摘要：港口机械中最重要的部分就是在防风设备中防风装置的效果，当出现较大的风暴袭击时，防风装置的质量将直接决定装船机的安全与否，而且在装船机中起到的是不可替代的作用。本文将重点对惯性制动器的工作原理以及常用的检查维修方法进行介绍。
关键词：惯性制动器；原理；故障维修
引言
在港口进行装卸任务时，最重要的环节就是保证设备的平稳性，如果出现突发情况时，必须防风装置的质量将直接影响港口正常运行的安全性，因此在实际生产作业中必须加强对防风装置的质量关注度。目前最常用的制动器为惯性制动器，该类型制动器相对于传统的电磁制动器和液压制动器取得了很大的突破，主要通过将制动器本身的惯性经过专门的装置处理之后转化为力的作用，从而起到对整体设备的制动效果。
一、装船机的结构与工作原理
本装船机是为大连华锐重工设计制造，安装在湛江港霞山港区散货码头602泊位，进行铁矿石等装船作业。
本机为臂架回转式装船机，额定装船能力 4500t/h，最大装船能力5400t/h，设计船型为排水量 5000—70000DWT，并满足最小设计船型满载低水位和最大设计船型空载高水位的装船作业要求。
装船机由主机和尾车两大部分组成。
装船机可沿轨道行走，其臂架可以回转、俯仰、伸缩，头部溜筒可以提升、下落。
为确保装船机安全可靠地工作，装设各种安全保护和指示装置。
本机设置除尘、测风仪、动力和控制二合一电缆卷筒、夹轮器、锚定、防风系缆、缓冲器等辅助。
整个装船过程可通过司机室内手动机上操作及就地操作实现，本机的行走装置、臂架回转、臂架伸缩、臂架俯仰机构均采用交流变频调速，各机构均设置有必要的限位开关保护和连锁保护功能。
装船机臂架前部溜筒和臂架皮带机等物料转载处，安装洒水除尘装置。整机可沿码头轨道运行至任意位置进行装船作业。作业完毕后，整机行至大车锚定位置处锚定。需要时臂架回转至回转锚定位置锚定，臂架仰起至臂架挂钩位置，并用安全钩将其钩住固定。装船机设置防风拉索装置。
本机海陆侧门腿共由四组 8 轮台车组支承，在运行机构中设有夹轮器、防风拉索及缓冲器。
本机动力使用 10kV、50Hz、三相交流电源。供电方式是将设在码头海侧电源箱中的电源，通过电缆由装在尾车门架上的二合一电缆卷筒引缆上机，给装船机供电。
二、制动器的工作原理
惯性制动器不仅能够利用联轴器来作为传递扭矩的工具，同时还能实现停机时良好的制动效果。惯性制动器大致的工作原理如下：首先由电机提供动力支持，也就是扭矩输出，主动花键带动周围套管和主动顶转动，两者之间的联接方式为螺栓联接，而且主动顶与上部的凹凸螺旋面是一个统一的整体，主动顶转动使得相连接的从动顶随之转动，产生一定量的轴向位移，轴向位移向上传递至上摩擦锥环，带动其发生转动，使制动弹簧被压缩，与此同时，支撑弹簧由于受到力的作用导致摩擦锥环产生浮动，当摩擦锥环分离时，制动效果解除。联轴器的传动功能的实现是依靠两个凹凸状螺旋面相互紧密连接的效果。当制动器断电时，电机不会产生扭矩输出，因此凹凸螺旋面之间不存在力的作用，制动弹簧在通电情况下产生了势能将会释放，作用于上摩擦锥上产生压力的作用，使得摩擦锥和摩擦锥环紧密贴合，达到制动的效果。
2.1惯性制动器的结构及工作过程
惯性制动器既有联轴器传递扭矩的功能，又有停机时的制动功能。其工作过程为：利用电机输出的扭矩，通过主动花键轴带动主动花键套及主动顶（花键套与主动顶依靠螺栓联接，并且主动顶同上凹凸螺旋面一体），主动顶与从动顶相互作用的凹凸螺旋面产生角位移同时产生轴向位移，从而带动上摩擦锥环轴向位移，压缩制动弹簧，同时支撑弹簧使得上、下摩擦锥环浮动，使上、下摩擦锥分别同上、下摩擦锥环分离从而解除制动。同时，两凹凸螺旋面紧密贴合传递扭矩，实现联轴器的传动功能；断电时，电机停止输出扭矩，两凹凸螺旋面相互作用力消失，制动弹簧被压缩时储存的能量得以释放，推动上摩擦锥向下轴向位移，使上、下摩擦锥分别压紧上、下摩擦锥环，实现制动。
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2.2惯性制动器的主要特点
惯性制动器相比于之前使用制动器性能增强，比电磁制动器和液压制动器的效果更好，其主要的优势在于以下几个方面：
第一，惯性制动器全部采用机械结构提供各种力的作用，不需要外界结构向其提供其他力的作用，不需要多余装置参与，只要本身设备即可完成自身的功能。
