摘　要：我公司振華龍門吊富士原裝三片式大車制動器工作不穩定，故障多發，維修成本高的問題。本文通過對龍門吊大車行走工況以及制動器的形式、摩擦材料、安裝方式等進行分析，提出富士制動器國產化改造的方案，確定大車制動器的形式和技術要求，篩選合作廠家，進行選型、試用、推廣，從根本上解決富士大車制動器的問題，降低設備的故障率。
　　關鍵詞：龍門吊；富士制動器；國產化改造
　　1　引言
　　我公司現有58臺龍門吊，是我公司集裝箱堆場作業主力設備。隨著使用年限的增長，設備的各種問題也開始逐漸顯現出來，公司振華龍門吊的富士三片式大車制動器問題就為其中之一。
　　公司的27#～36#龍門吊共10臺為2005年1月份到港投入使用。該批龍門吊大車的驅動采用4臺日本富士電機通過減速箱帶動車輪實現，電機的制動器為富士原裝三片式大車制動器。自從投入使用以來，富士大車制動器一直存在較多的故障，平均使用壽命短，制動器保養及更換的工作量較大，嚴重的影響了碼頭的正常作業，同時維修保養成本非常高。 　　2、龍門吊使用現狀分析：
　　2.1龍門吊簡介及工況 　　龍門吊又叫輪胎式集裝箱龍門起重機，是集裝箱碼頭堆場專用機械。龍門吊由8只橡膠輪胎支撐，可在集裝箱場地內自由移動，是我公司集裝箱作業主力設備。 　　大車運行由駕駛室內主控開關控制，運行速度為無極變速，大車運行時制動器加電，機械制動器敞開，當驅動裝置處于停止狀態時，制動器抱閘，大車平穩停放，且不會由于風速過大而漂移。緊急停車時利用機械制動器可使正常運行下的大車從Z大速度停下來。
　　2.2制動器概況
　　制動器是具有使運動部件(或運動機械)減速、停止或保持停止狀態等功能的裝置。電機所配帶的制動器形式很多，有盤式、鼓式、片式等，一般大型電機以外置的盤式、鼓式制動器比較多，小型電機以后置的片式制動器為多。片式制動器分為單片式和多片式，單片式制動器只有一套摩擦片和制動片，整體結構比較簡單，體積較小，多片式制動器與單片式比，由于摩擦片和制動片數量多，因此可以比較容易的獲得較大的制動器力矩，但是整體的體積較大。
　　目前國內龍門吊使用的大車制動器主要有三片式和單片式兩種形式，三片式的壓板厚度只有4mm，受熱后很容易變形。由于制動器安裝精度的要求，壓片的與導柱的間隙很小，一旦發生變形就容易發生卡死，制動器打開后制動片和壓片仍然在摩擦，進一步產生大量熱，使摩擦片的使用壽命大大降低，嚴重的燒毀制動器線圈，損失進一步加大。
　　3　富士大車制動器存在的問題分析
　　富士大車制動器自投入使用開始至改造前一直存在比較多的問題，10臺龍門吊每月的故障次數超過20次，主要集中在以下幾個方面：
　　3.1摩擦片磨損過快
　　富士提供的制動器質保為2年，而富士制動器摩擦片使用壽命偏短且不穩定，從3個月～9個月不等，經過專業技術人員多次調整，沒有明顯的效果，低于設計使用壽命。
　　3.2摩擦壓板容易變形
　　對于損壞制動器檢查發現，制動器的壓板均有變形并且有受熱發藍的現象，無法繼續使用； 　　3.3手動打開軸承及制動片容易碎裂
　　用于手動打開電機制動器的軸承（608Z）容易碎裂，碎裂后的滾珠掉入摩擦片和壓板的間隙中，當制動器打開時，掉入其中的軸承碎片加劇制動器磨損，造成失效。 　　3.4安裝比較復雜
　　更換一套制動器的人力和時間是一般制動器的2倍；
　　3.5費用昂貴，供貨周期長
　　一套摩擦片的費用就2萬多元，整套更換費用更高，每年更換富士大車制動器的費用超過65萬；而供貨周期至少為3個月。
　　綜合以上問題的分析，攻關團隊認為：富士的三片式制動器在龍門吊沒有完全停止時關閉的狀態下，摩擦片和制動片摩擦會產生很大的熱量，由于三片式的結構中摩擦片和制動片都比較薄，因此容易引起摩擦片的不正常磨損和制動片發熱變形，所以三片式的制動器并不適合在我司龍門吊上使用。因此改造的方向定為改成單片式的制動器，并且考慮到進口配件的費用和采購周期，技術攻關團隊傾向使用國產的制動器進行改造。
