王光楚 张士星
江苏省特种设备安全监督检验研究院淮安分院 江苏淮安 223003
摘要：绝大多数门式起重机的工作环境是在室外。因此，外部环境特别是雨雪、日照、风对门式起重机的安全平稳运行都有很大的影响。其中风的影响为最大。风载荷对门式起重机的影响主要有三项。一是增加了起重机的运行阻力。在日常设计计算中就会发现，作用在起重机结构上的风载荷产生的：垂行阻力，经常大于摩擦阻力；二是风力可以使起重机产生滑动（或滚动）；三是风力可以使起重机倾覆。
关键词：门式起重机；风载荷；安全；防风措施
一、风的特性及风载荷的计算
（一）风的特性
空气流动产生了风。风对阻拦它流动的结构物产生了不同作用，这些作用的计算是一个
复杂的问题。在GB/T3811《起重机设计规范》中规定：计算风压与阵风风速有关，可按下式计算：
P=0.625VS2
P-计算风压，N/m2
VS-计算风速，m/s
计算风速为空旷地区离地10m高处的阵风风速，即3s时距的平均瞬时风速。工作状态
的阵风风速，其值为10min时距平均风速的1.5倍。非工作状态的阵风风速，其值为10min时距平均风速的1.4倍。工作状态风载荷是指起重机在工作时应能承受的最大风力。工作状态风压沿起重机全高取为定值，不考虑高度变化。为限制工作风速不超过极限值而采用风速测量装置时，通常将它安装在起重机的最高处。工作状态风压分为PI和PII。PI是指起重机工作状态正常的计算风压，用于选择电机功率的阻力计算及发热验算；PII是指起重机工作状态最大计算风压，用于计算机构零部件和结构强度、结构的刚性及稳定性，验算驱动装置的过载能力以及起重机整机的抗倾覆稳定性、抗风防滑安全性等。
（二）风载荷的计算
1.作用在起重机上的工作状态风载荷按以上两种情况计算：a.当风向与构件的纵轴线或构架表面垂直时，沿此风方向的风载荷按下式计算：
PWI=CPIA
PWII=CPIIA
式中：PWI-作用在起重机上的工作状态正常风载荷，N
PWII-作用在起重机上的工作状态最大风载荷，N
A-起重机构件垂直于风向的实体迎风面积，m2
b.当风向与构件的纵轴线或构架表面呈某一角度时，沿此风向的风载荷由下式计算：
PWI=CPIAsin2θ
PWII=CPIIAsin2θ
A-构件平行于纵轴的正面迎风面积，m2
θ-风向与构件纵轴或构架表面的夹角（θ<90°）
2.作用在起重机吊运的物品上的风载荷，按下式确定：
PWQI=1.2PIAQ
PWQII=1.2CPIIAQ
PWQI-作用在吊运物品上的工作状态正常风载荷，N
PWQII-作用在吊运物品上的工作状态最大风载荷，N
AQ-吊运物品的最大迎风面积，m2
二、风产生的事故分析
（一）制动器调整不符合规定
在设计起重机的大车运行机构时，选择的大车运行机构制动器，其制动力矩要满足在工作风压下能使满载、顺风、下坡的起重机停止运行。这时，车轮与轨道面是滑动摩擦。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆起重机此时的摩擦阻力应大于风所产生的推力，其应符合下式：
Pf>CKqA
式中：P-起重机主动轮的正压力之和f-滑动摩擦系数，门式起重机一般取f=0.12.
