朱學(xué)健 李 懿

1 海南洋浦集裝箱碼頭有限公司 2 上海云童機(jī)電設(shè)備有限公司

1 引言

輪胎式龍門起重機(jī)(以下簡稱輪胎吊)非工作時(shí)段會(huì)停放在堆場的對(duì)應(yīng)區(qū)域,由工作人員在適當(dāng)?shù)奈恢梅胖孟鹉z楔來固定輪胎吊,以滿足防風(fēng)需要。隨著港口自動(dòng)化水平的提高,需避免人員到自動(dòng)化區(qū)域作業(yè),且現(xiàn)有的防風(fēng)鐵楔主要針對(duì)岸邊集裝箱起重機(jī)和軌道式龍門起重機(jī)等小直徑鋼結(jié)構(gòu)輪設(shè)計(jì),尚無面向如輪胎吊等大直徑橡膠輪起重機(jī)設(shè)備的防風(fēng)鐵楔。

2 現(xiàn)狀分析

現(xiàn)有的防風(fēng)鐵楔適用輪徑小,只能達(dá)到800 mm,而輪胎吊普遍達(dá)到了1 800 mm,不適用;且現(xiàn)有的防風(fēng)鐵楔提升高度僅20 mm,而輪胎吊采用充氣橡膠輪胎,可能由于氣壓不足,提升高度不能滿足要求?，F(xiàn)有的防風(fēng)鐵楔,都是單機(jī)構(gòu)動(dòng)作,采用液壓鎖死閥,污染大;采用電動(dòng)提升機(jī)構(gòu),提升機(jī)構(gòu)持續(xù)動(dòng)作通電,長時(shí)間使用情況下,容易損壞[1]。

新開發(fā)的電動(dòng)鐵楔針對(duì)以上問題進(jìn)行改進(jìn)。

(1)按照輪胎吊輪胎的直徑,設(shè)計(jì)1 800 mm輪徑機(jī)械結(jié)構(gòu),同時(shí)滿足100 mm提升要求。

(2)增加機(jī)械掛鉤機(jī)構(gòu),當(dāng)高度提升到位,掛鉤機(jī)構(gòu)鎖死提升桿,在提升機(jī)構(gòu)斷電的情況下,鐵楔能保持在100 mm高度,保證安全可靠。

(3)通過與輪胎吊主控PLC連鎖,在鐵楔提升不到位時(shí),設(shè)備不能切斷安全保護(hù)。

3 電動(dòng)自動(dòng)防風(fēng)鐵楔設(shè)計(jì)

為了解決人工固定輪胎吊的問題,設(shè)計(jì)自動(dòng)固定楔安裝在輪胎吊的四角行走輪,由PLC控制固定楔的動(dòng)作和狀態(tài)。

3.1 電動(dòng)防風(fēng)鐵楔結(jié)構(gòu)

電動(dòng)防風(fēng)鐵楔主要由鐵楔提升機(jī)構(gòu)和掛鉤機(jī)構(gòu)組成。主體結(jié)構(gòu)包括鐵楔、提升連桿、掛鉤、鐵楔連桿(見圖1)。提升機(jī)構(gòu)通過電機(jī)帶動(dòng)提升連桿動(dòng)作,再通過鐵楔連桿帶動(dòng)鐵楔,將鐵楔提起。掛鉤機(jī)構(gòu)通過電動(dòng)推桿帶動(dòng)掛鉤動(dòng)作,將處于提起狀態(tài)的鐵楔鉤住,防止大車行走過程中鐵楔脫落。提升及掛鉤機(jī)構(gòu)均設(shè)有限位傳感器來反饋機(jī)構(gòu)各部件的位置。

1.掛鉤 2.提升連桿 3.電動(dòng)推桿 4.提升電機(jī) 5.鐵楔連桿6.鐵楔圖1 電動(dòng)防風(fēng)鐵楔結(jié)構(gòu)

3.2 工作原理

當(dāng)輪胎吊主控電源閉合時(shí),方能操作各機(jī)構(gòu)作業(yè),主控電源斷開時(shí),輪胎吊處于待機(jī)狀態(tài)。自動(dòng)鐵楔系統(tǒng)通過獲取主控電源信號(hào)作為控制鐵楔動(dòng)作的命令。當(dāng)主控電源斷開時(shí),電動(dòng)防風(fēng)鐵楔掛鉤機(jī)構(gòu)松開,提升機(jī)構(gòu)將固定楔放至地面,此時(shí)固定楔和輪胎的水平距離在8 mm(±3 mm),輪胎吊受到風(fēng)力作用會(huì)貼合該方向的固定楔,此時(shí)輪胎吊被電動(dòng)防風(fēng)鐵楔固定,起到防風(fēng)作用。當(dāng)主控電源閉合時(shí),提升機(jī)構(gòu)將鐵楔提升到位,掛鉤機(jī)構(gòu)將鐵楔固定,鐵楔離地距離約100 mm。此時(shí)輪胎吊可以正常作業(yè),鐵楔不會(huì)接觸地面和輪胎(見圖2)。

