SS150/150施工升降机坠落试验方法探讨

蔺晓琳 梁小虎 李华政

(天津市特种设备监督检验技术研究院 天津 300192)

SS150/150施工升降机坠落试验方法探讨

蔺晓琳 梁小虎 李华政

(天津市特种设备监督检验技术研究院 天津 300192)

阐述了SS150/150施工升降机的结构特点及其吊笼坠落试验常用方法，分析现有方法的不足之处，设计了一种用于提高吊笼坠落试验的效率和安全性的辅助装置，并从强度和稳定性的角度论证了该装置的可靠性。

SS150/150施工升降机 坠落试验 可靠性 安全

SS150/150货用施工升降机的结构简单、造价低廉、承载量大，被广泛应用于中低层建筑的施工。然而，该类型的施工升降机结构可靠性差，因此，很多制造厂开始研制齿轮齿条式的SC100/100货用施工升降机，采用地面操作方式。但由于这种SC型产品的成本明显高于SS型，推广效果并不理想，SS型货用施工升降机仍将在一定时期内被广泛采用。SS型货用施工升降机一般采用瞬时式防坠器，其可靠性远低于渐进式防坠器，通过吊笼坠落试验验证其防坠器的可靠性非常重要。由于SS150/150施工升降机自身的结构特点，在进行吊笼坠落试验时步骤繁琐、耗时长、安全性差。本文在参考井架式货用施工升降机吊笼坠落试验方法的基础上[1]，设计了一种符合SS150/150施工升降机结构特点吊笼试验方法。

1 SS150/150施工升降机的结构特点

SS150/150货用施工升降机与井架式施工升降机的结构有很大区别：前者有两个吊笼，后者只有一个吊笼；前者吊笼在标准节两侧运行，后者在标准节内运行；前者钢丝绳端在标准节顶部（如图1所示）与起重量限制器相连，不便于拆卸，后者钢丝绳端在吊笼顶部与吊耳相连，便于拆卸。由于二者结构的差别，不能直接将井架式货用施工升降机的吊笼坠落试验方法应用于SS150/150施工升降机。

图1 标准节顶部

2 SS150/150型施工升降机的常用吊笼坠落试验方法

国家标准中规定：对SS型施工升降机进行坠落试验时，将吊笼上升约3m后停住，作模拟断绳试验（应上突然断绳、不能以松绳代替断绳），试验防坠安全装置的可靠性[2]。对于SS150/150型施工升降机符合标准的坠落试验做法上：1）爬到标准节顶端，拆下钢丝绳绳头，同时，在顶端安装手拉葫芦；2）将升降机的钢丝绳抽出，同时，利用钢丝绳将吊笼与自动脱钩器（市场有售）相连（如图2所示），再将自动脱钩器与手拉葫芦钩头相连；3）在吊笼内装载额定载荷；4）利用手拉葫芦将吊笼提升3m后停住；5）操作自动脱钩器，作模拟断绳试验；6）试验结束后，利用手拉葫芦将吊笼提升，使防坠器复位；7）利用手拉葫芦将吊笼下降到地面；8）给施工升降机重新穿绳，爬到标准节顶端，固定钢丝绳绳头，拆下手拉葫芦。

图2 吊笼试验连接侧视图

可以看出上述过程十分复杂，且升降机的两个吊笼都要进行坠落试验，十分影响施工进度，因此，很多作业人员不严格执行国家标准，按照如下方式进行吊笼坠落试验：1）将装有额定载荷的吊笼提升1m左右；2）利用钢管抵住吊笼底部（如图3所示）；3）操作吊笼下行，由于吊笼被抵住无法下行，钢丝绳变松；4）用木棒击打钢管，使之倾倒，作模拟坠落试验；5）操作吊笼上行，使防坠器复位，取出钢管。该方法看似简单，实则危险性非常大：1）钢管长度较大时，容易倾倒，较小时，灵敏度差的防坠器来不及动作，会发生吊笼托底事故；2）钢管击打方向选择不好，或一次击打未将钢管击倒时，极易发生吊笼脱轨事故；3）该方法利用松绳模拟断绳，由于吊笼坠落速度非常快，标准节顶部的滑轮可能来不及旋转而发生滑轮脱槽（如图4所示），由于标准节受到巨大冲击力，容易发生标准节倾斜甚至上整体倾覆事故。因此，为SS150/150施工升降机设计一种符合国家标准，操作简便的吊笼坠落试验方法非常必要。

