摘要：本文主要論述了沿海港口大型機(jī)械的的防風(fēng)裝置，通過具體的實(shí)例對其進(jìn)行探討，可供同行借鑒參考。
　　關(guān)鍵詞：大型機(jī)械；港口；防風(fēng)裝置
　　近年來，沿海港口規(guī)模不斷擴(kuò)大,港口起重機(jī)械發(fā)展迅速,其特點(diǎn)是技術(shù)先進(jìn),設(shè)備大型化,造價高，速度快，效率高。由于沿海地區(qū)風(fēng)力大，天氣多變，因此，防風(fēng)問題越來越為重要。對于港口起重機(jī)的抗風(fēng)能力要求，交通部在《關(guān)于港口大型機(jī)械防臺管理規(guī)定(暫行)》和《關(guān)于新建、擴(kuò)建、改建的沿海港口碼頭及其大型港口機(jī)械配置防內(nèi)抗臺裝置的通知》中規(guī)定：非工作狀態(tài)下的抗風(fēng)能力應(yīng)大于或等于55m／s，工作狀態(tài)下的抗風(fēng)能力應(yīng)大于或等于35m／s。防風(fēng)方式不當(dāng)、防風(fēng)裝置落后或人員操作不當(dāng)?shù)龋瑫�造成起重機(jī)械被大風(fēng)吹走、傾翻等嚴(yán)重事故，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至導(dǎo)致人員傷亡。目前，我國很多港口在用大型起重機(jī)械都達(dá)不到這個要求，必須進(jìn)行技術(shù)改造，重點(diǎn)是工作狀態(tài)下的防風(fēng)方式和防風(fēng)裝置。現(xiàn)以岸邊集裝箱裝卸橋(以下簡稱岸橋)為例進(jìn)行介紹。
　　岸橋結(jié)構(gòu)龐大,迎風(fēng)面積大，如何保證其在各種風(fēng)力作用下的安全，是岸橋設(shè)計中首先要考慮的問題。起重機(jī)防風(fēng)分為非工作狀態(tài)下的防風(fēng)和工作狀態(tài)下防風(fēng)。非工作狀態(tài)下的防風(fēng)問題是比較容易解決的，一般是將起重機(jī)停在某個固定位置，通過防風(fēng)拉索、地錨等裝置將起重機(jī)固定在碼頭上。工作狀態(tài)下的防風(fēng)，是通過某種防風(fēng)裝置，防止起重機(jī)在工作狀態(tài)下因受到突發(fā)性大風(fēng)作用產(chǎn)生意外滑移而導(dǎo)致事故發(fā)生。工作狀態(tài)下的防風(fēng)不可能采用非工作狀態(tài)下的的那種固定措施。一般只能通過起重機(jī)自身的某些裝置使起重機(jī)與軌道之間產(chǎn)生一定的阻力來抵抗風(fēng)力的作用。而這種阻力往往是有限的，所以工作狀態(tài)下的防風(fēng)要困難和復(fù)雜得多。本文重點(diǎn)介紹一種新的防風(fēng)方式——“利用起重機(jī)自重產(chǎn)生的輪壓來產(chǎn)生抗風(fēng)阻力”及其相應(yīng)的新型防風(fēng)裝置——“液壓輪邊制動器(亦稱夾輪器)”。
　　1岸橋工作狀態(tài)下的常用防風(fēng)裝置
　　工作狀態(tài)下防風(fēng)裝置的作用，主要是防止岸橋在作業(yè)工程中受到突發(fā)性陣風(fēng)的作用而沿軌道爬行。工作狀態(tài)下主要的防風(fēng)裝置及其特點(diǎn)如下：
　　1．1夾軌器
　　這是一種傳統(tǒng)的防風(fēng)裝置。當(dāng)起重機(jī)在較大風(fēng)力的沖擊作用下產(chǎn)生振擺時。夾軌器容易因鉗體滑動而失效，其夾持面比較小而且在軌道側(cè)面，軌道撓曲可能對夾持效果產(chǎn)生嚴(yán)重影響。這些因素導(dǎo)致其防風(fēng)可靠性差。夾軌器的防風(fēng)能力較小，原因是其作用點(diǎn)少，每臺車只能裝2臺(海陸側(cè)各1臺)。目前常用的夾軌器的夾緊力一般在440kN以下，每臺夾軌器理想狀態(tài)下的摩擦阻力只有264kN。
　　1．2頂(壓)軌器
　　這是目前使用較多的一種防風(fēng)裝置。頂軌器直接頂定在軌道踏面上，其作用是比較可靠的，但軌道垂直方向撓曲對頂軌力會產(chǎn)生影響。所以如何減少軌道撓曲對其影響非常重要。除改善軌道鋪設(shè)質(zhì)量外，最重要的措施是選好安裝位置，應(yīng)盡量安裝在門腿下的主平衡梁下面，使頂軌器兩側(cè)車輪支點(diǎn)之間的距離最短。頂軌器的作用點(diǎn)也是較少的，每臺車一般只能裝4臺(海陸側(cè)各2臺)。目前最大的頂軌器的頂軌力是400kN，每臺頂軌器理想狀態(tài)下產(chǎn)生的摩擦阻力可達(dá)160kN。
