尤海珍富 陽(yáng)

（1.包頭市特種設(shè)備檢驗(yàn)所 包頭 014030）

（2.廣東省特種設(shè)備檢測(cè)研究院中山檢測(cè)院 中山 528400）

機(jī)械式停車設(shè)備失效模式研究及針對(duì)性檢驗(yàn)方法

尤海珍1富 陽(yáng)2

（1.包頭市特種設(shè)備檢驗(yàn)所 包頭 014030）

（2.廣東省特種設(shè)備檢測(cè)研究院中山檢測(cè)院 中山 528400）

研究機(jī)械式停車設(shè)備失效模式對(duì)于安全管理、檢驗(yàn)、事故預(yù)防和分析等具有重要意義。本文通過(guò)研究機(jī)械式停車設(shè)備的失效原因和失效表現(xiàn)形式，進(jìn)而針對(duì)失效模式提出重點(diǎn)檢驗(yàn)部位和相應(yīng)檢驗(yàn)方法。

停車設(shè)備 失效模式 檢驗(yàn)方法

隨著我國(guó)汽車擁有量的不斷提高，機(jī)械式停車設(shè)備（以下簡(jiǎn)稱：停車設(shè)備）得到快速發(fā)展，但由于制造、使用、檢驗(yàn)等環(huán)節(jié)技術(shù)相對(duì)滯后，因停車設(shè)備失效導(dǎo)致的事故時(shí)有發(fā)生。研究其失效模式對(duì)于停車設(shè)備安全管理、檢驗(yàn)、事故分析和預(yù)防等具有重要意義。

停車設(shè)備有很多種類，常見(jiàn)的九種類型停車設(shè)備安全主要由以下部分組成：鋼結(jié)構(gòu)框架、載車板、傳動(dòng)提升系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、安全防護(hù)裝置等。

筆者通過(guò)對(duì)停車設(shè)備失效模式的研究，得出其失效模式主要有如下幾種：鋼結(jié)構(gòu)框架失效；傳動(dòng)提升系統(tǒng)失效，控制系統(tǒng)失效；安全防護(hù)失效。

1 鋼結(jié)構(gòu)框架失效

鋼結(jié)構(gòu)框架的失效模式包括疲勞損傷、焊縫開(kāi)裂、結(jié)構(gòu)腐蝕、結(jié)構(gòu)變形等。結(jié)構(gòu)失效往往具有隱蔽性，可能對(duì)停車設(shè)備和相關(guān)人員造成安全隱患。

1.1 疲勞損傷

停車設(shè)備的鋼結(jié)構(gòu)框架一般由支柱、橫梁、腹桿和支撐動(dòng)力及附屬裝置的上、下支撐梁等組成，支柱通過(guò)螺栓與基礎(chǔ)相連。傳動(dòng)系統(tǒng)安裝在鋼結(jié)構(gòu)上，由傳動(dòng)部件和張進(jìn)裝置組成。停車托架與傳動(dòng)鏈條相連，驅(qū)動(dòng)裝置和傳動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)托架運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)車輛存取和停放。停車設(shè)備鋼結(jié)構(gòu)長(zhǎng)期承受交變載荷易引起疲勞損傷，可能引起疲勞損傷的力很多，包括使用過(guò)程中收到的各種力，鋼結(jié)構(gòu)框架受力包括鋼結(jié)構(gòu)自重、驅(qū)動(dòng)電機(jī)和減速器重量、驅(qū)動(dòng)電機(jī)對(duì)支撐梁的反作用力矩、鏈條及上下鏈輪重量、張緊裝置的張緊力、托架重量和車輛載荷等。

預(yù)防鋼結(jié)構(gòu)疲勞損傷的方法是改進(jìn)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和改善鋼結(jié)構(gòu)受力。盡量做到外形的合理化，在設(shè)計(jì)過(guò)程中減少應(yīng)力集中；提高鋼結(jié)構(gòu)表面質(zhì)量，因?yàn)樵诔惺軓澢团まD(zhuǎn)的構(gòu)件中，其最大應(yīng)力均發(fā)生在構(gòu)件的表層。提高構(gòu)件表面強(qiáng)度，常用的方法有表面熱處理和表面機(jī)械強(qiáng)化兩種方法。表面熱處理常采用高頻淬火、滲碳、氰化、氮化等措施，提高表層抗疲勞強(qiáng)度能力。表面機(jī)械強(qiáng)化常采用滾壓、噴丸等，使構(gòu)件表面形成預(yù)壓應(yīng)力層，降低最容易形成疲勞裂紋的拉應(yīng)力，提高表層強(qiáng)度。

