2023年《安全技术》之新型井架断绳和停靠安全保护装置.docx

新型井架断绳和停靠平安保护装置 1．概述 井架物料提升机是国内中低层建筑施工中常用的垂直运输机械。根据建设部关于井架物料提升机平安技术标准的要求，井架物料提升机必须配备当井架吊篮悬挂或运行中发生断绳时，防止吊篮坠落的“断绳保护装置〞；以及当井架吊篮停靠在楼层时，能可靠地承担吊篮自重及工作荷载的“吊篮平安停靠装置〞。目前井架物料提升机一般都将“断绳保护装置〞和“吊篮平安停靠装置〞分别设置。“吊篮平安停靠装置〞有多种形式，各有千秋，但各有缺乏之处。我们综合考虑了多种平安装置的技术要求和使用性能，设计研制了一种多用途的新型井架平安保护装置——“断绳和停靠装置〞。经江苏省质量技术监督局专业检测站的检测和现场使用，防断绳技术性能和吊篮平安停靠性能良好，使用方便，平安可靠。 2．工作原那么及性能 2.1 结构组成 我们设计的“断绳和停靠装置〞，采用的是一套工作装置，两种平安保护功能——断绳保护和吊篮平安停靠。该装置设置在吊篮顶部，由两台防坠器和一套平安停层传动装置以及一套断绳保护传动装置组成（图1）。 图1 断绳和停靠装置简图 2.2 工作原理 “断绳和停靠装置〞的主要工作机构是防坠器。防坠器安装在吊篮顶部的两端，和吊篮一起沿着导轨上下运动。导轨通过连接板和螺栓，安装在井架架体的横杆上。防坠器主要由活动楔钳、固定楔块、拉簧及传动连杆等零部件组成，其工作原理为楔钳式平安锁（图2）。防坠器在正常工作时，活动楔钳在固定楔块斜面的作用下，从两面同时向导轨靠拢，活动楔钳水平移动△X1，并贴合导轨，此时，该平安锁转换为“闭锁〞状态（图2（b））。如果平安锁（即吊篮）在重力P的作用下继续下降（与导轨产生相对运动），那么活动楔钳在固定楔块斜向分力N的作用下，夹紧并“咬合〞导轨，其水平移动的距离（即咬痕深度）为△X2（图2（c））。此时，活动楔钳停止运动，吊篮的重力通过固定楔块、活动楔钳、导轨、连接板和横杆，传递到井架架体上。由于活动楔钳外表加工成圆弧型斜面齿，再加上斜面产生的夹紧力N，可确保活动楔钳与导轨之间的“咬合〞力远大于吊篮的重力。 图2 楔钳式平安工作原理示意图 另外，从上述防坠器的工作原理中可以看，楔钳式平安锁的运动过程分为两个阶段：①从“张口〞状态到“闭锁〞状态，活动楔钳水平移动△X1，同时垂直移动△Y1，运动时间为△t1；②从“闭锁〞状态到“咬合〞状态，活动楔钳水平移动△X2，同时垂直移动△Y2，运动时间为△t2。在防坠器的设计过程中，假设活动楔钳的楔角α=75°，吊篮加起重量P=1890（kg），“张口〞间隙△X1=5.2（mm），咬痕深度△X2=0.5（mm），通过各阶段活动楔钳运动方程和速度议程的分析，可以求出各阶段坠落距离和坠落时间分别为△Y1=19.4（mm），△t1=0.34（s），△Y2=1.8（mm），△t2=0.012（s），总的坠落距离△Y=21.2（mm），总的坠落时间△t=0.352（s）。通过计算结果也可以看出，在整个坠落过程中，第二阶段的坠落距离△Y2和坠落时间△t2，要远小于第一阶段的坠落距离△Y1和坠落时间△ t1。 当平安锁处于“闭锁〞状态时，只要放松连杆，活动楔钳在重力和拉簧的作用下向下运动。而活动楔钳两边的导向槽，使活动楔钳在向下运动的同时向外离开导轨，回到初始位置，平安锁又恢复到“张口〞状态。 