岸邊集裝箱起重機(jī)大車(chē)防滑制動(dòng)性能測(cè)試及維護(hù)

齊永志

隨著全球貨運(yùn)需求持續(xù)增長(zhǎng)和造船技術(shù)不斷發(fā)展，集裝箱船大型化趨勢(shì)日益明顯。為了滿足大型船舶作業(yè)需求，岸邊集裝箱起重機(jī)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“岸橋”）的外伸距加長(zhǎng)且作業(yè)高度提升，迎風(fēng)面積和風(fēng)載荷也隨之增大。在此背景下，如何保證岸橋在風(fēng)力作用下的穩(wěn)定安全成為碼頭需要解決的重要問(wèn)題。本文介紹岸橋大車(chē)防滑制動(dòng)性能測(cè)試方案及維護(hù)方法，以期為碼頭大型設(shè)備安全管理提供借鑒和參考。

1 岸橋大車(chē)防滑制動(dòng)裝置

根據(jù)《港口大型機(jī)械防陣風(fēng)防臺(tái)風(fēng)管理規(guī)定》的要求：防滑制動(dòng)裝置須保證工作狀態(tài)下的大型港機(jī)在不大于35 m/s的現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)力作用下不發(fā)生滑移，非工作狀態(tài)下的大型港機(jī)在不大于55 m/s的現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)力作用下不發(fā)生傾覆;若大型港機(jī)使用地近50年最大風(fēng)速歷史記錄超出上述范圍，則應(yīng)當(dāng)按照近50年最大風(fēng)速設(shè)防。工作狀態(tài)指港機(jī)日常作業(yè)狀態(tài)，該狀態(tài)下的岸橋大車(chē)防滑制動(dòng)裝置通常有夾軌器、頂（壓）軌器、電動(dòng)防風(fēng)鐵鍥、夾輪器和電機(jī)制動(dòng)器等。非工作狀態(tài)指港機(jī)停機(jī)不作業(yè)狀態(tài)，該狀態(tài)下的岸橋大車(chē)防滑制動(dòng)裝置包括手動(dòng)防風(fēng)鐵鍥、錨定插板和防風(fēng)拉索等。錨定插板和防風(fēng)拉索直接與碼頭基礎(chǔ)設(shè)施交互使用，采用人工手動(dòng)操作，具有使用穩(wěn)定可靠的優(yōu)點(diǎn)，并且其抗拉強(qiáng)度根據(jù)岸橋防風(fēng)要求計(jì)算確定，可實(shí)現(xiàn)良好的防風(fēng)效果。岸橋工作狀態(tài)下的大車(chē)防滑制動(dòng)裝置根據(jù)岸橋工作特性須經(jīng)常開(kāi)閉使用，容易導(dǎo)致制動(dòng)襯墊、彈簧壓緊系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)損耗;因此，碼頭需要定期測(cè)試和維護(hù)防滑制動(dòng)裝置，確保其功能正常。

廣州港某碼頭岸橋大車(chē)工作狀態(tài)下的防滑制動(dòng)裝置采用電機(jī)內(nèi)置電磁式制動(dòng)器和夾輪器。電磁式制動(dòng)器由電磁線圈、壓力彈簧、制動(dòng)襯墊和制動(dòng)盤(pán)組成，具有結(jié)構(gòu)緊湊、操作簡(jiǎn)單、響應(yīng)靈敏、安全可靠、易于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制等優(yōu)點(diǎn)。夾輪器由液壓缸、機(jī)架、制動(dòng)臂和制動(dòng)襯墊組成，其工作原理如下：液壓油通過(guò)電磁閥進(jìn)入夾輪器液壓缸，壓縮缸內(nèi)碟簧，推動(dòng)活塞桿帶動(dòng)制動(dòng)臂向兩側(cè)張開(kāi)，打開(kāi)制動(dòng)器;當(dāng)電磁閥失電復(fù)位時(shí)，活塞桿通過(guò)碟簧彈力壓縮，帶動(dòng)制動(dòng)臂向內(nèi)側(cè)擠壓，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)功能。夾輪器具有良好的制動(dòng)性能和防滑效果，可實(shí)施動(dòng)態(tài)緊急制動(dòng)。

