齊福權(quán)

摘? ? 要：作為施工升降機(jī)最重要的安全部件，防墜安全器的定期檢測(cè)尤為重要?；贏ndroid平臺(tái)設(shè)計(jì)了SAJ30/40型齒輪漸進(jìn)式防墜安全器嵌入式檢測(cè)系統(tǒng)，分別采用角度傳感器和速度傳感器測(cè)量防墜安全器錐轂旋轉(zhuǎn)角度和升降機(jī)實(shí)時(shí)運(yùn)行速度，通過(guò)上位機(jī)分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，輸出防墜安全器的制動(dòng)距離和動(dòng)作速度。

關(guān)鍵詞：施工升降機(jī);吊籠墜落;防墜安全器

1? 前言

由于近幾年以來(lái)建筑行業(yè)的快速發(fā)展，建筑項(xiàng)目逐漸增多，所以工地上對(duì)于施工設(shè)備的安全性和可靠性要求也越來(lái)越嚴(yán)格。在另一方面，國(guó)家也為運(yùn)輸安全設(shè)備制定了相關(guān)的規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)，以保證施工設(shè)備能夠高效、安全地運(yùn)行。

2? 施工升降機(jī)基礎(chǔ)方案設(shè)計(jì)

2.1? 基礎(chǔ)定位

本工程地下室4層，考慮現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，在7#筒內(nèi)電梯基坑位置設(shè)置2部施工升降機(jī)，其中1#施工升降機(jī)為雙籠，2#施工升降機(jī)為單籠。這樣可以有效利用筒內(nèi)空間且升降機(jī)基礎(chǔ)箱形梁可以放置在結(jié)構(gòu)梁上，結(jié)構(gòu)梁下部采用鋼管柱支撐結(jié)構(gòu)形式。

2.2? 基礎(chǔ)承力支頂設(shè)計(jì)

結(jié)合塔樓地下室施工情況，1#、2#施工升降機(jī)基礎(chǔ)選擇布置在地下1層，選用箱形梁基礎(chǔ)，箱形梁基礎(chǔ)一端支承在結(jié)構(gòu)梁上，另一端與預(yù)埋件焊接。箱形梁材質(zhì)為Q235，長(zhǎng)度為2.9m，截面尺寸為250mm×500mm×20mm×26mm。上部荷載通過(guò)箱形梁傳遞至地下1層結(jié)構(gòu)梁上?？紤]到上部荷載較大，因此，在結(jié)構(gòu)梁下部使用截面為φ299mm×16mm的鋼管柱（材質(zhì)為Q235）進(jìn)行支頂，直至將豎向荷載傳遞到塔樓地下室基礎(chǔ)底板上。

2.3? 安裝工藝

2.3.1? 放線定位

準(zhǔn)確放線定位出施工升降機(jī)基礎(chǔ)箱形梁的位置以及支頂鋼管柱在各結(jié)構(gòu)層的位置，確保支頂鋼管柱上下對(duì)齊、對(duì)準(zhǔn)。

2.3.2? 下部支頂鋼管柱安裝

支頂鋼管柱安裝按照從基礎(chǔ)底板向上逐層安裝的順序進(jìn)行，確保下一層鋼管柱支頂牢固后方再進(jìn)行上一層鋼管柱的就位安裝。根據(jù)鋼管柱位置在結(jié)構(gòu)梁上下添加600mm×400mm×16mm的墊板，墊板固定方式為在結(jié)構(gòu)板上鉆孔并用高強(qiáng)螺桿連接，螺桿直徑16mm。墊板上開(kāi)設(shè)的螺栓孔必須準(zhǔn)確定位，由責(zé)任工程師及項(xiàng)目測(cè)量工程師復(fù)核。墊板與結(jié)構(gòu)梁之間的縫隙用灌漿料填實(shí)，確保傳力均勻。鋼管柱與墊板焊接采用坡口焊，必須保證焊縫飽滿(mǎn);地下室施工階段環(huán)境較為潮濕，為防止鋼管柱銹蝕，應(yīng)對(duì)鋼管柱進(jìn)行防腐處理。地下3層結(jié)構(gòu)梁邊線與地下2層結(jié)構(gòu)梁邊線相差160mm，為了解決鋼管柱支頂面積不足的問(wèn)題，采用22#槽鋼進(jìn)行對(duì)抱焊接，端頭加焊厚16mm鋼板加固處理。

