制动器拉杆断裂的原因及对策措施

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制动器拉杆断裂的原因及对策措施

杨

军，万秀峰，王

森

（日照港裕廊码头有限公司，日照276800）

摘要：通过对门机起升制动器拉杆断裂现象的分析，提出解决方法、对起升制动器拉杆进行改造，

消除门机由于拉杆断裂引起的故障，减少了停工损失。

关键词：起升制动器；拉杆；断裂

Causes&CountermeasuresofBrakeLeverBreaks（YulangTerminalsCo.,LtdofRizhaoPort,Rizhao276800，China）

Abstract：Throughanalysisofliftingbrakeleverbreaksofgantrycrane,theauthorproposesthesolutions,suspensiondamage.

reformsliftingbrakelever,eliminatesgantrycranefailuresduetotheleverbreaks,andreducestheKeywords：Liftingbrake；lever；breaks

中图分类号：TH703.6

文献标识码：C

文章编号：1007－3582（2014）01－0029－02

YangJun,WanXiufeng,WangSen

日照港裕廊码头有限公司使用的16T门机，在使用过程中，多台门机的起升制动器（开闭端）拉杆出现断裂现象，断裂的部位都发生在拉杆从动端的螺纹收尾处（如图1所示）。

用情形进行了观察及分析，对拉杆断裂的原因进行了总结，具体原因有以下几条：①制动器拉杆的抗拉强度不足。②拉杆从动端轴销卡死，转动不灵活。③拉杆加工不符合工艺要求，尾端螺纹收尾处与拉杆直径变化处叠加在一起，螺纹收尾处加工光洁度很低，拉杆直径变化处无圆角过渡。

针对这些原因，我们从强度理论、零件工艺性和力学角度进行了分析。拉杆抗拉强度的大小，直接影响拉杆的使用寿命。

图1制动拉杆未改进前示意图

其断裂的时间一般在使用1年至1年半，特别是有的拉杆更换后，经过一段时间，又出现断裂现象，其断裂故障呈现反复发生的特点。制动器是门机重要的安全装置，制动器拉杆的断裂又具有突发性，一般事前难以发现，因此在实际使用中存在很大的安全隐患，而且对生产影响较大。因此，如何解决制动器拉杆断裂问题是一个迫切需要解决的课题。

为此，我们深入现场，对实际使用中的制动器使

收稿日期：2013-12-14作者简介：杨军（1970-），男，工程师；专业方向为电气自动化。

1强度理论

若拉杆的强度不足，拉杆在使用一段时间就会出现断裂。材质和直径都是影响拉杆抗拉强度的重要原因，为此我们进行了拉杆抗拉强度的校核。

按制动器最大力矩6000N，钢与石棉闸片的摩擦系数取小值0.25，45#钢许用抗拉强度〔￠〕=6×106Pa，安全系数按动载荷选取为2.5，计算如下：

（1）制动轮切向力

T=Mmax/D=6000/0.6=10000N

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（2）制动瓦块对制动轮的正压力（3）制动器拉杆的拉力N=T/∪=10000/0.25=40000N

3零件工艺性

拉杆螺纹收尾处，正处于拉杆直径变化处，而螺纹收尾处，本身存在应力集中，叠加上拉杆直径变化区域产生的应力集中，会显著增加该处的应力集中，造成局部拉应力的显著增加，导致拉杆的早期断裂。经检查，拉杆直径变化处无圆角过渡，这样更易增加应力集中的程度，而且断裂的拉杆的螺纹收尾正处于拉杆直径变化处，因此存在着叠加应力集中的现状，易导致该处材料的断裂。

0.026）=4.68×106Pa＜〔￠〕

（4）￠=4KF/∏dc2=4×2.5×99429/（3.14×经计算，拉杆抗拉强度符合要求，同时考虑到该

F=N×L1/L2=40000×870/350=99429N

制动器系常年生产制动器的专业厂家，一般来说，其设计能力是可信赖的。因此制动器拉杆的材质和设计尺寸符合要求，见图2所示。

4针对以上的原因分析，提出了以下的解决措

施

（1）对存在该缺陷的多台制动器在拉杆从动端轴销纵向增加润滑油道，解决轴销转动不灵活的缺陷，基本消除拉杆从动端的弯曲应力，如图4所示。

图2制动拉杆正常情况下结构图

2力学角度

在现场使用过程中，制动器使用过程中拉杆的运动变化。

在制动器打开的时候，拉杆在水平运动的同时，又产生一个绕轴销铰点转动的运动。这个运动角度很小，大约在2度左右，而这个运动受制于从动端铰点轴的转动灵活性。若转动不灵活，就会在拉杆的从动端（即螺纹长度区域）处产生一个较大的弯曲应力，（如图3所示）。

而螺纹牙根对弯曲很敏感，弯曲应力常对螺栓断裂影响很大，长时间的反复弯曲，会很大程度的降低螺纹处拉杆的疲劳强度，从而造成了拉杆的断裂。现场发现，拉杆从动端的轴销由于配合较紧，且无润滑措施，基本不转动，从而在拉杆从动端螺纹处产生了上述的外加弯曲附加应力，导致了拉杆在使用一段时间后出现疲劳断裂。

图5制动器拉杆改造后示意图图4制动器改进后示意图

（2）拉杆直径变化处加工出R3的过渡圆角，并在保证正常使用的情况下，减少螺纹的长度，使螺纹收尾的应力集中区与直径变化区分开，减少应力集中程度，并提高螺纹收尾和过渡圆角的表面粗糙度至0.8。并对存在此问题的多台制动器拉杆进行了更换，如图5所示。

通过采取以上改进措施，新更换的制动器拉杆使用时间已超过两年，没有出现拉杆断裂的故障，彻底解决了制动器拉杆易断裂的问题，从而消除了安全隐患，减少了停工损失。

图3制动器产业附加弯曲应力示意图

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