摘要：本文主要論述了沿海港口大型機械的的防風裝置，通過具體的實例對其進行探討，可供同行借鑒參考。
　　關鍵詞：大型機械；港口；防風裝置
　　近年來，沿海港口規模不斷擴大,港口起重機械發展迅速,其特點是技術先進,設備大型化,造價高，速度快，效率高。由于沿海地區風力大，天氣多變，因此，防風問題越來越為重要。對于港口起重機的抗風能力要求，交通部在《關于港口大型機械防臺管理規定(暫行)》和《關于新建、擴建、改建的沿海港口碼頭及其大型港口機械配置防內抗臺裝置的通知》中規定：非工作狀態下的抗風能力應大于或等于55m／s，工作狀態下的抗風能力應大于或等于35m／s。防風方式不當、防風裝置落后或人員操作不當等，會造成起重機械被大風吹走、傾翻等嚴重事故，造成巨大的經濟損失，甚至導致人員傷亡。目前，我國很多港口在用大型起重機械都達不到這個要求，必須進行技術改造，重點是工作狀態下的防風方式和防風裝置。現以岸邊集裝箱裝卸橋(以下簡稱岸橋)為例進行介紹。
　　岸橋結構龐大,迎風面積大，如何保證其在各種風力作用下的安全，是岸橋設計中首先要考慮的問題。起重機防風分為非工作狀態下的防風和工作狀態下防風。非工作狀態下的防風問題是比較容易解決的，一般是將起重機停在某個固定位置，通過防風拉索、地錨等裝置將起重機固定在碼頭上。工作狀態下的防風，是通過某種防風裝置，防止起重機在工作狀態下因受到突發性大風作用產生意外滑移而導致事故發生。工作狀態下的防風不可能采用非工作狀態下的的那種固定措施。一般只能通過起重機自身的某些裝置使起重機與軌道之間產生一定的阻力來抵抗風力的作用。而這種阻力往往是有限的，所以工作狀態下的防風要困難和復雜得多。本文重點介紹一種新的防風方式——“利用起重機自重產生的輪壓來產生抗風阻力”及其相應的新型防風裝置——“液壓輪邊制動器(亦稱夾輪器)”。
　　1岸橋工作狀態下的常用防風裝置
　　工作狀態下防風裝置的作用，主要是防止岸橋在作業工程中受到突發性陣風的作用而沿軌道爬行。工作狀態下主要的防風裝置及其特點如下：
　　1．1夾軌器
　　這是一種傳統的防風裝置。當起重機在較大風力的沖擊作用下產生振擺時。夾軌器容易因鉗體滑動而失效，其夾持面比較小而且在軌道側面，軌道撓曲可能對夾持效果產生嚴重影響。這些因素導致其防風可靠性差。夾軌器的防風能力較小，原因是其作用點少，每臺車只能裝2臺(海陸側各1臺)。目前常用的夾軌器的夾緊力一般在440kN以下，每臺夾軌器理想狀態下的摩擦阻力只有264kN。
　　1．2頂(壓)軌器
　　這是目前使用較多的一種防風裝置。頂軌器直接頂定在軌道踏面上，其作用是比較可靠的，但軌道垂直方向撓曲對頂軌力會產生影響。所以如何減少軌道撓曲對其影響非常重要。除改善軌道鋪設質量外，最重要的措施是選好安裝位置，應盡量安裝在門腿下的主平衡梁下面，使頂軌器兩側車輪支點之間的距離最短。頂軌器的作用點也是較少的，每臺車一般只能裝4臺(海陸側各2臺)。目前最大的頂軌器的頂軌力是400kN，每臺頂軌器理想狀態下產生的摩擦阻力可達160kN。
　　1．3防風鐵楔
　　防風鐵楔結構簡單、成本低廉，但可靠性較差，防風能力有限，對于大型自動控制的起重機來說，運行故障很高。在大型起重設備中，尤其是在PLC控制的起重機中不宜采用。
　　2液壓輪邊制動器的作用原理和作用特點
