摘要：本文主要论述了沿海港口大型机械的的防风装置，通过具体的实例对其进行探讨，可供同行借鉴参考。
关键词：大型机械；港口；防风装置
近年来，沿海港口规模不断扩大,港口起重机械发展迅速,其特点是技术先进,设备大型化,造价高，速度快，效率高。由于沿海地区风力大，天气多变，因此，防风问题越来越为重要。对于港口起重机的抗风能力要求，交通部在《关于港口大型机械防台管理规定(暂行)》和《关于新建、扩建、改建的沿海港口码头及其大型港口机械配置防内抗台装置的通知》中规定：非工作状态下的抗风能力应大于或等于55m／s，工作状态下的抗风能力应大于或等于35m／s。防风方式不当、防风装置落后或人员操作不当等，会造成起重机械被大风吹走、倾翻等严重事故，造成巨大的经济损失，甚至导致人员伤亡。目前，我国很多港口在用大型起重机械都达不到这个要求，必须进行技术改造，重点是工作状态下的防风方式和防风装置。现以岸边集装箱装卸桥(以下简称岸桥)为例进行介绍。
岸桥结构庞大,迎风面积大，如何保证其在各种风力作用下的安全，是岸桥设计中首先要考虑的问题。起重机防风分为非工作状态下的防风和工作状态下防风。非工作状态下的防风问题是比较容易解决的，一般是将起重机停在某个固定位置，通过防风拉索、地锚等装置将起重机固定在码头上。工作状态下的防风，是通过某种防风装置，防止起重机在工作状态下因受到突发性大风作用产生意外滑移而导致事故发生。工作状态下的防风不可能采用非工作状态下的的那种固定措施。一般只能通过起重机自身的某些装置使起重机与轨道之间产生一定的阻力来抵抗风力的作用。而这种阻力往往是有限的，所以工作状态下的防风要困难和复杂得多。本文重点介绍一种新的防风方式——“利用起重机自重产生的轮压来产生抗风阻力”及其相应的新型防风装置——“液压轮边制动器(亦称夹轮器)”。
1岸桥工作状态下的常用防风装置
工作状态下防风装置的作用，主要是防止岸桥在作业工程中受到突发性阵风的作用而沿轨道爬行。工作状态下主要的防风装置及其特点如下：
1．1夹轨器
这是一种传统的防风装置。当起重机在较大风力的冲击作用下产生振摆时。夹轨器容易因钳体滑动而失效，其夹持面比较小而且在轨道侧面，轨道挠曲可能对夹持效果产生严重影响。这些因素导致其防风可靠性差。夹轨器的防风能力较小，原因是其作用点少，每台车只能装2台(海陆侧各1台)。目前常用的夹轨器的夹紧力一般在440kN以下，每台夹轨器理想状态下的摩擦阻力只有264kN。
1．2顶(压)轨器
这是目前使用较多的一种防风装置。顶轨器直接顶定在轨道踏面上，其作用是比较可靠的，但轨道垂直方向挠曲对顶轨力会产生影响。所以如何减少轨道挠曲对其影响非常重要。除改善轨道铺设质量外，最重要的措施是选好安装位置，应尽量安装在门腿下的主平衡梁下面，使顶轨器两侧车轮支点之间的距离最短。顶轨器的作用点也是较少的，每台车一般只能装4台(海陆侧各2台)。目前最大的顶轨器的顶轨力是400kN，每台顶轨器理想状态下产生的摩擦阻力可达160kN。
1．3防风铁楔
防风铁楔结构简单、成本低廉，但可靠性较差，防风能力有限，对于大型自动控制的起重机来说，运行故障很高。在大型起重设备中，尤其是在PLC控制的起重机中不宜采用。
2液压轮边制动器的作用原理和作用特点
轮边制动器的作用原理是：当机构减速停车后。通过对车轮施加一个足够的制动力矩，使得起重机在风力的作用下，车轮的滚动阻力增大(直至车轮打滑)．从而产生与风力作用相反的滚动摩擦(静态或动态)阻力或滑动摩擦阻力(车轮打滑时变成滑动摩擦阻力)，达到抵抗风力的作用。当机构要起动(开车)时，轮边制动器通过PLC(或其它方式)控制提前进行驱动释放(开闸)，使制动器的制动衬垫脱离车轮制动覆面，消除制动力矩。轮边制动器一般只用于大车运行机构的被动车轮的制动。WB系列夹轮器具有结构刚强紧凑、功能齐全、少有维护的优点但须与液压系统配套使用。精密对中调节机构一无需两侧调节，能够对两侧微量间隙误差弹性适应，避免了以往机构容易由于调节不当而产生内应力的危险。该机构也能同时保证两侧松闸间隙对等。
自动补偿功能-无需调整，精准可靠。补偿机构位于活塞端部，调节杆位于活塞内部，结构极其紧凑。由于夹轮器从活塞到制动靴的杠杆比，使得活塞行程对于摩擦片的磨损更为敏感，即使少量的磨损也会导致增加更多的活塞释放行程，制动力减少更多。如果不能及时调整，则容易产生潜在的危险。因此保证活塞的行程也就更为重要。而补偿机构非常的灵敏可靠，减少了时常检修调节的麻烦，也在某种意义上消除了这种隐患。
粉末冶金摩擦片-更加耐磨，寿命长久。间隙限位开关-基于对于稳定的松闸间隙的理解，增加了可选的间隙限位开关。监测松闸间隙的变化．一旦超出许可的范围即发出警报，以利于及时调整，增加了防风安全。采用轮边制动器具有如下一些显著特点：
1)体积小，结构紧凑、安装简易，无需较大的安装支架，可降低整机重量；