　　1．3防風(fēng)鐵楔
　　防風(fēng)鐵楔結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉，但可靠性較差，防風(fēng)能力有限，對于大型自動控制的起重機(jī)來說，運(yùn)行故障很高。在大型起重設(shè)備中，尤其是在PLC控制的起重機(jī)中不宜采用。
　　2液壓輪邊制動器的作用原理和作用特點(diǎn)
　　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足夠的制動力矩，使得起重機(jī)在風(fēng)力的作用下，車輪的滾動阻力增大(直至車輪打滑)．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(車輪打滑時變成滑動摩擦阻力)，達(dá)到抵抗風(fēng)力的作用。當(dāng)機(jī)構(gòu)要起動(開車)時，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)的被動車輪的制動。WB系列夾輪器具有結(jié)構(gòu)剛強(qiáng)緊湊、功能齊全、少有維護(hù)的優(yōu)點(diǎn)但須與液壓系統(tǒng)配套使用。精密對中調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)一無需兩側(cè)調(diào)節(jié)，能夠?qū)�兩�?cè)微量間隙誤差彈性適應(yīng)，避免了以往機(jī)構(gòu)容易由于調(diào)節(jié)不當(dāng)而產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力的危險。該機(jī)構(gòu)也能同時保證兩側(cè)松閘間隙對等。
　　自動補(bǔ)償功能-無需調(diào)整，精準(zhǔn)可靠。補(bǔ)償機(jī)構(gòu)位于活塞端部，調(diào)節(jié)桿位于活塞內(nèi)部，結(jié)構(gòu)極其緊湊。由于夾輪器從活塞到制動靴的杠桿比，使得活塞行程對于摩擦片的磨損更為敏感，即使少量的磨損也會導(dǎo)致增加更多的活塞釋放行程，制動力減少更多。如果不能及時調(diào)整，則容易產(chǎn)生潛在的危險。因此保證活塞的行程也就更為重要。而補(bǔ)償機(jī)構(gòu)非常的靈敏可靠，減少了時常檢修調(diào)節(jié)的麻煩，也在某種意義上消除了這種隱患。
　　粉末冶金摩擦片-更加耐磨，壽命長久。間隙限位開關(guān)-基于對于穩(wěn)定的松閘間隙的理解，增加了可選的間隙限位開關(guān)。監(jiān)測松閘間隙的變化．一旦超出許可的范圍即發(fā)出警報，以利于及時調(diào)整，增加了防風(fēng)安全。采用輪邊制動器具有如下一些顯著特點(diǎn)：
　　1)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；
　　2)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：
　　3)1臺車上可設(shè)置多臺輪邊制動器，使整機(jī)具有較高的抗臺風(fēng)能力：
　　4)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
　　某港訂購了1臺60t岸橋起重機(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35m／s風(fēng)速強(qiáng)臺風(fēng)的能力。
　　1)起重機(jī)的主要參數(shù)為：吊具下額定起重量：最大60t；懸臂：45m；軌距：22m；最大起升高度：軌面上40m：大車車輪數(shù)量:32;大車輪壓：工作狀態(tài)最大40t。大車驅(qū)動輪高速軸制動力矩120Nm，總傳動比102。
　　2)起重機(jī)的風(fēng)載參數(shù)為：計算總迎風(fēng)面積A=1000m2；計算風(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：
　　Fw=C•q•A=0.613C•V2•A=0.613×1.3×352×l000=976202．5(N)。
