盤車機剎車故障原因分析

趙冬楊 孫如丹 李亮

摘? 要： 本文所提及3臺盤車機剎車延時主要由柴油機慣性力帶動電機，因繞組殘余續(xù)流的存在并不能突降至零，剎車模塊直流輸出同理不能瞬間降至零，導(dǎo)致剎車延時，并根據(jù)柴油機不平衡慣性力的大小而造成了剎車時間的長短。因剎車延時而出現(xiàn)的刺耳聲音是由于控制箱斷電瞬間柴油機慣性力使電機突然提速發(fā)出的（盤車機由出力變不出力）。剎車延時會加劇剎車片的磨損，從而導(dǎo)致盤車機剎車片抱死?？梢愿鶕?jù)優(yōu)劣對比的側(cè)重點，選用兩種不同型號整流模塊的其中一種。

關(guān)鍵詞：盤車機、剎車延時、剎車片抱死、整流模塊、電機繞組殘余續(xù)流

0.引言

盤車機作為車間裝機過程中重要零部件，影響到柴油機的質(zhì)量和安全，以及可能由故障等工導(dǎo)致的生產(chǎn)節(jié)點延期。本文結(jié)合近期連續(xù)發(fā)生的3臺主機盤車機故障情況，僅通過盤車機剎車故障現(xiàn)象和解決過程進(jìn)行分析，作為后續(xù)盤車機使用和分析的參考。

故障機器及現(xiàn)象例舉

2020年初，車間連續(xù)3臺盤車機使用過程中出現(xiàn)故障，分別為X92DF某機型1、S60MEC某機型、X92DF某機型2，故障原因都與剎車有關(guān)，以下為故障機器及現(xiàn)象例舉：

X92DF某機型1（上海某盤車機廠家）

柴油機裝機，按發(fā)火順序吊裝6根連桿后出現(xiàn)盤車機剎車片抱死故障。廠家進(jìn)廠拆解剎車裝置（敲擊使粘咬的剎車片松脫）后重新安裝，盤車機可以盤車;隨后盤車短時間再次抱死，多次拆解并調(diào)整制動盤間隙仍無法解決剎車片抱死問題。更換剎車裝置備件，問題未解決。更換同機型盤車機電機總成，盤車機可以盤車，繼續(xù)吊裝2根連桿（即共計吊裝8根連桿）后再次出現(xiàn)剎車片抱死;隨后更換較為光滑剎車片（抱死剎車片拆除，電機貼合面粘咬顆粒清除），抱死現(xiàn)象解決，但剎車延時現(xiàn)象仍存在（遙控手柄按鈕松脫后延時約0.5-1秒電機停止轉(zhuǎn)動，并伴有“嗚…”的刺耳聲音），并在較頻繁點動盤車工況下控制箱熱繼電器跳閘頻發(fā);再通過分解剎車裝置，反復(fù)調(diào)節(jié)內(nèi)部彈簧的墊片來提升彈簧松緊度，以及制動盤的間隙調(diào)整，均未能解決剎車延時。繼續(xù)采取調(diào)整措施：將電機總成更換為另一廠家型號，仍有剎車延時，但控制箱跳閘頻發(fā)現(xiàn)象消失，廠家保駕繼續(xù)吊裝連桿，從第9根到第12根，隨著負(fù)載不平衡減小剎車延時時間逐漸減小。

廠家將電機總成換回柴油機原配電機，并更換了新剎車片，剎車延時仍存在（不平衡負(fù)載減小，延時約0.2-0.5秒）;后將剎車裝置整流模塊交流電源進(jìn)由電機繞組改至控制箱，剎車延時現(xiàn)象消失，可以實現(xiàn)遙控手柄按鈕松脫電機立即停止轉(zhuǎn)動。

S60MEC某機型（重慶某盤車機廠家）

柴油機裝機，按發(fā)火順序吊裝2根連桿后出現(xiàn)盤車機抱死故障，經(jīng)檢查為電機內(nèi)整流模塊（與1.1章節(jié)所述上海某盤車機廠家內(nèi)整流模塊型號不同）燒損，更換同批次倉庫內(nèi)盤車機整流模塊，盤車機可以盤車。班組繼續(xù)吊裝連桿，短時間內(nèi)盤車機再次抱死，經(jīng)檢查新更換整流模塊再次燒損;更換為上海某盤車機廠家內(nèi)整流模塊，繼續(xù)試驗可長時間盤車，但出現(xiàn)1.1章節(jié)所述剎車延時現(xiàn)象，同1.1將整流模塊交流電源進(jìn)由電機繞組改至控制箱，剎車延時現(xiàn)象消失。

X92DF某機型2（上海某盤車機廠家）

柴油機拆機，按發(fā)火順序拆掛至剩4根連桿后出現(xiàn)盤車機抱死故障，敲擊使剎車片松脫后可繼續(xù)盤車，但出現(xiàn)1.1章節(jié)所述剎車延時現(xiàn)象，同1.1將整流模塊交流電源進(jìn)由電機繞組改至控制箱，剎車延時現(xiàn)象消失。

原因分析

盤車機剎車裝置動作原理

如圖1，電機剎車裝置剖面圖。件號2電機后端蓋、件號7剎車裝置銜鐵板、件號5剎車片（制動盤）、件號5通過件號1.6鍵固定在電機軸上;件號9電磁鐵，件號19制動彈簧（兩圈共12個）;δ氣隙即剎車片制動距離（X92DF機型廠家推薦0.65±0.05mm）。

如圖2，剎車裝置接線圖（2.5章節(jié)型號1）。整流模塊接線端子1.2交流進(jìn)，接電機繞組端子，接線端子5.6直流出供剎車裝置（圖1件號9），半橋整流，AC440V進(jìn)，DC198V出（0.45×440）。

