浅析港口装卸作业起重机的防滑抗风装置

蒋欣祎

（南京港口机械厂经营部，江苏南京 210031）

0 引言

港口装卸作业起重机（以下简称港口起重机）包含门座式起重机、集装箱装卸桥、装船机、卸船机等。它们是港口装卸作业的主要机械设备，担负着港口作业中船和场之间的货物转移的重要任务。随着经济的迅猛发展，各港口对港口起重机投入也越来越加大了。因此保证这些机械的安全尤为重要。这些机械设备一旦遭到破坏将会严重影响港口的安全生产，甚至港口瘫痪。国内外因风灾造成港口起重机倾覆事故频有发生。如1996年湛江港因遭15号台风袭击，导致16台港口起重机倾覆，成为建国后最大的港口灾难；某年某国的一个港口因大风将一台岸桥吹得滑移，越滑越快撞向第二台，第二台又撞向第三台……产生多米诺骨牌效应，致使多台岸桥倾覆；1991年7月青岛港突发飓风造成两台岸桥相撞倒塌，致使港口集装箱作业停产半年。

以上案例究其原因有以下几点：（1）作业过程中突发大风使起重机失控；（2）在强风突袭下，起重机上的防风装置被损坏或失灵；（3）管理不善，在强风到来之前没有采取合理的预防措施。

近年来我国因突发强风造成起重设备损坏致使港口瘫痪的事件已有多起。因此无论是港口还是起重机制造厂都对防风措施非常重视。我国在《起重机械安全规程》（GB6067）中明确规定“在轨道上露天作业的起重机，当工作结束时，应将起重锚定住。当风力大于6级时，一般应停止工作，并将起重机锚定住，对于门座起重机等在沿海工作的起重机，当风力大于7级时，应停止工作，并将起重机锚定住。”且在《起重机设计规范》（GB/T3811）中规定“室外工作的轨道式起重机应装设可靠的抗风防滑装置，并应满足规定的工作状态和非工作状态抗风防滑要求。”并对各种装置做了详细的要求。

抗风防滑装置包含防滑防爬装置、锚固装置和车档。

1 防滑防爬装置

防滑防爬装置主要包含防爬楔（铁鞋）、行走制动器、夹轨器、液压顶轨器、液压轮边制动器、电动液压防风鉄楔等。其中防爬楔为非工作状态下的防滑防爬装置；其余为工作状态和非工作状态均可使用的防滑防爬装置。

1.1 防爬楔（铁鞋）

这是一个简单、经济、实用的防滑装置。每组台车可配备多个。将防爬楔置于车轮下的钢轨上，当车轮滚动到防爬楔上的时候，由于防爬楔的作用车轮的滚动停止，车轮的滚动变成防爬楔与轨面的磨擦。依靠其强大的摩擦力将车轮楔死。多个防爬楔防滑效果的叠加远大于夹轨器、电动液压鉄楔等。该装置的缺点是需人工放置；不能与行走机构联锁。该装置为常用装置，只要是在轨道上运行的起重设备几乎都配备。

1.2 行走制动器

当行走机构不运行时，依靠弹簧的作用制动器闸瓦将制动轮抱死，使其不能转动。而制动轮又与减速器、开式齿轮、车轮连接，因此车轮也不能转动。其缺点是工作状态时突发于行走方向一致的强风时，由于惯性太大，制动器不能及时制动。如改用惯性制动器便可克服这一缺点。

（1）惯性安全制动器的工作原理。利用速度反馈实现限速安全制动，当与制动器花键轴的联接轴的转速超过设定值时，实施制动，确保安全。（2）惯性制动器的工作过程。手动将常闭状态下的制动器强制解除制动，设定为常开状态，设备运转时，控制制动锥上的插杆舌部在弹簧力作用下，锁定在定位导向柱上，启动电机后，电机轴（或变速器输出轴）带动制动器花键轴等部件旋转。当制动器转速超过安全临界速度时，配重砣在离心力的作用下，将插杆拔出，制动器的控制制动锥、下磨擦锥在制动弹簧作用下与磨擦锥环即刻锁紧，使机构实现制动。制动器为必配装置，只要是有大车运行机构的起重设备都必须配备。

1.3 夹轨器

港口机械所用的夹轨器通常为电动自锁夹轨器，具有足够的夹紧力，以保证沿大车运行方向风速为35m/s时，起重机不会移动。夹轨器与行走机构之间连锁，当控制系统主电源切断或大车运行停止时，夹轨器能自动夹紧，并配有手动释放装置。该装置能与行走机构联锁保护。该装置为选配装置。

1.4 液压顶轨器

液压顶轨器是用液压千斤顶将起重机顶在轨道上。利用设备的自重在轨道上产生的滑动摩擦阻力来起到防爬作用。设备自重较大时采用该装置效果较好。该装置设有限位开关，能与行走机构联锁保护；采用常闭式设计，安全可靠；蝶簧施力制动；液压站集中驱动释放控制。该装置的缺点是投入成本较大，且安装较复杂。该装置为选配装置。