2.3.3? 上部箱形梁安裝

上部箱形梁安裝時(shí)，一端與剪力墻埋件焊接固定，另一端搭接于結(jié)構(gòu)梁上。為增強(qiáng)施工升降機(jī)基礎(chǔ)兩箱形梁的整體性，以便更好地保證安全，在兩箱形梁之間用20#槽鋼進(jìn)行桁架式焊接連接。

2.3.4? ?基礎(chǔ)范圍防油污措施

升降機(jī)運(yùn)行期間產(chǎn)生較多潤(rùn)滑油油污，需防止污染主體結(jié)構(gòu)，采用鋪設(shè)防水卷材、定期清理油污等方式處理。施工升降機(jī)基礎(chǔ)覆蓋范圍梁板結(jié)構(gòu)表面鋪設(shè)1層膨潤(rùn)土防水毯并澆筑厚50mm的C20保護(hù)層，靠近核心筒剪力墻一側(cè)膨潤(rùn)土防水毯上卷1m固定。

2.3.5? 檢查驗(yàn)收

檢查鋼管柱中心位置誤差，將其控制在20mm以?xún)?nèi)，垂直度也控制在20mm以?xún)?nèi);箱形梁水平度控制在10mm以?xún)?nèi);箱形梁與剪力墻埋件、箱形梁間加固槽鋼、鋼管柱與墊板間焊縫均應(yīng)滿(mǎn)足規(guī)范要求。

3? 施工升降機(jī)防墜安全器嵌入式檢測(cè)

3.1? 檢測(cè)原理

3.1.1? 齒輪漸進(jìn)式防墜安全器工作原理

施工升降機(jī)運(yùn)行時(shí)通過(guò)齒條齒輪帶動(dòng)防墜安全器離心制動(dòng)塊旋轉(zhuǎn)，當(dāng)升降機(jī)下行速度達(dá)到動(dòng)作速度時(shí)，防墜安全器啟動(dòng)制動(dòng)過(guò)程。防墜安全器齒輪與離心制動(dòng)塊共軸，達(dá)到動(dòng)作速度時(shí)，離心制動(dòng)塊甩開(kāi)嵌入錐轂內(nèi)側(cè)的凹槽并帶動(dòng)錐轂轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪、離心制動(dòng)塊和錐轂三者同角度共軸旋轉(zhuǎn)，錐轂外側(cè)與摩擦板之間的摩擦力是防墜安全器的最終制動(dòng)力，并通過(guò)齒輪齒條制停升降機(jī)。制動(dòng)距離是制動(dòng)過(guò)程中升降機(jī)的運(yùn)行距離，與制動(dòng)過(guò)程中齒輪旋轉(zhuǎn)角度對(duì)應(yīng)的分度圓弧長(zhǎng)成線性關(guān)系。

3.1.2? 制動(dòng)距離測(cè)量原理

施工升降機(jī)制動(dòng)過(guò)程中，防墜安全器齒輪、離心制動(dòng)塊和錐轂三者同角度共軸旋轉(zhuǎn)，齒輪和錐轂旋轉(zhuǎn)的角度值相同，根據(jù)GB/T34025-2017《施工升降機(jī)用齒輪漸進(jìn)式防墜安全器》，防墜安全器制動(dòng)距離的計(jì)算公式如式所示。

式中L為防墜安全器的制動(dòng)距離;d1為齒輪分度圓直徑，本文采用的齒輪d1=120mm;β為錐轂旋轉(zhuǎn)角度。制動(dòng)過(guò)程中防墜安全器卸載螺栓與錐轂以相同角度旋轉(zhuǎn)，防墜安全器檢測(cè)系統(tǒng)采用角度傳感器直接測(cè)量卸載螺栓在制動(dòng)過(guò)程中的旋轉(zhuǎn)角度。

