淺析港口裝卸作業起重機的防滑抗風裝置

蔣欣祎

（南京港口機械廠經營部，江蘇南京 210031）

0 引言

港口裝卸作業起重機（以下簡稱港口起重機）包含門座式起重機、集裝箱裝卸橋、裝船機、卸船機等。它們是港口裝卸作業的主要機械設備，擔負著港口作業中船和場之間的貨物轉移的重要任務。隨著經濟的迅猛發展，各港口對港口起重機投入也越來越加大了。因此保證這些機械的安全尤為重要。這些機械設備一旦遭到破壞將會嚴重影響港口的安全生產，甚至港口癱瘓。國內外因風災造成港口起重機傾覆事故頻有發生。如1996年湛江港因遭15號臺風襲擊，導致16臺港口起重機傾覆，成為建國后最大的港口災難；某年某國的一個港口因大風將一臺岸橋吹得滑移，越滑越快撞向第二臺，第二臺又撞向第三臺……產生多米諾骨牌效應，致使多臺岸橋傾覆；1991年7月青島港突發颶風造成兩臺岸橋相撞倒塌，致使港口集裝箱作業停產半年。

以上案例究其原因有以下幾點：（1）作業過程中突發大風使起重機失控；（2）在強風突襲下，起重機上的防風裝置被損壞或失靈；（3）管理不善，在強風到來之前沒有采取合理的預防措施。

近年來我國因突發強風造成起重設備損壞致使港口癱瘓的事件已有多起。因此無論是港口還是起重機制造廠都對防風措施非常重視。我國在《起重機械安全規程》（GB6067）中明確規定“在軌道上露天作業的起重機，當工作結束時，應將起重錨定住。當風力大于6級時，一般應停止工作，并將起重機錨定住，對于門座起重機等在沿海工作的起重機，當風力大于7級時，應停止工作，并將起重機錨定住。”且在《起重機設計規范》（GB/T3811）中規定“室外工作的軌道式起重機應裝設可靠的抗風防滑裝置，并應滿足規定的工作狀態和非工作狀態抗風防滑要求。”并對各種裝置做了詳細的要求。

抗風防滑裝置包含防滑防爬裝置、錨固裝置和車檔。

1 防滑防爬裝置

防滑防爬裝置主要包含防爬楔（鐵鞋）、行走制動器、夾軌器、液壓頂軌器、液壓輪邊制動器、電動液壓防風鉄楔等。其中防爬楔為非工作狀態下的防滑防爬裝置；其余為工作狀態和非工作狀態均可使用的防滑防爬裝置。

1.1 防爬楔（鐵鞋）

這是一個簡單、經濟、實用的防滑裝置。每組臺車可配備多個。將防爬楔置于車輪下的鋼軌上，當車輪滾動到防爬楔上的時候，由于防爬楔的作用車輪的滾動停止，車輪的滾動變成防爬楔與軌面的磨擦。依靠其強大的摩擦力將車輪楔死。多個防爬楔防滑效果的疊加遠大于夾軌器、電動液壓鉄楔等。該裝置的缺點是需人工放置；不能與行走機構聯鎖。該裝置為常用裝置，只要是在軌道上運行的起重設備幾乎都配備。

1.2 行走制動器

當行走機構不運行時，依靠彈簧的作用制動器閘瓦將制動輪抱死，使其不能轉動。而制動輪又與減速器、開式齒輪、車輪連接，因此車輪也不能轉動。其缺點是工作狀態時突發于行走方向一致的強風時，由于慣性太大，制動器不能及時制動。如改用慣性制動器便可克服這一缺點。

（1）慣性安全制動器的工作原理。利用速度反饋實現限速安全制動，當與制動器花鍵軸的聯接軸的轉速超過設定值時，實施制動，確保安全。（2）慣性制動器的工作過程。手動將常閉狀態下的制動器強制解除制動，設定為常開狀態，設備運轉時，控制制動錐上的插桿舌部在彈簧力作用下，鎖定在定位導向柱上，啟動電機后，電機軸（或變速器輸出軸）帶動制動器花鍵軸等部件旋轉。當制動器轉速超過安全臨界速度時，配重砣在離心力的作用下，將插桿拔出，制動器的控制制動錐、下磨擦錐在制動彈簧作用下與磨擦錐環即刻鎖緊，使機構實現制動。制動器為必配裝置，只要是有大車運行機構的起重設備都必須配備。

1.3 夾軌器

港口機械所用的夾軌器通常為電動自鎖夾軌器，具有足夠的夾緊力，以保證沿大車運行方向風速為35m/s時，起重機不會移動。夾軌器與行走機構之間連鎖，當控制系統主電源切斷或大車運行停止時，夾軌器能自動夾緊，并配有手動釋放裝置。該裝置能與行走機構聯鎖保護。該裝置為選配裝置。

1.4 液壓頂軌器

液壓頂軌器是用液壓千斤頂將起重機頂在軌道上。利用設備的自重在軌道上產生的滑動摩擦阻力來起到防爬作用。設備自重較大時采用該裝置效果較好。該裝置設有限位開關，能與行走機構聯鎖保護；采用常閉式設計，安全可靠；蝶簧施力制動；液壓站集中驅動釋放控制。該裝置的缺點是投入成本較大，且安裝較復雜。該裝置為選配裝置。

