1．概述

井架物料提升機是國內中低層建筑施工中常用的垂直運輸機械。根據(jù)建設部關于井架物料提升機安全技術標準的要求，井架物料提升機必須配備當井架吊籃懸掛或運行中發(fā)生斷繩時，防止吊籃墜落的“斷繩保護裝置”；以及當井架吊籃停靠在樓層時，能可靠地承擔吊籃自重及工作荷載的“吊籃安全停靠裝置”。目前井架物料提升機一般都將“斷繩保護裝置”和“吊籃安全?？垦b置”分別設置?！暗趸@安全?？垦b置”有多種形式，各有千秋，但各有不足之處。我們綜合考慮了多種安全裝置的技術要求和使用性能，設計研制了一種多用途的新型井架安全保護裝置——“斷繩和停靠裝置”。經(jīng)江蘇省質量技術監(jiān)督局專業(yè)檢測站的檢測和現(xiàn)場使用，防斷繩技術性能和吊籃安全?？啃阅芰己?，使用方便，安全可靠。

2．工作原則及性能

2.1 結構組成

我們設計的“斷繩和?？垦b置”，采用的是一套工作裝置，兩種安全保護功能——斷繩保護和吊籃安全?？俊Ｔ撗b置設置在吊籃頂部，由兩臺防墜器和一套安全停層傳動裝置以及一套斷繩保護傳動裝置組成（圖1）。



圖1 斷繩和?？垦b置簡圖

2.2 工作原理

“斷繩和?？垦b置”的主要工作機構是防墜器。防墜器安裝在吊籃頂部的兩端，和吊籃一起沿著導軌上下運動。導軌通過連接板和螺栓，安裝在井架架體的橫桿上。防墜器主要由活動楔鉗、固定楔塊、拉簧及傳動連桿等零部件組成，其工作原理為楔鉗式安全鎖（圖2）。防墜器在正常工作時，活動楔鉗在固定楔塊斜面的作用下，從兩面同時向導軌靠攏，活動楔鉗水平移動△X₁，并貼合導軌，此時，該安全鎖轉換為“閉鎖”狀態(tài)（圖2（b））。如果安全鎖（即吊籃）在重力P的作用下繼續(xù)下降（與導軌產生相對運動），則活動楔鉗在固定楔塊斜向分力N的作用下，夾緊并“咬合”導軌，其水平移動的距離（即咬痕深度）為△X₂（圖2（c））。此時，活動楔鉗停止運動，吊籃的重力通過固定楔塊、活動楔鉗、導軌、連接板和橫桿，傳遞到井架架體上。由于活動楔鉗表面加工成圓弧型斜面齒，再加上斜面產生的夾緊力N，可確?；顒有ㄣQ與導軌之間的“咬合”力遠大于吊籃的重力。



圖2 楔鉗式安全工作原理示意圖

另外，從上述防墜器的工作原理中可以看，楔鉗式安全鎖的運動過程分為兩個階段：①從“張口”狀態(tài)到“閉鎖”狀態(tài)，活動楔鉗水平移動△X₁，同時垂直移動△Y₁，運動時間為△t₁；②從“閉鎖”狀態(tài)到“咬合”狀態(tài)，活動楔鉗水平移動△X₂，同時垂直移動△Y₂，運動時間為△t₂。在防墜器的設計過程中，若活動楔鉗的楔角α=75°，吊籃加起重量P=1890（kg），“張口”間隙△X₁=5.2（mm），咬痕深度△X₂=0.5（mm），通過各階段活動楔鉗運動方程和速度議程的分析，可以求出各階段墜落距離和墜落時間分別為△Y₁=19.4（mm），△t₁=0.34（s），△Y₂=1.8（mm），△t₂=0.012（s），總的墜落距離△Y=21.2（mm），總的墜落時間△t=0.352（s）。通過計算結果也可以看出，在整個墜落過程中，第二階段的墜落距離△Y₂和墜落時間△t₂，要遠小于第一階段的墜落距離△Y₁和墜落時間△ t₁。

當安全鎖處于“閉鎖”狀態(tài)時，只要放松連桿，活動楔鉗在重力和拉簧的作用下向下運動。而活動楔鉗兩邊的導向槽，使活動楔鉗在向下運動的同時向外離開導軌，回到初始位置，安全鎖又恢復到“張口”狀態(tài)。

