起重机防风措施的探讨

起重机防风措施的探讨

探讨分析了常见各种防风装置类型及缺陷，并对防风装置的计算和选择进行了详细的分析，最后深入探讨了日常防风工作中存在的主要问题，提出了从完善和具体落实各项规程制度、完善防风装置等方面做好防风工作的建议和措施。

标签：起重机；防风装置；措施

1 常见的各种防风装置及其缺陷

防风装置按其功能可以分为防台风装置和防突发性阵风装置。防台风装置主要是保证起重机在非工作状态下不被风吹走；防突发性阵风装置，主要在起重机工作状态下使用，在紧急情况下该装置动作产生有效制动以防止事故的发生；同时，在非工作状态下，防突发性阵风装置也可以起到防台风装置的作用。

1.1 防台风装置

防台风装置主要是起重机在非工作状态下使用的一种装置，它大量应用于露天工作的门式起重机当中。目前，防台风装置主要有夹轨器、顶轨器、铁鞋和锚定装置等几种。

1.1.1 夹轨器

夹轨器是目前应用最为广泛的一种防风装置。它的基本原理，是将一定的力通过杠杆作用施加于夹钳臂上，使钳口夹紧起重机大车轨道两侧，利用钳口与大车轨道两侧之间的摩擦力来阻止起重机纵向滑移。摩擦力的大小，主要取决于钳口与轨道之间的滑动摩擦系数和施加于夹钳的夹持力。夹持力主要由夹轨器内部结构决定，选定了某一形式的夹轨器，夹持力也就固定不变了，但是风速会随着环境的变化而变化，因此风速一旦接近或超过夹轨器的设计风速，就容易导致安全事故的发生。此外，轨道表面不平整或轨道两侧有异物卡入时，都会影响防风装置的夹持效果。而且当夹轨器的夹持面积过小时，夹轨器的力学稳定性会大大降底。手动操作的夹轨器由于夹持力的关系在实际操作中容易出现张开钳口错位的现象，且整体抗风能力较弱，可靠性较底，因此很少在大型起重机上采用。

1.1.2 铁鞋、止轮器和压轨器

此类装置的基本原理是利用起重机的自重作用于该装置上，从而在轨道上产生一定的滑动摩擦力，当摩擦力超过风载时，起重机便被可靠锁定。铁鞋的使用方法相对比较简单，但使用不准确，往往达不到应有的效果。影响铁鞋制动效果的因素较多，比如铁鞋舌尖的外形尺寸和与大车车轮弧面一致的止轮部分的外形尺寸不匹配时，会直接影响铁靴的制动效果。又如铁鞋的厚度，对防风的效果影响也较大，厚度过小时，起重机的车轮比较容易爬上铁鞋，给使用带来很大的麻烦；厚度过大时，车轮很难爬上铁鞋，起不到应用的作用。止轮器的原理和制动

器相似，通过一定的夹持力使车轮无法转动，利用车轮和轨道之间的轮压产生滑动摩擦力，从而防止起重机的纵向滑行。压轨器则是另外一种常用的防风装置，主要通过附加装置将起重机部分重量压到轨道顶面，通过两都之间的摩擦力来阻止起重机的移动。

1.1.3 锚定装置

锚定装置具有结构简单、自重轻、可靠性比较高、操纵方便等特点。通常锚定装置采用刚性连接的方式，但也可以采用柔性连接的方式，如通过一段钢丝绳或链条与地面锚定处连接。柔性连接方式只有在起重机移动后，钢丝绳才绷紧起作用，但由于起重机运行时存在一定的动能，起重机仍有倾翻的可能，因此刚性连接才是我们首要考虑的。如果不是刚性连接，则应在钢丝绳或链条间增加张紧装置，把钢丝绳或链条调紧，防止起重机被风加速而造成冲击动量过大。锚定装置一般在天气预报有台风之前，将起重机整体锚定起来，这种方法相对比较安全，但对突发性阵风却没有没法。此外由于锚定点不可能沿起重机整个运行轨道设置，所以使用不是特别方便。