　　輪邊制動器的作用原理是：當機構減速停車后。通過對車輪施加一個足夠的制動力矩，使得起重機在風力的作用下，車輪的滾動阻力增大(直至車輪打滑)．從而產生與風力作用相反的滾動摩擦(靜態或動態)阻力或滑動摩擦阻力(車輪打滑時變成滑動摩擦阻力)，達到抵抗風力的作用。當機構要起動(開車)時，輪邊制動器通過PLC(或其它方式)控制提前進行驅動釋放(開閘)，使制動器的制動襯墊脫離車輪制動覆面，消除制動力矩。輪邊制動器一般只用于大車運行機構的被動車輪的制動。WB系列夾輪器具有結構剛強緊湊、功能齊全、少有維護的優點但須與液壓系統配套使用。精密對中調節機構一無需兩側調節，能夠對兩側微量間隙誤差彈性適應，避免了以往機構容易由于調節不當而產生內應力的危險。該機構也能同時保證兩側松閘間隙對等。
　　自動補償功能-無需調整，精準可靠。補償機構位于活塞端部，調節桿位于活塞內部，結構極其緊湊。由于夾輪器從活塞到制動靴的杠桿比，使得活塞行程對于摩擦片的磨損更為敏感，即使少量的磨損也會導致增加更多的活塞釋放行程，制動力減少更多。如果不能及時調整，則容易產生潛在的危險。因此保證活塞的行程也就更為重要。而補償機構非常的靈敏可靠，減少了時常檢修調節的麻煩，也在某種意義上消除了這種隱患。
　　粉末冶金摩擦片-更加耐磨，壽命長久。間隙限位開關-基于對于穩定的松閘間隙的理解，增加了可選的間隙限位開關。監測松閘間隙的變化．一旦超出許可的范圍即發出警報，以利于及時調整，增加了防風安全。采用輪邊制動器具有如下一些顯著特點：
　　1)體積小，結構緊湊、安裝簡易，無需較大的安裝支架，可降低整機重量；
　　2)輪邊制動器是通過復合材料制成的摩擦襯墊與輪緣側面形成摩擦副，而不是鋼對鋼摩擦。所以具有非常穩定的摩擦性能和防風(維持)制動效果：
　　3)1臺車上可設置多臺輪邊制動器，使整機具有較高的抗臺風能力：
　　4)在緊急狀態下可實施動態緊急制動，這是夾軌器等軌道作用式防風裝置無法實現的。
　　3應用實例及其效果分析
　　某港訂購了1臺60t岸橋起重機，由于設備龐大，業主對起重機的防風提出了較高的要求，要求起重機在工作狀態下能夠抵抗短時35m／s風速強臺風的能力。
　　1)起重機的主要參數為：吊具下額定起重量：最大60t；懸臂：45m；軌距：22m；最大起升高度：軌面上40m：大車車輪數量:32;大車輪壓：工作狀態最大40t。大車驅動輪高速軸制動力矩120Nm，總傳動比102。
　　2)起重機的風載參數為：計算總迎風面積A=1000m2；計算風速V=35m／s：風力系數C=1.3;起重機在工作狀態下可能承受的最大風載Fw為：
　　Fw=C•q•A=0.613C•V2•A=0.613×1.3×352×l000=976202．5(N)。
　　起重機的防風制動方案：該起重機共有車輪32個，車輪直徑為800mm：大車驅動采用了16點驅動方式，即：驅動輪16個，被動輪16個。為滿足這種高等級的防臺要求，該車采用了全部大車行走輪制動方案。全部驅動輪在高速軸上采用了外置式制動器，用于起重機運行過程中的正常減速制動和輔助防風制動；全部被動輪采用了專業廠家生產的輪邊制動器，用于工作狀態下的防風制動(同時作為非工作狀態下的輔助防風制動)。
　　3)輪邊制動器規格的選定：輪邊制動器的規格主要根據起重機大車行走輪來確定：在本例中，選擇(WB70—155)規格的輪邊制動器(規格中70表示適配的夾緊力，在此夾緊下，制動器的制動力矩可保證車輪在外力的作用下不能產生滾動而只能打滑)。
