門式起重機抗風能力的檢測技術研究與應用

蔡福海 朱建康 陳晨

1.常州機電職業技術學院 江蘇常州 213164;2.江蘇省特種設備安全監督檢驗研究院 江蘇太倉 214171;3.大連理工常州研究院有限公司 江蘇常州 213164

門式起重機主要用于室外的裝卸、搬運和堆碼作業,風載荷對其影響很大。尤其是在工作狀態突發強陣風或非工作狀態遭遇大風侵襲時,如果不采取相應的抗風防滑措施,則起重機很容易沿軌道滑行,以至相互碰撞或傾翻造成巨大的財產損失和人員傷害。國內外因風災引發的起重設備傾覆事故不在少數［1-2］,對門式起重機抗風防滑能力的檢測和監管提出了更高的要求。所以為了確保戶外門式起重機的工作安全,迫切需要一種抗風能力的檢測裝置,以準確測定其抗風能力是否滿足設計要求。

基于以上原因,本文研發設計了一套面向門式起重機抗風能力的檢測裝置,可以對工作狀態下的門式起重機的整體抗風能力進行檢測。

1 硬件設計

對門式起重機兩根軌道上的大車同時施加水平推力,以模擬風載作用。風載模擬裝置布置如圖1所示。

圖1 風載模擬裝置布置圖

檢測裝置的原理簡圖如圖2所示。

該裝置主要由如下幾部分組成:同步液壓千斤頂、電動泵、測力傳感器、風速風向傳感器、加速度傳感器、無線發射接收模塊與控制顯示模塊。

2 軟件開發

裝置采用的軟件計算流程如圖3所示。

圖2 風載檢測裝置的原理簡圖

圖3 測試采用的計算流程

風載荷計算采用公式(1)計算［3］。

式中,P——風載荷,kN;

VS——計算風速,通過風速傳感器采集計算,m/s;

A——迎風面積,m2;

C——風力系數;

η——擋風折減系數;

θ——風向與構件的縱軸線或構架表面的夾角,通過風向傳感器采集計算,°。

起重機的整體抗風能力(Fs)采用公式(2)計算［4-6］。

式中,Fs——起重機的整體抗風能力,m/s;

Fm——靜摩擦力,kN;

F1——制動器制動力,kN;

P——風載引起的力,kN。

風載引起的力具有方向性,當風載與油缸頂推力同向時取正值;當風載與油缸頂推力異向時取負值。

頂推力與風載之間的關系設定,采用虛擬樣機動力學仿真分析法得到,通過大量的模擬試驗和現場測定建立［7］。

當風載計算、摩擦力和制動力都測試完畢后,就可以進行整機抗風能力的測試?？梢酝ㄟ^加載油缸頂推力,換算成模擬的風力等級,達到測量目的,檢測流程如圖4所示。

圖4 抗風能力檢測流程圖

3 案例分析

對某100/32t×35m剛柔混合支腿的門式起重機進行測量,現場測量圖如圖5和圖6所示,其主要計算參數見表1,主要測量參數見表2。可以看出,在僅僅大車制動器作用情況下,該門式起重機可以抵抗23.1m/s的計算風速而不移動。

圖5 被測門式起重機

4 結論

本文設計了一種門式起重機抗風能力的檢測裝置,可以實現測量計算單個制動器的制動效果,還可以測量整機的制動效果。更重要的是,可以作為測量整機的整體抗風能力等級的一種便攜式測量儀器,因此具有重要的參考價值。

表1 起重機風載計算參數

圖6 現場測試圖

表2 儀器測量計算結果