池州市，東至縣，石臺(tái)縣，青陽(yáng)縣，貴池區(qū)行車(chē)配件遙控器齒輪箱配起重機(jī)電箱電纜減速機(jī)電動(dòng)葫蘆 

Y 系列圓柱電機(jī)和電磁制動(dòng)器組合而成的電磁制動(dòng)電機(jī)是歐式電動(dòng)葫蘆的標(biāo)準(zhǔn)配置，隨著電機(jī)極數(shù)和轉(zhuǎn)速的不斷創(chuàng)新，例如2 極/12 極雙速電機(jī)的應(yīng)用，電磁制動(dòng)器經(jīng)常不能與電機(jī)較好的匹配，造成電動(dòng)葫蘆在高、低速轉(zhuǎn)換，突然制動(dòng)等情況下，制動(dòng)器不能標(biāo)準(zhǔn)要求的制動(dòng)下滑量，造成溜鉤。 

1 存在的問(wèn)題
在對(duì)一臺(tái)20 t 歐式鋼絲繩電動(dòng)葫蘆進(jìn)行動(dòng)載試驗(yàn)時(shí)，由于電氣接線人員對(duì)歐式電動(dòng)葫蘆性能及電氣控制不夠熟悉，從而造成電動(dòng)葫蘆從低速轉(zhuǎn)入高速運(yùn)行、從高速轉(zhuǎn)入低速運(yùn)行、從高速運(yùn)行過(guò)程中突然停車(chē)、以及運(yùn)行過(guò)程中突然斷電等操作中會(huì)出現(xiàn)溜鉤。
該電動(dòng)葫蘆的配置為： 電動(dòng)機(jī)型號(hào)LYP365.1/YHC160L1 － 12/2/B150，電動(dòng)機(jī)為雙速國(guó)產(chǎn)電動(dòng)機(jī)，極數(shù)為2 極/12 極，功率為2.0/12.5 kW，轉(zhuǎn)速分別為430/2 855 r/min，起升減速比216.6；制動(dòng)器為進(jìn)口直流電磁圓盤(pán)式制動(dòng)器，動(dòng)態(tài)制動(dòng)扭矩150 N·m，靜態(tài)制動(dòng)扭矩225 N·m，制動(dòng)器電壓AC220V 轉(zhuǎn)DC205V，配PMB 全波整流器，直流側(cè)開(kāi)關(guān)。

