龙门式起重机防风改造

龙门式起重机防风改造

温暖

抚顺矿业集团有限责任公司机械制造厂， 辽宁 抚顺 113000

摘要：龙门式起重机作为现代工业中不可或缺的起重设备，由于其多数用于室外作业，在强风环境下的稳定性和安全性问题日益受到关注。鉴于起重机在开阔地带作业时易受风力影响，防风改造显得尤为重要。本文旨在探讨和分析起重机的受风特性，评估现有防风措施的不足，并提出创新的防风改造方案。通过对改造方案的可行性和效果进行初步评估，旨在为提高龙门式起重机在恶劣天气条件下的稳定性和安全性提供技术支撑，以保障工业生产的连续性和安全性。

关键词：龙门式起重机；防风改造；稳定性；安全性

引言

在现代工业和物流领域，龙门式起重机因其高效的货物搬运能力而广泛应用于工厂、港口和码头。这些设备在强风环境下的稳定性和安全性问题，一直是工程技术人员面临的挑战。由于起重机的开放式结构和箱型结构，使其在风力作用下容易产生摆动，甚至发生倾覆，这不仅影响作业效率，更可能引发严重的安全事故。对龙门式起重机进行有效的防风改造，增强其在恶劣天气条件下的稳定性，对于保障作业安全、提高设备利用率具有重要意义。

一、龙门式起重机受风特性分析

1.1 起重机结构受风影响分析

龙门式起重机由于其独特的结构设计，通常具有较大的迎风面积，这使得它们在强风条件下特别容易受到风载的影响。起重机的主体结构包括主梁、桥架、支腿和行走机构等，这些部分在设计时往往需要考虑其在不同风向和风速下的受力情况。风载不仅会在起重机的垂直面产生压力，还可能在水平面产生拖曳力，这些力的作用会导致起重机结构产生弯曲、扭转等变形。此外，起重机上的附属设施如电缆、管道等也可能因风载而产生额外的振动，影响整体结构的稳定性。因此，对起重机结构进行受风影响分析，是设计防风改造方案的基础。这需要综合考虑起重机的几何尺寸、材料特性以及作业环境的风速分布等因素，通过计算流体动力学(CFD)模拟或风洞实验等方法，准确评估风载对起重机结构的影响。

1.2 强风环境下的动态响应特性

在强风环境下，龙门式起重机的动态响应特性是评估其稳定性的关键。起重机在风载作用下会产生周期性的振动，这种振动可能与起重机的自然频率相匹配，导致共振现象，从而增加结构的应力和变形。动态响应分析需要考虑起重机的质量和刚度分布，以及风载的随机性和动态特性。通过建立数学模型，可以模拟起重机在不同风速和风向条件下的动态行为，包括位移、速度和加速度等参数。这些参数对于评估起重机的安全性和制定防风措施至关重要。此外，动态响应分析还可以帮助设计出更加合理的防风装置，如阻尼器、调谐质量阻尼器(TMD)等，以减少风载引起的振动，提高起重机的稳定性。

1.3 风载对起重机稳定性的影响

风载是影响龙门式起重机稳定性的主要因素之一。风载的大小和方向会随着环境条件的变化而变化，这使得起重机的稳定性分析变得复杂。风载不仅会增加起重机结构的应力，还可能导致起重机的倾覆。特别是在起重机进行起重作业时，风载的作用会使起重机的重心发生偏移，增加倾覆的风险。为了评估风载对起重机稳定性的影响，需要进行详细的稳定性分析。这包括计算起重机在不同风载条件下的倾覆力矩和抗倾覆力矩，以及评估起重机的抗风稳定性。通过这些分析，可以确定起重机在特定风速下的稳定性极限，为设计防风改造方案提供依据。此外，稳定性分析还可以指导起重机的操作和维护，确保在强风条件下的安全使用。

