岸边集装箱起重机轮边制动器不均匀磨损案例研究.pdf
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1、472023 年第 17 期/ANALYSIS RESEARCH分析研究文茂堂,郑景星,邱康勇.岸边集装箱起重机轮边制动器不均匀磨损案例研究J.起重运输机械,2023(17):47-51.引 用 格 式*基金项目:广东省市场监督管理局科研项目(2022CT12)岸边集装箱起重机轮边制动器不均匀磨损案例研究*文茂堂 郑景星 邱康勇深圳市质量安全检验检测研究院 深圳 518019摘 要:轮边制动器是岸边集装箱起重机防风装置的常见形式,在防范阵风灾害方面发挥重要作用。文中对岸边集装箱起重机轮边制动器摩擦片不均匀磨损检验案例进行研究,首先通过厚度测量发现摩擦片外侧磨损量大于内侧;然后对制动过程中摩擦片
2、的运动位置分析,随位弹簧失效导致开闸时制动退距出现偏差;制动闸瓦自身重力引起偏摆,使得制动时摩擦片内、外侧与车轮无法同步接触,造成两侧的制动时间和接触压力不同,最终引起摩擦片磨损不均。对随位弹簧进行断裂失效分析,最终对轮边制动器的检查和维护保养提出建议。关键词:岸边集装箱起重机;轮边制动器;摩擦片;磨损;接触压力中图分类号:U653.921:U463.51 文献标识码:B 文章编号:1001-0785(2023)17-0047-05Abstract:Wheel brake is a common type of windproof device of quayside container,an
3、d plays an important role in preventing gust disasters.During the regular inspection of the quayside container crane,the case of uneven wear of wheel brake friction plate is analyzed.Firstly,it was found by thickness measurement that the wear amount of the outer side of the friction plate was greate
4、r than the inner side.Then the motion position of the friction plate in the braking process is analyzed.The results show that the spring failure leads to the deviation of the brake retreat distance when the brake is opened.The brake shoes own gravity causes the yaw,which makes the inside and outside
5、 of the friction plate cannot contact with the wheel at the same time during braking.That is the main reason for uneven wear of friction plate.Next,the reason of spring fracture failure is expounded.Finally,suggestions for improvement of inspection and maintenance of wheel brake are put forward.Keyw
6、ords:quayside container crane;wheel brakes;friction plate;wear;contact pressure0 引言岸边集装箱起重机(以下简称岸桥)是集装箱码头的重要装卸设备,处于沿海露天环境下,作业时容易受到突发阵风的不利影响。为防范阵风灾害,起重机械安全技术规范要求岸桥必须配备抗风防滑装置。液压轮边制动器是岸桥防风装置的常见形式,一般安装在大车从动轮上,通过弹簧夹紧力作用于车轮两侧,使车轮与轨道的滚动摩擦变为滑动摩擦,具有动、静态制动作用1。为确保制动力矩满足需求,制动器应具有制动瓦随位功能,以保证闸瓦上的摩擦片开闸时与制动轮(盘)自动跟随
7、,抱闸时摩擦片与轮盘均匀接触、贴合。制动器还应具有制动瓦退距均等功能,保证制动器在正常释放状态下两侧制动瓦退距基本相等,制动瓦上摩擦片任何部位不应浮贴在制动轮(盘)上2。TSG Q70152016起重机械定期检验规则明确要求:制动器打开时制动轮与摩擦片无摩擦现象,制动器闭合时制动轮与摩擦片接触均匀,无影响制动性能的缺陷和油污 3。变频调速技术使起重机制动器在正常作业工况下可实现零速抱闸,大大降低了制动器摩擦片的磨损。现有研究表明,制动器摩擦片的磨损与摩擦材料、接触压力、滑动速度等相关,其中接触压力分布不均是导致摩擦片产生偏磨的重要原因4-7。制动臂与制动闸瓦的连接销轴如出现卡滞、配合间隙过大,
8、制动时将引起摩擦片与制动盘接触不同步,引起不均匀磨损。摩擦片磨损不均48/2023 年第 17 期匀降低了使用寿命,同时减弱了制动性能。因此,对制动器不均匀磨损现象进行分析研究,发现问题并及时调整具有重要的现实意义。1 轮边制动器的工作原理图 1 所示为国产某型号液压式轮边制动器,其工作原理为:开闸时,液压站得电驱动液压缸,通过压力油推动活塞杆压缩制动弹簧(弹簧在液压缸内部),进而带动制动臂内收,通过连接销铰点作用带动闸瓦垫远离制动轮,消除夹紧力;当液压站断电失去驱动力时,制动臂在制动弹簧作用下向外摆动,闸瓦垫闭合,夹紧大车车轮轮缘,制动器抱闸。为保证制动闸瓦随位功能,制动器对称设置随位弹簧,
9、固定端通过螺栓固定在安装底座上面,另一端勾住闸瓦。1.安装底座 2.制动臂 3.液压缸 4.限位开关 5.连接块 6.退距调节螺栓 7.锁紧螺母 8.瓦块连接销 9.弹簧座 10.随位弹簧 11.闸瓦 12.制动臂连接销 13.固定螺栓图 1 液压轮边制动器结构示意图2 闸瓦摩擦片磨损情况2022 年,对国内某港口一批岸桥进行定期检验时,发现轮边制动器配对的制动车轮摩擦痕迹深浅不一,且多台岸桥普遍存在同一现象。操作大车运行机构未发现跑偏,随后对轮边制动器进行动作试验,开闸时可见两侧制动器退距基本相等,未发现摩擦片浮贴在制动轮上的情形。抱闸时观察一侧制动瓦,可见靠近车轮外缘的摩擦片首先接触制动轮
10、,另一侧同样如此。车轮制动摩擦痕迹和闸瓦摩擦片磨损痕迹如图 2 所示。由此判定轮边制动器的摩擦片存在不均匀磨损现象。(a)车轮制动摩擦痕迹 (b)磨损不均的轮边 制动器摩擦片图 2 磨损痕迹进一步观察制动器零部件中,用于调节闸瓦随位功能的弹簧处于断裂失效状态,如图 3 所示。被检岸桥设备自 2007 年开始投入使用,维护保养过程中轮边制动器零部件未曾更换,使用单位在维修保养时发现弹簧断裂后,采用焊接螺栓方式替代弹簧。图 3 随位弹簧断裂失效3 摩擦片磨损不均原因分析3.1 闸瓦摩擦片磨损厚度测量轮边制动器闸瓦摩擦片为粉末冶金材料,经高温烧结后加工成形。摩擦片与钢背采用胶结连接,钢背上粘接 3
11、块摩擦片,衬垫之间留出空槽,便于散热和排出磨屑,如图 2b、图 4 所示。为判定摩擦片磨损是否超标,比对摩擦片内外侧磨损差异,将异常磨损的制动器闸瓦进行拆解后,测量摩擦片剩余厚度。ANALYSIS RESEARCH分析研究492023 年第 17 期/ANALYSIS RESEARCH分析研究图 4 摩擦片厚度测量示意图为便于量化比较,首先测量摩擦片初始厚度。选取同型号新出厂未使用的闸瓦垫摩擦片,使用数显游标卡尺测量摩擦片初始厚度为 8.72 mm。然后测量不均匀磨损后的摩擦片厚度。将编号为 1 6 共 6 个测点标记闸瓦垫摩擦片的内侧测点,编号为 7 12 的 6 个测点标记为摩擦片外侧(靠
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