 2 原因分析
針對(duì)上述故障，由于是新樣機(jī)，技術(shù)人員根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，判定是電氣控制問(wèn)題，且鎖定在電磁制動(dòng)器的控制上。參照電動(dòng)機(jī)說(shuō)明書(shū)和電磁制動(dòng)器說(shuō)明書(shū)，現(xiàn)場(chǎng)對(duì)制動(dòng)器和電控進(jìn)行排查，發(fā)現(xiàn)電磁制動(dòng)器整流模塊的5 和6 端子之間的端接片未拆除，整流模塊的5 和6 端子未按照?qǐng)D紙接到電氣控制箱的153 和151 端子。
1）未將整流模塊的5 和6 端子接入電氣控制箱，不能通過(guò)電氣控制控制電磁制動(dòng)器的直流側(cè)開(kāi)關(guān)，不能實(shí)現(xiàn)制動(dòng)器的快速制動(dòng)。
2）制動(dòng)器交流電源直接與電機(jī)接線柱連接，在不受直流側(cè)開(kāi)關(guān)控制的情況下，只受交流側(cè)開(kāi)關(guān)控制。電動(dòng)葫蘆無(wú)論在高速、低速、上升、下降、停止的各個(gè)狀態(tài)，電磁制動(dòng)器與電動(dòng)機(jī)同時(shí)得電、同時(shí)失電。在沒(méi)有直流側(cè)開(kāi)關(guān)控制實(shí)現(xiàn)快速制動(dòng)的情況下，會(huì)出現(xiàn)在低速切換至高速的過(guò)程中，電磁制動(dòng)器瞬間上閘，若此時(shí)制動(dòng)器打開(kāi)時(shí)間早于電動(dòng)機(jī)得電時(shí)間，則造成高速電動(dòng)機(jī)不能及時(shí)得電。相當(dāng)于重物吊起后，制動(dòng)器打開(kāi)，而電動(dòng)機(jī)未運(yùn)轉(zhuǎn)，產(chǎn)生的扭矩為零，導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)隨重物作用反向旋轉(zhuǎn)，從而造成溜鉤。
3）在沒(méi)有直流側(cè)開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)快速制動(dòng)的情況下，當(dāng)突然停止時(shí)，由于重力勢(shì)能和慣性的作用，電動(dòng)機(jī)并未能立即停止，電動(dòng)機(jī)產(chǎn)電狀態(tài)，制動(dòng)器繼續(xù)得電，不能立即制動(dòng)，故產(chǎn)生溜鉤。
4）在起升時(shí)，由于制動(dòng)器與電動(dòng)機(jī)同時(shí)得電，電動(dòng)機(jī)尚未建立足夠的向上轉(zhuǎn)矩，制動(dòng)器已開(kāi)閘造成溜鉤。
3 問(wèn)題的解決
將電氣原理圖按照?qǐng)D1 和圖2 進(jìn)行改進(jìn)，且滿足：交流接觸器KM13 通電延時(shí)整定時(shí)間為1.7 ～ 2 s，交流接觸器KM15 斷電延時(shí)整定時(shí)間為0.5 ～ 0.7 s。按圖1 和圖2 所示電氣原理圖接線，將電磁制動(dòng)器的5 和6 端子連接電氣控制箱的153 和151 接線端子。

圖1 控制原理圖

圖2 接線原理圖
4 縮短制動(dòng)時(shí)間的方法研究
4.1 制動(dòng)時(shí)間分析
電磁制動(dòng)器的制動(dòng)總時(shí)間是機(jī)械和電氣綜合影響的結(jié)果，制動(dòng)總時(shí)間一般與控制方式、整流模塊的響應(yīng)時(shí)間、制動(dòng)上閘時(shí)間以及制動(dòng)力矩大小等因素有關(guān)。制動(dòng)過(guò)程總時(shí)間可表示為

式中：tz 為制動(dòng)過(guò)程總時(shí)間，指從制動(dòng)器驅(qū)動(dòng)裝置斷電開(kāi)始至制動(dòng)軸轉(zhuǎn)速為零的時(shí)間；t1 為響應(yīng)時(shí)間，指從制動(dòng)器驅(qū)動(dòng)裝置斷電開(kāi)始至制動(dòng)器開(kāi)始動(dòng)作的時(shí)間；t2 為制動(dòng)器閉合動(dòng)作時(shí)間，指制動(dòng)器閉合動(dòng)作開(kāi)始至制動(dòng)襯墊開(kāi)始接觸制動(dòng)偶件并建立制動(dòng)力矩的時(shí)間；t3 為制動(dòng)減速時(shí)間，指制動(dòng)器實(shí)施實(shí)際制動(dòng)的時(shí)間。制動(dòng)器制動(dòng)彈簧的回彈速度為

