門式起重機抗風(fēng)能力的檢測技術(shù)研究與應(yīng)用

蔡福海 朱建康 陳晨

1.常州機電職業(yè)技術(shù)學(xué)院 江蘇常州 213164;2.江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗研究院 江蘇太倉 214171;3.大連理工常州研究院有限公司 江蘇常州 213164

門式起重機主要用于室外的裝卸、搬運和堆碼作業(yè),風(fēng)載荷對其影響很大。尤其是在工作狀態(tài)突發(fā)強陣風(fēng)或非工作狀態(tài)遭遇大風(fēng)侵襲時,如果不采取相應(yīng)的抗風(fēng)防滑措施,則起重機很容易沿軌道滑行,以至相互碰撞或傾翻造成巨大的財產(chǎn)損失和人員傷害。國內(nèi)外因風(fēng)災(zāi)引發(fā)的起重設(shè)備傾覆事故不在少數(shù)［1-2］,對門式起重機抗風(fēng)防滑能力的檢測和監(jiān)管提出了更高的要求。所以為了確保戶外門式起重機的工作安全,迫切需要一種抗風(fēng)能力的檢測裝置,以準確測定其抗風(fēng)能力是否滿足設(shè)計要求。

基于以上原因,本文研發(fā)設(shè)計了一套面向門式起重機抗風(fēng)能力的檢測裝置,可以對工作狀態(tài)下的門式起重機的整體抗風(fēng)能力進行檢測。

1 硬件設(shè)計

對門式起重機兩根軌道上的大車同時施加水平推力,以模擬風(fēng)載作用。風(fēng)載模擬裝置布置如圖1所示。

圖1 風(fēng)載模擬裝置布置圖

檢測裝置的原理簡圖如圖2所示。

該裝置主要由如下幾部分組成:同步液壓千斤頂、電動泵、測力傳感器、風(fēng)速風(fēng)向傳感器、加速度傳感器、無線發(fā)射接收模塊與控制顯示模塊。

2 軟件開發(fā)

裝置采用的軟件計算流程如圖3所示。

圖2 風(fēng)載檢測裝置的原理簡圖

圖3 測試采用的計算流程

風(fēng)載荷計算采用公式(1)計算［3］。

式中,P——風(fēng)載荷,kN;

VS——計算風(fēng)速,通過風(fēng)速傳感器采集計算,m/s;

A——迎風(fēng)面積,m2;

C——風(fēng)力系數(shù);

η——擋風(fēng)折減系數(shù);

θ——風(fēng)向與構(gòu)件的縱軸線或構(gòu)架表面的夾角,通過風(fēng)向傳感器采集計算,°。

起重機的整體抗風(fēng)能力(Fs)采用公式(2)計算［4-6］。

式中,Fs——起重機的整體抗風(fēng)能力,m/s;

Fm——靜摩擦力,kN;

F1——制動器制動力,kN;

P——風(fēng)載引起的力,kN。

風(fēng)載引起的力具有方向性,當(dāng)風(fēng)載與油缸頂推力同向時取正值;當(dāng)風(fēng)載與油缸頂推力異向時取負值。

頂推力與風(fēng)載之間的關(guān)系設(shè)定,采用虛擬樣機動力學(xué)仿真分析法得到,通過大量的模擬試驗和現(xiàn)場測定建立［7］。

當(dāng)風(fēng)載計算、摩擦力和制動力都測試完畢后,就可以進行整機抗風(fēng)能力的測試。可以通過加載油缸頂推力,換算成模擬的風(fēng)力等級,達到測量目的,檢測流程如圖4所示。

圖4 抗風(fēng)能力檢測流程圖

3 案例分析

對某100/32t×35m剛?cè)峄旌现鹊拈T式起重機進行測量,現(xiàn)場測量圖如圖5和圖6所示,其主要計算參數(shù)見表1,主要測量參數(shù)見表2。可以看出,在僅僅大車制動器作用情況下,該門式起重機可以抵抗23.1m/s的計算風(fēng)速而不移動。

圖5 被測門式起重機

4 結(jié)論

本文設(shè)計了一種門式起重機抗風(fēng)能力的檢測裝置,可以實現(xiàn)測量計算單個制動器的制動效果,還可以測量整機的制動效果。更重要的是,可以作為測量整機的整體抗風(fēng)能力等級的一種便攜式測量儀器,因此具有重要的參考價值。

表1 起重機風(fēng)載計算參數(shù)

圖6 現(xiàn)場測試圖

表2 儀器測量計算結(jié)果