電機起動：起動，控制箱送電至電機繞組，整流模塊端子1.2得電，端子5.6直流輸出至件號9電磁鐵得電，吸合件號7銜鐵板，壓縮件號19彈簧，件號5剎車片與左右件號2件號7有間隙δ氣隙，電機旋轉(zhuǎn)。

電機制動：停止，控制箱斷電，件號9電磁鐵失電，件號19彈簧復(fù)位，推件號7銜鐵板，件號7與件號2將件號5剎車片夾牢，因件號5通過鍵與電機軸連接，電機停止旋轉(zhuǎn)。

剎車延時、刺耳聲音分析

剎車延時是整流模塊整流橋交流輸入接線端子1.2接在電機繞組上，在控制箱端停止信號切斷電機440V交流輸入的同時，電機繞組內(nèi)殘余的續(xù)流并不能突降至零，因柴油機慣性（尤以不平衡負(fù)荷狀況更為明顯）施加慣性力給盤車機至電機，慣性力的大小與續(xù)流消耗的時間成正比，慣性越大，續(xù)流消耗時間越長，即剎車延時越長。

如圖3左實際情況，t1為停止點，整流模塊端子5.6直流電壓輸出198V，因繞組殘余續(xù)流的存在，端子5.6直流輸出未立即降為零，在柴油機不平衡負(fù)荷大慣性力工況下，伴有“嗚…”的刺耳聲音出現(xiàn);至t2點直流輸出降至U2，圖1件號9電磁鐵吸合力等于件號19制動彈簧最大彈力點（即彈簧復(fù)位初始點），至t3點直流輸出降至U3，件號9電磁鐵吸合力等于件號19制動彈簧最小彈力點（即彈簧復(fù)位終止點），件號5剎車片完全夾緊并鎖死電機軸，電機停止旋轉(zhuǎn)，t3至t4時間段整流模塊內(nèi)部耗能電阻消耗掉殘余電流，電壓驟降至零。t1- t3即剎車延時時間，與主機不平衡負(fù)載的大小成正比（目前統(tǒng)計最大不平衡負(fù)載時0.5-1秒）;t2- t3即剎車片間隙由δ氣隙到零間隙時間，這個時間段導(dǎo)致了延時過程剎車片磨損加?。ㄉl(fā)糊味重）。

理想情況1（2.5章節(jié)型號1）如圖3中，t1為停車點，不受繞組殘余續(xù)流的影響，t1至t2時間段整流模塊內(nèi)部耗能電阻消耗掉殘余電流，端子5.6直流電壓輸出198V驟降至零（t1至t2時間段同樣經(jīng)歷左圖過程，但是因時間極短可忽略影響）。

理想情況2（2.5章節(jié)型號2）如圖3右，t1為停車點，不受繞組感應(yīng)電動勢影響，整流模塊內(nèi)部無耗能電阻消耗殘余電流，端子5.6直流電壓輸出198V直減至零。

剎車片抱死分析

見2.2章節(jié)分析t2- t3時間段剎車片磨損加劇，磨損粉塵和顆粒過多粘咬在圖1件號2后端蓋法蘭面，出現(xiàn)剎車片抱死（經(jīng)觀察證實，剎車延時工況下剎車片散發(fā)的摩擦糊味要更嚴(yán)重）。

S60MEC某機型連續(xù)燒損兩個整流模塊分析

整流模塊交流進(jìn)接440V，燒損的整流模塊拆解后發(fā)現(xiàn)均為內(nèi)部繼電器線圈燒損，并發(fā)現(xiàn)繼電器型號參數(shù)標(biāo)為240VAC，懷疑為繼電器型號不對導(dǎo)致長期承受440VAC而燒損線圈。

兩類不同整流模塊的優(yōu)劣對比

無耗能電阻，停止瞬間，整流橋內(nèi)部元器件受電流沖擊。即整流模塊使用壽命短

解決方式

方式一：1章節(jié)所述3臺機器均使用2.5章節(jié)型號1整流模塊，故臨時采取按圖6進(jìn)行接線更改，整流模塊交流進(jìn)從電機繞組進(jìn)（粗實線）更改為從控制箱進(jìn)（粗虛線），解決了剎車延時故障。

方式二：亦可按2.5章節(jié)描述選用型號2整流模塊，可不需要更改整流模塊交流從電機繞組進(jìn)線方式，控制信號停止時直接切斷剎車裝置的直流供給，實現(xiàn)快速剎車。

結(jié)論

按2.2章節(jié)分析，上文3臺盤車機剎車延時主要由柴油機慣性力帶動電機，因繞組殘余續(xù)流的存在并不能突降至零，且因為使用的是2.5章節(jié)型號1整流模塊，剎車模塊直流輸出同理不能瞬間降至零，導(dǎo)致剎車延時，并根據(jù)柴油機不平衡慣性力的大小而造成了剎車時間的長短。

按2.2章節(jié)分析，因剎車延時而出現(xiàn)的刺耳聲音是由于控制箱斷電瞬間柴油機慣性力使電機突然提速發(fā)出的（盤車機由出力變不出力）。

按2.3章節(jié)分析，剎車延時會加劇剎車片的磨損，從而導(dǎo)致盤車機剎車片抱死。

按2.5章節(jié)分析，可以根據(jù)優(yōu)劣對比的側(cè)重點，選用兩種不同型號整流模塊的其中一種。

【參考文獻(xiàn)】

[1]《工業(yè)與民用供配電設(shè)計手冊》第4版，中國電力出版社，2016

[2]《鋼鐵企業(yè)電力設(shè)計手冊 下冊》，冶金工業(yè)出版社，1996.1

作者簡介：趙冬楊，男，漢族，中級工程師，研究方向：機械