藺曉琳 梁小虎 李華政

(天津市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院 天津 300192)

SS150/150施工升降機(jī)墜落試驗(yàn)方法探討

藺曉琳 梁小虎 李華政

(天津市特種設(shè)備監(jiān)督檢驗(yàn)技術(shù)研究院 天津 300192)

闡述了SS150/150施工升降機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及其吊籠墜落試驗(yàn)常用方法，分析現(xiàn)有方法的不足之處，設(shè)計(jì)了一種用于提高吊籠墜落試驗(yàn)的效率和安全性的輔助裝置，并從強(qiáng)度和穩(wěn)定性的角度論證了該裝置的可靠性。

SS150/150施工升降機(jī) 墜落試驗(yàn) 可靠性 安全

SS150/150貨用施工升降機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉、承載量大，被廣泛應(yīng)用于中低層建筑的施工。然而，該類型的施工升降機(jī)結(jié)構(gòu)可靠性差，因此，很多制造廠開(kāi)始研制齒輪齒條式的SC100/100貨用施工升降機(jī)，采用地面操作方式。但由于這種SC型產(chǎn)品的成本明顯高于SS型，推廣效果并不理想，SS型貨用施工升降機(jī)仍將在一定時(shí)期內(nèi)被廣泛采用。SS型貨用施工升降機(jī)一般采用瞬時(shí)式防墜器，其可靠性遠(yuǎn)低于漸進(jìn)式防墜器，通過(guò)吊籠墜落試驗(yàn)驗(yàn)證其防墜器的可靠性非常重要。由于SS150/150施工升降機(jī)自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在進(jìn)行吊籠墜落試驗(yàn)時(shí)步驟繁瑣、耗時(shí)長(zhǎng)、安全性差。本文在參考井架式貨用施工升降機(jī)吊籠墜落試驗(yàn)方法的基礎(chǔ)上[1]，設(shè)計(jì)了一種符合SS150/150施工升降機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)吊籠試驗(yàn)方法。

1 SS150/150施工升降機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

SS150/150貨用施工升降機(jī)與井架式施工升降機(jī)的結(jié)構(gòu)有很大區(qū)別：前者有兩個(gè)吊籠，后者只有一個(gè)吊籠；前者吊籠在標(biāo)準(zhǔn)節(jié)兩側(cè)運(yùn)行，后者在標(biāo)準(zhǔn)節(jié)內(nèi)運(yùn)行；前者鋼絲繩端在標(biāo)準(zhǔn)節(jié)頂部（如圖1所示）與起重量限制器相連，不便于拆卸，后者鋼絲繩端在吊籠頂部與吊耳相連，便于拆卸。由于二者結(jié)構(gòu)的差別，不能直接將井架式貨用施工升降機(jī)的吊籠墜落試驗(yàn)方法應(yīng)用于SS150/150施工升降機(jī)。

圖1 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)頂部

2 SS150/150型施工升降機(jī)的常用吊籠墜落試驗(yàn)方法

國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定：對(duì)SS型施工升降機(jī)進(jìn)行墜落試驗(yàn)時(shí)，將吊籠上升約3m后停住，作模擬斷繩試驗(yàn)（應(yīng)上突然斷繩、不能以松繩代替斷繩），試驗(yàn)防墜安全裝置的可靠性[2]。對(duì)于SS150/150型施工升降機(jī)符合標(biāo)準(zhǔn)的墜落試驗(yàn)做法上：1）爬到標(biāo)準(zhǔn)節(jié)頂端，拆下鋼絲繩繩頭，同時(shí)，在頂端安裝手拉葫蘆；2）將升降機(jī)的鋼絲繩抽出，同時(shí)，利用鋼絲繩將吊籠與自動(dòng)脫鉤器（市場(chǎng)有售）相連（如圖2所示），再將自動(dòng)脫鉤器與手拉葫蘆鉤頭相連；3）在吊籠內(nèi)裝載額定載荷；4）利用手拉葫蘆將吊籠提升3m后停住；5）操作自動(dòng)脫鉤器，作模擬斷繩試驗(yàn)；6）試驗(yàn)結(jié)束后，利用手拉葫蘆將吊籠提升，使防墜器復(fù)位；7）利用手拉葫蘆將吊籠下降到地面；8）給施工升降機(jī)重新穿繩，爬到標(biāo)準(zhǔn)節(jié)頂端，固定鋼絲繩繩頭，拆下手拉葫蘆。