3.1.3? 速度測(cè)量原理

防墜安全器檢測(cè)系統(tǒng)通過(guò)速度傳感器測(cè)量施工升降機(jī)的運(yùn)行速度。測(cè)速系統(tǒng)采用結(jié)構(gòu)齒輪

與升降機(jī)的齒條嚙合，速度傳感器測(cè)量結(jié)構(gòu)齒輪的轉(zhuǎn)速，根據(jù)齒輪轉(zhuǎn)速和分度圓直徑計(jì)算升降機(jī)的運(yùn)行速度：

式中V為升降機(jī)運(yùn)行速度（m/s）;d[2]為齒輪分度圓直徑，本文采用的齒輪d[2]=120mm;n為齒輪轉(zhuǎn)速（r/min）。防墜安全器的動(dòng)作速度是防墜安全器開(kāi)始動(dòng)作時(shí)升降機(jī)的運(yùn)行速度，防墜安全器動(dòng)作時(shí)角度傳感器測(cè)量角度的變化，故動(dòng)作速度近似為角度傳感器角度值開(kāi)始變化時(shí)升降機(jī)的運(yùn)行速度。利用角度傳感器和速度傳感器采集的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)描繪參數(shù)-時(shí)間曲線，由角度-時(shí)間曲線可得角度開(kāi)始變化的時(shí)刻t1，由速度-時(shí)間曲線可得t1時(shí)刻升降機(jī)的運(yùn)行速度，即防墜安全器的動(dòng)作速度。

3.2? 檢測(cè)系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)

防墜安全器檢測(cè)系統(tǒng)主要由工業(yè)平板PC、角度傳感器和速度傳感器組成，配備微型打印機(jī)實(shí)現(xiàn)檢測(cè)結(jié)果的在線打印。

3.2.1? 工業(yè)平板PC

工業(yè)平板PC是檢測(cè)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)傳感器采集數(shù)據(jù)分析、顯示和存儲(chǔ)的核心設(shè)備，工業(yè)平板PC內(nèi)部采用三星S5P4418核心板、四核Cortex-A9架構(gòu)，操作系統(tǒng)為Android4.4.2，具有2路RS485和2路RS232工業(yè)接口。

3.2.2? 角度傳感器

角度傳感器采用絕對(duì)值編碼器，分辨率為1024脈沖/轉(zhuǎn)，支持RS485MODBUSRTU工作方式，以差分平衡方式傳輸信號(hào)，具有很強(qiáng)的抗共模干擾能力。MODBUS協(xié)議是工業(yè)上常用的通信協(xié)議，其標(biāo)準(zhǔn)如下：[地址碼][功能碼][數(shù)據(jù)區(qū)][校驗(yàn)碼]MODBUS協(xié)議RTU工作模式下，每個(gè)報(bào)文須以連續(xù)字符流進(jìn)行傳送且采用CRC校驗(yàn)，具有較高的數(shù)據(jù)密度，并且傳輸穩(wěn)定，通信效率高。

3.2.3? 速度傳感器

速度傳感器由增量編碼器和測(cè)速模塊組成。增量編碼器分辨率1200脈沖/轉(zhuǎn)，推挽輸出方式。測(cè)速模塊以STM32F103控制器為核心，將增量編碼器輸出的脈沖信號(hào)處理為轉(zhuǎn)速，通過(guò)RS232接口與上位機(jī)實(shí)現(xiàn)通信。

4? 結(jié)束語(yǔ)

施工升降機(jī)防墜安全器嵌入式檢測(cè)系統(tǒng)是以傳感器器件作為檢測(cè)基礎(chǔ)的嵌入式檢測(cè)設(shè)備，基于Android平臺(tái)及Java編程語(yǔ)言設(shè)計(jì)了上位機(jī)分析軟件，以串口通信的方式實(shí)現(xiàn)傳感器和上位機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸。本檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)于制動(dòng)距離的理論測(cè)量精度約為±1mm，完全可以滿(mǎn)足施工升降機(jī)防墜安全器的檢測(cè)要求。

參考文獻(xiàn)：

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