２００９年 第３期 第３１卷总第１ ７７期 物流工程与管理ＬＯＧＩＳＴＩＣＳ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧＮＥＥＲＩＮＧＡＮＤ ＭＡＮＡＧＥＭＥＮＴ ・设备设施・圈 肥 港口起重机防风试验研究 口侯晓勤，徐长生 （武汉理工大学物流工程学院，湖北武汉【摘４３００６３） 要】阐述了防风安全装置检测试验台的实验原理、 系统组成和工作过程，通过对实验数据的分析，证明 了防风试验系统的可靠性和实用性。 【关键词】港口起重机；防风；试验；制动器：组态 【中图分类号】Ｆ２５２ 【文献标识码】Ｂ 【文章编号】１ ６７４－４９９３（２００９）０３－０１ ３８－０３ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｔｅｓｔ ｏｆ ｐｏｒｔ ｃｒａｎｅ Ｗ ｉ ｎｄ—ｂｒｅａｋ ｉ ｎｇ 口Ｈ０Ｕ Ｘ ｉ ａｏ—ｑ ｉ ｎ，ＸＵＣｈａｎｇ－ｓｈｅｎｇ （Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｌｏｇｉ ｓｔｉＣＳ Ｗｕｈａｎ ＵｎｉｖｅｒＳｉｔｙ ｏｆ ＴｅｃｈｎｏＩｏｇｙ．Ｗｕｈａｎ ４３００６３．Ｃｈｉｎａ） ［Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｔｈｉ Ｓ ｐａｐｅｒ ｈａｖｅ ｅｘｐｏｕｎｄｅｄｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ．ｓｙｓｔｅｍ ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ ａｎｄｗｏｒｋｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ０ｆ ｗｉｎｄ—ｂｒｅａｋ ｎｇ ｓａｆｅｔｙ ｄｅｖｉｃｅ ｔｅｓｔｉｎｇ ｐｌａｔｆｏｒｍ ａｎｄ ｈａｖｅ ｐｒｏｖｅｄ ｔｈｅ ｒｅｌｉａｂｉ１ｉｔｙ ａｎｄ ｐｒａｃｔｉｃａｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｗ ｎｄ—ｂｒｅａｋｉ ｎｇ ｔｅｓｔ ｎｇ ｓｙｓｔｅｍ ｂｙ ａｎａｌｙｚｉｎｇ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ ｄａｔａ。 【Ｋｅｙ ＷＯＴ’ｄｓ】ｐｏｒｔ ｃｒａｎｅ：ｗｉｎｄ—ｂｒｅａｋｉｎｇ；ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ：ｂｌｏｃｋ ｂｒａｋｅ：ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ １前言 液压式防风铁楔制动器（简称防风铁楔）和液压式车轮轮边 制动器（简称夹轮器）等较先进的防风安全装置，对抵御较 港口岸边装卸作业起重机是港口的重点保护设备，这些 设备一旦遭到破坏将会严重影响港口安全生产，甚至导致港 几瘫痪。国内外因风灾引发的大型港１３起重设备倾覆事故， 主要有两种情况：一是在大风预报情况下遭到强风暴的袭击， 港口岸边起重机的防风设施不能抵御强大风力。