顧飛飛

（河北港口集團(tuán)港口機(jī)械有限公司，河北秦皇島 066000）

0 引言

裝船機(jī)是將煤炭等散料裝入貨船的大型裝卸設(shè)備。目前黃驊某碼頭常用裝船機(jī)原機(jī)設(shè)計(jì)的夾軌器的機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu)、摩擦塊都存在不同程度的老化，且單機(jī)設(shè)計(jì)自重較輕，對(duì)皮帶張緊力、料流沖力、突風(fēng)沖擊等沖擊抵抗效果不佳，單機(jī)動(dòng)態(tài)和靜態(tài)防風(fēng)性能較差，裝船機(jī)作業(yè)時(shí)存在較大的安全隱患。由于夾軌器不能有效制動(dòng)，將會(huì)出現(xiàn)如下的安全隱患：①只放下夾軌器做靜態(tài)防風(fēng)措施時(shí)，一旦海面刮起風(fēng)力較大的突風(fēng)時(shí)，單機(jī)會(huì)發(fā)生溜車甚至碰撞事故；②在多風(fēng)天氣結(jié)艙作業(yè)時(shí)，單機(jī)往往不會(huì)放下夾軌器，一旦海面刮起風(fēng)力較大的突風(fēng)時(shí)，單機(jī)也會(huì)發(fā)生溜車甚至碰撞事故；③發(fā)生溜車現(xiàn)象時(shí)，即使緊急拍急?；蚍畔聤A軌器時(shí)，也會(huì)因?yàn)轱L(fēng)力較大和制動(dòng)力不足等原因造成單機(jī)溜車不能得到有效遏制。

由于裝船機(jī)海陸兩側(cè)行走輪較多，在兩側(cè)安裝有夾輪器和電動(dòng)鐵楔。夾輪器和電動(dòng)鐵楔均為程序控制的自動(dòng)化設(shè)備，不改變?cè)凶邫C(jī)構(gòu)及附屬部件，不影響設(shè)備的作業(yè)效率，具有安裝簡(jiǎn)易、動(dòng)力驅(qū)動(dòng)時(shí)間快、夾緊力大且在無(wú)行走動(dòng)作時(shí)可保持一直夾緊等特點(diǎn)，可以起到很好的動(dòng)態(tài)防風(fēng)作用。

1 夾輪器及電動(dòng)鐵楔的工作原理

夾輪器設(shè)備是防止突風(fēng)或大風(fēng)天氣時(shí)裝船機(jī)溜車現(xiàn)象的保護(hù)裝置，每臺(tái)裝船機(jī)的防風(fēng)制動(dòng)性能提升裝置由8套夾輪器、2套液壓系統(tǒng)、4套防風(fēng)鐵楔和1套電氣控制系統(tǒng)組成。其中每套液壓系統(tǒng)位于裝船機(jī)的海側(cè)或陸側(cè)，分別控制4套夾輪器。

（1）輪邊式液壓制動(dòng)器（夾輪器）主要用于室外大中型起重機(jī)及港口裝卸機(jī)械工作狀態(tài)下的防風(fēng)和非工作狀態(tài)下的輔助防風(fēng)，在設(shè)備做靜態(tài)防風(fēng)措施時(shí)，可與夾軌器、錨固器等防風(fēng)裝置組合使用。輪邊制動(dòng)器一般只用于被動(dòng)車輪上，并進(jìn)行直接制動(dòng)，可有效防止被制動(dòng)的車輪在風(fēng)作用下產(chǎn)生滾動(dòng)位移，其特點(diǎn)是：執(zhí)行機(jī)構(gòu)響應(yīng)時(shí)間短，單機(jī)不做行走時(shí)可保持一直夾緊的狀態(tài)；常閉式設(shè)計(jì)，安全可靠；碟簧施力制動(dòng)，液壓站集中驅(qū)動(dòng)釋放；設(shè)置有限位開關(guān)，可進(jìn)行聯(lián)鎖保護(hù)；高性能無(wú)石棉摩擦襯墊，摩擦系數(shù)高，對(duì)水和鹽霧（海水）不敏感。