图3 吊笼

图4 标准节顶部滑轮

3 吊笼坠落试验的辅助装置设计

图5 吊笼滑轮

SS150/150施工升降机的吊笼与钢丝绳连接处结构如图5所示，滑轮通过U型环与吊笼相连，此U型环可拆卸，进行坠落试验前，先将滑轮与轴作为整体进行拆卸。辅助装置的结构示意图如图6所示，将施工升降机钢丝绳、原滑轮与轴一同安装在三角架上，三角架下端与自动脱钩器相连，吊笼原滑轮安装位置用与原滑轮轴型号相同的轴代替，利用钢丝绳将轴与自动脱钩器连接在一起。

图6 吊笼坠落试验辅助装置

利用该装置进行吊笼坠落试验的步骤为：1）拆卸滑轮，将吊笼试验辅助装置与吊笼相连；2）利用操作台使吊笼上升约3m后停住；3）操作自动脱钩器，作模拟断绳试验；4）试验结束后重新将自动脱钩器与钢丝绳相连，提升吊笼使防坠器复位；5）将吊笼下降至地面，卸下吊笼试验辅助装置，将滑轮和钢丝绳装回原位置。与原方法相比，该方法不需要安装手拉葫芦，不需要爬到标准节顶部去拆卸钢丝绳头，提高了作业安全性，同时，大大降低了进行吊笼坠落试验的时间。

所设计的辅助装置核心部分上起支撑用的三角形架体（以下简称“三角架”），接下来分析它的平衡稳定性。为使三角架能保持稳定，其重心必须与自动脱钩器位于一条直线上，且越靠下越稳定[3]（如图7所示）。均质物体的重心（xc，yc，zc）的计算公式为：

由于三角架关于xoy平面，yoz平面对称，因此，xc=0，zc=0，三角架水平杆关于xoz平面对称，则yc一定位于xoz平面下方，符合设计要求。在三角架与自动脱钩器连接后，重心会进一步下降，整套吊笼坠落试验辅助装置可以在施工升降机的钢丝绳上保持稳定。

图7 辅助装置的三角架体图

式中：

A——构件的截面面积；

N——计算的轴向力；

φ——根据轴心受压构件的长细比λ和截面类型确定的轴心受压稳定系数。

取安全系数为2，则[σ]=117.5MPa，查表取φ=0.661，取N=5092N，取A=1.766×10-4m2，经计算σ=43.6MPa＜[σ]，满足稳定性条件。

最后，分析三角架的强度。现利用ansys有限元分析软件计算在吊笼施加额定载荷时的应力情况和位移情况，假设吊笼的重量为300kg，分析结果如8图所示：最大应力值为36.1MPa，最大位移值为3.71mm，三角架所用的材料为塑性材料，按材料的屈服强度计算，结构安全系数不应小于2[5]，计算时应考虑应力集中系数f1和动载系数f2：

其次，分析三角架的弹性稳定性。实腹式轴心受压构件的整体稳定性计算公式为[4]：

式中：

σ——材料屈服强度；

σ1——结构质量产生的应力；

σ2——额定载荷产生的应力；

f1——应力集中系数（取为1.2）；

f2——动力载荷系数（取为1.25）。

σ1数值很小可以忽略，σ=235MPa，σ2=36.1MPa，经计算可得n=4.33>2。

综上可知，所设计的辅助装置具有足够的强度和稳定性，满足吊笼坠落试验的使用要求。

图8 ansys分析结果

4 结束语

SS型货用施工升降机依靠其成本优势仍将在一定时期内被广泛用于建筑施工，希望通过本文的分析和讨论，能为作业人员进行吊笼坠落试验提供帮助，减少安全事故的发生。

[1] 运向勇，王保卫，贺习福. 井架物料提升机吊笼坠落试验方法[J]．起重运输机械，2013，(6)：108-110.

[2] GB/T 10054—2005 施工升降机[S].

[3] 和 兴锁，支希哲．理论力学Ⅱ[M]．北京：科学出版社，2005．

[4] GB/T 3811—2008 起重机设计规范[S].

[5] JG 5099—1998 高空作业机械安全规则[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

蔺晓琳(1986～)，男，本科，工程师，从事特种设备检验检测工作。

2016-08-21）