第二，启动惯性制动器时的启动力矩依靠的内部变频电机的作用，能够良好的对设备进行控制。
第三，惯性制动器内部设计有弹性联轴节，可以达到降低冲击的效果，能够有效的防止减速机齿轮被打坏，减少了设备磨损造成的成本损失。
第四，传统的制动器中联轴节的弹性套磨损十分严重，短时间内就会出现损坏，而惯性制动器设计时避免了这一问题将其设计为一对相互耦合的螺旋面，在很大程度上减低了磨损作用，使生产成本得到有效的控制。
第五，启动时间短，基本不存在滞后的现象，并且由于采用的是变频电机，因此可以自由的对制动力矩进行调节，不需要其他设备的参与即可完成，使制动器的启动速度得到有效的提高，能够有效的对电机起到保护作用，使电机的使用时间得到延长。
第六，惯性制动器采用盘式的设计，并且多级制动效果可以相互叠加，与传统制动器相比性能提升很大，实现了动态防风，尤其对于突发性风暴灾害效果相比传统制动器更加明显。
第七，惯性制动器为一个单独的整体结构，不需要其他外部设施进行参与即可实现对机械的制动效果，不但能够极大地节省了空间，而且在工作过程中，制动器对轮轨和路基的基础设施的要求降低，能够良好的保证开启和停止的同步性。惯性制动器从根本上解决了传统制动器受到油位以及其他电气设备出现故障引发的制动器不同步现象，杜绝了电机烧毁、轨道尺寸不合等故障，很好的提高了设备的使用时间以及工作时的可靠性要求，对控制生产成本具有积极作用。
第八，惯性制动器可以手动开启，也就是可以实现在设备断电或者某些部分出现故障时将制动效果解除，增加了设备移动的便捷性，避免对行走轮和轨道产生破坏效果。
三、惯性制动器的检查维修
3.1 惯性制动器的空程检查和调整
（1）空程检查。检查之前，首先应当对设备是否需要调整进行判断，具体操作步骤为：对主动花键套上的小孔利用螺丝刀进行来回扳动，仔细观察其是否能够实现一定量的左右转动，同时保证制动力矩螺杆为固定状态，不能发生移动。如果符合上述条件则证明设备不需要进行空程调整，如果存在差异则需要对惯性制动器进行空程调整。
（2）调整。调整时分为两种情况：第一，制动力矩螺杆不懂，花键套可以来回旋转，但是转动量没有达到要求的程度，这种情况下应当将空程调整螺杆向内转动一圈，也就是进行加固处理，接着转动花键套，如果达到指定量即可停止，下一步对行程控制螺栓调节，详细的操作步骤为先放开行程调整螺母，将螺杆加固，然后释放一圈，在固定行程控制螺母。第二，制动力矩与花键套一起出现转动，此时应当手动开启，向右转动空程调整螺栓，注意缓慢进行操作，当感觉到突然加紧时，做下标记，继续向右转动螺栓，直至达到标准条件为止。
3.2 手动打开。首先必须将电源切断，保证设备在断电状态下，然后释放空程调整螺母，向外调节空程调整螺栓至少8mm，这时将不存在制动力矩。
3.3 解体重装要点。当制动器调节时其状态为制动或者半制动状态，如果空程螺栓在运转过程中发生震动，那么必须将制动器下线，检查内部上下摩擦锥环，确定没有问题后对容易磨损的部件进行更换。
3.3.1 打开间隙调整：打开间隙是指制动器打开时主动顶轴向位移的距离，一般情况打开间隙为5mm（此间隙调整应在空程调整完成之后进行）。
3.3.2 制动力矩调整：制动力矩调整时将调整螺母同主轴花键套上沿平齐为准（按照一般经验），或在解体前做好标记，组装时按标记恢复。
结束语
本文对惯性制动器的结构、工作原理进行了较为详细的描述，同时对惯性制动器的主要特点进行分析，将其主要的优势之处进行阐述，详细分析了相比于传统电磁制动器和液压制动器的突破之处，更加快捷方便的进行使用，启动用时短，能够极大程度对电机起到保护作用，控制了生产成本。对于港口、冶金、起重运输等多个行业的设备制动具有良好的作用，尤其是对港口装卸设备过程中突发的风暴影响效果更为显著。
参考文献：
[1] 赵炎.装船机惯性制动器的原理及维修调整[J].科学实践.2016
[2] 鲍建.对装船机行走制动器的改造[J].改造与更新.2017
[3] 申少鹏.装船机行走制动器改造[J].起重运输机械.2018
[4] 梁忠.SEW制动器与惯性制动器的比较--港机大、小车行走机构配用[J].中国水运.2014
论文作者:王蔚
论文发表刊物:《基层建设》2019年第13期
论文发表时间:2019/7/23
标签：制动器论文; 惯性论文; 摩擦论文; 花键论文; 力矩论文; 效果论文; 设备论文; 《基层建设》2019年第13期论文;