當安全鎖處于“咬合”狀態(tài)時，由于活動楔鉗表面的斜齒已“咬合”在導軌表面，放松連桿后，活動楔鉗不會自動復位，此時只要將吊籃向上提升，活動楔鉗隨之與導軌產生反向相對運動，因活動楔鉗表面的齒形呈倒三角形，在斜面分力的作用下，活動楔鉗很容易與導軌分開，并恢復到“張口”狀態(tài)。

2.3 使用性能

2.3.1 斷繩保護工況

吊籃在懸掛或升降時，固定是吊籃頂端滑輪架上的細鋼絲繩拉動斷繩傳動裝置中的銷軸，并壓縮彈簧（圖1 A-A）。固定在銷軸端部的另一根細鋼絲繩則通過滑輪連接在防墜器活動楔塊上端的連桿上，此時連桿處于放松狀態(tài)，即防墜器處于“張口”狀態(tài)。當發(fā)生斷繩的瞬間，防墜器與吊籃同時作自由落體運動，由于壓簧的外力消除，迅速恢復到平衡狀態(tài)（伸長），同時帶動肖軸快速移動，而銷軸端部的細鋼絲繩通過滑輪轉向，拉動防墜器處活動楔鉗上部的連桿向上運動，使防墜器迅速進入“咬合”狀態(tài)，將吊籃在瞬間停住，固定在架體上。

2.3.2 吊籃安全?？抗r

吊籃安全停靠的主要工作機構仍然是防墜器。當?shù)趸@運行到樓層面時，施工人員打開吊籃出料門，吊籃門上方的停層傳動裝置通過細鋼絲繩，重復斷繩墜落過程中防墜器的動作，使防墜器處于“閉鎖”狀態(tài)。當施工人員關閉吊籃出料門后，停層傳動裝置恢復原始位置，活動楔鉗在重力和拉簧的作用下，恢復到“張口”的平衡狀態(tài)。在吊籃出料門開啟時，如果松動起升鋼絲繩，吊籃產生向下運動的趨勢，防墜器就從“閉鎖”狀態(tài)轉為“咬合”狀態(tài)，吊籃通過防墜器固定在架體的導軌上，起升鋼絲繩不承受荷載。如需要吊籃繼續(xù)工作，應收緊起升鋼絲繩，活動楔鉗自動復位，防墜器又回到“張口”狀態(tài)，吊籃可以繼續(xù)升降。

3．結構特點

3.1 動作靈敏，制動可靠。經(jīng)檢測和使用，作斷繩墜落試驗時，吊籃的墜落行程小于30mm。吊籃在樓層停靠時，防墜器處于“閉鎖”狀態(tài)，松動起升鋼絲繩，吊籃無下滑現(xiàn)象。從前面的工作原理中就可以看出，在墜落沖擊工況下，“咬痕”墜落距離△Y₂只有1.8mm，而在“閉鎖”的靜止狀態(tài)下，吊籃的下墜距離就更小，所以用肉眼根本看不出來。

3.2 對導軌不會產生過多的磨損。在“斷繩和停靠裝置”的使用中，吊籃安全?？康墓δ苁褂妙l繁，會不會因為經(jīng)常使用?？垦b置而加劇軌道的磨損呢？從該裝置的工作原理中可以知道，吊籃在停層時，吊籃門打開后，防墜器處于“閉鎖”狀態(tài)，活動楔鉗貼合導軌，但并未“咬合”導軌，不會對導軌產生磨損。只有在起升鋼絲繩松動的情況下，防墜器才轉為“咬合”狀態(tài)。因此，在正常工作情況下，吊籃安全?？垦b置的使用，不會加劇導軌的磨損。

3.3 吊籃可在任意位置準確停靠。由于導軌的連續(xù)性，吊籃?？康奈恢?，不受架體結構的限制，大大提高了該裝置使用的連續(xù)性和安全性。

3.4 一套裝置多種用途。由于吊籃斷繩保護和安全?？渴褂猛粋€裝置——防墜器，并與吊籃上下導向運行使用同一個導軌。因此，整個裝置結構簡單，造價低，用途廣。如果將活動楔鉗的圓孤齒形相應改動，還可將其用于施工升降機吊籠的斷繩保護和安全依靠。

4．小結

通過以上的分析，“斷繩和?？垦b置”結構新穎，性能可靠，一機多用，而且還具有擴大其使用范圍的可能性。該套安全裝置已通過省級技術鑒定，受到了與會專家的好評，并已申報國家專利（申請?zhí)?2293118X）。我們正在努力探索，不斷完善該裝置的使用功能，使井架物料提升機的使用更加安全可靠。 （陳曉蘇 韓榮彬）