　　4　改造方案的確定
　　原裝富士大車制動器的制動力矩是220N·M，改造后制動力矩不應小于這個值。我們通過計算，確定制動力矩為300N·M。
　　4.1制動器選擇計算書 　　4.2制動器改造方案討論
　　4.2.1生產標準的確定
　　進口和國產制動器由于依據的生產標準（國產的為GB，富士的為JISC）不同，造成安裝的各個尺寸都有區別。為了有效解決這一問題，我們首先要求國產制動器廠家按照國外標準定制線圈的安裝尺寸，其次我們在國產制動器摩擦片和電機軸之間增加一個按照國外標準定制的齒圈，使摩擦片和電機軸連接緊密，從而確保國產制動器能夠順利的安裝在進口的電機上；
　　4.2.2摩擦材料的選擇
　　為了達到這個制動力矩，我們在摩擦材料的選擇上也做了深入研究，目前國內主要摩擦材料主要有碳基、粉末冶金、高分子材料三種形式，通過分析碳基的摩擦材料耐磨性不是很理想，壽命不是很長，粉末冶金的摩擦材料比較硬，容易傷及制動盤，高分子材料的摩擦材料各方面的綜合性能較好，但是耐溫性不及上述兩種材料，由于龍門吊大車制動器都是在幾乎靜止的狀態下進行制動，因此溫度不是很高，考慮到其他的制動性能，我們決定采用高分子基碳纖維增強摩擦材料來制作制動片，以達到理想的制動效果和使用壽命。
　　4.2.3解決制動壓板受熱變形的問題
　　三片式的壓板厚度只有4mm，受熱后引起的變形量大。改成單片式后，增加了壓板的厚度達到15mm，即使受熱變形也不會影響制動器的正常工作；
　　4.2.4新舊制動器力矩匹配問題
　　改造后國產制動器的力矩要求不小于進口制動器力矩，我們和廠家合作對不同厚度和預緊力進行計算和測試，我們通過反復的實驗Z后確定了制動器的預緊力、磨擦材料、制動片和摩擦片的厚度等一系列參數。
　　4.2.5編碼器安裝位置改造
　　富士大車電機自帶整套的制動器和編碼器，制動器更換后，國產制動器上沒有編碼器的安裝位置，并且單片式的制動器整體尺寸比三片式小很多。為了給國產的單片式制動器安裝電機編碼器，我們在國產制動器上另外再設計一個安裝編碼器的支座，用于固定大車電機的編碼器。
　　4.2.6整體防水改造
　　富士大車制動器的防水主要是靠外部自帶的一個罩子，更換國產制動器后原來罩殼的安裝位置被擋死，我們在制動器的自身防水功能上下功夫將制動器的防水等級達到室外電機的防護等級，以達到整體防水的效果。
　　4.2.7手動打開位置改造
　　富士大車制動器手動打開只靠一個螺栓控制，連接軸承容易碎裂，我們在國產制動器上改為2個螺栓控制，省略了軸承的機構，減少了故障點。 　　5　技術創新點
　　在具體實施過程中，我們從制動器的摩擦片、制動片和線圈防水等方面均有較大的創新：
　　1.將原有的制動片從三片式結構改成單片式，將原來5mm厚的制動片提高到20mm，從而減少的發熱的變形，提高穩定性；
　　2.將原有的摩擦片從三片式機構改成單片式，將原來4mm厚的摩擦片提高到15mm，從而增加了耐磨性，并且選用添加石墨的碳基摩擦材料，能夠有效的保護制動片不被磨損；
　　3.增加了線圈的防水性能，在新的制動器內部增加一層密封材料，使其能夠達到室外電機的防水等級要求；
　　4.采用高分子基碳纖維增強摩擦材料，有效地提高了制動器的摩擦力矩和制動片的耐磨性。
　　6　結束語
　　一年多來振華龍門吊大車制動器國產化改造運行良好，且在實際使用過程中不斷的完善和推廣，給公司帶來了一定的經濟效益和社會效益，對于大車制動器的改造具有推廣價值。
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