2)轮边制动器是通过复合材料制成的摩擦衬垫与轮缘侧面形成摩擦副，而不是钢对钢摩擦。所以具有非常稳定的摩擦性能和防风(维持)制动效果：
3)1台车上可设置多台轮边制动器，使整机具有较高的抗台风能力：
4)在紧急状态下可实施动态紧急制动，这是夹轨器等轨道作用式防风装置无法实现的。
3应用实例及其效果分析
某港订购了1台60t岸桥起重机，由于设备庞大，业主对起重机的防风提出了较高的要求，要求起重机在工作状态下能够抵抗短时35m／s风速强台风的能力。
1)起重机的主要参数为：吊具下额定起重量：最大60t；悬臂：45m；轨距：22m；最大起升高度：轨面上40m：大车车轮数量:32;大车轮压：工作状态最大40t。大车驱动轮高速轴制动力矩120Nm，总传动比102。
2)起重机的风载参数为：计算总迎风面积A=1000m2；计算风速V=35m／s：风力系数C=1.3;起重机在工作状态下可能承受的最大风载Fw为：
Fw=C•q•A=0.613C•V2•A=0.613×1.3×352×l000=976202．5(N)。
起重机的防风制动方案：该起重机共有车轮32个，车轮直径为800mm：大车驱动采用了16点驱动方式，即：驱动轮16个，被动轮16个。为满足这种高等级的防台要求，该车采用了全部大车行走轮制动方案。全部驱动轮在高速轴上采用了外置式制动器，用于起重机运行过程中的正常减速制动和辅助防风制动；全部被动轮采用了专业厂家生产的轮边制动器，用于工作状态下的防风制动(同时作为非工作状态下的辅助防风制动)。
3)轮边制动器规格的选定：轮边制动器的规格主要根据起重机大车行走轮来确定：在本例中，选择(WB70—155)规格的轮边制动器(规格中70表示适配的夹紧力，在此夹紧下，制动器的制动力矩可保证车轮在外力的作用下不能产生滚动而只能打滑)。
4)防风能力计算：为简化计算和便于说明问题，我们仅对轮边制动器和驱动轮高速轴制动所产生的防风能力进行验算，忽略轨道坡道阻力影响。由轮边制动器产生的抗风阻力FRL和由驱动轮高速轴制动产生的抗风阻力FRB分别计算如下：
FRL=nZL•P•μ(N)
式中：nZL—轮边制动的制动点数量，在本例中为16；P--平均轮压，在本例中为400000N；μ一车轮与轨道之间的滑动摩擦系数，一般取0．12；
FRL=16×400000×0.12=768OOO(N)。
式中：nZB--驱动轮高速轴制动的制动点数量，在本例中为16；
D--车轮踏面直径,0．8m：
MB一驱动轮高速轴制动力矩，本例为120Nm；
i---驱动轮总传动比，i=102。
这样总的抗风阻力：
FR=FRL+FRB=768O00+489600=12576OO>976202．5
(N)，可完全满足35m／s风速下的抗风要求；实际可抵抗风速为：
4与传统防风装置的防风性能比较
过去对于一些大型的港口装卸机械，一般都采用传统的液压夹轨器。轮边制动器与这些传统的防风装置比较，具有十分明显的优越性．下面从防风能力、可靠性两方面进行一些比较。防风能力比较：以上述岸桥起重机为例：
1)当使用夹轨器时：1台车一般只能使用2台(每侧各1台)，产生的抗风阻力十分有限；如采用2台，夹紧力444kN(目前较大能力的夹轨器)，其可能产生的抗风阻力为：2×2×444000×0．25=444000(N)，总抗风阻力：FR=444000+489600=933600<976202．5(N)，不能满足35m／s风速下的抗风要求；
2)当使用轮边制动器时：采用轮边制动可实现多点制动，在上述起重机采用了l6点制动后，轮边制动器可产生的抗风阻力为768000(N)，总抗风阻力：
FR=768000+489600=1257600>976202．5(N)，可完全满足35m／s风速下的抗风要求，实际可抵抗风速可达39．73m／s：
从上例比较结果可看出，对于大型的岸桥起重机，采用轮边制动方案可完全满足35m／s强台风的防台要求。而采用夹轨器则很难满足这一要求。
可靠性比较：大家知道，夹轨器的夹持效果容易受到轨道不平和弯曲以及轨道沟异物等的影响：此外由于夹轨器的夹持面较小，力学稳定性较差，当受到外力(如起重机在风力等作用下产生振摆时或起重机作业产生较强振动时)容易失效：而现在码头多为回填式码头，轨道下沉大，而且两边轨道下沉量不一样，这就造成夹轨器极易失效：所以说，采用夹轨器进行防风时可靠性是比较差的。而轮边制动器是利用轮压及车轮与轨道之间的摩擦产生抗风阻力．轮压和摩擦系数都是非常稳定的参数，所以采用轮边制动器进行防风具有很好的稳定性和很高的可靠性，并且可与风速仪相联，实现实时自动控制，避免人为操作带来的弊端。
5结束语
突发性大风对工作状态下的起重机具有极大的破坏性，因此有效的工作状态下的防风装置对岸桥等大型的港口装卸机械的安全起着重要的保护作用。对在工作状态下岸桥各种防风装置的比较表明，岸桥工作状态下的防风采用轮边制动器，是目前最可靠和效果良好的装置，它对起重机的全部车轮进行有效的制动，可确保每个车轮不会发生滚动。
