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制动装置在起重机中的应用场景有哪些?

发布时间:2025-06-12
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制动装置是起重机安全运行的核心部件,其功能涵盖运动控制、位置保持及紧急安全防护。以下从起重机类型、机构功能、工况需求等维度,详细解析制动装置的典型应用场景:
一、按起重机类型划分的应用场景
1. 桥式 / 门式起重机(车间、仓库、港口)
起升机构:
采用电磁盘式或液压块式制动器,断电时瞬间制动,防止重物坠落(如吊运钢材、集装箱)。
示例:港口岸边集装箱起重机(STS)起升高度达 40 米以上,需高响应制动器确保集装箱精准停靠。
运行机构:
大车 / 小车运行采用电磁制动器或变频再生制动,减少启停冲击(如车间内桥式起重机频繁往返运行)。
2. 塔式起重机(建筑工地)
变幅与旋转机构:
变幅机构(臂架伸缩)使用带式制动器,配合变频调速实现平稳变幅;旋转机构采用液压制动器,防止臂架因惯性旋转失控。
安全制动:
配备独立应急制动器(如弹簧加压式),当主制动系统故障或断电时,自动抱闸锁定吊臂位置。
3. 流动式起重机(汽车吊、履带吊)
行走与起升复合制动:
行走系统采用气顶液制动器(气压控制、液压执行),适应越野路况;起升机构使用多片式电磁制动器,应对频繁吊装作业(如风电设备安装)。
下坡防滑:
配备发动机制动与缓速器,防止起重机下坡时失控(如山地风电吊装场景)。
4. 特种起重机(冶金、防爆场景)
冶金起重机(吊运钢水):
起升机构采用双重制动器(主制动 + 安全制动),主制动为液压盘式,安全制动为弹簧加压式,确保高温环境下可靠制动(钢水包坠落风险极高)。
防爆起重机(化工车间):
使用防爆型气动制动器,避免摩擦生热引发爆炸,配合散热设计降低制动温升。
二、按机构功能划分的制动需求
1. 起升机构:防坠落与精准定位
场景:高层建筑混凝土浇筑、大型设备吊装。
制动方案:
采用常闭式电磁制动器(通电松闸、断电抱闸),制动响应时间<0.5 秒;配合编码器实现毫米级定位(如幕墙玻璃吊装)。
2. 运行机构:减冲击与防滑移
场景:港口集装箱转运、车间物料搬运。
制动方案:
大车运行采用变频 + 液压推杆制动器,通过 PLC 控制分级制动(先电气制动减速,再机械制动停车),减少冲击(如岸桥大车行走速度达 40m/min 时的平稳停车)。
3. 变幅 / 旋转机构:抗倾覆与惯性控制
场景:塔式起重机臂架变幅、船用起重机旋转作业。
制动方案:
变幅机构使用带式制动器 + 液压阻尼器,吸收臂架变幅时的惯性力;旋转机构采用多片式摩擦制动器,配合液压缓冲,防止吊载摆动(如船用起重机在海浪颠簸中保持稳定)。
三、特殊工况下的制动应用
1. 高温环境(冶金、铸造)
需求:制动器耐温>200℃,防摩擦片碳化。
方案:使用金属陶瓷摩擦片的液压盘式制动器,搭配强制风冷系统(如炼钢厂钢包起重机)。
2. 低温环境(极地、冷库)
需求:制动油液不凝固,机构灵活响应。
方案:采用合成液压油(倾点<-40℃)的气动制动器,或电加热式电磁制动器(如南极科考站物资吊运起重机)。
3. 高粉尘 / 潮湿环境(矿山、码头)
需求:防粉尘侵入、抗锈蚀。
方案:使用全封闭型液压制动器,摩擦面涂覆防腐涂层,配合防水密封圈(如矿山矿石装卸起重机)。
四、安全制动与冗余设计
1. 紧急制动系统(ESB)
应用:当检测到超载、超速或控制系统故障时,独立于主制动的安全制动器立即动作。
示例:核电站乏燃料运输起重机配备双弹簧加压式制动器,通过独立液压源驱动,确保断电时制动扭矩≥1.5 倍额定负载力矩。
2. 再生制动与能量回收
应用:大型港口起重机、高速电梯式起重机。
方案:通过变频器将重物下降的动能转化为电能回馈电网,配合电磁制动器实现无冲击制动,节能效率达 30% 以上(如自动化集装箱码头的轨道式龙门吊)。
五、典型制动装置选型参考
起重机类型 机构部位 推荐制动装置类型 核心参数要求
桥式起重机 起升机构 电磁盘式制动器(常闭式) 制动扭矩≥1.25 倍额定负载力矩
塔式起重机 旋转机构 液压多片式制动器 散热功率≥15kW,响应时间<0.3 秒
冶金起重机 起升机构 双重液压盘式制动器(主 + 安全) 耐高温≥250℃,冗余制动设计
流动式起重机 行走系统 气顶液复合制动器 制动距离≤额定速度下的 5%
六、维护与安全规范
定期检测:每 500 小时检查制动片磨损量(允许磨损量≤原厚度的 1/3)、制动间隙(电磁制动器间隙 0.5~1mm)。
功能测试:每月进行空载紧急制动试验,每季度进行 1.25 倍额定负载下的制动保持测试。
标准依据:遵循 GB/T 3811-2008《起重机设计规范》、ISO 4301《起重机安全要求》等标准。
制动装置的选型与应用需结合起重机的负载特性、工作级别(如 A1~A8)及安全等级(S1~S4)综合设计,确保在各类工况下实现 “停得稳、抱得住、控得准”。
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