集装箱轮胎式起重机新型防风装置的研究

集装箱轮胎式起重机新型防风装置的研究

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天津港太平洋国际集装箱码头有限公司 天津市 300450

摘要：起重机是国家规定的特种设备，起重机防风装置是防止起重机在作业时产生各种危险的重要装置。目前，场桥常用的防风装置主要有驱动轮制动器、防风拉索和木楔等。这些装置在实际使用中都能起到一定的防风作用，也是目前港口同类起重机中标配的防风举措，但这些装置无论在实际操作还是在实施效果方面均存在明显缺陷。

关键词：起重机；风载荷；防风装置

随着起重机发展趋向于大型化，起重机自身结构尺寸和迎风面积增大，更容易遭受风载的破坏。如何采用有效措施来减少台风给起重机带来的巨大破坏作用，提高起重机的抗风性能，是各国现代化港口研究工作者高度关注的问题 。门式起重机是铁路货场和港口、码头等场所广泛使用的装卸长大笨重货物和集装箱的大型机械，随着国内经济的发展，门式起重机的市场需求越来越旺盛。

一、新型防风装置结构及性能特点

由于近年港口曾不同程度地遭受突发性大风灾害性侵袭，寻求当场桥停止作业后，特别是在作业中偶遇突发性大风侵袭时能够迅速起到防范作用的防风装置的探索从未中断。在实践中研究出一种新型防风装置，能够有效抵御突发性大风对场桥的侵袭。新型防风装置能较好地克服现有装置的不足：当场桥处于停止状态时，能够迅速自动起到防风作用；而当场桥处于行走状态时，该装置并不起防止场桥滑移作用。与目前的常规防风装置相比，这种防风装置具有以下优点：

1、具有高度的灵活性。当遇到突发性大风侵袭时，即便场桥是处于作业中，司机在司机室通过简便操作就能够迅速实现防风作用，避免了常规防风装置只能在机下实施，且因操作烦琐带来人力和时间上的浪费和延误，以及常规操作造成的风险。

2、具有良好的可控性。新型防风装置能够与整机控制系统有机地连为一体，设备出现故障时能够及时发现和排除，通过点动或使用拉力计能够完成防风性能的判定。

二、起重机防风装置应用

1、夹轨器、锚定防风装置。起重机抗风载荷，防止倾覆，关键在于防滑行，起重机的滑行有两种情况，一是起重机处于非工作状态，在风载荷作用下而滑行，另一种是起重机处于工作状态时在突发的风载荷作用下滑行。大部分事故是起重机处于非工作状态，在风载荷作用下而滑行的，最后造成起重机倾覆。防止上述两种状态下发生起重机倾覆事故，除了要使各个机构和金属结构满足要求外，还必须装设夹轨器、锚定等各种可靠的防风装置。

（1）夹轨器装置。夹轨器防风装置是利用起重机的自重通过斜面作用，将带有摩擦衬料的防滑靴压在轨顶上，从而防止起重机滑走。当关断运行机构电源或外界电源中断时，防滑靴缓缓落于轨顶。当起重机被风吹走一小段距离后，防滑靴即被压紧在轨道上，阻止起重机继续移动。在开动起重机运行机构时，先将起重机后退一小段距离，随后接通电动液压推杆将防滑靴提起，然后开动起重机运行机构进行工作。为了提高防滑靴与轨道间的摩擦因数，在防滑靴上衬以摩擦衬料。过去采用的石棉衬料，容许压力仅为 1MPa，使防滑靴尺寸过大。目前出现了抗压强度高的石棉塑料制品与粉末冶金摩擦衬料，可使这种防风装置结构较为紧凑。这种夹轨器的防风止动力很小，通常应用在露天工作的桥式起重机上。夹轨器是应用最广泛的防风装置。它用夹钳夹住轨道头部的两个侧面。钳口采用中碳钢和高碳钢（如45、50、65Mn、60Si2Mn、T8 等），热处理硬度超过 350HB。为了增加摩擦因数，钳口齿纹形状做成锯齿形。夹轨器是利用丝杆产生夹紧力的，当扭紧螺杆时可使夹钳紧紧地夹住钢轨以起防滑作用。这类夹轨器结构简单，操作方便，但夹紧力较小，防风效果较差。