如１９９６年 湛江港囚遭１５ 台风袭击而致１６台大型港口机械整机失稳 倾覆，成为建国后损失最大的港 １＿ｌ灾害；二是遭到无预报的突发 阵风的袭击。如１９９１年７月青 大风力的阵风和强风暴的袭击起到了很好的防风抗滑作用。 为了检测防风铁楔制动器和夹轮器产品的防风抗滑能力，武 汉理工大学港口装卸技术交通行业重点实验室设计了港口起 重机防风安全装置试验台，模拟港口起重机在工作状态下受 到较大风力的阵风和非工作状态受到强风暴（台风）袭击的 岛港突发飓风，两台岸边起重机 卡ｆＩ掩倒塌，致使港口集装箱装卸 作业停产半年；２００４年宝钢原料 码头正在工作的两台１８８０ｔ／ｈ抓 斗卸船机突遇飓风相撞倒塌。近 年来我国因突发风造成的起重设 备损坏致使港口瘫痪的事件已有 多起。因此无论是港口还是起重 机制造厂都对防风措施非常重 视。我国在 起重机械安全规程＞＞ 中明确规定，露天工作的轨道式 起承机，均应安装防风装置，包 括防风系固装置、防爬装置和锚 固装置＿１ ｉ。近几年来在起萤机大车 运行机构台车组上安装了新型的 【收稿日期】２００９—０１—１ １ 图１防风安全装置检测试验台结构示意图 【作者简介】侯晓勤（１９８２一），男，物流工程学院机械电子工程研究生，研究方向：机械系统状态监测与诊断。 徐长生（１９４５．），男，教授、博导，武汉理工大学（余区）物流工程学院。 第３期 侯晓勤等：港口起重机防风试验研究 １３９ 情况，检测防风铁楔和夹轮器的防风抗滑能力，取得了良好 的效果。 ２实验原理 值时，台车组触动限位开关，限位信号被送入ＰＬＣ使电动机 失电停机，关闭阀门，在此过程中各油缸压力通过压力传感 器实时送入ＰＬＣ，并通过工业控制机输出。 本实验以检测防风铁楔制动器和夹轮器产品的防风抗滑 能力为目的，设计了整套防风安全装置检测试验系统，用来 检测港ｌ¨１起最机单个台车组在具有防风铁楔或夹轮器单独制 动时的防风效果。用垂直油缸压力模拟港口起重机自重，水 下油缸压力模拟风力。本实验以单位ｔ来表示油缸推力，油 压与推力的换算公式如下： ＂：ＮＰ×一／ｔ ７ ×１０一 ４ 油缸推力，啦位： ； Ⅳ——油缸个数； 油压，单位：朋 油缸内径，单位：／７／／／／。 ３防风试验系统组成 图２ 电气控制工作过程示意图 ３．４检测系统 防风安全装置检测试验台由试验台架、液压系统、电气 检测系统包括升降油缸压力传感器、水平油缸压力传感 器、位移传感器和工业摄像头等。各传感器采集到的数据通 过ＰＬＣ处理传输到工业控制机。 ３．５组态软件 控制系统、检测系统及组态软件等组成，由设在控制室内操 纵台工控机集中进行操作与控制，并进行检测数据的采集与 数据处删。 ３ １试验台架 本试验采用北京昆仑通态自动化软件科技有限公司研发 的ＭＣＧＳ全中文工控组态软件。ＭＣＧＳ（Ｍｏｎｉｔｏｒ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｇｅｎｅｒａｔｅｄ Ｓｙｓｔｅｍ，通用监控系统）是一套用于快 速构造和生成计算机监控系统的组态软件，它能够在基于 Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ的各种３２位Ｗｉｎｄｏｗｓ平台上运行，通过对现场 试验台架（图１）是由立柱结构、导向管、上箱体、下 箱体、轮边制动器、水平油缸支架、水平油缸、垂直油缸、 直线导轨别、行走台车、防风铁楔制动器、水平滚轮支承架 等组成。 