油缸緩慢地給試驗(yàn)臺車施加水平推力，當(dāng)水平推力克服被試輪制動(dòng)器所產(chǎn)生的防風(fēng)阻力時(shí)，風(fēng)力模擬油缸施加的水平推力由水平推桿傳遞至試驗(yàn)臺車，使車輪組開

始在軌道上滑動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)；當(dāng)試驗(yàn)臺車觸動(dòng)位移極限限位開關(guān)時(shí)，PLC使液壓站電機(jī)斷電，關(guān)閉閥門。第一壓力傳感器所采集到的水平推力信號傳輸?shù)接?jì)算機(jī)進(jìn)行處理并輸出所需的測試結(jié)果。

4 輪制動(dòng)器防風(fēng)阻力測試

應(yīng)用該系統(tǒng)對某公司生產(chǎn)的輪制動(dòng)器進(jìn)行防風(fēng)阻力測試，以驗(yàn)證本系統(tǒng)的實(shí)際效果。該輪制動(dòng)器的主要參數(shù)如下：額定夾緊力為55 kN；額定摩擦系數(shù)為0.35；額定防風(fēng)阻力為38 kN；額定松閘油壓為6 MPa；試驗(yàn)輪壓為200 kN。利用本系統(tǒng)得到多組測試結(jié)果，其中重復(fù)性最好的一次結(jié)果如圖4所示。從圖4中可以看出，所測輪制動(dòng)器防風(fēng)阻力值與額定值(設(shè)計(jì)值)接近，表明該輪制動(dòng)器符合設(shè)計(jì)要求。

圖4 輪制動(dòng)器防風(fēng)阻力測試結(jié)果

5 結(jié)語

該起重機(jī)防風(fēng)裝置測試系統(tǒng)，自投入運(yùn)行以來效果良好，填補(bǔ)了國內(nèi)防風(fēng)裝置室內(nèi)測試裝置領(lǐng)域的空白。由于試驗(yàn)臺車可以在軌道上移動(dòng)，因此可以利用試驗(yàn)臺預(yù)留的頂軌器和夾軌器安裝接口，開展起重機(jī)頂軌器和夾軌器的防風(fēng)阻力測試，具有良好的擴(kuò)展性。

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梁有明： 214174，無錫市惠山經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)堰新路330號

Wind Proof Capability Test of Crane Wheel Brake

Liang Youming Chen Feng

Branch of Wuxi，Special Equipment Safety Supervision Inspection Institute, Jiangsu

Wheel brake is a kind of common crane wind proof device. Its wind proof capability affects the wind proof performance of the outdoor crane directly. The wind proof capability test of wheel brake is very important before it comes into service. A special test system for the crane wind proof device is developed, which can meet the test requirements of wind proof capability for wheel brake, and has good expension.

crane; wheel brake; wind proof capability; test

2016-08-25

10.3963/j.issn.1000-8969.2016.06.005