輪胎式龍門起重機電動防風(fēng)鐵楔設(shè)計

朱學(xué)健 李 懿

1 海南洋浦集裝箱碼頭有限公司 2 上海云童機電設(shè)備有限公司

1 引言

輪胎式龍門起重機(以下簡稱輪胎吊)非工作時段會停放在堆場的對應(yīng)區(qū)域,由工作人員在適當(dāng)?shù)奈恢梅胖孟鹉z楔來固定輪胎吊,以滿足防風(fēng)需要。隨著港口自動化水平的提高,需避免人員到自動化區(qū)域作業(yè),且現(xiàn)有的防風(fēng)鐵楔主要針對岸邊集裝箱起重機和軌道式龍門起重機等小直徑鋼結(jié)構(gòu)輪設(shè)計,尚無面向如輪胎吊等大直徑橡膠輪起重機設(shè)備的防風(fēng)鐵楔。

2 現(xiàn)狀分析

現(xiàn)有的防風(fēng)鐵楔適用輪徑小,只能達到800 mm,而輪胎吊普遍達到了1 800 mm,不適用;且現(xiàn)有的防風(fēng)鐵楔提升高度僅20 mm,而輪胎吊采用充氣橡膠輪胎,可能由于氣壓不足,提升高度不能滿足要求?，F(xiàn)有的防風(fēng)鐵楔,都是單機構(gòu)動作,采用液壓鎖死閥,污染大;采用電動提升機構(gòu),提升機構(gòu)持續(xù)動作通電,長時間使用情況下,容易損壞[1]。

新開發(fā)的電動鐵楔針對以上問題進行改進。

(1)按照輪胎吊輪胎的直徑,設(shè)計1 800 mm輪徑機械結(jié)構(gòu),同時滿足100 mm提升要求。

(2)增加機械掛鉤機構(gòu),當(dāng)高度提升到位,掛鉤機構(gòu)鎖死提升桿,在提升機構(gòu)斷電的情況下,鐵楔能保持在100 mm高度,保證安全可靠。

(3)通過與輪胎吊主控PLC連鎖,在鐵楔提升不到位時,設(shè)備不能切斷安全保護。

3 電動自動防風(fēng)鐵楔設(shè)計

為了解決人工固定輪胎吊的問題,設(shè)計自動固定楔安裝在輪胎吊的四角行走輪,由PLC控制固定楔的動作和狀態(tài)。

3.1 電動防風(fēng)鐵楔結(jié)構(gòu)

電動防風(fēng)鐵楔主要由鐵楔提升機構(gòu)和掛鉤機構(gòu)組成。主體結(jié)構(gòu)包括鐵楔、提升連桿、掛鉤、鐵楔連桿(見圖1)。提升機構(gòu)通過電機帶動提升連桿動作,再通過鐵楔連桿帶動鐵楔,將鐵楔提起。掛鉤機構(gòu)通過電動推桿帶動掛鉤動作,將處于提起狀態(tài)的鐵楔鉤住,防止大車行走過程中鐵楔脫落。提升及掛鉤機構(gòu)均設(shè)有限位傳感器來反饋機構(gòu)各部件的位置。

1.掛鉤 2.提升連桿 3.電動推桿 4.提升電機 5.鐵楔連桿6.鐵楔圖1 電動防風(fēng)鐵楔結(jié)構(gòu)

3.2 工作原理

當(dāng)輪胎吊主控電源閉合時,方能操作各機構(gòu)作業(yè),主控電源斷開時,輪胎吊處于待機狀態(tài)。自動鐵楔系統(tǒng)通過獲取主控電源信號作為控制鐵楔動作的命令。當(dāng)主控電源斷開時,電動防風(fēng)鐵楔掛鉤機構(gòu)松開,提升機構(gòu)將固定楔放至地面,此時固定楔和輪胎的水平距離在8 mm(±3 mm),輪胎吊受到風(fēng)力作用會貼合該方向的固定楔,此時輪胎吊被電動防風(fēng)鐵楔固定,起到防風(fēng)作用。當(dāng)主控電源閉合時,提升機構(gòu)將鐵楔提升到位,掛鉤機構(gòu)將鐵楔固定,鐵楔離地距離約100 mm。此時輪胎吊可以正常作業(yè),鐵楔不會接觸地面和輪胎(見圖2)。