1.掛鉤掛上 2.掛鉤打開圖2 電動(dòng)防風(fēng)鐵楔掛起示意圖

在電動(dòng)防風(fēng)鐵楔的上升狀態(tài)、下降狀態(tài)及固定機(jī)構(gòu)的鎖緊狀態(tài)、松開狀態(tài),都分別由傳感器來判斷電動(dòng)防風(fēng)鐵楔的狀態(tài),感應(yīng)鐵楔是否掉落。

3.3 防風(fēng)能力計(jì)算

根據(jù)起重機(jī)參數(shù)計(jì)算出單個(gè)鐵楔的防風(fēng)制動(dòng)力F為151.48 kN,整機(jī)風(fēng)載PW=249.77 kN,從而算出每臺(tái)輪胎吊應(yīng)最少安裝4臺(tái)電動(dòng)防風(fēng)鐵楔。

在輪胎吊的海側(cè)和陸側(cè)行走輪兩端分別安裝1個(gè)電動(dòng)防風(fēng)鐵楔,每臺(tái)輪胎吊安裝4個(gè)自動(dòng)防風(fēng)鐵楔,即可保證防風(fēng)效果(見圖3)。

1.電動(dòng)防風(fēng)鐵楔圖3 海側(cè)和路側(cè)電動(dòng)防風(fēng)鐵楔的安裝位置

3.4 電動(dòng)防風(fēng)鐵楔控制系統(tǒng)

電動(dòng)防風(fēng)鐵楔擁有獨(dú)立的控制系統(tǒng),系統(tǒng)可以設(shè)置手動(dòng)、自動(dòng)狀態(tài),同時(shí)保留手動(dòng)機(jī)械裝置。在一般情況下,電動(dòng)防風(fēng)鐵楔設(shè)置為自動(dòng)狀態(tài),根據(jù)主控PLC的信號(hào)子系統(tǒng),將鐵楔設(shè)置到掛起狀態(tài)或者放下狀態(tài),再將鐵楔的狀態(tài)信號(hào)反饋給主控PLC,主控PLC將反饋的信號(hào)連鎖在輪胎吊主程序中,若鐵楔不提升到位,輪胎吊不能動(dòng)作。為防止鐵楔在被壓住的情況下無法提起,參照防撞限位動(dòng)作的原理,設(shè)置旁通慢速動(dòng)作,可將電動(dòng)鐵楔提起。

當(dāng)主控PLC和鐵楔的信號(hào)交換出現(xiàn)故障時(shí),可以將電動(dòng)防風(fēng)鐵楔的子系統(tǒng)設(shè)置成手動(dòng)模式,將鐵楔一直處于掛起狀態(tài)。如果鐵楔本身的控制系統(tǒng)損壞無法動(dòng)作,可以使用保留的機(jī)械裝置,將鐵楔掛起,保證設(shè)備的正常動(dòng)作。

控制邏輯見圖4,開機(jī)后首先自檢,無誤后進(jìn)入待機(jī)狀態(tài),當(dāng)接收到主機(jī)PLC命令后,鐵楔控制系統(tǒng)自行檢查當(dāng)前位置,如不需動(dòng)作則繼續(xù)待機(jī),否則執(zhí)行動(dòng)作命令;根據(jù)限位開關(guān)的響應(yīng)情況,判定動(dòng)作是否完成,并向主機(jī)PLC反饋相應(yīng)信號(hào);動(dòng)作完成后再次進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。

圖4 電動(dòng)鐵楔控制流程圖

4 應(yīng)用效果

在某港口輪胎吊上安裝了1臺(tái)電動(dòng)防風(fēng)鐵楔,安裝和調(diào)試共用時(shí)2天,現(xiàn)場觀察一周無異常。后期使用反饋良好,基本無故障,實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)防風(fēng)的效果。

由于該項(xiàng)目是改造項(xiàng)目,電動(dòng)防風(fēng)鐵楔通過干觸點(diǎn)和輪胎吊PLC進(jìn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)交換,若應(yīng)用到新項(xiàng)目中可利用通訊和輪胎吊PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)交換,或者直接將電動(dòng)防風(fēng)鐵楔控制系統(tǒng)集成到輪胎吊PLC中。

5 結(jié)語

電動(dòng)防風(fēng)鐵楔能夠解決輪胎吊自動(dòng)防風(fēng)能力偏弱問題,同時(shí)與設(shè)備的主控系統(tǒng)連鎖,實(shí)現(xiàn)鐵楔的自動(dòng)控制,可解決人工防風(fēng)工作繁重的問題,可應(yīng)用于碼頭自動(dòng)化改造。