2 岸橋大車(chē)防滑制動(dòng)原理

2.1 岸橋大車(chē)受到的風(fēng)載荷

岸橋結(jié)構(gòu)如圖1所示。岸橋大車(chē)受到的風(fēng)載荷

F=AxqxC

式中：F為風(fēng)載荷，N;A為迎風(fēng)面積，m²;q為風(fēng)壓， N/m²（q=0.613xv²，v為風(fēng)速，m/s）;C為風(fēng)力系數(shù)。岸橋大車(chē)工作風(fēng)速為35 m/s，風(fēng)向平行于大車(chē)軌道方向，大梁水平狀態(tài)下岸橋大車(chē)受到的風(fēng)載荷為120.31 kN（見(jiàn)表1）。

2.2 岸橋大車(chē)制動(dòng)力

岸橋大車(chē)防滑制動(dòng)裝置包括16個(gè)制動(dòng)器，制動(dòng)力矩為235 N m，制動(dòng)盤(pán)直徑為315 mm;同時(shí)還包括16個(gè)夾輪器，夾輪器靜態(tài)制動(dòng)力為96 kN。大梁水平狀態(tài)下岸橋大車(chē)的總制動(dòng)力為167 kN（見(jiàn)表2）。經(jīng)計(jì)算，工作狀態(tài)下岸橋大車(chē)制動(dòng)力為風(fēng)載荷的1.39倍，大于1.2倍安全系數(shù)。岸橋出廠時(shí)，制動(dòng)器和夾輪器的彈簧力矩、制動(dòng)間隙等均按調(diào)試手冊(cè)調(diào)整并達(dá)到設(shè)計(jì)要求;不過(guò)，在岸橋使用過(guò)程中，制動(dòng)器和夾輪器經(jīng)歷高頻次反復(fù)開(kāi)關(guān)，加之其長(zhǎng)期遭受海水鹽堿腐蝕等影響，彈簧、碟簧等壓力元件可能出現(xiàn)疲勞損壞，導(dǎo)致制動(dòng)器和夾輪器的制動(dòng)力達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。彈簧、碟簧等壓力元件安裝在制動(dòng)器內(nèi)部，無(wú)法通過(guò)日常常規(guī)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，需要定期維護(hù)。

3 岸橋大車(chē)防滑制動(dòng)性能測(cè)試

測(cè)試岸橋大車(chē)防滑制動(dòng)性能：選取風(fēng)向平行于大車(chē)軌道方向的天氣;根據(jù)單側(cè)制動(dòng)器和夾輪器的制動(dòng)力，風(fēng)速選取6 m/s為宜;岸橋大車(chē)以一擋速度（約0.075 m/s）行走，手柄歸零后立即制動(dòng)?？紤]到岸橋大車(chē)的制動(dòng)力平衡，選取大車(chē)左右側(cè)的制動(dòng)器和夾輪器同時(shí)制動(dòng)，測(cè)試制動(dòng)器和夾輪器的制動(dòng)性能。為了保證海陸側(cè)門(mén)腿的制動(dòng)器和夾輪器同時(shí)制動(dòng)，采用可編程邏輯控制器實(shí)施制動(dòng)控制，同時(shí)注意采取相應(yīng)安全防護(hù)措施。

岸橋大車(chē)防滑制動(dòng)性能測(cè)試結(jié)果顯示，左右側(cè)制動(dòng)器和夾輪器的制動(dòng)效果良好。制動(dòng)器制動(dòng)效果測(cè)試結(jié)果顯示，左右側(cè)制動(dòng)器均能實(shí)現(xiàn)快速制動(dòng);結(jié)合起重機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)信號(hào)進(jìn)一步比對(duì)測(cè)試效果，制動(dòng)器開(kāi)閉靈敏，信號(hào)與接觸器同步，電磁式制動(dòng)器制動(dòng)盤(pán)開(kāi)閉聲音清脆，初步判斷制動(dòng)器狀態(tài)良好。夾輪器制動(dòng)效果測(cè)試結(jié)果顯示，左右側(cè)夾輪器均能實(shí)現(xiàn)制動(dòng)，但有較長(zhǎng)的拖剎現(xiàn)象;結(jié)合起重機(jī)安全監(jiān)控管理系統(tǒng)信號(hào)進(jìn)一步比對(duì)測(cè)試效果，發(fā)現(xiàn)個(gè)別夾輪器關(guān)閉時(shí)間滯后0.1～0.2 s，閉合較慢的夾輪器液壓缸活塞桿位置存在滲油現(xiàn)象（見(jiàn)圖2）。

4 岸橋大車(chē)防滑制動(dòng)性能維護(hù)