（2）電動(dòng)鐵楔采用電液推桿裝置，安裝在行走臺(tái)車最外側(cè)的兩端的行走輪上，得電時(shí)推桿連帶楔塊抬起，失電時(shí)推桿連帶楔塊降落。該裝置設(shè)有釋放限位開關(guān)，可進(jìn)行聯(lián)鎖保護(hù)；具有手動(dòng)釋放功能，維護(hù)方便；楔塊經(jīng)特殊工藝處理，磨擦因數(shù)高、防腐性能好。

2 防風(fēng)裝置性能提升設(shè)計(jì)計(jì)算

（1）計(jì)算假設(shè)及公式說(shuō)明：主動(dòng)輪及裝有夾輪器的車輪與軌道之間的滑動(dòng)摩擦因數(shù)，計(jì)算取值為0.125（查手冊(cè)數(shù)值為0.12～0.15）；未裝任何防風(fēng)設(shè)施的從動(dòng)輪與軌道之間的滾動(dòng)摩擦因數(shù)，計(jì)算取值為0.02；防風(fēng)鐵楔與軌道之間的滑動(dòng)摩擦因數(shù)，計(jì)算取值為0.3；主動(dòng)輪上的電機(jī)電磁制動(dòng)器或慣性制動(dòng)器存在一定的不可靠因素，可靠因數(shù)選取0.7；從動(dòng)輪純滾動(dòng)摩擦，可靠因數(shù)選取為1。單機(jī)自重650 t，迎風(fēng)面積550 m2；原機(jī)夾軌器因老化存在一定的制動(dòng)失效性，比較計(jì)算時(shí)未考慮其制動(dòng)因素，其可抵抗風(fēng)速v的計(jì)算如下：

式中 C——風(fēng)力系數(shù)，取1.6

Kh——高度變化系數(shù)，取1.4

A——計(jì)算迎風(fēng)面積，m2（表1）

v——可抵抗風(fēng)速，m/s

FR——防風(fēng)裝置產(chǎn)生的可靠總抗風(fēng)阻力，N

從表1可知，改造前6000T/H設(shè)備可靠總抗風(fēng)阻力FR為372.64 kN。

表1 6000T/H設(shè)備改造前可抵抗風(fēng)速

（2）本次防風(fēng)性能改進(jìn)，主要對(duì)未裝任何防風(fēng)設(shè)施的從動(dòng)輪進(jìn)行改造。對(duì)未裝任何防風(fēng)設(shè)施的從動(dòng)輪進(jìn)行改造，數(shù)量由4臺(tái)增加到16臺(tái)，相應(yīng)地理論總抗風(fēng)阻力FRW由14.4 kN增加到57.6 kN，則6000T/H設(shè)備可靠總抗風(fēng)阻力FR由372.6 kN增加至725.4 kN，可抵抗風(fēng)速由22.2 m/s增加至31.0 m/s。

3 設(shè)備安裝及應(yīng)用

3.1 設(shè)備安裝

每臺(tái)裝船機(jī)的防風(fēng)制動(dòng)裝置由8套夾輪器、2套液壓系統(tǒng)、4套防風(fēng)鐵楔和1套電氣控制系統(tǒng)組成：每套液壓系統(tǒng)位于裝船機(jī)的海側(cè)和陸側(cè)的行走臺(tái)車中間，分別控制4套夾輪器；夾輪器安裝在從動(dòng)輪上，電動(dòng)鐵楔安裝在行走臺(tái)車兩端最外側(cè)的行走輪上；固定板通過焊接固定在行走臺(tái)車鋼結(jié)構(gòu)上，夾輪器和電動(dòng)鐵楔通過螺栓安裝在固定板上；電氣控制系統(tǒng)嵌入裝船機(jī)主系統(tǒng)，由裝船機(jī)主系統(tǒng)控制所有的夾輪器的開閉。

