锥形转子电机在塔式起重机中的应用

根据塔式起重机安全规程（GB5144—2o06），塔机的各机构（起升、回转、变幅、大车行走）都应配备制动装置。济南建筑机械厂原来的QTZ40型塔机变幅机构采用了YD电机加蜗轮、蜗杆减速机的方式来传动（图1）。该机构仅借助于蜗轮、蜗杆具有自锁的机械特性来制动，并没有其他专门的制动装置，而从用户使用后的反馈信息知，此方式虽具有自锁制动的功能，但当塔机在重载、高速变幅时容易出现“溜车”及启动、停止时对塔身会有较大的冲击等缺陷，而且其制动性能很不可靠，仅适用于轻载、低速的小型塔电机 联轴器机。为了消除变幅机构的以上缺陷，在原机构的基础上进行优化：在变幅机构的减速机与电机间增加了电磁吸盘式（常闭）制动器（图2），从而实现了机构的有效、可靠制动。但该装置对电路上的要求较高（需要整流装置），而且在停止变幅时由于制动装置是常闭的，往往会因突然制动而给塔机造成很大的冲击，使塔身产生剧烈晃动，特别是在臂头制动时更会给塔机的钢结构造成致命损害。尽管后来在电路上追加了制动延时，但因电磁吸盘制动自身的特点也没能从根本上解决制动不平缓的问题，并且在加了延时制动后塔机的精确定位也失去了保障。另外，如果此装置长期运行，摩擦片的磨损将会非常严重。为保障安全，用户必须经常检查并及时更换损坏的摩擦片，这对丁期紧、任务重而且要在高空作业的用户来说很不方便。该制动方式虽然在塔机的回转机构中应用很成功，但因变幅机构与回转机构的制动要求不同（变幅机构要求制动常闭，而回转机构要求制动常开，并且只有在顶升及特殊情况下才使用，正常情况下不允许当刹车用），所以此方式在变幅机构上的应用很不理想。

为了解决以上问题，经过努力攻关，采取机械与电气相结合的方式，使塔机变幅机构的制动最终取得了良好的效果。即在变幅机构中仍采用结构简单且具有自锁功能的蜗轮、蜗杆减速传动方式，而在电机的选择上则选用了具有延时制动功能的锥形转子异步电机（图3）。该种电机定子和转子为圆锥形，电机轴除了作旋转运动外，还可以作轴向移动。当电机通电时，定子产生轴向磁拉力使转子轴向向左移动并压缩弹簧，使制动轮与制动座脱离，转子旋转。当电机断电时，轴向磁拉力消失，在压力弹簧的作用下，制动轮复位实现电机的制动。该电机在厂里QTZ40型塔机变幅机构的试用中取得了良好的平缓制动效果，满足了塔机的国标要求。也因其性能可靠和维护方便得到了用户的认可。此外，锥形转子异步电机所具有的启动转矩大、结构紧凑、可频繁启动、性能稳定、成本低等众多优点也特别适用于塔式起重机，并且采用此方式在塔机的原电路及制造工艺上也不需要改动，大大的降低了产品的改进成本。现济南建筑机械厂已生产并销售此种变幅机构的塔机100多台，均未出现过质量问题，实践证明此种制动方式是完全成功的。

如今济南建筑机械厂已将此成熟技术全面推广至QTz4O、QTZ50、QrrZ63型的塔机变幅机构中，均取得了理想的制动效果。与以前的制动方式相比，此种方式不仅结构紧凑、质量可靠、锥形转子异步电机维护方便，而且制造成本低，极大的增强了济南建筑机械厂塔机在国内外市场中的竞争能力。