4.1 夾輪器工作原理

岸橋大車(chē)夾輪器工作原理如下：岸橋大車(chē)液壓站中的液壓油在電磁閥打開(kāi)后進(jìn)入夾輪器液壓缸，液壓油壓縮碟簧推動(dòng)活塞桿，液壓缸兩端伸長(zhǎng)推動(dòng)制動(dòng)臂向兩側(cè)張開(kāi)，制動(dòng)襯墊與車(chē)輪分離，夾輪器打開(kāi);當(dāng)電磁閥斷電時(shí)，液壓缸內(nèi)碟簧彈力推動(dòng)活塞桿制動(dòng)臂縮回，同時(shí)液壓油通過(guò)電磁閥回流至液壓站，制動(dòng)襯墊被制動(dòng)臂壓縮至車(chē)輪，夾輪器閉合。岸橋大車(chē)夾輪器結(jié)構(gòu)如圖3所示。

4.2 液壓缸維護(hù)

針對(duì)岸橋大車(chē)夾輪器關(guān)閉延時(shí)的問(wèn)題，檢查岸橋大車(chē)液壓系統(tǒng)的油路管道、液壓油質(zhì)量、電磁閥開(kāi)閉狀態(tài)和夾輪器機(jī)械連桿，結(jié)果顯示均無(wú)明顯故障，但液壓缸存在滲油現(xiàn)象。分析岸橋液壓缸結(jié)構(gòu)（見(jiàn)圖4），仔細(xì)觀察液壓缸滲油處（見(jiàn)圖5），發(fā)現(xiàn)液壓油從壓蓋位置滲出，液壓缸密封組件損壞，螺塞密封不良，液壓缸存在泄壓現(xiàn)象。液壓缸打開(kāi)工況良好，而在關(guān)閉時(shí)存在延時(shí)現(xiàn)象，這說(shuō)明螺塞存在機(jī)械卡頓或碟簧組彈力不足，無(wú)法迅速關(guān)閉液壓缸。此時(shí)，需要拆解液壓缸，找出故障點(diǎn)，更換密封組件，對(duì)整個(gè)液壓缸進(jìn)行密封維修處理。

拆卸分解液壓缸，檢測(cè)密封組件后發(fā)現(xiàn)：部分密封組件有硬化現(xiàn)象，初步判斷硬化部分為滲油點(diǎn);液壓缸內(nèi)有6組共12片碟簧，部分碟簧已開(kāi)裂受損（見(jiàn)圖6），導(dǎo)致碟簧組彈力降低，從而影響液壓缸的彈性壓力，造成夾輪器正面壓力和制動(dòng)性能下降。更換密封組件和碟簧時(shí)，須對(duì)液壓缸進(jìn)行清潔處理：先用汽油或煤油清洗活塞、缸體、缸筒內(nèi)壁等安裝密封件的位置，再用高壓水槍清洗，最后用壓縮空氣吹干。安裝新的密封組件和碟簧時(shí)，采取將密封圈開(kāi)槽側(cè)朝向液壓缸壓力側(cè)及碟簧的組合方式，并涂刷適量的二硫化鉬齒輪潤(rùn)滑油。液壓缸維護(hù)完畢后及時(shí)安裝至夾輪器上并實(shí)施制動(dòng)測(cè)試，確保夾輪器達(dá)到設(shè)計(jì)制動(dòng)力矩。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)廣州港某碼頭岸橋大車(chē)防滑制動(dòng)性能的測(cè)試及維護(hù)可以得出以下結(jié)論：（1）經(jīng)計(jì)算分析，岸橋工作狀態(tài)下的大車(chē)制動(dòng)力大于風(fēng)載荷，符合設(shè)計(jì)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn);（2）根據(jù)分析數(shù)據(jù)，單獨(dú)測(cè)試岸橋大車(chē)制動(dòng)器和夾輪器的制動(dòng)性能，檢測(cè)制動(dòng)器和夾輪器制動(dòng)性能的衰減情況，檢測(cè)結(jié)果達(dá)到岸橋大車(chē)防滑制動(dòng)要求;（3）對(duì)制動(dòng)性能較差的夾輪器實(shí)施維護(hù)，使其達(dá)到設(shè)計(jì)制動(dòng)力，從而確保岸橋大車(chē)整體防滑制動(dòng)性能達(dá)到設(shè)計(jì)要求，提升岸橋作業(yè)安全性和可靠性。

（編輯：曹莉瓊? 收稿日期：2022-04-02）