　　4)防風能力計算：為簡化計算和便于說明問題，我們僅對輪邊制動器和驅動輪高速軸制動所產生的防風能力進行驗算，忽略軌道坡道阻力影響。由輪邊制動器產生的抗風阻力FRL和由驅動輪高速軸制動產生的抗風阻力FRB分別計算如下：
　　FRL=nZL•P•μ(N)
　　式中：nZL—輪邊制動的制動點數量，在本例中為16；P--平均輪壓，在本例中為400000N；μ一車輪與軌道之間的滑動摩擦系數，一般取0．12；
　　FRL=16×400000×0.12=768OOO(N)。

                                        
　　式中：nZB--驅動輪高速軸制動的制動點數量，在本例中為16；
　　D--車輪踏面直徑,0．8m：
　　MB一驅動輪高速軸制動力矩，本例為120Nm；
　　i---驅動輪總傳動比，i=102。
　　                 
　　這樣總的抗風阻力：
　　FR=FRL+FRB=768O00+489600=12576OO>976202．5
　　(N)，可完全滿足35m／s風速下的抗風要求；實際可抵抗風速為：
　　
　　      
　　4與傳統防風裝置的防風性能比較
　　過去對于一些大型的港口裝卸機械，一般都采用傳統的液壓夾軌器。輪邊制動器與這些傳統的防風裝置比較，具有十分明顯的優越性．下面從防風能力、可靠性兩方面進行一些比較。防風能力比較：以上述岸橋起重機為例：
　　1)當使用夾軌器時：1臺車一般只能使用2臺(每側各1臺)，產生的抗風阻力十分有限；如采用2臺，夾緊力444kN(目前較大能力的夾軌器)，其可能產生的抗風阻力為：2×2×444000×0．25=444000(N)，總抗風阻力：FR=444000+489600=933600<976202．5(N)，不能滿足35m／s風速下的抗風要求；
　　2)當使用輪邊制動器時：采用輪邊制動可實現多點制動，在上述起重機采用了l6點制動后，輪邊制動器可產生的抗風阻力為768000(N)，總抗風阻力：
　　FR=768000+489600=1257600>976202．5(N)，可完全滿足35m／s風速下的抗風要求，實際可抵抗風速可達39．73m／s：
　　從上例比較結果可看出，對于大型的岸橋起重機，采用輪邊制動方案可完全滿足35m／s強臺風的防臺要求。而采用夾軌器則很難滿足這一要求。
　　可靠性比較：大家知道，夾軌器的夾持效果容易受到軌道不平和彎曲以及軌道溝異物等的影響：此外由于夾軌器的夾持面較小，力學穩定性較差，當受到外力(如起重機在風力等作用下產生振擺時或起重機作業產生較強振動時)容易失效：而現在碼頭多為回填式碼頭，軌道下沉大，而且兩邊軌道下沉量不一樣，這就造成夾軌器極易失效：所以說，采用夾軌器進行防風時可靠性是比較差的。而輪邊制動器是利用輪壓及車輪與軌道之間的摩擦產生抗風阻力．輪壓和摩擦系數都是非常穩定的參數，所以采用輪邊制動器進行防風具有很好的穩定性和很高的可靠性，并且可與風速儀相聯，實現實時自動控制，避免人為操作帶來的弊端。
　　5結束語
　　突發性大風對工作狀態下的起重機具有極大的破壞性，因此有效的工作狀態下的防風裝置對岸橋等大型的港口裝卸機械的安全起著重要的保護作用。對在工作狀態下岸橋各種防風裝置的比較表明，岸橋工作狀態下的防風采用輪邊制動器，是目前最可靠和效果良好的裝置，它對起重機的全部車輪進行有效的制動，可確保每個車輪不會發生滾動。