鋼結(jié)構(gòu)框架疲勞損傷的重點(diǎn)檢驗(yàn)部位包括停車設(shè)備鋼結(jié)構(gòu)拐角等應(yīng)力集中部位、安裝電機(jī)和減速器等震動(dòng)較大部位、鏈輪軸和張緊輪軸附近、托架和車輛載荷集中部位等。一般使用磁粉檢測(cè)，其中熒光磁粉檢測(cè)靈敏度優(yōu)于普通磁粉檢測(cè)。

1.2 焊縫開(kāi)裂

停車設(shè)備的鋼結(jié)構(gòu)焊縫以及焊縫的熱影響區(qū)產(chǎn)生開(kāi)裂的可能性很大，包括焊縫強(qiáng)度不夠、焊接缺陷、焊接結(jié)構(gòu)不合理、焊接工藝不當(dāng)?shù)?。焊縫可能有漏焊、燒穿、裂紋、氣孔、嚴(yán)重咬邊、焊瘤熔渣及焊高不夠等缺陷，而裂紋是最嚴(yán)重的焊接缺陷。

重點(diǎn)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)存在應(yīng)力集中的焊縫進(jìn)行載荷試驗(yàn)和磁粉或滲透檢測(cè)。磁粉檢測(cè)靈敏度優(yōu)于滲透檢測(cè)。

1.3 鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕

停車設(shè)備常使用在封閉或半封閉的地下環(huán)境，環(huán)境中存在空氣潮濕或者有積水，易引起腐蝕。另外車體本身的一些油污等均可能導(dǎo)致鋼結(jié)構(gòu)框架的腐蝕，腐蝕會(huì)使停車設(shè)備金屬構(gòu)件整體或局部減薄使承載能力下降，導(dǎo)致構(gòu)件的性能下降，最終失效。

鋼結(jié)構(gòu)腐蝕檢驗(yàn)時(shí)，觀察是否做了防腐處理和防腐層狀況，目視觀察腐蝕狀況，用涂層測(cè)厚儀測(cè)量防腐層厚度，用電火花測(cè)試儀檢測(cè)防腐層致密性用超聲波測(cè)厚儀檢測(cè)結(jié)構(gòu)件剩余厚度等。

1.4 鋼結(jié)構(gòu)的變形

鋼結(jié)構(gòu)在長(zhǎng)時(shí)間的使用過(guò)程中，受外力和應(yīng)力集中載荷的影響，易出現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)變形，導(dǎo)致停車設(shè)備失效。

對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)變形檢驗(yàn)，可以先空載目測(cè)觀察，然后通過(guò)載荷試驗(yàn)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)進(jìn)行外觀檢查，利用水準(zhǔn)儀、經(jīng)緯儀測(cè)出立柱垂直度，用激光測(cè)距儀測(cè)出兩梁間對(duì)角線長(zhǎng)度、垂直距離等，用水準(zhǔn)儀測(cè)量懸臂鋼梁兩端點(diǎn)的高度差。利用全站儀等儀器測(cè)量鋼結(jié)構(gòu)框架的變形量。

2 傳動(dòng)提升系統(tǒng)的失效

2.1 磨損失效

停車設(shè)備的傳動(dòng)提升常使用鏈條和鋼絲繩。使用鏈條傳動(dòng)時(shí)，鏈條的磨損會(huì)導(dǎo)致失效，如果鏈條硬度過(guò)高會(huì)使脆性增加，而且應(yīng)力越大導(dǎo)致鏈條的磨損越嚴(yán)重。