数据的采集处理，以动画显示、报警处理、流程控制和报表 ２液压系统 输出等多种方式向用户提供解决实际工程问题的方案，在工 业控制领域有着广泛的应用。ＭＣＧＳ组态软件功能强大，操 液 站山 台电机马Ⅸ动油泵供油，在液压油箱上方设置 电磁换向阀、压力传感器、溢流阀 等液压控制元件，液压站和试验台 架之阳的液压管路采用硬管连接， 然后采用软符连接到各液压油缸。 两个夹轮器的液压油泵在试验过程 巾靠弹簧卜闸，液压松闸。防风铁 楔的提起动作山电动液压推动器 （液眶推杆）执行。 ｊ．３电气控制系统 垮Ｊ 埔氆Ｚ 墒 圈■ 回 Ｉｏ ’ 。 Ⅲ 电气控制Ｊ二作过程如图２所 示，首先电动机采用接触器直接启 动控制，使液压系统中升降油缸产 牛压力难直作用于台车组，之后水 、ｆｃ顶摊油缸的水平推力作用于车 ［ ： 由幕电机启 ｌ疆孰嚣启 白站方芄启葫 轮；当水 摊力克服制动器所产生 的阿ｌ力时，台车组开始滑动，车轮 产生位移，位移信号通过位移传感 由泵电机停止 琢孰毒停止 自动方式停止 器送入ＰＬＣ，信号经过处理后通过 工、ｆｋ控制机输出；当位移达到极限 图３组态工程界面 １４０ 物流工程与管理 第３１卷 作简单，易学易用，普通工程人员经过短时间的培训就能迅 速掌握多数工程项目的设计和运行操作。同时使用ＭＣＧＳ组 态软件能够避开复杂的计算机软、硬件问题，集中精力去解 决工程问题本身，根据工程作业的需要和特点，组态配置出 高性能、高可靠性和高度专业化的工业控制监控系统Ｉ 。监 控系统界面如图３、图４所示。 ②防风铁楔单独制动，车轮靠铁楔与轨道之间的摩擦力 制动。起重机在非工作状态时，防风铁楔下落到轨道上，试 验台通过垂直油缸施加一定的推力 Ｉｖ后，利用水平油缸水平 推动台车组，水平推力达到一定值ＮＨ时台车组开始移动。垂 直油缸的推力和水平油缸的推力的比值∥（Ｎｖ／Ｎ ）可以表征 防风Ｉ铁楔的制动能力。 ： 画首琦Ｄｊ曲蟪首黝粤 蛳Ⅱ… … … ～ 实时曲线 １５０．００ Ｉ内容 ｌ坐标氪曝 当前毽 单位 ●Ｉ绝对时钟ｌ １分ｄｏ杪 ２０：２４：３４ １ ３５．００ Ⅱ］１曲线１ １０．０１］－１５０．００ ２８．７Ｓ —Ｉ曲线２ ｌ０．００＂１５０．００ ４．０４ Ｔ —ｌ瞳线３ ｌ０．Ｏ０‘１５０．Ｂ０ １２０．００ ２．４０ Ｔ １ ０５．００ ９０ ００ ７Ｓ．００ ６０．００ ４５ ００ ３０．００ １５．００ ０．００ 红色曲线为降油缸压力，蓝色曲线为水平推油缸压力 图４实时曲线界面 ４实验数据分析 ５结束语 团圆 试验平台搭设、调试完成后，可以对某一厂家防风铁楔 实验数据表明，该防风试验系统成功模拟了港口起重机 在工作状态下受到风力袭击的情况；涉及专业知识全面，为 学校提供了一个良好的实验教学平台。 ［参考文献］ …孙腾旭．港口机械的防风装置简＃ｉ－ｇ］．重工与起重技术， ２００６，（２）：２１． 产品或者夹轮器产品进行性能测试，检查其产品是否合格。 本试验台选择江西华伍制动器股份有限公司生产的型号为 ＹＬＺ６３的夹轮器和型号为ＹＸＺ一８００／８０的电力液压防风铁 楔为实验研究对象，得到以下实验结果： ①夹轮器单独制动。在监控界面上设定垂直油缸向下推 力为１．２ Ｘ １０ Ｎ，即单个车轮轮压为６０ｔ，此时操作水平油 缸水平推动台车组，车轮不转动，说明此夹轮器产品性能合 格； ［２】ＭＣＧＳ全中文工控组态软件用户指南【Ｓ】．北京昆仑通态自 动化软件科技有限公司．