1.5 液压轮边制动器

液压轮边制动器是用液压作为动力将行走车轮的轮边夹紧，使车轮的转动变成滑动，以增大运行的摩擦阻力而达到制动的目的。该装置设有限位开关，能与行走机构联锁保护。采用常闭式设计，安全可靠；蝶簧施力制动；液压站集中驱动释放控制。且该装置通常每组车轮组配装1～2套,安装在从动车轮上。使用效果不太明显。如需增加使用效果，则需增加安装数量，又加大了成本的投入。该装置的缺点是投入成本较大，且安装较复杂。该装置为选配装置。

1.6 电动液压防风鉄楔

其工作原理同防爬楔。只是利用电动或液压将防风鉄楔置于车轮下，使车轮滚动变为楔块与轨面的滑动摩擦，以其强大的摩擦阻力而达到制动的目的。该装置设有释放限位开关，能与行走机构联锁。其缺点是当起重机重新工作时，有时鉄楔很难从车轮下退出。该装置为选配装置。

2 锚固装置

锚固装置包含锚定装置、防风拉索，这两种装置均为非工作状态下的抗风防倾覆装置。防滑防爬装置只能抗风速为35m/s以下的风。当风速超过35m/s时，起重机的抗风防倾覆就只能依靠锚固装置了。可见锚固装置在起重机安全保障中的重要性。

2.1 锚定装置

根据锚定装置结构，该装置可以有效地防止起重机在轨道上的滑移；由于有锚定销将锚定板与锚定座销住，能克服一定的上拔力，因此可以能防止起重机的倾覆。

该装置与码头的防风预埋件（锚定座）相配套，并与大车行走机构连锁，将起重机牢牢的固定在码头上。即使来袭强风达到50～70m/s时，也可防止起重机滑移、倾翻，从而保证了起重机的稳定性和安全。

锚定装置，受力比较明确，主要是整个所受的风载荷全部作用在锚定销上，这个力通过锚定销传递到码头的基础上。由于其结构简单，操作方便，因此国内外多数用户和制造商都采用该装置。

其缺点是由于码头基建施工有一定的误差，锚定座的位置不可能安装定位的非常准确，同时起重机停机时也有一定的偏差，因此锚定销和锚定座的销孔就必须留有一定的间隙（通常为10～30mm），否则锚定销就很难穿入锚销孔内。由于锚定销和锚销孔之间有一定的间隙，当强风来袭时，起重机势必会随风向和风力的大小左右冲击，这个冲击力有可能会将锚定装置中的某个零件损坏，而使整个装置失去作用。

2.2 防风拉索

防风拉索是用钢丝绳、螺旋扣等将起重机门架的四角与码头上的锚定座紧密牢固地链接起来。它可抵御12级以上的强风，是防止起重机在强风下倾覆的最后一道防线；是保证起重机安全不可或缺的一部分。

防风拉索克服了锚定装置中插板或销与码头锚定座有间隙的问题，从而避免了在暴风状态下起重机的底部出现左右摇摆的现象，这样防风拉索就不会因为起重机在水平方向发生位移而产生额外的拉力，保证了起重机的安全。当有强风预报时，应将起重机移到锚定和防风拉索的位置，并将防风拉索与码头上的锚定座紧密牢固地链接起来。

3 车档

车档不但是起重机大车行走的终点装置，也是起重机工作状态下防风的最后一道屏障，所以千万不可忽视。它投资不大，却能起到重要的保护作用。笔者介绍一种新型车档可有效防止突发强风时起重机在工作状态下的倾覆（见图1）。

图1 一种新型车档

其原理是当强风沿轨道方向将起重机以速度v冲向车档时，前轮沿斜面上行，这时前轮正压力加大，故摩擦阻力也加大了，同时起重机还要克服自身重量产生的下滑力，因此起重机的运行速度降低，动能逐渐减小，最后与挡块相撞。由于挡块头部设有较厚的缓冲橡胶又延长了碰撞时间。碰撞时间Δt的增加，使得碰撞力f的减小，从而使由碰撞力产生的倾覆力矩fh减小。

当起重机的前轮上到挡块斜面上时，机身倾斜使其恢复力矩的力臂增大，前轮上到挡块斜面最高点时，恢复力矩的力臂增大到最大ΔL。这样使其恢复力矩也增加到最大。由此可见，斜面的车档可收到较好的防倾覆效果。推荐斜面的尺寸：L=2～4m；斜面倾角 α=15°～25°。

4 结语

起重机的抗风防滑问题不仅仅是制造厂需要重视的问题，也要求码头设计和施工部门加以重视，同时使用部门也要加强抗风防滑装置的日常管理，定期检查，防患于未然，才能保证起重机的安全生产。