专利名称：有轨运行式起重机紧急防风制动系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于有轨运行式起重机(龙门式起重机、门座式起重机等)的紧急防风制动装置，尤其是具有二次分级制动、力矩渐加制动、防抱死制动功能的防风制动系统。
背景技术：
目前，铁路货场、港口等使用的龙门式起重机(以下简称门吊)，基本上都配备了各种紧急防风装置，其中，门吊的主动轮一般采用两级制动轮式的防风制动装置，即采用小直径制动轮(Φ200mm)，来实施工作制动，采用大直径制动轮(Φ300mm)，实施紧急防风制动，要求其能够在正常工作情况下实施有缓冲的制动方式，在紧急情况下，实施无缓冲的紧急防风制动。有缓冲的制动方式(二次分级制动)，是通过防风制动轮在工作制动动作后进行延时动作(5-8s)来实现。有的单位(如哈尔滨局)门吊主动轮防风制动采用力矩渐加式制动器，其原理为在普通电力液压块式制动器上，加装渐加器模块，使制动力矩在初始时制动力矩渐加，实现缓冲制动，最终时力矩达到额定制动力矩，以实现工作制动和紧急防风制动相结合。
采用台车式的门吊，主动台车的紧急防风装置一般采用齿轮副或链传动，将同一台车上的两个或以上的车轮相连，以便于采用两级防风制动装置。对于门吊的被动轮(台车)的紧急防风制动，由于没有减速器，无法使用高速轴带制动轮式的制动，因此一般采用手动或电动集中控制铁鞋，个别采用了楔紧式防风制动装置。
现有的这几种紧急制动装置在使用中，存在着一些问题和缺点1、主动轮采用的二次分级制动式和液压力矩渐加器式紧急制动装置存在的问题(1)由于这两种制动形式都是采用在大车轮减速器的高速轴上，套装大力矩块式制动器的方式，而没有采用对门吊大车走行系统传动链的末端直接进行制动的方式(安全制动器要求装在传动链的末端)，因此，存在着传动链长，很可能出现在实施紧急制动时，由于瞬间制动力矩过大，造成高速轴扭断无法制动的隐患(在现场，运行机构减速器高速轴断轴故障经常发生)。
(2)由于两级制动需要在同一电机上安装两个制动器，因此，必须使用双出轴电机或对减速器高速轴进行改造，才能安装。液压力矩渐加器式制动装置在安装时，也需加装300mm制动轮或对原有的工作制动轮进行更换。
(3)这两种制动器在实施无缓冲的紧急制动时，最终结果是制动器将车轮抱死，使车轮在钢轨上滑行。这里存在两个问题，一是全速行驶的门吊，大车最大行驶速度一般为0.7-1m/s，加上大风的加速作用，在门吊被刮走很短的时间后，就将达到门吊的倾翻速度，这时如实施无缓冲的紧急制动，将会使门吊倾翻。1二是将门吊紧急防风装置的最终实现的目的定为能使门吊大车轮在钢轨上滑行，实际上并不能达到在最短距离内制动停车的目的。众所周知，当车轮抱死与轨面(地面)产生滑移时，车轮与轨面的附着力将完全消失，制动器将无法利用车轮与轨道的最大附着力进行减速(车轮的滑移率在15％-25％时，车轮与轨面有最大的附着系数)，也无法将吊车的动能转化为制动器的热能而实施有效的减速。同时，车轮抱死滑行时，将加剧车轮的磨损，使车轮圆周度不均匀，减少使用寿命。
2、被动轮使用的紧急防风装置由于门吊的被动轮没有电机和减速器，主动轮上采用的高速轴制动方案无法使用。因此，对于被动轮的紧急防风装置一般有三种方案，一是使用手动或集控铁鞋来对被动轮实施紧急制动。二是将台车中的从动轮，采用齿轮副或链轮，将同一台车的两个或两个以上车轮相连，以便能与主动轮一起使用两级紧急防风装置。三是为被动轮加装联轴器、减速器、制动轮等，之后在高速轴上加装两级紧急防风装置。
在被动轮(台车)所采用的手动(电动)集中控制铁鞋，于由铁鞋制动系统是一种十分原始的制动方法，因此在使用中，存在着结构复杂、传动距离长，调整不便，操纵力过大(大于200N)、铁鞋提起和放下时位置不标准等问题。在台车被动轮上采用开式齿轮联接的方案和加装减速器的方案，可以使被动轮能够和主动轮一样，采用二级制动的方案，但由于台车的每一个车轮的圆周不可能完全一样，在运行中存在一个误差累加，当误差累积过大时，会造成一个车轮瞬间滑动或链子被拉断，并也存在着转动距离长，成本高的问题。
实用新型的目的为了解决现有的门吊紧急防风装置存在的只能在门吊走行高速轴上制动，不能应用于被动轮或被动台车，制动方式原始，安装维修困难等问题，本实用新型提供了一种全新的制动方案，不仅能解决现有制动器无法在起重机被动轮、采用“三合一”驱动的主动轮上安装大力矩防风制动器的问题，可以直接在起重机运行传动轴的未端实施制动，达到实现现有防风制动装置的所有功能的目的，而且还可通过加装功能模块，具有防抱死制动功能，方便可靠地用于龙门式起重机、门座起重机的防风制动。