式中：A、ψ 為與彈簧參數(shù)及位置有關(guān)的隨機(jī)變量；ω 為彈性模量；

式中：J 為轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)及負(fù)載的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，n 為制動(dòng)偶件的制動(dòng)初轉(zhuǎn)速，Md 為動(dòng)態(tài)制動(dòng)力矩，Mz 為轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的阻力矩。
綜上所述，制動(dòng)器響應(yīng)時(shí)間t1 取決于制動(dòng)器控制方式以及電控系統(tǒng)和整流模塊的響應(yīng)時(shí)間；制動(dòng)器閉合時(shí)間t2 取決于制動(dòng)彈簧和釋放行程，主要為彈簧的參數(shù)、壓縮量、釋放行程等；制動(dòng)減速時(shí)間t3 主要取決于制動(dòng)力矩。
4.2 縮短制動(dòng)時(shí)間的方法
1）由直流電源直接供電，電磁制動(dòng)器和電動(dòng)機(jī)立供電；
2）由電控箱將交流電轉(zhuǎn)換成直流電給電磁制動(dòng)器供電；
3）由交流電源供電，由整流模塊轉(zhuǎn)換為直流電給制動(dòng)器供電。通常情況下，制動(dòng)器連接交流側(cè)開(kāi)關(guān)，與電動(dòng)機(jī)同時(shí)得電、同時(shí)失電，通過(guò)電動(dòng)機(jī)開(kāi)關(guān)控制，交流側(cè)開(kāi)關(guān)控制如圖3 所示；為了實(shí)現(xiàn)快速制動(dòng)，一般采用直流側(cè)開(kāi)關(guān)，直流側(cè)開(kāi)關(guān)控制直接有電控控制，與電動(dòng)機(jī)之間立控制，可以實(shí)現(xiàn)與電動(dòng)機(jī)之間的時(shí)序控制，直流側(cè)開(kāi)關(guān)的吸合時(shí)間比交流側(cè)吸合時(shí)間快約6 ～ 10倍。直流側(cè)開(kāi)關(guān)如圖4 所示。
整理模塊一般分為半波整流器、全波整流器和過(guò)勵(lì)磁整流器，如需更快的響應(yīng)時(shí)間，可選用過(guò)勵(lì)磁整流器，過(guò)勵(lì)磁整流器與標(biāo)準(zhǔn)半波整流器相比，釋放時(shí)間要比正常的半波整流器要短50%，且制動(dòng)器的耐磨損能力增加一倍，壽命延長(zhǎng)；與標(biāo)準(zhǔn)全波爭(zhēng)流器相比，制動(dòng)時(shí)間縮短約30%, 發(fā)熱量小，能耗降低約25%。

圖3 交流側(cè)開(kāi)關(guān)

圖4 直流側(cè)開(kāi)關(guān)
4.3 縮短閉合時(shí)間的方法
制動(dòng)閉合時(shí)間與制動(dòng)器間隙大小及彈簧力度有關(guān)，間隙大彈簧工作長(zhǎng)度增加，制動(dòng)力度減小，制動(dòng)閉合時(shí)間長(zhǎng)。間隙小彈簧工作長(zhǎng)度減小，制動(dòng)力度增加，制動(dòng)閉合時(shí)間短，剎車(chē)效果好。間隙過(guò)小則易造成制動(dòng)吸合后制動(dòng)件與摩擦面互相摩擦、制動(dòng)部分發(fā)熱、摩擦片過(guò)度磨損和摩擦系數(shù)熱衰減、制動(dòng)力下降，延長(zhǎng)制動(dòng)減速時(shí)間。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，一般間隙0.5 mm 左右比較合適。
4.4 縮短制動(dòng)減速時(shí)間的方法
4.4.1 增大制動(dòng)力矩
由式（3）可知，在其他條件不變的情況下，增大制動(dòng)力矩可縮短制動(dòng)減速時(shí)間，即有