（2）锚定装置。锚定防风装置与锚定坑属于起重机吊载支持以外的部分，在设计时应作为起重机强度计算对象，要考虑到结构强度的富裕量。锚定杆端部与锚定坑之间接触要均匀，使锚定杆均匀受力，同时要考虑到埋设在地面以下的锚定坑结构腐蚀对防风锚定装置的影响。此外，锚定装置受拉部件的焊接处在设计、施工和检查等环节上应与支承吊载部件的结构同样重视，确保起重机在各种状态下的安全。有资料显示，锚定装置失效造成起重机倒塌不乏其例，可见提高防风锚定装置可靠性对起重机防风能力是至关重要的。所以应将防风锚定装置作为起重机一个非常重要的部件来进行设计、制造和安装。露天工作的塔式起重机当风速超过 60m/s 时，需要使用锚定装置。该装置是将起重机与作业场地面连接，但与场地连接部位，必须在修建场地时同时造建好。典型的锚定装置分别安装在起重机运行机构各条腿上同时使用。插销式锚定装置，应沿轨道场地上两侧每隔一定距离装设一个，以便起重机在暴风来临时及时将起重机锁定。防风装置是保证起重机安全工作的重要部件，其作用是防止起重机在风载荷作用下沿轨道滑行和倾覆的安全装置，室外工作的轨道式起重机均应安装。

2、新型防风装置。就防风效果而言，夹轨器，锚定，铁鞋及防风拉索缆绳防风装置一般能抵抗 12 级以下台风。我国夏、秋季是台风都发季节，沿海地区 12 级以上强台风是常见的，夹轨器，铁鞋及防风拉索缆绳防风装置不适用于 12 级以上强台风，锚定装置防风效果较好，但投资大，一般小港口，厂矿及建筑施工单位难以承受，故都存在一定的安全隐患。

（1）轨式起重机带爪防风铁鞋。轨式起重机带爪防风铁鞋工作原理是，当起重机在风载荷作用下滑上铁鞋的斜面时，行走轮作用于铁鞋水平力克服鞋底板与轨道之间的鞋底板，鞋体发生微滑，爪的上端随鞋体移动，而爪的下端咬住轨道不动，使鞋底板与轨道压力及摩擦力增大，并随滑移量增加而增大，外力越大，铁鞋锁的越紧，从而阻止起重机的进一步移动，起到防风作用。该防风装置抗台风能力强，经实际测试，对安装 4 只带爪防风铁鞋的10t 门座起重机，可抵抗风速小于 50m/s 的台风对起重机的水平推力。

（2）电子机械式轮边制动器。电子机械式轮边制动器,由微电机、减速传动装置、滚珠丝杆幅、凸轮增力机构、制动弹簧缸、具有单向逆止和可分离电磁保持器、制动夹钳、电控糸统等组成。电子机械式轮边制动器在起重机防风中使用特点，当起重机工作时，由微电机驱动减速传动装置，使滚珠丝杆幅输出推力，通过凸轮增力机构来消除制动弹簧作用力，将夹钳制动器打开，此时电机停止工作，由电磁保持器逆止减速传动装置反转，维持打开状态。制动时电磁保持器通电吸合分离保持器，带轮反转由压缩制动弹簧作用力使制动夹钳上闸产生制动作，从而起到阻止起重机滑行防风作用。该防风装置采用了电子机械式驱动机构，可通过自动控制方法满足起重机各种防风要求，具有较强的防风效果。确保防风装置的可靠性，除了设计、制造和安装这些重要环节外，另一个重要的方面就是要加强对防风装置的日常安全管理，定期检查防风装置的可靠性。当起重机行走停止的情况下，夹轨器未将轨道夹住，此时如遇突发性阵风，就可能造成起重机滑移。如果在起重机行走时夹轨器未松开，就可能造成行走电机被烧毁。锚定坑易被脏物填满，锚定板或锚定抨放下时未能进入锚定坑，模块同方向塞在轮子下，防风系缆绳绳径不符合要求，系缆绳松弛等，这些情况都会影响防风装置的有效性和可靠性，需要通过加强对防风装置的日常安全管理来避免。

总之，为确保生产过程中人员和设备安全，需了解风载荷作用对起重机的影响，安装有效的防风装置，使起重机在工作状态下安全运行，在非工作状态下有效抵御风力使其不被吹移，使其最大限度地保障在突发大风情况下设备和人员的安全。

参考文献：

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