实用新型的技术方案本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是由防风控制单元(包括风速测量装置和控制器)、液压泵站、液压制动钳盘三部份组成新型防风制动系统。防风控制单元安装在起重机司机室内，通过电线路与液压泵站的电磁阀相连，以控制制动钳盘内油路的通断；液压泵站为一闭环衡压系统，为制动钳提供工作油压，通过油管与液压钳盘制动器相连接，液压制动钳直接作用于起重机钢制车轮轮缘侧面以实施制动。
当起重机正常工作完毕或发生非正常断电以及由防风控制单元的风速仪发出断电信号后，先由防风控制器2内的蓄电池为电磁阀中的电磁铁提供3-5s的延时电流，以实现二级缓冲制动功能，既在小直径工作制动器动作后3-5s后，系统的电磁阀失电恢复零位，接通制动钳盘供油油路，由蓄能器向钳盘供油实施制动，(见图2)同时，由于单向阀能起到单向液压锁的作用，因此可以使制动器一直处于制动状态，一直保持到下一次工作为止。
当突起大风时需要实施无缓冲的制动时，由司机按下防风控制器上的紧急防风按钮，立即切断电磁阀中电磁铁的电源，系统的电磁阀失电恢复零位，接通制动钳盘供油油路，由蓄能器产生10Mpa左右的高压油，进入制动钳盘的活塞内，推动摩擦压向大车轮缘，产生相当于在高速轴上650N.m制动力矩使车轮立即制动。采用液压制动钳直接作用于车轮的方式，可以直接对传动链的未端实施制动，不需要减速器，因此可以解决起重机从动轮(无减速器)、采用“三合一”驱动的主动轮的无法安装大力矩防风制动的问题。
系统的液压泵站的组成见
图1，它由油箱、电机、单向液压泵、单向阀、蓄能器、压力继电器、安全阀、电磁阀、过滤器等组成，它的工作程序如下当门吊开始作业时，接通全车电源，这时本制动系统中的电磁阀通电，变为工作状态，将制动钳盘油缸中的油路与回油箱的油路导通，使制动钳盘内的高压油流回贮油室，制动钳盘内的活塞靠矩型油封圈的弹性而自动复位，保持原有间隙，使摩擦片与大车轮缘脱离接触，解除制动动，门吊开始正常工作；在门吊通电的同时，本制动系统中的电机通电，开始带动液压泵工作，向系统输出高压油，由于电磁阀通电后处于工作状态，切断了通往制动钳盘的油路，因此，这时系统变为向蓄能器泵油，当蓄能器中的油压达到设定值时，压力继电器开始动作，断开电机电路，使电机停转。当由于泄漏等原因引起系统油压下降时，压力继电器复位，再次接通电机电路，向系统供油，使系统压力始终保持在标定值。
根据用户的不同要求，系统可以通过加装不同的模块，还可实现其它两种不同的制动方式一、力矩渐加式制动实施力矩渐加式制动时，只需在原系统油路中增加一个单向节流阀(见图3)，当需要实施制动时，只需按下制动电钮，使系统的电磁断电，由蓄能器向钳盘供油实施制动，但由于单向节流阀的作用，使制动钳盘中的压力在4-6s内缓慢升高到最大值，以实现力矩逐渐加大的制动方式。在解除制动时，钳盘中的高压油可以通过单向节流阀的单向阀而不通过节流口流回油箱，以达到快速解除制动的目的。
二、ABS防抱死制动当需用户需要更先进的制动方式时(图4)，可以在系统油路中增加ABS模块，即一个循环式制动压力调节器(汽车用成品)、转速传感器和简单电控单元，即可具有ABS防抱死功能当门吊大车运行速度低于5mk/h时，压力调节器不工作，系统按正常方式实施制动；当运行速度超过5mk/h时，由转速传感器检测出运行速度超过额定值时，由电控单元向压力调节器发出指令，使制动器制动力矩反复循环变化，将门吊大车轮与钢轨的滑移率控制在8％-35％的范围内变化，以达到防抱死制动的目的。
实用新型的有益效果本实用新型的有益效果是除了完全能够达到现有防风制动系统的技术要求外，还具有以下的优点和积极效果
(1)采用成熟的液压钳盘式制动器，具有盘式制动器的所有优点。
(2)不增加任何附加装置(制动盘、联轴器等)、直接作用于起重机大车车轮。
(3)制动器为常闭形式，不使用机械(弹簧等)常闭装置，而是利用液压锁来实现。
(4)体积小，可方便地安装在现有起重机的有限空间内。
(6)采用模块化设计，可实现二次制动、力矩渐加制动、ABS防抱死制动功能。
(5)在经济性、维修性和可靠性方面，要比现有的制动装置有较大的优势。
附图图面说明图1是本实用新型液压泵站的液压系统原理图图2是具有二次分级制动功能的系统原理图。