1.掛鉤掛上 2.掛鉤打開圖2 電動防風(fēng)鐵楔掛起示意圖

在電動防風(fēng)鐵楔的上升狀態(tài)、下降狀態(tài)及固定機構(gòu)的鎖緊狀態(tài)、松開狀態(tài),都分別由傳感器來判斷電動防風(fēng)鐵楔的狀態(tài),感應(yīng)鐵楔是否掉落。

3.3 防風(fēng)能力計算

根據(jù)起重機參數(shù)計算出單個鐵楔的防風(fēng)制動力F為151.48 kN,整機風(fēng)載PW=249.77 kN,從而算出每臺輪胎吊應(yīng)最少安裝4臺電動防風(fēng)鐵楔。

在輪胎吊的海側(cè)和陸側(cè)行走輪兩端分別安裝1個電動防風(fēng)鐵楔,每臺輪胎吊安裝4個自動防風(fēng)鐵楔,即可保證防風(fēng)效果(見圖3)。

1.電動防風(fēng)鐵楔圖3 海側(cè)和路側(cè)電動防風(fēng)鐵楔的安裝位置

3.4 電動防風(fēng)鐵楔控制系統(tǒng)

電動防風(fēng)鐵楔擁有獨立的控制系統(tǒng),系統(tǒng)可以設(shè)置手動、自動狀態(tài),同時保留手動機械裝置。在一般情況下,電動防風(fēng)鐵楔設(shè)置為自動狀態(tài),根據(jù)主控PLC的信號子系統(tǒng),將鐵楔設(shè)置到掛起狀態(tài)或者放下狀態(tài),再將鐵楔的狀態(tài)信號反饋給主控PLC,主控PLC將反饋的信號連鎖在輪胎吊主程序中,若鐵楔不提升到位,輪胎吊不能動作。為防止鐵楔在被壓住的情況下無法提起,參照防撞限位動作的原理,設(shè)置旁通慢速動作,可將電動鐵楔提起。

當(dāng)主控PLC和鐵楔的信號交換出現(xiàn)故障時,可以將電動防風(fēng)鐵楔的子系統(tǒng)設(shè)置成手動模式,將鐵楔一直處于掛起狀態(tài)。如果鐵楔本身的控制系統(tǒng)損壞無法動作,可以使用保留的機械裝置,將鐵楔掛起,保證設(shè)備的正常動作。

控制邏輯見圖4,開機后首先自檢,無誤后進入待機狀態(tài),當(dāng)接收到主機PLC命令后,鐵楔控制系統(tǒng)自行檢查當(dāng)前位置,如不需動作則繼續(xù)待機,否則執(zhí)行動作命令;根據(jù)限位開關(guān)的響應(yīng)情況,判定動作是否完成,并向主機PLC反饋相應(yīng)信號;動作完成后再次進入待機狀態(tài)。

圖4 電動鐵楔控制流程圖

4 應(yīng)用效果

在某港口輪胎吊上安裝了1臺電動防風(fēng)鐵楔,安裝和調(diào)試共用時2天,現(xiàn)場觀察一周無異常。后期使用反饋良好,基本無故障,實現(xiàn)了自動防風(fēng)的效果。

由于該項目是改造項目,電動防風(fēng)鐵楔通過干觸點和輪胎吊PLC進行狀態(tài)數(shù)據(jù)交換,若應(yīng)用到新項目中可利用通訊和輪胎吊PLC進行數(shù)據(jù)交換,或者直接將電動防風(fēng)鐵楔控制系統(tǒng)集成到輪胎吊PLC中。

5 結(jié)語

電動防風(fēng)鐵楔能夠解決輪胎吊自動防風(fēng)能力偏弱問題,同時與設(shè)備的主控系統(tǒng)連鎖,實現(xiàn)鐵楔的自動控制,可解決人工防風(fēng)工作繁重的問題,可應(yīng)用于碼頭自動化改造。