液壓輪邊制動器的作用原理和作用特點(diǎn)
大家知道，過去門機(jī)使用的防風(fēng)裝置一般都是夾軌器（手動和液壓式）。夾軌器是一種傳統(tǒng)的老產(chǎn)品，具有較長應(yīng)用歷史。長期的使用經(jīng)驗(yàn)表明，夾軌器有著一些嚴(yán)重的不足，主要表現(xiàn)在：受碼頭軌道狀況的影響嚴(yán)重，作用不穩(wěn)定；只能實(shí)施靜態(tài)制動，不能進(jìn)行動態(tài)制動；安裝數(shù)量受到限制，防風(fēng)能力非常有限(現(xiàn)在也有許多學(xué)者從事對老式夾軌器進(jìn)行更進(jìn)一步的研究,試圖克服其缺點(diǎn),這里不多敘述)。夾軌器是通過一定的夾持力直接作用在軌道上，從而產(chǎn)生與風(fēng)力作用相反的摩擦（靜態(tài)）阻力，達(dá)到抵抗風(fēng)力的作用。而輪邊制動器的作用原理是：當(dāng)機(jī)構(gòu)減速停車后，通過對車輪施加一個(gè)足夠的制動力矩，使得起重機(jī)在風(fēng)力的作用下，車論的滾動阻力增大（直至車論打滑），從而產(chǎn)生與風(fēng)力作用相反的滾動摩擦（靜態(tài)或動態(tài)）阻力或滑動摩擦阻力（車論打滑時(shí)變成滑動摩擦阻力），達(dá)到抵抗風(fēng)力的作用。當(dāng)機(jī)構(gòu)要起動（開車）時(shí)，輪邊制動器通過PLC（或其它方式）控制提前進(jìn)行驅(qū)動釋放（開閘），使制動器的制動襯墊脫離車輪制動覆面，消除制動力矩。輪邊制動器一般只用于大車運(yùn)行機(jī)構(gòu)的被動車論的制動。

采用輪邊制動器具有如下一些顯著特點(diǎn)：
a）  體積小，結(jié)構(gòu)緊湊、安裝簡易，無需較大的安裝支架，可降低整機(jī)重量；
b）  輪邊制動器是通過復(fù)合材料制成的摩擦襯墊與輪緣側(cè)面形成摩擦副，而不是鋼對鋼摩擦，所以具有非常穩(wěn)定的摩擦性能和防風(fēng)（維持）制動效果；
c）  一臺車上可設(shè)置多臺輪邊制動器(20臺以上)，使整機(jī)具有較高的抗臺風(fēng)能力；
d）  在緊急狀態(tài)下可實(shí)施動態(tài)緊急制動，這是夾軌器等軌道作用式防風(fēng)裝置無法實(shí)現(xiàn)的。
3 應(yīng)用實(shí)例及其效果分析
某大型造船廠訂購了一臺120t門座式起重機(jī)，由于設(shè)備龐大，業(yè)主對起重機(jī)的防風(fēng)提出了較高的要求，要求起重機(jī)在工作狀態(tài)下能夠抵抗短時(shí)35m/s風(fēng)速強(qiáng)臺風(fēng)的能力。
起重機(jī)的主要參數(shù)為：吊具下額定起重量：最大120t；變幅范圍：86m；軌距：18m；最大起升高度：軌面上90m；大車車輪數(shù)量：40；大車輪壓：工作狀態(tài)最大56t、平均40t，非工作狀態(tài)最大58t；大車驅(qū)動輪高速軸制動力矩120Nm，總傳動比102。
起重機(jī)的風(fēng)載參數(shù)為：計(jì)算總迎風(fēng)面積A=1100㎡；計(jì)算風(fēng)速V=35m/s；風(fēng)力系數(shù)C=1.3；起重機(jī)在工作狀態(tài)下可能承受的最大風(fēng)載FW為：
   