圖2 吊籠試驗(yàn)連接側(cè)視圖

可以看出上述過(guò)程十分復(fù)雜，且升降機(jī)的兩個(gè)吊籠都要進(jìn)行墜落試驗(yàn)，十分影響施工進(jìn)度，因此，很多作業(yè)人員不嚴(yán)格執(zhí)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，按照如下方式進(jìn)行吊籠墜落試驗(yàn)：1）將裝有額定載荷的吊籠提升1m左右；2）利用鋼管抵住吊籠底部（如圖3所示）；3）操作吊籠下行，由于吊籠被抵住無(wú)法下行，鋼絲繩變松；4）用木棒擊打鋼管，使之傾倒，作模擬墜落試驗(yàn)；5）操作吊籠上行，使防墜器復(fù)位，取出鋼管。該方法看似簡(jiǎn)單，實(shí)則危險(xiǎn)性非常大：1）鋼管長(zhǎng)度較大時(shí)，容易傾倒，較小時(shí)，靈敏度差的防墜器來(lái)不及動(dòng)作，會(huì)發(fā)生吊籠托底事故；2）鋼管擊打方向選擇不好，或一次擊打未將鋼管擊倒時(shí)，極易發(fā)生吊籠脫軌事故；3）該方法利用松繩模擬斷繩，由于吊籠墜落速度非?？?，標(biāo)準(zhǔn)節(jié)頂部的滑輪可能來(lái)不及旋轉(zhuǎn)而發(fā)生滑輪脫槽（如圖4所示），由于標(biāo)準(zhǔn)節(jié)受到巨大沖擊力，容易發(fā)生標(biāo)準(zhǔn)節(jié)傾斜甚至上整體傾覆事故。因此，為SS150/150施工升降機(jī)設(shè)計(jì)一種符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，操作簡(jiǎn)便的吊籠墜落試驗(yàn)方法非常必要。

圖3 吊籠

圖4 標(biāo)準(zhǔn)節(jié)頂部滑輪

3 吊籠墜落試驗(yàn)的輔助裝置設(shè)計(jì)

圖5 吊籠滑輪

SS150/150施工升降機(jī)的吊籠與鋼絲繩連接處結(jié)構(gòu)如圖5所示，滑輪通過(guò)U型環(huán)與吊籠相連，此U型環(huán)可拆卸，進(jìn)行墜落試驗(yàn)前，先將滑輪與軸作為整體進(jìn)行拆卸。輔助裝置的結(jié)構(gòu)示意圖如圖6所示，將施工升降機(jī)鋼絲繩、原滑輪與軸一同安裝在三角架上，三角架下端與自動(dòng)脫鉤器相連，吊籠原滑輪安裝位置用與原滑輪軸型號(hào)相同的軸代替，利用鋼絲繩將軸與自動(dòng)脫鉤器連接在一起。

圖6 吊籠墜落試驗(yàn)輔助裝置

利用該裝置進(jìn)行吊籠墜落試驗(yàn)的步驟為：1）拆卸滑輪，將吊籠試驗(yàn)輔助裝置與吊籠相連；2）利用操作臺(tái)使吊籠上升約3m后停??；3）操作自動(dòng)脫鉤器，作模擬斷繩試驗(yàn)；4）試驗(yàn)結(jié)束后重新將自動(dòng)脫鉤器與鋼絲繩相連，提升吊籠使防墜器復(fù)位；5）將吊籠下降至地面，卸下吊籠試驗(yàn)輔助裝置，將滑輪和鋼絲繩裝回原位置。與原方法相比，該方法不需要安裝手拉葫蘆，不需要爬到標(biāo)準(zhǔn)節(jié)頂部去拆卸鋼絲繩頭，提高了作業(yè)安全性，同時(shí)，大大降低了進(jìn)行吊籠墜落試驗(yàn)的時(shí)間。

所設(shè)計(jì)的輔助裝置核心部分上起支撐用的三角形架體（以下簡(jiǎn)稱“三角架”），接下來(lái)分析它的平衡穩(wěn)定性。為使三角架能保持穩(wěn)定，其重心必須與自動(dòng)脫鉤器位于一條直線上，且越靠下越穩(wěn)定[3]（如圖7所示）。均質(zhì)物體的重心（xc，yc，zc）的計(jì)算公式為：

