轨道式起重机自锁抗风装置设计及仿真文献综述
2020-04-15 05:04
1.1目的及意义
近年来，随着我国深化发展国民经济，深入参与全球社会生产国际分工，我国进一步融入全球经济一体化，与世界的物资往来飞速增长，与世界的经济联系日益密切，这极大的推动了我国航运事业的深化发展。因此，轨道式起重机作为我国与世界物资往来中重要的装卸设备，其安全性受到业界与国家的广泛关注，而风灾常常是造成轨道式起重机损坏的重要原因之一[1]。
处于码头前沿的轨道式起重机，作为一种高耸结构，迎风面积大，风力作用中心高的港口机械，对风载荷非常敏感，当突发性阵风或台风发生时，极易造成事故，从而产生巨大损失[2]。2015.10.4，湛江港受强台风“彩虹”袭击，3台门座式起重机损坏；2016.9.5，曹妃甸港由于突发风侵袭，导致4台门机相互碰撞损坏；2017.8.23，三一海工珠海基地受台风“天鸽”袭击，4台岸桥倒塌。每年来，我国港口机械因风的作用而遭受损坏的事故屡屡发生，因此，港口机械防风性能是其安全性中必不可少的环节[3][4]。
港口机械防风性能主要通过防风装置实现，港口机械防风装置主要包括防风夹轨器、顶轨器、夹轮器和制动器以及锚固装置等[5]。本次毕业设计的任务是对于一种新型轨道式起重机自锁抗风装置的设计及仿真，该装置用于防止轨道式起重机在风载荷的作用下沿轨道滑动，保证起重机正常运行，避免起重机损坏。
1.2国内外研究现状分析
起重机防风抗滑分为两种情况：工作状态的防风抗滑和非工作状态的防风抗滑。所谓工作状态一般是指起重机正在或即将吊运重物，非工作状态一般是指用特定锚定装置将起重机与地面锚定，起重机电源被切断的状态[6]。国内主要的起重机防风抗滑装置有：顶轨器、夹轨器、电动铁鞋、夹轮器、锚定装置、防风制动器等。顶轨器采用常闭式设计，当港口门座起重机需要移动时，液压站中的液压油进入顶轨器油缸，推动柱塞杆顶起弹簧架，弹簧进一步压缩，顶块离开轨面，起重机可自由移动；当起重机停止时，电磁阀复位，弹簧使油缸柱塞杆向下运动，液压油被压回液压站油箱，同时，弹簧力经顶块施加于轨面，产生额定的摩擦阻力[7]。夹轨器利用液压弹簧或液压重锤产生很大的加持力作用于轨道两侧表面，利用夹持力产生的摩檫力防风抗滑[8]。夹轮器通过夹紧起重机从动轮，使其从滚动变为滑动，从而将起重机与钢轨的滚动摩擦变为滑动摩擦增大摩擦阻力，防止起重机被大风吹移[9]。防风制动器是由电磁铁、电磁液压推动器及电力液压推动器提供制动力矩对起重机进行制动。目前国外主要通过风洞实验对大跨度结构的防风性能进行现场测量和数值分析[10]，国外对于防爬器的研究种类繁多，包括通过ESD保护的先进轨道夹具网络[11]，基于比较器的放爬装置[12]，具有动态时间调节的防爬装置[13]等。
1.2.1自锁抗风装置研究现状分析
自锁抗风装置俗称铁鞋，是当前使用最广辅助防风装置，也是目前国内研究的热点。由于其结构紧凑，体积小，重量轻，自动化程度高等优点，被广泛应用与起重机中[13]。铁鞋是利用自锁原理实现防风抗滑目的，即当起重机车轮压在铁鞋上时，车轮轮压方向处在铁鞋与轨道接触面摩擦角以内形成自锁条件，利用轮压产生的摩檫力阻止起重机向前行驶，一旦形成自锁，在风力承受范围之内，铁鞋都不会向前滑动，从而实现起重机防风抗滑目的[14]。
同时，铁鞋有以下缺点：1、无法在动态情况下使用，即当起重机大车运行时，不能实施铁鞋防风制动，否则起重机将瞬间受到很大的冲击力，对结构不利，可能造成起重机损坏；2、在风雨交加的工况下，由于铁鞋与轨道之间的摩擦系数变小，不易形成自锁条件；3、制动铁鞋需要经常调整，否则将出现车轮顶鞋而行或不断被弹出或切进不易等现象[15]。
随着对自锁抗风装置的不断深入研究发展，以上缺点也在逐渐被改进克服，结合充分的理论基础和实践基础，本次毕业设计，作者将对轨道式起重机自锁抗风装置进行设计与仿真，以满足轨道式起重机的防风性能要求。
{title}2. 研究的基本内容与方案
{title}2.1研究的基本内容
1）轨道式起重机的抗风装置设计；
2）自锁抗风装置的计算载荷和力学建模与仿真计算；