二、龙门式起重机防风改造技术

2.1 传统防风措施的局限性

传统防风措施通常包括固定锚定系统、风速监测和预警系统等。这些措施在一定程度上能够减少风对起重机的影响，但它们也存在明显的局限性。例如，固定锚定系统虽然能够提供一定的稳定性，但它们往往缺乏灵活性，难以适应多变的风向和风速。此外，这些系统在安装和维护上可能成本较高，且对起重机的正常作业可能造成干扰。风速监测和预警系统虽然能够提供实时的风速信息，但它们往往只能起到预警作用，而不能直接减少风载对起重机的影响。在极端天气条件下，这些系统可能无法提供足够的保护。因此，传统的防风措施需要进一步地改进和创新，以提高起重机在强风环境下的稳定性和安全性。

2.2 创新防风改造方案设计

针对传统防风措施的局限性，本文提出了一系列创新的防风改造方案。这些方案包括但不限于：使用可调节的锚定系统，以适应不同的风向和风速；开发智能控制系统，通过实时监测风速和风向，自动调整起重机的操作参数；设计新型的风阻结构，以减少风载对起重机的影响；以及采用先进的材料和技术，提高起重机结构的抗风性能。这些创新方案旨在提高起重机的自适应能力和抗风能力，减少风载对起重机稳定性的影响。通过综合考虑起重机的结构特性、作业环境和经济性，这些方案能够为起重机提供更为全面和有效的防风保护。

2.2.1增加双制动系统。我厂所使用的龙门式起重机在设计时均采用单侧驱动、单侧制动，即主动轮一侧采取制动措施，从动轮一侧无制动。改造时，将原双轮驱动改为四轮驱动，同时增加液压防风铁鞋，铁鞋与大车运行机构联锁，大车运行铁鞋打开，大车断电，铁鞋延时关闭，既可以保证平衡运行，又可以增加制动阻力。改造后，能够很好的解决大风天气无法作业的问题。

2.2.2 起重机增加导流板。风力作用于龙门式起重机时，主要受力面是主梁，主梁两侧受力差越大，起重机出现跑车、侧翻的可能性也就越大。基于上述分析，可以在起重机主梁两侧增加导流板，并在导流板安装进气口和喷气口，利用喷气口喷气时反推力降低风力对起重机的影响，提升起重机的稳定性。

2.2.3将大车运行机构改为变频运行。在大车运行机构增加变频器控制后，可以利用电源频率的变化，实现起重机由静止状态到全速运行再到静止状态的平稳运行。起重机运行中如遇到大风需要停车时，首先大车变频器的输出频率降至零赫兹，但起重机在惯性作用下，仍会继续行走，此时变频器会输出直流制动电流至电动机，实现有效制动。

2.2.4利用计算机控制技术实现起重机防风。通过在大车运行机构中增加风速、风向传感器，利用算法模块实现集中控制，将计算结果输出至大车运行机构，可以实现实时感知风速和风向，并快速做出响应，以适应不同的工作环境和风力条件。

2.3 防风改造效果的评估与优化

防风改造效果的评估是确保改造方案有效性的关键步骤。评估过程通常包括理论分析、模拟测试和现场试验等。理论分析可以通过计算模型来预测改造方案对起重机稳定性的影响。模拟测试则可以通过计算机模拟或风洞实验来验证改造方案的实际效果。现场试验则是在实际工作环境中对改造方案进行测试，以评估其在真实条件下的性能。通过这些评估方法，可以对改造方案进行全面的测试和验证。此外，评估过程中还需要对改造方案进行优化，以提高其性能和经济性。这可能包括调整锚定系统的参数、优化智能控制系统的算法、改进风阻结构的设计等。

三、结语

龙门式起重机的防风改造是确保工业生产安全和提高作业效率的关键环节。本文通过对起重机受风特性的深入分析，评估了现有防风措施的不足，并提出了一系列创新的改造方案。这些方案的实施，有望显著提升起重机在强风环境下的稳定性和安全性。随着技术的不断进步，我们期待这些改造措施能够被广泛应用，并在未来的实践中得到进一步的优化和完善。最终，这将为起重机的操作者提供一个更加安全、可靠的工作环境，同时也为工业生产带来更高的经济效益。

参考文献：

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