由于三角架關(guān)于xoy平面，yoz平面對(duì)稱，因此，xc=0，zc=0，三角架水平桿關(guān)于xoz平面對(duì)稱，則yc一定位于xoz平面下方，符合設(shè)計(jì)要求。在三角架與自動(dòng)脫鉤器連接后，重心會(huì)進(jìn)一步下降，整套吊籠墜落試驗(yàn)輔助裝置可以在施工升降機(jī)的鋼絲繩上保持穩(wěn)定。

圖7 輔助裝置的三角架體圖

式中：

A——構(gòu)件的截面面積；

N——計(jì)算的軸向力；

φ——根據(jù)軸心受壓構(gòu)件的長(zhǎng)細(xì)比λ和截面類型確定的軸心受壓穩(wěn)定系數(shù)。

取安全系數(shù)為2，則[σ]=117.5MPa，查表取φ=0.661，取N=5092N，取A=1.766×10-4m2，經(jīng)計(jì)算σ=43.6MPa＜[σ]，滿足穩(wěn)定性條件。

最后，分析三角架的強(qiáng)度?，F(xiàn)利用ansys有限元分析軟件計(jì)算在吊籠施加額定載荷時(shí)的應(yīng)力情況和位移情況，假設(shè)吊籠的重量為300kg，分析結(jié)果如8圖所示：最大應(yīng)力值為36.1MPa，最大位移值為3.71mm，三角架所用的材料為塑性材料，按材料的屈服強(qiáng)度計(jì)算，結(jié)構(gòu)安全系數(shù)不應(yīng)小于2[5]，計(jì)算時(shí)應(yīng)考慮應(yīng)力集中系數(shù)f1和動(dòng)載系數(shù)f2：

其次，分析三角架的彈性穩(wěn)定性。實(shí)腹式軸心受壓構(gòu)件的整體穩(wěn)定性計(jì)算公式為[4]：

式中：

σ——材料屈服強(qiáng)度；

σ1——結(jié)構(gòu)質(zhì)量產(chǎn)生的應(yīng)力；

σ2——額定載荷產(chǎn)生的應(yīng)力；

f1——應(yīng)力集中系數(shù)（取為1.2）；

f2——?jiǎng)恿d荷系數(shù)（取為1.25）。

σ1數(shù)值很小可以忽略，σ=235MPa，σ2=36.1MPa，經(jīng)計(jì)算可得n=4.33>2。

綜上可知，所設(shè)計(jì)的輔助裝置具有足夠的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，滿足吊籠墜落試驗(yàn)的使用要求。

圖8 ansys分析結(jié)果

4 結(jié)束語(yǔ)

SS型貨用施工升降機(jī)依靠其成本優(yōu)勢(shì)仍將在一定時(shí)期內(nèi)被廣泛用于建筑施工，希望通過(guò)本文的分析和討論，能為作業(yè)人員進(jìn)行吊籠墜落試驗(yàn)提供幫助，減少安全事故的發(fā)生。

[1] 運(yùn)向勇，王保衛(wèi)，賀習(xí)福. 井架物料提升機(jī)吊籠墜落試驗(yàn)方法[J]．起重運(yùn)輸機(jī)械，2013，(6)：108-110.

[2] GB/T 10054—2005 施工升降機(jī)[S].

[3] 和 興鎖，支希哲．理論力學(xué)Ⅱ[M]．北京：科學(xué)出版社，2005．

[4] GB/T 3811—2008 起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[5] JG 5099—1998 高空作業(yè)機(jī)械安全規(guī)則[S].

Discussion on the Drop Test Method of SS150 / 150 Construction Hoist

Lin Xiaolin Liang Xiaohu Li Huazheng
(Tianjin Special Equipment Inspection Institute Tianjin 300192)

This paper describes the structural characteristics of SS150/150 construction hoist, and introduces the common methods of cage drop test, analyzes the shortcomings of the conventional methods, designs an auxiliary device to improve the effciency and safety of cage drop test, and demonstrates the reliability of the device from the perspective of strength and stability.

SS150/150 construction hoist Drop test Reliability Safety

X941

B

1673-257X(2017)02-0014-03

10.3969/j.issn.1673-257X.2017.02.004

藺曉琳(1986～)，男，本科，工程師，從事特種設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)工作。

2016-08-21）