式中：Me 為額定制動(dòng)力矩，動(dòng)態(tài)制動(dòng)力矩一般為額定制動(dòng)力矩的90% 左右；m 為彈簧個(gè)數(shù)；N 為摩擦副的個(gè)數(shù)；μ 為摩擦系數(shù)；R 為制動(dòng)盤(pán)有效摩擦半徑；P 為彈簧正壓力；K 為彈簧彈性系數(shù)；Δ L 為彈簧壓縮量。
增加制動(dòng)力矩，減小制動(dòng)時(shí)間，可增加彈簧的個(gè)數(shù)、增加彈簧的彈力、增大摩擦系數(shù)、增加摩擦副個(gè)數(shù)和增大摩擦盤(pán)有效摩擦半徑等方法。
4.4.2 減少制動(dòng)器拖磨
電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)制動(dòng)器開(kāi)閘晚于電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，制動(dòng)器將造成拖磨，使得摩擦盤(pán)磨損變薄，制動(dòng)力矩減小，延長(zhǎng)了制動(dòng)減速時(shí)間。減少制動(dòng)器拖磨的方法有：
1）縮短整流模塊的響應(yīng)速度，提高制動(dòng)器的開(kāi)閘速度，避免制動(dòng)器啟動(dòng)晚于電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，電機(jī)拖著制動(dòng)器轉(zhuǎn)動(dòng)。選用整流速度快的整流模塊，如過(guò)勵(lì)磁整流器。
2）增大制動(dòng)器電磁吸力，增大開(kāi)閘速度。增大制動(dòng)器電磁線圈的線徑，減小制動(dòng)器的工作氣隙等。
3）優(yōu)化控制方式，實(shí)現(xiàn)快速制動(dòng)。采用立開(kāi)關(guān)控制，采用直流側(cè)開(kāi)關(guān)單控制制動(dòng)器的開(kāi)閉。
4）制動(dòng)器時(shí)序控制，控制好制動(dòng)器和電動(dòng)機(jī)啟停的時(shí)間。通過(guò)時(shí)間繼電器等控制邏輯，控制制動(dòng)器和電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)順序和時(shí)間差。
5）增大制動(dòng)力矩，減小制動(dòng)減速時(shí)間，從而減少制動(dòng)器拖磨時(shí)間。
5 制動(dòng)下滑量研究
制動(dòng)器的制動(dòng)下滑量主要分為制動(dòng)器斷電到制動(dòng)器上閘這一段時(shí)間（響應(yīng)時(shí)間t1+ 閉合時(shí)間t2）的加速下滑量S1，和制動(dòng)減速階段的下滑量S2。
5.1 制動(dòng)下滑時(shí)間
假設(shè)制動(dòng)器斷電到制動(dòng)器上閘的這一段時(shí)間為△ t，由式（3）可知此時(shí)制動(dòng)減速時(shí)間為

由于制動(dòng)器上閘延時(shí)△ t 而引起的制動(dòng)減速時(shí)間會(huì)大幅增加，則增加量

本文雙速電機(jī)高速2 855 r/min，低速430 r/min，起升減速器速比i ＝ 216.6，取g ＝ 9.8 kg/m2，式（8）得0.74 △ t 和4.9 △ t，也就是說(shuō)制動(dòng)減速時(shí)間增加了0.74 △ t 倍和4.9 △ t 倍，如果延時(shí)時(shí)間△ t ＝ 1 s，則制動(dòng)減速時(shí)間可以增加約5 倍。
5.2 制動(dòng)下滑距離
制動(dòng)下滑距離可表示為

式中：v0 為電機(jī)斷電時(shí)重物的下降速度。D 為卷筒名義直徑，m 為倍率，vmax 為制動(dòng)減速的初速度。從上述公式可以看出，制動(dòng)延時(shí)將造成很大的制動(dòng)下滑距離。
6 結(jié)論
1）電磁制動(dòng)器制動(dòng)下滑主要原因是制動(dòng)器的制動(dòng)力矩、整流器的響應(yīng)時(shí)間、制動(dòng)器閉合動(dòng)作時(shí)間、制動(dòng)器和電機(jī)的時(shí)序控制等的綜合因素。2）電氣上縮短制動(dòng)器制動(dòng)時(shí)間，可以采用響應(yīng)快的整流器，如過(guò)勵(lì)磁整理器，可以采用直流電源直接供電，或電控箱交流轉(zhuǎn)直流后給制動(dòng)器供電。3）控制上縮短制動(dòng)器制動(dòng)時(shí)間，可以采用直流側(cè)開(kāi)關(guān)，可以由電控箱單對(duì)制動(dòng)器時(shí)序控制。
4）機(jī)械上縮短制動(dòng)時(shí)間，可以增大制動(dòng)器線圈的電磁力，增大制動(dòng)力，減小制動(dòng)器工作氣隙。5）制動(dòng)器上閘延時(shí)對(duì)制動(dòng)器的制動(dòng)減速時(shí)間和制動(dòng)下滑量影響。