港口岸桥限制轨行式起重机滑动的新型自锁式防滑器设计

房本勇，邱亚越

（盘锦港集团有限公司集装箱分公司，辽宁 盘锦 124000）

起重机等港口装卸等大型装备由于特殊的工作场景，加上恶劣的外界干扰，尤其是风力干扰对于设备的特性和稳定性能要求越来越高。整机滑动作为起重设备的主要机构，在防风中发挥着重要的作用。目前，对于起重整机滑动的研究仍停留在相关措施的防控和要求，在滑动因素以及起重设备之间的内在关联和机理分析仍缺乏。本文通过设计一款制轨行式新型自锁式防滑器从机械结构方面入手优化整体滑动并建立相关力学模型，为抑制岸桥的滑动行为提供切实可行的参考路径。

1 提高岸桥防风拉索措施

从目前的资料来看，提高岸桥防风拉索工作安全性能的因素主要包括：（1）控制岸桥的最大滑动距离；（2）增大轮轨摩擦系数。

就增大轮轨摩擦系数来看，通过控制轮轨工作环境，进而控制摩擦系数因子；此外，可以通过选取摩擦系数大的材料增大摩擦系统。

就控制岸桥的最大滑动距离来看，目前，多采用的事防滑铁鞋、地锚等装置抑制行走机构滑动。但从实际应用现状来看，装置仍存在很多不足，在发挥防风性能方面仍存在较大漏洞，难以抵抗高风力，加之装置的使用难以适用运动的装置，因此，适用性较差。

因此，本文综合以上情况结合自身经验通过设计一款制轨行式新型自锁式防滑器来从机械结构方面入手优化整体滑动并建立相关力学模型，为抑制岸桥的滑动行为提供切实可行的参考路径。

2 新型自锁式抗滑装置设计

2.1 基本结构

本文设计的一款制轨行式新型自锁式防滑器主要结构包括由基架、夹钳、高摩擦材料、液压起升装置、碰撞块以及连杆等装置和结构件。起重液压起升装置固连结构横梁上，另一端连接在机架处便于利用液压装置实现上下移动；基架四个边角外伸出的耳板和轴固接，可以实现绕轴运动，每块结构件和材料都具有可拆卸性，便于后期维护；夹钳上部中空，通过球铰与连杆的一端连接，使两者之间可自由旋转。连杆另一端开有通孔，与碰撞块铰接在一起。碰撞块位于岸桥下横梁伸出的U型挡板中，限制碰撞块只能在垂直于轨道和沿轨道方向平动。新型自锁式防滑器图如图1。

图1 新型自锁式防滑器

2.2 设计特性

本文设计的一款制轨行式新型自锁式防滑器主要具有以下设计特性：

（1）整个结构件安装处于重型设备的下部，借助液压可实现工作状态的使用，极大地满足了风力10级或者特大台风的情况。

（2））整个结构件处于设备消耗、磨损的集中处，由于具有可拆卸性；因此，可以适用于不同材料、不同载荷下使用，极大地提高了装置的使用寿命。

（3）当遇到强大的风力干扰时，此时，风力可通过碰撞装置转移到装置上，利用杠杆原理将风力载荷转移到消耗材料和轨道上，装置获得更大的静摩擦力；如进一步设计还可以保证装置自锁，即无论风力大小如何，新型防风抗滑装置都不会滑动，达到提高防风性能的目的。

2.3 工作原理

起重机的工作状态下，液压装置会将新型自锁式防滑器升起，此时装置暂未起到任何作用；当起重机进入防风模式下，液压装置会将防风装置转移到轨道，促使其发挥作用。当风力载荷施加后，下横梁挡板会发生移动，此时的一定距离会高于挡板与碰撞块的间隙值，因此，挡板与碰撞块会发生碰撞，在预压力的影响下，基架会克服一定载荷而不发生移动；此时，碰撞块会在挡板作用下靠近将新型自锁式防滑器；当碰撞块和防滑器发生距离间隙后，连杆张角会发生偏移，促使球铰推动夹钳上部发生偏移，造成夹钳绕基架旋转，使得夹钳底部高摩擦材料夹紧导轨侧面。这时，防风抗滑装置完全进入工作状态。

当起重机上的风载系数不断增大，风力将会通过挡板传导到防滑器，此时，作用力会在连杆作用下，促使方向与连杆重合。作用于夹钳上端的力，根据效果进行分解，得到一个沿轨道方向支持防风装置滑动倾翻的倾覆力和一个垂直轨道方向促使夹钳夹紧的夹紧力。

当作用在夹钳时，由于夹紧力的不断增大，装置和轨道之间的额压力也会持续增大，因此，会阻止防滑器的最大静摩擦力增大。当侧壁夹紧产生的摩擦力对装置运动的抑制效果始终大于夹钳上部倾覆力带来的倾覆效果时，无论风载如何变化，这种新型防风抗滑装置不会发生任何偏移，因此，行走机构也不会发生任何的晃动和偏移。

3 新型自锁式防滑器力学分析

为更加深刻地了解本文所涉及的防滑器具有高强度防风性能；本节结合防滑器的结构特性来进行力学分析。

当起重机滑动和碰撞块发生接触时，此时，彼此之间会发生挤压，抑制利润起重机的偏移和滑动；此外，碰撞块平移、连杆旋转导致夹钳夹紧导轨。

根据力学简化模型，对碰撞块-连杆-夹钳间的受力进行分析可知：

防风抗滑装置在此刻的运动状态，则还需对装置沿轨道方向的受力情况进行分析得：

其中：其中，Ff1与Ff2分别为夹钳与轨道侧壁摩擦力的水平与竖直分量，F支为轨道对防风装置的支持力，F液为液压起升装置提供的初始压力。

如果要使风载无论如何变化，防风装置都能保持稳定状态，则需要有：

进一步可得：

已知，在风力不够大，即F不大时，装置必定可以保持稳定状态：

消去两边F可以得到：

即为本文设计的防风抗滑装置的风力自锁条件。

4 结语

随着装备的产业化和技术的进步以及起重载荷量的增大，起重机的受风面积以及风力作用的增大和升高，对于港口岸桥起重机的性能要求以及口岸桥防风拉索的抗风性能提出了新的挑战。

本文结合实践经验通过设计一款制轨行式新型自锁式防滑器，从机械结构方面入手优化整体滑动并建立相关力学模型，从力学角度验证设计的合理性，为抑制岸桥的滑动行为提供切实可行的参考路径。