一种新型起重机用自动启闭防风装置

于婷婷 韩中成 袁俊磊 汪 涛

青岛海西重机有限责任公司

1 引言

岸边集装箱起重机、门式起重机等设备广泛应用于码头、港口等沿海地区。起重机自身迎风面积大、面心高，所处环境风具有突发性、随机性[1]等特征，风力突然袭时，因防风措施安装不及时、不可靠而造成大型起重机倾覆的事故[2]时有发生，对生产安全和人身安全造成严重的威胁。因此，提高沿海或近海作业重大设备防风装置的及时性、可靠性和安全性成为目前亟需解决的问题。

设计了一种自动启闭的防风装置，介绍其主要结构设计及安装步骤、计算依据。该装置能够快速响应，可靠降低骤起、较大风力对设备的倾覆力，并依靠所受风力提供稳定力矩，有效提高设备在受到暴风侵袭时的安全性。

2 装置主要结构设计

该装置包括风速仪、卷扬机及其控制器、挡风板、挡风板加强板、导风板、支腿摇杆、连接板、配重等结构(见图1)。风速仪联动卷扬机控制器控制卷扬机收放钢丝绳进而驱动挡风板、摇杆、导风板及配重结构。

1.风速仪 2.卷扬机控制器 3.卷扬机 4.带支腿摇杆 5.配重 6.被保护物体图1 装置原理图

挡风板设有风力吸纳孔，边沿通过加强板加强支撑，吸纳孔背面设计有可折叠的导风板，在防风装置打开时，风力自动吹开导风板，导风板通过其两侧的可折叠柔性材料拉紧，风向改变为向上方向。带支腿摇杆两端分别与挡风板加强板以及支座铰接，工作时配合拉紧卷筒钢丝绳，顶紧设备表面，使防风装置四连杆结构保持稳定(见图2)。

1.卷扬机控制器 2.加强板 3.挡风板 4.导风板 5.吸风口 6.配重图2 挡风板设计

钢丝绳固定座用于挡风板加强板与卷扬机钢丝绳的连接。边沿加强板两端设置铰接连接孔，用于与其他边沿加强板、连接板、钢丝绳固定座、配重等结构上的铰接连接孔配合组成可变连杆装置。配重与挡风板加强板最下部铰接，当风停止后，卷扬机松钢丝绳，靠配重重力向下拉，使得防风装置整体闭合，贴紧起重机设备表面。

风速仪用于检测风速，达到设定最大风速后联动卷扬机控制器启动卷扬机拉起装置，达到设定最小风速后联动卷扬机控制器启动卷扬机，配合配重拉力放下装置。

卷扬机控制器用于接收风速仪的输入控制指令，将拉起或放下输出指令传递给卷扬机，其开启和关闭受风速仪输出信号和配重位置信号控制。

卷扬机受卷扬机控制器控制启动和关闭，是防风装置的动力装置。当收到卷扬机控制器的拉起指令后，卷扬机拉起防风装置并自动锁定卷筒，使得钢丝绳在拉紧状态，保持防风装置四边形连杆机构的打开状态，带支腿摇杆顶紧起重机设备表面；当收到卷扬机控制器的放下指令后，解除拉紧锁定状态，松弛卷筒上的钢丝绳。此时防风装置四边形连杆机构由于自身重力和配重的作用而自动闭合，闭合后的防风装置贴合被保护设备表面，即配重到达最低位置，联动卷扬机控制器，关闭卷扬机，整个装置处于闭合待工作状态。

3 计算依据

对装置导风板进行受力分析(见图3)。风向与导风板表面夹角为A，假设水平风力为FW作用在面心O处，分解为平行于导风板表面的力Fw平行导风板和FW垂直导风板，Fw平行导风板=FW×cosA，FW垂直导风板=FW×sinA。

图3 导风板受力分析1

由于Fw平行导风板只有摩擦力作用于导风板，此处忽略不计，只研究FW垂直导风板作用效果。

将FW垂直导风板继续分解为水平方向作用力FW水平作用力和竖直方向作用力FW竖直作用力(见图4)：

图4 导风板受力分析2

FW水平作用力=FW垂直导风板×sinA=FW×sinA×sinA

(1)

FW竖直作用力=FW垂直导风板×cosA=FW×sinA×cosA

(2)

假设面心O与起重机倾覆边竖直方向高度为H,与起重机倾覆边水平距离为L，则无防风装置时风倾覆力矩M倾1为：

M倾1=FW×H

(3)

安装防风装置后受到的风倾覆力矩M倾2为：

M倾2=FW水平作用力×H-FW竖直作用力×L=

FW×sinA×sinA×H-FW×sinA×cosA×L

(4)

当0°

4 结语

本防风抗台装置可依据风速实现实时自动启闭，响应快速，通过改变风向为被保护设备提供竖直方向的稳定力，能有效降低骤起或长时间作用的大风对被保护设备的水平倾覆力，提高被保护设备在受到暴风侵袭时的安全性。