（二）防风措施不当
有的门式起重机虽然安装了夹轨器，锚定装置，但由于种种原因，特别是在安装后交检前，有些土建工程没有完成，这样只好采用一些临时的防风措施，这些措施没有达到预想的效果，造成事故。
（三）防风装置设计不当
门式起重机的夹轨器，锚定装置等的设计与当地风压值不匹配，造成锚定装置等发挥不了应有的抗风防滑作用。
三、防风措施
风载荷给门式起重机造成许多事故，要避免这些事故的发生，必须制定正确的防风措施。
首先，在整体设计上对抗风防倾覆稳定性和防风抗滑安全性进行详细的计算。其次，进行设计中给起重机装上可靠的防风装置。最后，用户在台风来临之前，增加一些必要的可靠的临时防风措施。
（一）总体设计中的防风措施
在门式起重机的总体设计中，在满足用户提供的参数和保证性能的前提下，首先应该校
核整体的抗倾覆稳定性。按GB/T3811《起重机设计规范》所列工况最不利载荷组合条件下进行。当稳定力矩的代数和大于倾覆力矩的代数和时，认为起重机是稳定的。
（二）具体设计中的防风措施
具体的设计中防风措施主要有：设计防倾覆装置和防风抗滑装置两大部分。防倾覆装置主要用于防止出现概率较小的台风引起的倾覆事故，主要是各种各样的防风拉索。防风抗滑装置主要是在非工作状态风压下防止起重机被风吹走，主要包括风速仪、防风制动器、夹轨器、铁楔、地锚等。
a.风速仪
国家标准GB/T6067《起重机械安全规程》中规定，风级风速报警器应保证在露天工作的起重机，当风力大于6级时能发出报警信号并宜有瞬时风速风级的显示能力。在沿海工作的起重机，可定为当风力大于7级时能发出报警信号。
b.地锚，防风绳，防风铁楔
地锚装置是在起重机完全不工作的状态将起重机开到指定位置将锚板放到地锚坑内，靠地锚板的抗剪能力来防风抗滑。为了防止在非工作状态下因风力引起的倾覆一般在设计中多采用防风绳，在设计中要考虑防风绳在起重机上的位置，应尽量选择在大车运行机构与金属
结构连接轴的以上位置。在设计防风绳地面基础时除了考虑水平分力外，还要考虑垂直分力。
c.压轨器、夹轨器、夹轮器
电动液压压轨器是利用起重机自重，通过压轨器头部与轨道面的摩擦力来达到防风抗滑
的目的。这种防风装置应用的不多。
电动液压夹轨器是目前应用最广泛的防风装置。它是利用自锁原理，先通过弹簧产生的
预紧力将偏心钳体夹在轨道两侧。当起重机被风吹动时，由于摩擦力的作用，使钳体转动，产生夹紧力。夹轨器采用弹簧上闸，液压松闸，
夹轨器动作与运行机构连锁。夹轨器工作可靠性与轨道质量有关，轨道水平方向旁弯度影响夹持力，轨道两侧槽内的垃圾妨碍夹轨器正常工作，夹轨器只在起重机静止状态时才起作用。电动液压夹轮器是一种新的防风装置。通常情况下，大车只在主动轮上装有制动器，主动轮与轨道面间为滑动摩擦，而被动轮与轨道面间为滚动摩擦。夹轮器的工作原理是：在大车的被动轮上装一套轮边制动器，大车停止在某一位置时，由碟形弹簧产生的夹紧力作用于车轮两侧，紧紧地将车轮刹住，使车轮不能转动。
结束语
根据不同用户所处的不同地区，对风压的不同要求，进行合理的设计计算；在起重机上安装上安全可靠的、经济合理的防风装置；就一定能设计出具有防风抗倾覆、防风抗滑能力的门式起重机。
参考文献：
[1]万力徐格宁等《起重机设计规范》中国标准出版社GB/T3811-2008
[2]张质文王金诺程文明邹胜刘权王少华《起重机设计手册》中国铁道出版社2013
论文作者:王光楚,张士星
论文发表刊物:《防护工程》2018年第18期
论文发表时间:2018/11/6
标签：起重机论文; 载荷论文; 风速论文; 工作论文; 风压论文; 装置论文; 状态论文; 《防护工程》2018年第18期论文;