在升降橫移類停車設(shè)備，鋼絲繩采用較多。鋼絲繩受拉伸應(yīng)力外，還承受彎曲應(yīng)力、擠壓應(yīng)力以及鋼絲繩捻制時(shí)的殘余應(yīng)力。當(dāng)鋼絲繩繞過(guò)卷筒和滑輪時(shí)，受交變彎曲和擠壓作用，在彎曲處產(chǎn)生彎曲應(yīng)力和擠壓應(yīng)力，加劇鋼絲繩的磨損，從而導(dǎo)致鋼絲繩的失效。

對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)磨損失效檢驗(yàn)，停車設(shè)備采用鋼絲繩傳動(dòng)時(shí)，對(duì)鋼絲繩進(jìn)行尺寸、斷絲、斷股、扭結(jié)、壓扁、彎折和繩芯擠出等項(xiàng)目的檢測(cè)，依據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)判斷其是否符合停車設(shè)備對(duì)鋼絲繩的要求；對(duì)鋼絲繩的端部聯(lián)接部位進(jìn)行進(jìn)行觀察和檢查，保證鋼絲繩在出現(xiàn)狀況之前及早預(yù)防，同時(shí)對(duì)停車設(shè)備卷筒的鋼絲繩進(jìn)行松弛度的檢查，以便確保鋼絲繩不能形成死結(jié)。鋼絲繩的端部聯(lián)接采用巴氏合金澆鑄時(shí)，可拆卸檢查或者進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。以鏈條傳動(dòng)時(shí)，應(yīng)進(jìn)行外觀檢查，觀察鏈條的磨損情況，是否采用了不符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的鏈條，對(duì)鏈條在安裝以后的使用過(guò)程是否有過(guò)度磨損的地方，放大鏡檢查鏈條是否有裂紋，手動(dòng)檢查過(guò)盈配合是否松動(dòng)，用卷尺測(cè)量相對(duì)磨損量。檢查是否安裝保護(hù)鏈條的防護(hù)外殼，檢查鏈條的聯(lián)接是否良好等。

2.2 斷裂失效

停車設(shè)備的斷裂失效包括傳動(dòng)系統(tǒng)中鏈條、重要軸、鏈條、重要部件的螺栓的斷裂失效。在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中，重要軸和銷軸、重要部件螺栓聯(lián)接等的斷裂失效都是引起停車設(shè)備事故發(fā)生的因素。

斷裂失效有時(shí)是受力過(guò)大造成塑性斷裂，有時(shí)是材料或者熱處理不良造成脆性斷裂，而疲勞斷裂失效是停車設(shè)備最容易發(fā)生的一種斷裂失效，在長(zhǎng)期承受變更載荷的情況下，停車設(shè)備常常發(fā)生斷軸，螺栓斷裂等事故。

在使用過(guò)程中對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)斷裂失效的檢驗(yàn)：重點(diǎn)觀察鏈條、軸和銷軸，螺栓聯(lián)接是否有裂紋。必要時(shí)進(jìn)行磁粉檢測(cè)和超聲波檢測(cè)。

3 控制系統(tǒng)失效

停車設(shè)備的控制系統(tǒng)是整個(gè)停車設(shè)備的核心，控制系統(tǒng)中分為電氣控制系統(tǒng)和液壓控制系統(tǒng)。

3.1 電氣控制系統(tǒng)的失效模式

電氣控制系統(tǒng)的主要控制對(duì)象是橫移小電機(jī)和升降大電機(jī)，根據(jù)存取車的要求對(duì)需要存取的車輛進(jìn)行升降或者橫移，在橫移的小電機(jī)和升降大電機(jī)使用過(guò)程中，改變電源相序?qū)崿F(xiàn)載車板的左右和上下移動(dòng)。控制系統(tǒng)中還要對(duì)停車設(shè)備照明等一些輔助的停車設(shè)備進(jìn)行控制，采用行程開(kāi)關(guān)控制車輛升降或者橫移到指定位置。為了判斷載車板上有無(wú)車輛，以及車輛停放是否正確等，采用了光電開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛的檢測(cè)。PLC主機(jī)、接觸器、斷路器、行程開(kāi)關(guān)、按鈕、光電開(kāi)關(guān)都是組成控制系統(tǒng)的關(guān)鍵元器件。