1.2 防突发性阵风装置

目前，国内通常使用的起重机防突发性阵风装置大体分为3种：

1.2.1 一种是制动轮式防突发性阵风装置，即在大车车轮的高速轴上增加一套延时制动装置，在紧急情况下，利用这套制动装置抱紧高速轴上的制动轮来进行制动，以防止起重机被风吹跑。

1.2.2 另一種是电动铁鞋式防突发性阵风装置，即在起重机停车时用电动铁鞋直接楔住大车车轮，利用起重机与大车轨道间的滑动摩擦力来制动。

1.2.3 第三种是轮边制动器，主要是在大车运行机构的被动轮上装设一定数量的液压常闭式轮边制动器，通过轮边制动器给被动轮施加一定的制动力矩，从而实现紧急情况下的防风制动。为增加起重机的整体防风抗滑能力，我们可在一台台车上设置多套轮边制动器。此外在紧急状态下，该装置还可以当作紧急制动器来使用，这一点是夹轨器和锚定装置等防风装置无法达到的。

通常起重机在工作状态下的防风抗滑安全性能用制动器加以保证。制动器一般装设在电动机的高速轴上，具有制动和防突发性阵风两种功能。但在实际使用过程中为防止制动过猛、冲击过大，常常将制动力矩调得很小，这就使起重机失去了应有的防风抗滑性能，大大降低了起重机整体防风能力。

2 防风装置的计算与选择

通常起重机在工作状态和非工作状态下防风装置的选取不尽相同。下面结合实际情况分别就这二种情况进行防水平移动和防失稳倾覆进行探讨。

2.1 起重机工作状态阵风作用下的防滑计算

起重机在工作状态下遇到突发性阵风，起重机将承受极大的水平风载，这时应通过实时增加起重机水平方向的摩擦力来抵抗风载，从而防止起重机的滑移。我们主要通过二种途径来增加起重机水平方向摩擦阻力，一是将从动轮的滚动摩擦转换为滑动摩擦，从而增加起重机与轨道间的摩擦阻力；二是通过安装附加装置来达到额外增加起重机水平方向摩擦阻力的目的。下面我们通过计算来具体说明在突发性阵风作用下如何确保工作状态下的起重机不被风吹走，以及如何选取合适的防风装置和须增加额外摩擦阻力的大小。

2.1.1 增加自身摩擦阻力

为了增加自身摩擦阻力，我们可以采取在大车从动轮上加装轮边制动器、夹轮器、电动铁鞋制动器等方法。以港口门座起重机为例，由于回转惯性较大，因此应使车轮在工作中有一定的游动量，以便释放风载荷，因此采用电动铁鞋制动防风装置比较合适。这时，我们可以将电动铁鞋制动器装设在大车从动车轮上，从而使大车车轮的滚动摩擦转化为楔块与轨面的滑动摩擦，依靠两者间较大的摩擦力将轮子楔死（见图1）。根据起重机所吊运载荷和自重可计算出每个轮子上的轮压，再由静力平衡条件可得，

其中，

F1为车轮与地面的摩擦阻力；

F2为铁鞋与地面的摩擦阻力；

？滋1、？滋2分别为轮子、地面与铁靴的滑动摩擦系数；

F风为每个轮子受到的水平风力；

n1、n2、n3为驱动轮个数、未装设制动器的从动轮个数、装制动器的从动轮个数；

F风为水平方向风载荷（通常取35 m/s风速）。

2.1.2 增加额外摩擦力

目前大多数起重机要求至少采用半数以上车轮进行驱动。为了达到正常的停车制动，通常在起重机驱动机构高速轴上装设制动器，当起重机整机受风力作用后，由于驱动轮在停车时是抱死的，它相对轨面呈滑移状态，而从动轮是自由旋转的，因此它相对轨面呈滚动状态。如果起重机受到的风载大于起重机自身摩擦阻力时，这时可以通过加装独立于车轮以外的防爬装置来增加额外的摩擦力，使摩擦阻力大于风载，从而防止起重机滑移，这种防爬装置通常选用电动铁鞋。