图3是具有力矩渐加制动的系统原理图。
图4是具有ABS防抱死制动的系统原理图。
图中1.液压油箱，2.过滤器，3.单向液压泵，4.安全阀，5.单向阀，6.压力继电器，7.气囊式蓄能器，8.电磁阀，9.电动机，10.防风控制器，11.起重机大车轮，12.制动钳，13.单向节流阀，14.循环式制动压力调节器，15.电控单元，16.转速传感器具体实施方式
在图2中的实施例为二次缓冲制动方式，当起重机开始工作时，电机(9)通电，开始带动单向液压泵(3)工作，通过单向阀(5)向气囊式蓄能器(7)泵油，当蓄能器(7)中压力达到额定值时，压力继电器(6)动作，切断电机电源，使系统保持额定压力，如系统压力由于渗漏等原因下降后，压力继电器自动接通电机电路，使系统压力维修持在额定值。如出现意外故障造成系统压力过高时，将通过安全阀(4)泄漏，保证系统安全；在电机通电的同时，电磁阀(8)由防风控制器送电，电磁阀(8)吸合，阀体处于工作位置，接通制动钳(12)与油箱(1)的回路，制动钳(12)松开，车轮(11)可以正常工作。当起重机在工作中突起大风时，司机按下防风控制器(10)的操作按钮，使电磁阀(8)断电，阀体在弹簧的作用下恢复非工作状态，接通蓄能器(7)与制动钳(12)的油路，为制动钳提供高压油，使制动钳(12)立即工作，抱死车轮(11)，实施无缓冲的紧急制动；当起重机正常工作完毕关闭电源或意外断电时，由于防风控制器(10)能提供3-5S的延时电源，因此，电磁阀(8)能继续保持3-5S后才断电，完成延时制动的过程。
在图3中为力矩渐加方式的实施例当起重机开始工作时，系统动作与二次制动方式相同，当实施制动时，只要切断电磁阀(8)电源，接通蓄能器(7)与制动钳(12)的油路，油通过单向节油阀(13)流入制动钳(11)，使制动力矩缓慢升高，达到力矩渐加制动的目的。当正常工作电磁阀(8)通电后，接通制动钳(11)与油箱(1)的油路，油通过单向节流阀(13)中的单向阀而不经过节流口快速流回油箱，使车轮立即解除制动。
图4为ABS防抱死制动的实施例在起重机正常工作时，系统动作与二次制动方式相同，当实施紧急制动时，电磁阀(8)断电，接通蓄能器(7)与制动钳(12)的油路，这时，电控单元(15)开始工作，对由转速传感器(16)传来的的转速信号进行比较，当起重机运行速度小于5km/h时，ABS系统不工作，油直接流入制动钳(12)，实施抱死制动。当检测到起重机运行速度大于5km/h后，电控单元(15)对循环式制动压力调节器(14)发出工作指令，使循环式制动压力调节器(14)工作，将制动压力由高到低反复调节，实现防抱死制动功能。
权利要求1.一种用于轨行式起重机防风制动的制动系统。由防风控制单元、液压泵站、液压制动钳三部份组成。防风控制单元安装在起重机司机室内，通过电线路与液压泵站的电磁阀相连；液压泵站为一闭环衡压系统，为制动钳提供工作油压，通过油管与液压钳盘制动器相连接。其特征是采用液压钳盘式制动钳直接作用于起重机钢制车轮轮缘侧面实施制动。
2.根据权利要求1所述的防风制动系统，其特征是采用液压钳盘制动器直接做用于起重机运行机构的传动链末端——钢制车轮上，而不是采用在减速器高速轴端制动，不另加装制动盘，并且利用液压锁而不是使用弹簧使制动钳为常闭状态。
3.根据权利要求1所述的防风制动系统，其特征是液压泵站是由电机、液压泵、蓄能器、压力继电器等元件组成一个闭环的衡压系统，以气囊式液压蓄能器为主要蓄能元件。
4.根据权利要求1所述的防风制动系统，其特征是可以加装不同的功能模块。
专利摘要一种用于有轨运行式起重机紧急防风的制动装置。主要解决现有起重机在工作时防风制动能力不足的问题。其由防风控制单元、液压泵站、液压制动钳三部分组成。防风控制单元安装在起重机司机室内，通过电线路与液压泵站的电磁阀相连；液压泵站为一闭环衡压系统，为制动钳提供工作油压，通过油管与液压制动钳相连接。技术要点为使用液压制动钳直接做用于起重机钢制车轮轮边，通过加装不同功能模块，可实现二次缓冲、力矩渐加和ABS防抱死制动等多种制动形式，以取代目前使用的铁鞋、块式制动器等落后的制动形式。主要用于港口、货场广泛使用的龙门式、门座式起重机、装卸桥等有轨行式起重机的紧急防风制动。
文档编号B66C9/00GK2745905SQ20042000860
公开日2005年12月14日 申请日期2004年3月26日 优先权日2004年3月26日
发明者周志飞, 张晋国 申请人:周志飞, 张晋国