　　起重機(jī)的防風(fēng)制動方案：該起重機(jī)共有車輪32個，車輪直徑為800mm：大車驅(qū)動采用了16點(diǎn)驅(qū)動方式，即：驅(qū)動輪16個，被動輪16個。為滿足這種高等級的防臺要求，該車采用了全部大車行走輪制動方案。全部驅(qū)動輪在高速軸上采用了外置式制動器，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)的輪邊制動器，用于工作狀態(tài)下的防風(fēng)制動(同時作為非工作狀態(tài)下的輔助防風(fēng)制動)。
　　3)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)大車行走輪來確定：在本例中，選擇(WB70—155)規(guī)格的輪邊制動器(規(guī)格中70表示適配的夾緊力，在此夾緊下，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)。
　　4)防風(fēng)能力計算：為簡化計算和便于說明問題，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分別計算如下：
　　FRL=nZL•P•μ(N)
　　式中：nZL—輪邊制動的制動點(diǎn)數(shù)量，在本例中為16；P--平均輪壓，在本例中為400000N；μ一車輪與軌道之間的滑動摩擦系數(shù)，一般取0．12；
　　FRL=16×400000×0.12=768OOO(N)。

                                        
　　式中：nZB--驅(qū)動輪高速軸制動的制動點(diǎn)數(shù)量，在本例中為16；
　　D--車輪踏面直徑,0．8m：
　　MB一驅(qū)動輪高速軸制動力矩，本例為120Nm；
　　i---驅(qū)動輪總傳動比，i=102。
　　                 
　　這樣總的抗風(fēng)阻力：
　　FR=FRL+FRB=768O00+489600=12576OO>976202．5
　　(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：以上述岸橋起重機(jī)為例：
　　1)當(dāng)使用夾軌器時：1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<976202．5(N)，不能滿足35m／s風(fēng)速下的抗風(fēng)要求；
　　2)當(dāng)使用輪邊制動器時：采用輪邊制動可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)制動，在上述起重機(jī)采用了l6點(diǎn)制動后，輪邊制動器可產(chǎn)生的抗風(fēng)阻力為768000(N)，總抗風(fēng)阻力：
　　FR=768000+489600=1257600>976202．5(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)39．73m／s：
　　從上例比較結(jié)果可看出，對于大型的岸橋起重機(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)生振擺時或起重機(jī)作業(yè)產(chǎn)生較強(qiáng)振動時)容易失效：而現(xiàn)在碼頭多為回填式碼頭，軌道下沉大，而且兩邊軌道下沉量不一樣，這就造成夾軌器極易失效：所以說，采用夾軌器進(jìn)行防風(fēng)時可靠性是比較差的。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，并且可與風(fēng)速儀相聯(lián)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時自動控制，避免人為操作帶來的弊端。
　　5結(jié)束語
　　突發(fā)性大風(fēng)對工作狀態(tài)下的起重機(jī)具有極大的破壞性，因此有效的工作狀態(tài)下的防風(fēng)裝置對岸橋等大型的港口裝卸機(jī)械的安全起著重要的保護(hù)作用。對在工作狀態(tài)下岸橋各種防風(fēng)裝置的比較表明，岸橋工作狀態(tài)下的防風(fēng)采用輪邊制動器，是目前最可靠和效果良好的裝置，它對起重機(jī)的全部車輪進(jìn)行有效的制動，可確保每個車輪不會發(fā)生滾動。