控制系統(tǒng)發(fā)生失效的表現(xiàn)方式主要是PLC主機(jī)、接觸器、斷路器、行車開(kāi)關(guān)、按鈕、光電開(kāi)關(guān)等組成系統(tǒng)的各個(gè)控制元件控制系統(tǒng)單個(gè)或多個(gè)失效導(dǎo)致發(fā)生故障，系統(tǒng)不能安全運(yùn)行。

電氣控制系統(tǒng)檢驗(yàn)時(shí)，對(duì)整個(gè)停車設(shè)備的控制系統(tǒng)進(jìn)行整體的試驗(yàn)和檢測(cè)，觀察是否安全可靠。試驗(yàn)接觸器、斷路器、行程開(kāi)關(guān)、按鈕、光電開(kāi)關(guān)等各個(gè)電器元件的有效性，是否按照設(shè)計(jì)圖紙的要求進(jìn)行安裝，在切斷總電源的條件下，查安裝的空氣斷路器和熔斷器的規(guī)格是否與設(shè)備設(shè)計(jì)容量相符合，線路的安裝是否正確。斷開(kāi)電源，拆下保護(hù)接零線，用接地電阻儀測(cè)量接地電阻值。

3.2 液壓控制系統(tǒng)的失效模式

有的停車設(shè)備采用有液壓系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)。它主要由液壓泵站、液壓控制閥組和液壓缸組成，運(yùn)行平穩(wěn)、安全，速度可調(diào)。當(dāng)意外停電時(shí)，應(yīng)急操作功能可以提供手動(dòng)操作方式，保證用戶可以照常存取車輛。在停車設(shè)備中，升降橫移類和汽車專用升降機(jī)類停車設(shè)備使用液壓系統(tǒng)較多，用作傳動(dòng)系統(tǒng)提升動(dòng)力。液壓系統(tǒng)中易出現(xiàn)控制閥失效，液壓系統(tǒng)中有過(guò)壓保護(hù)裝置、安全保護(hù)裝置、防脫離裝置、超行程裝置等，這些裝置在使用過(guò)程中如果發(fā)生故障，會(huì)發(fā)生安全閥不能動(dòng)作、不能卸載、安全保護(hù)裝置失效、搬運(yùn)器墜落和液壓活塞脫離等一些故障。

液壓控制系統(tǒng)檢驗(yàn)時(shí)，重點(diǎn)檢查使用過(guò)程中系統(tǒng)是否有漏油現(xiàn)象，安全閥在設(shè)定載荷的作用下是否起作用。必要時(shí)做液壓密封性試驗(yàn)，在油缸回縮后，觀察壓力表指示值，用紅外測(cè)溫儀對(duì)液壓油的油溫進(jìn)行測(cè)量。

4 安全防護(hù)裝置的失效

停車設(shè)備根據(jù)不同特點(diǎn)可以設(shè)置十幾個(gè)不同的安全裝置。在九種類型的停車設(shè)備中，不同的安全裝置運(yùn)用在不同的停車設(shè)備上，使得停車設(shè)備能夠安全可靠的運(yùn)行。常見(jiàn)的幾種安裝保護(hù)裝置包括：長(zhǎng)、寬高限制裝置、阻車裝置、人車誤入檢出裝置、防載車板墜落裝置、斷繩保護(hù)裝置、斷（松）鏈保護(hù)裝置、防止超限運(yùn)行裝置等，其中汽車專用升降機(jī)類設(shè)置了安全鉗和限速器等特殊的安全裝置。