目前對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備實(shí)際情況進(jìn)行觀察，在突風(fēng)或大風(fēng)天氣時(shí)設(shè)備的防風(fēng)性能大大提升，較好地提升了設(shè)備利用率，保障設(shè)備輸出的經(jīng)濟(jì)效益。

3.2 應(yīng)用情況

3.2.1 夾輪器操作方式

（1）自動(dòng)控制方式。夾輪器隨裝船機(jī)行走和停止自動(dòng)打開和關(guān)閉夾。當(dāng)裝船機(jī)行走手柄做出行走命令后，夾輪器經(jīng)過約3 s自動(dòng)打開到位，夾輪器打開到位后裝船機(jī)實(shí)際做出行走動(dòng)作。裝船機(jī)行走命令結(jié)束后延時(shí)30 s，夾輪器自動(dòng)關(guān)閉。

（2）司機(jī)室控制方式。司機(jī)可在司機(jī)室新增加計(jì)算機(jī)HMI（Human Machine Interface，人機(jī)界面）上操作夾輪器的打開與關(guān)閉。在主界面（圖1）下點(diǎn)擊“夾輪器控制”按鈕進(jìn)入夾輪器控制界面（圖2）。用鼠標(biāo)點(diǎn)擊夾輪器控制界面上的“打開夾輪器”按鈕、可打開夾輪器，當(dāng)夾輪器打開到位后界面顯示“xx夾輪器打開到位”并呈綠色（圖2）。此種控制方式下，無(wú)論裝船機(jī)是否行走動(dòng)作，夾輪器始終處于打開狀態(tài)，直至在界面上點(diǎn)擊“關(guān)閉夾輪器”按鈕或拍急停。用鼠標(biāo)點(diǎn)擊夾輪器控制界面上的“關(guān)閉夾輪器”按鈕可關(guān)閉夾輪器，關(guān)閉到位后界面顯示“xx夾輪器關(guān)閉”并呈紅色（圖3）。

圖1 工作主界面

圖2 夾輪器控制界面（夾輪器打開到位）

圖3 夾輪器控制界面（夾輪器關(guān)閉）

在司機(jī)室控制模式下穩(wěn)定打開夾輪器后，裝船機(jī)在做出行走命令到動(dòng)作響應(yīng)的時(shí)間，比在自動(dòng)控制模式下響應(yīng)快2.5 s。

3.2.2 鐵楔控制方式

鐵楔定為在現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)打開或關(guān)閉方式，當(dāng)有大風(fēng)天氣時(shí)手動(dòng)放下，大風(fēng)險(xiǎn)情解除后手動(dòng)打開（圖4）：手柄操作鐵楔抬起和落下動(dòng)作；手柄調(diào)整鐵楔抬起適當(dāng)位置后將此銷插入，鐵楔處于固定抬起位置，想落下鐵楔時(shí)可將此銷拔出，手柄調(diào)整鐵楔落下后此銷插入旁邊空位孔即可。

圖4 鐵楔控制示意

4 結(jié)論

每臺(tái)裝船機(jī)的防風(fēng)制動(dòng)性能提升裝置由8套夾輪器、2套液壓系統(tǒng)、4套防風(fēng)鐵楔和1套電氣控制系統(tǒng)組成。其中各套液壓系統(tǒng)位于裝船機(jī)的海側(cè)或陸側(cè)，分別控制4套夾輪器。電氣控制系統(tǒng)嵌入裝船機(jī)主系統(tǒng)，由裝船機(jī)主系統(tǒng)控制所有的夾輪器的開閉。目前夾輪器系統(tǒng)采用自動(dòng)控制方式，電動(dòng)鐵楔采用手動(dòng)控制方式。防風(fēng)裝置自投入運(yùn)行以來(lái)，在應(yīng)對(duì)突風(fēng)、大風(fēng)天氣時(shí)均表現(xiàn)出良好的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)防風(fēng)性能。通過對(duì)裝船機(jī)制動(dòng)性能改造，大大提高了裝船機(jī)的防風(fēng)性能，降低了裝船機(jī)溜車的風(fēng)險(xiǎn)，減少設(shè)備安全隱患。