1.5 液壓輪邊制動器

液壓輪邊制動器是用液壓作為動力將行走車輪的輪邊夾緊，使車輪的轉動變成滑動，以增大運行的摩擦阻力而達到制動的目的。該裝置設有限位開關，能與行走機構聯鎖保護。采用常閉式設計，安全可靠；蝶簧施力制動；液壓站集中驅動釋放控制。且該裝置通常每組車輪組配裝1～2套,安裝在從動車輪上。使用效果不太明顯。如需增加使用效果，則需增加安裝數量，又加大了成本的投入。該裝置的缺點是投入成本較大，且安裝較復雜。該裝置為選配裝置。

1.6 電動液壓防風鉄楔

其工作原理同防爬楔。只是利用電動或液壓將防風鉄楔置于車輪下，使車輪滾動變為楔塊與軌面的滑動摩擦，以其強大的摩擦阻力而達到制動的目的。該裝置設有釋放限位開關，能與行走機構聯鎖。其缺點是當起重機重新工作時，有時鉄楔很難從車輪下退出。該裝置為選配裝置。

2 錨固裝置

錨固裝置包含錨定裝置、防風拉索，這兩種裝置均為非工作狀態下的抗風防傾覆裝置。防滑防爬裝置只能抗風速為35m/s以下的風。當風速超過35m/s時，起重機的抗風防傾覆就只能依靠錨固裝置了。可見錨固裝置在起重機安全保障中的重要性。

2.1 錨定裝置

根據錨定裝置結構，該裝置可以有效地防止起重機在軌道上的滑移；由于有錨定銷將錨定板與錨定座銷住，能克服一定的上拔力，因此可以能防止起重機的傾覆。

該裝置與碼頭的防風預埋件（錨定座）相配套，并與大車行走機構連鎖，將起重機牢牢的固定在碼頭上。即使來襲強風達到50～70m/s時，也可防止起重機滑移、傾翻，從而保證了起重機的穩定性和安全。

錨定裝置，受力比較明確，主要是整個所受的風載荷全部作用在錨定銷上，這個力通過錨定銷傳遞到碼頭的基礎上。由于其結構簡單，操作方便，因此國內外多數用戶和制造商都采用該裝置。

其缺點是由于碼頭基建施工有一定的誤差，錨定座的位置不可能安裝定位的非常準確，同時起重機停機時也有一定的偏差，因此錨定銷和錨定座的銷孔就必須留有一定的間隙（通常為10～30mm），否則錨定銷就很難穿入錨銷孔內。由于錨定銷和錨銷孔之間有一定的間隙，當強風來襲時，起重機勢必會隨風向和風力的大小左右沖擊，這個沖擊力有可能會將錨定裝置中的某個零件損壞，而使整個裝置失去作用。

2.2 防風拉索

防風拉索是用鋼絲繩、螺旋扣等將起重機門架的四角與碼頭上的錨定座緊密牢固地鏈接起來。它可抵御12級以上的強風，是防止起重機在強風下傾覆的最后一道防線；是保證起重機安全不可或缺的一部分。

防風拉索克服了錨定裝置中插板或銷與碼頭錨定座有間隙的問題，從而避免了在暴風狀態下起重機的底部出現左右搖擺的現象，這樣防風拉索就不會因為起重機在水平方向發生位移而產生額外的拉力，保證了起重機的安全。當有強風預報時，應將起重機移到錨定和防風拉索的位置，并將防風拉索與碼頭上的錨定座緊密牢固地鏈接起來。

3 車檔

車檔不但是起重機大車行走的終點裝置，也是起重機工作狀態下防風的最后一道屏障，所以千萬不可忽視。它投資不大，卻能起到重要的保護作用。筆者介紹一種新型車檔可有效防止突發強風時起重機在工作狀態下的傾覆（見圖1）。

圖1 一種新型車檔

其原理是當強風沿軌道方向將起重機以速度v沖向車檔時，前輪沿斜面上行，這時前輪正壓力加大，故摩擦阻力也加大了，同時起重機還要克服自身重量產生的下滑力，因此起重機的運行速度降低，動能逐漸減小，最后與擋塊相撞。由于擋塊頭部設有較厚的緩沖橡膠又延長了碰撞時間。碰撞時間Δt的增加，使得碰撞力f的減小，從而使由碰撞力產生的傾覆力矩fh減小。

當起重機的前輪上到擋塊斜面上時，機身傾斜使其恢復力矩的力臂增大，前輪上到擋塊斜面最高點時，恢復力矩的力臂增大到最大ΔL。這樣使其恢復力矩也增加到最大。由此可見，斜面的車檔可收到較好的防傾覆效果。推薦斜面的尺寸：L=2～4m；斜面傾角 α=15°～25°。

4 結語

起重機的抗風防滑問題不僅僅是制造廠需要重視的問題，也要求碼頭設計和施工部門加以重視，同時使用部門也要加強抗風防滑裝置的日常管理，定期檢查，防患于未然，才能保證起重機的安全生產。