安全裝置中，有電氣部分的安全裝置，也有機(jī)械部分的安全裝置。電氣部分的控制部分，比如人車誤入檢測(cè)裝置，在車庫(kù)入口設(shè)有光電開(kāi)關(guān)，當(dāng)設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中一旦有人車誤入，設(shè)備自動(dòng)停止運(yùn)行。由此這個(gè)裝置是預(yù)防設(shè)備運(yùn)行時(shí)，當(dāng)設(shè)備運(yùn)行中，如果有車輛或人員于前方侵入設(shè)備區(qū)時(shí)，設(shè)備之聲光報(bào)警激活，并令所有機(jī)械動(dòng)作停止。再如出入口門（柵欄門）聯(lián)鎖保護(hù)裝置，對(duì)出入口有門或圍欄的停車設(shè)備設(shè)置應(yīng)聯(lián)鎖安全檢查裝置，當(dāng)搬運(yùn)器沒(méi)有停放到準(zhǔn)確位置時(shí)出入口的門或圍欄不能開(kāi)啟；當(dāng)門或圍欄處于開(kāi)啟狀態(tài)時(shí)，搬運(yùn)器不能運(yùn)行。再如防重疊自動(dòng)檢測(cè)裝置，為避免向已停放汽車的車位再存進(jìn)汽車，設(shè)置對(duì)車位狀況（有無(wú)汽車）進(jìn)行檢測(cè)的裝置，或采取其他切實(shí)有效的防重疊措施，防止車輛損壞。

防墜落裝置是最常見(jiàn)的機(jī)械部分安全裝置，是影響整機(jī)性能的重要組成部分。防墜落裝置有純機(jī)械和機(jī)電混合式的，目前常用的是機(jī)電混合式，如電磁式防墜落裝置。這種裝置的缺點(diǎn)是一旦電磁鐵失效，機(jī)械部分裝置也會(huì)失效，安全可靠性能較差。而防墜落安全鉤是在載車板停到位時(shí)才能起作用，提升和下降階段防墜落安全鉤不起作用，值得引起重視。

安全防護(hù)裝置檢驗(yàn)時(shí)，根據(jù)不同設(shè)備功能的特點(diǎn)要求，進(jìn)行對(duì)出場(chǎng)資料的確認(rèn)和安全防護(hù)裝置的配置檢查，重點(diǎn)通過(guò)對(duì)安裝的安全裝置進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)性功能檢驗(yàn)，對(duì)安全裝置電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行線路和車體運(yùn)行試驗(yàn)測(cè)試，是否能夠感應(yīng)斷電，手動(dòng)測(cè)試機(jī)械部分的防墜落裝置中安全鉤是否能夠正常動(dòng)作斷電。

5 結(jié)論

綜上所述，通過(guò)研究分析停車設(shè)備鋼結(jié)構(gòu)、傳動(dòng)提升系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、安全防護(hù)裝置失效等模式的表現(xiàn)形式，提出了針對(duì)性的檢驗(yàn)方法，對(duì)做好停車設(shè)備的檢驗(yàn)工作具有一定的借鑒意義。參考文獻(xiàn)：

1 王吉中,張?zhí)?劉曉兵.垂直循環(huán)機(jī)械式立體停車庫(kù)鋼結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析[J].起重運(yùn)輸機(jī)械,2002(8):17～19．

2 徐格寧,楊瑞剛.立體車庫(kù)鋼結(jié)構(gòu)失效模式與失效概率計(jì)算[J].起重運(yùn)輸機(jī)械,2004(3):15～17．

3 趙永翔,張質(zhì)文.起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的開(kāi)裂失效[J].起重運(yùn)輸機(jī)械,1995(07).

4 王強(qiáng).一起機(jī)械式停車設(shè)備鋼絲繩斷裂事故及監(jiān)管措施[J].中國(guó)特種設(shè)備安全,2012,28(9): 51～52.

5 沈文龍.安全聯(lián)鎖裝置失效事故及應(yīng)采取的對(duì)策J].中國(guó)特種設(shè)備安全,2012,28(9): 53～55.

Research on Failure Modes and It’s Test Methods for Mechanical Parking Equipment

You Haizhen1Fu Yang2
(1.Baotou city special equipment inspection Baotou 014030 )
(2.Zhongshan Inspection Institute of Guangdong Province Special Equipment Inspection and Research Institute Zhongshan 528400)

The mechanical parking equipment failure modes are important for security management, inspection, accident prevention, and analysis. With the study of failure causes and failure manifestations of mechanical parking equipment, this article proposes key inspection parts and the corresponding test methods based on failure modes.

Parking equipment Failure modes Inspection methods

X941

：B

1673－257X(2014)11－35－03

10.3969/j.issn.1673-257X.2014.11.011

尤海珍（1978～),女,工程師,從事機(jī)電類特種設(shè)備檢驗(yàn)和研究。

2014-05-25）