挂舱保护分析及计算.docVIP

挂舱保护分析及计算 为什么要设挂舱保护 桥吊通常都有超负荷保护，当总负荷达110％时，主起升机构停止起升，并发出声光讯号，保护桥吊安全地工作。有些桥吊用户还有特殊要求，不仅要求总负荷保护，单根绳拉力也要保护，使保护更趋全面。 既然有了上述保护，为什么还要求挂舱保护呢？我个人认为一来桥吊太昂贵，二来装卸的物种都很贵重，三来是速度很高。因此桥吊的安全作业要求非常高，往往要求周密可靠的安全保护。起升机构虽有了非常先进的超负荷保护，但还得考虑冲击的虚假超负荷，因此设有延时，2秒才能发出保护指令，但若真的很大超负荷2秒钟的延迟将会出事故。为此又加设只要达120%时立即发讯断电，几个毫秒后，电机实现断电。如这时是发生挂舱，或集装箱没有解锁或吊具冲顶，由于速度很快，将导致起升绳拉力和桥吊负荷急剧增加，危及起重机的安全。为了保护起重机安全，就要限定钢丝绳拉力增加值。用什么手段实现呢？目前使用较多的是液压防挂舱装置，当作用到油缸上的钢丝绳拉力值达到设定值S挂时，油缸就在这个背压下滑移，始终使起升绳的拉力保持S挂，直至整个系统停止（马达不转动）。 S挂--挂舱保护起升绳拉力设定值 S挂的设定不能设得太小，设得太小，往往无法避开较大的冲击载荷，会将正常工作中的载荷冲击值误认为挂舱处理。 S挂也不能设得太大，设得太大，导致各相应的部分受力太大，设计得太重太大 根据分析和使用经验S挂一般设为S挂＝1.56S额或S挂＝1.25S额(偏载冲击) 值得注意的是，这个值不是不可调整的，它与起重机有关，冲击小的，可设小些，冲击大的，可设大些。一句话，在不影响正常工作情况下进行设定。若发现原来的设定值不是在挂舱或不是冲顶时就起作用，则说明设定值太低，应相对将S挂调整大些。 为什么早期的桥吊不设挂舱保护装置 桥吊自重的60～70％是钢结构，整个钢构是一个弹性体（钢结构的变形弯曲将消耗能量） 从卷筒至吊具直至钢丝绳固定端，最短钢丝绳长度L绳≈180米以上，钢丝绳也是很大的弹性体，钢丝绳的张力直接与钢丝绳的伸长成比例，钢丝绳张力的增加量△S＝ △L*A*E/L △L—钢丝绳伸长量(cm) A－ 钢丝绳的断面积 （cm2） E－ 钢丝绳弹性模量 E＝1*106kg/cm2 L－ 钢丝绳总长(cm) A*E/L---钢丝绳的弹簧刚度，单位变形的力(kg/cm) 可见钢丝绳总量越短，刚度越大，钢丝绳张力增大的速度越快，所以绳长越短时绳张力就越大， 鉴于以上，在挂舱发生时，在超负荷作用断电后，制动器滞后0.3秒制动，直至最后转速至0的过程中马达，联轴节制动盘，减速器各轴，卷筒联轴节，卷筒及各滑轮等回转件的动能，以及直线运动件（吊具或集装箱）的动能，由钢丝绳吸收成势能和钢结构变形吸收，早期的岸桥起升速度不大，一般只在45/110（米/分），马达等回转件的动能小，其次直线运动的部分质量的线速度小，直线运动部分的动能也小，因此整个系统的动能相对小，这些动能可以被钢丝绳系统和起重机的钢构系统吸收，才不致引起破坏，当然设计时如果系统不能吸收，也势必先在较弱的部位发生损坏，以释放能量 虽然不装挂舱保护装置，但仍必须对挂舱情况下的受力进行计算，计算在钢丝绳拉力增加至多大时，马达才停止转动，在此个张力下，系统的钢结构是否许可。 挂舱分析 挂舱时系统动能的产生 挂舱确切地说是一种特殊的超载工况。它发生在空吊具以高速上升时被障碍物止动或挂住时，最常见的例子如，船舱导轨处被卡住，或空吊具冲顶（吊具与小车架碰撞，也有的是船甲板上起吊集装箱时，集装箱与集装箱之间的锁销没有解开） 上述这几种情况以空吊具全速冲顶最危险，因为此时碰撞速度最大，回转件（马达联轴节制动盘，减速机各轴，低速轴联轴节，低速轴制动盘，各滑轮等）动能大，在自身的惯性作用下，继续转动，吊具自身动能也大，这其中回转件的动能占系统动能的80％左右，可见减少回转件的转动惯量是很有意义的。在动能作用下，引起钢丝绳拉力急增，同时，这工况起升钢丝绳L值达到最小，系统刚度大，同样的拉伸量下（即△L），钢丝绳拉力增加大，因此全速空吊具冲顶最不利。 舱内空吊具起升尽管可以全速，但司机在舱内作业一般都是很小心，情况不明不轻易快速，即使快速挂舱，这时情况不比空吊具快速冲顶危险，因为整个系统的钢丝绳长L大，系统刚性小，同样的钢丝绳拉伸下，钢丝绳拉力增加小。 船甲板上的吊箱作业，司机一般都是慢速起升，观察到集装箱吊起才进入快速，如果箱之间锁销不打开，发现下面箱一起被吊起时就停车，此时由于速度还是较慢，整个系统动能很小，也不会构成危险。 系统动能的吸收 钢丝绳拉伸变形的势能吸收，吸收途径是钢丝绳被拉长，拉力增加，对全部回转件产生反方向力矩，阻碍电机，联轴节，减速器的各传动轴，卷筒联轴节，制动盘等回转，吸收回转动能，使其逐渐减速。 马达建立反向扭矩 在总负荷拉力