当平安锁处于“咬合〞状态时，由于活动楔钳外表的斜齿已“咬合〞在导轨外表，放松连杆后，活动楔钳不会自动复位，此时只要将吊篮向上提升，活动楔钳随之与导轨产生反向相对运动，因活动楔钳外表的齿形呈倒三角形，在斜面分力的作用下，活动楔钳很容易与导轨分开，并恢复到“张口〞状态。 2.3 使用性能 2.3.1 断绳保护工况 吊篮在悬挂或升降时，固定是吊篮顶端滑轮架上的细钢丝绳拉动断绳传动装置中的销轴，并压缩弹簧（图1 A-A）。固定在销轴端部的另一根细钢丝绳那么通过滑轮连接在防坠器活动楔块上端的连杆上，此时连杆处于放松状态，即防坠器处于“张口〞状态。当发生断绳的瞬间，防坠器与吊篮同时作自由落体运动，由于压簧的外力消除，迅速恢复到平衡状态（伸长），同时带动肖轴快速移动，而销轴端部的细钢丝绳通过滑轮转向，拉动防坠器处活动楔钳上部的连杆向上运动，使防坠器迅速进入“咬合〞状态，将吊篮在瞬间停住，固定在架体上。 2.3.2 吊篮平安停靠工况 吊篮平安停靠的主要工作机构仍然是防坠器。当吊篮运行到楼层面时，施工人员翻开吊篮出料门，吊篮门上方的停层传动装置通过细钢丝绳，重复断绳坠落过程中防坠器的动作，使防坠器处于“闭锁〞状态。当施工人员关闭吊篮出料门后，停层传动装置恢复原始位置，活动楔钳在重力和拉簧的作用下，恢复到“张口〞的平衡状态。在吊篮出料门开启时，如果松动起升钢丝绳，吊篮产生向下运动的趋势，防坠器就从“闭锁〞状态转为“咬合〞状态，吊篮通过防坠器固定在架体的导轨上，起升钢丝绳不承受荷载。如需要吊篮继续工作，应收紧起升钢丝绳，活动楔钳自动复位，防坠器又回到“张口〞状态，吊篮可以继续升降。 3．结构特点 3.1 动作灵敏，制动可靠。经检测和使用，作断绳坠落试验时，吊篮的坠落行程小于30mm。吊篮在楼层停靠时，防坠器处于“闭锁〞状态，松动起升钢丝绳，吊篮无下滑现象。从前面的工作原理中就可以看出，在坠落冲击工况下，“咬痕〞坠落距离△Y2只有1.8mm，而在“闭锁〞的静止状态下，吊篮的下坠距离就更小，所以用肉眼根本看不出来。 3.2 对导轨不会产生过多的磨损。在“断绳和停靠装置〞的使用中，吊篮平安停靠的功能使用频繁，会不会因为经常使用停靠装置而加剧轨道的磨损呢？从该装置的工作原理中可以知道，吊篮在停层时，吊篮门翻开后，防坠器处于“闭锁〞状态，活动楔钳贴合导轨，但并未“咬合〞导轨，不会对导轨产生磨损。只有在起升钢丝绳松动的情况下，防坠器才转为“咬合〞状态。因此，在正常工作情况下，吊篮平安停靠装置的使用，不会加剧导轨的磨损。 3.3 吊篮可在任意位置准确停靠。由于导轨的连续性，吊篮停靠的位置，不受架体结构的限制，大大提高了该装置使用的连续性和平安性。 3.4 一套装置多种用途。由于吊篮断绳保护和平安停靠使用同一个装置——防坠器，并与吊篮上下导向运行使用同一个导轨。因此，整个装置结构简单，造价低，用途广。如果将活动楔钳的圆孤齿形相应改动，还可将其用于施工升降机吊笼的断绳保护和平安依靠。 4．小结 通过以上的分析，“断绳和停靠装置〞结构新颖，性能可靠，一机多用，而且还具有扩大其使用范围的可能性。该套平安装置已通过省级技术鉴定，受到了与会专家的好评，并已申报国家专利（申请号02293118X）。我们正在努力探索，不断完善该装置的使用功能，使井架物料提升机的使用更加平安可靠。 （陈晓苏 韩荣彬）