起重機(jī)的防風(fēng)制動方案：該起重機(jī)共有車輪40個(gè)（每側(cè)各20個(gè)）、車輪直接為800mm；大車驅(qū)動采用了16點(diǎn)驅(qū)動方式，既驅(qū)動輪16個(gè)，被動輪24個(gè)。為滿足這種高等級的防臺要求，該車采用了全輪制動方案。全部驅(qū)動輪在高速軸上采用了外置式盤式制動器，用于起重機(jī)運(yùn)行過程中的正常減速制動和輔助防風(fēng)制動；全部被動輪采用了專業(yè)廠家生產(chǎn)的制動器，用于工作狀態(tài)下的防風(fēng)制動（同時(shí)作為非工作狀態(tài)下的輔助防風(fēng)制動）。
輪邊制動器規(guī)格的選定：輪邊制動器的規(guī)格主要根據(jù)起重機(jī)工作狀態(tài)下最大輪壓來確定；在本案中，起重機(jī)的最大輪壓為56t，故選擇YLZ63規(guī)格的輪邊制動器（規(guī)格中63表示適配的輪壓為63t，在此輪壓下，制動器的制動力矩可保證車輪在外力的作用下不能產(chǎn)生滾動而只能打滑）。
防風(fēng)能力驗(yàn)算：為簡化計(jì)算和便于說明問題，我們僅對輪邊制動器和驅(qū)動輪高速軸制動所產(chǎn)生的防風(fēng)能力進(jìn)行驗(yàn)算，忽略軌道坡道阻力影響。由輪邊制動器產(chǎn)生的抗風(fēng)阻力FRL和由驅(qū)動輪高速軸制動產(chǎn)生的抗風(fēng)阻力FRB分別計(jì)算如下：

式中：nzL——輪邊制動的制動點(diǎn)數(shù)量，在本案中為24； 
       P——平均輪壓，在本案中為400000N；
μ——車輪與軌道之間的滑動摩擦系數(shù)，一般取0.12；
FRL=24×400000×0.12=1152000（N）
 
式中：nzB——驅(qū)動輪高速軸制動的制動點(diǎn)數(shù)量，在本案中為16；
       D——車輪踏面直徑，0.8m；
       Mb——驅(qū)動輪高速軸制動力矩；
       i——驅(qū)動輪總傳動比，i=10
   
這樣總的抗風(fēng)阻力：
FR=FRL+FRB=1152000+489600=1641600＞1073823（N），可完全滿足35m/s風(fēng)速下的抗風(fēng)要求；實(shí)際可抵抗風(fēng)速為：
4 與傳統(tǒng)防風(fēng)裝置的防風(fēng)性能比較
過去對于一些大型的港口裝卸機(jī)械，一般都采用傳統(tǒng)的液壓夾軌器。輪邊制動器與這些傳統(tǒng)的防風(fēng)裝置比較，具有十分明顯的優(yōu)越性，下面從防風(fēng)能力、可靠性兩方面進(jìn)行一些比較。
防風(fēng)能力比較：以上述門座式起重機(jī)為例：
a）   
當(dāng)使用夾軌器時(shí)：一臺車一般只能使用2臺（每側(cè)各1臺），產(chǎn)生的抗風(fēng)阻力十分有限；如采用2臺夾緊力444kN（目前較大能力的夾軌器），其可能產(chǎn)生的抗風(fēng)阻力為2×2×444000×0.25=444000（N），總抗風(fēng)阻力：
FR=444000+489600=933600＜1073823（N），不能滿足35m/s風(fēng)速下的抗風(fēng)要求；
b）   
當(dāng)使用輪邊制動器時(shí)：采用輪邊制動可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)制動（對于大型的門座式起重機(jī)可實(shí)現(xiàn)16點(diǎn)以上的制動），在上述起重機(jī)采用了20點(diǎn)制動后，輪邊制動器可產(chǎn)生的抗風(fēng)阻力為1152000（N），總抗風(fēng)阻力：
FR=1152000+489600=1641600＞1073823（N），可完全滿足35m/s風(fēng)速下的抗風(fēng)要求，實(shí)際可抵抗風(fēng)速可達(dá)43.3m/s；

    從上例比較結(jié)果可看出，對于大型的門座式起重機(jī)，采用輪邊制動方案可完全滿足35m/s強(qiáng)臺風(fēng)的防臺要求，而采用夾軌器則很難滿足這一要求。

可靠性比較：大家知道，夾軌器的夾持效果容易受到軌道不平和彎曲以及軌道溝異物等的影響；此外由于夾軌器的夾持面較小，力學(xué)穩(wěn)定性較差，當(dāng)受到外力（如起重機(jī)在風(fēng)力等作用下產(chǎn)生振擺時(shí)或起重機(jī)作業(yè)產(chǎn)生較強(qiáng)振動時(shí)）容易失效；所以說，采用夾軌器進(jìn)行防風(fēng)時(shí)可靠性是比較差的。而輪邊制動器是利用輪壓及車輪與軌道之間的摩擦產(chǎn)生抗風(fēng)阻力，輪壓和摩擦系數(shù)都是非常穩(wěn)定的參數(shù)，所以采用輪邊制動器進(jìn)行防風(fēng)具有很好的穩(wěn)定性和很高的可靠性。