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多繩安全物料提升機(jī)的改造方案
1.前言
目前建筑施工現(xiàn)場(chǎng)廣泛使用的單根鋼絲繩物料提升機(jī),其結(jié)構(gòu)是采用電動(dòng)卷筒式卷揚(yáng)
機(jī)并能過繞于卷筒上的單根鋼絲繩來帶動(dòng)吊籠及載荷做升降運(yùn)動(dòng)的。這種結(jié)構(gòu)型式本身就存在著嚴(yán)重的安全隱患,如斷繩墜籠、吊籠沖頂、鋼絲繩跳出卷筒、卷筒內(nèi)纏繞的鋼絲繩卡死等均能夠造成重大惡性事故。針對(duì)多次發(fā)生的建筑安全事故,廣東省建設(shè)工程質(zhì)量安全監(jiān)督檢測(cè)總站及中山市建委先后正式發(fā)文關(guān)于加強(qiáng)物料提升機(jī)的安全檢查,規(guī)定不得使用單根鋼絲繩作提升的物料提升機(jī),并限時(shí)淘汰不安全的單繩物料提升機(jī),建筑工地均須使用符合國家標(biāo)準(zhǔn)《施工升降機(jī)技術(shù)條件》(GB/T10054—1996)及國家法定檢測(cè)部門檢驗(yàn)合格的多繩安全物料提升機(jī)。
2.改機(jī)原理
本公司在原來使用的建筑井架式提升機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改造,主要將原電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)的卷筒部分去掉,改用曳引輪代替,采用摩擦式曳引傳動(dòng)工作原理,由配重裝置對(duì)吊籠及載荷起一定的平衡作用。提升機(jī)的繞繩方式如圖1所示,從吊籠的上端吊具處分別順其繩槽繞出四根鋼絲繩,通過一對(duì)導(dǎo)向滑輪后,各自分別繞于曳引摩擦輪的輪槽中,然后再通過另一對(duì)導(dǎo)向滑輪與另一側(cè)的配重裝置聯(lián)接起來。
在提升機(jī)上安裝有兩根用鋼管做成的導(dǎo)軌,配重裝置的升降就嚴(yán)格地限制在其上運(yùn)動(dòng),在滿足對(duì)機(jī)體的垂直安裝精度及其他安裝要求后就能夠保證提升機(jī)的工作穩(wěn)定。
在改機(jī)過程中,對(duì)于關(guān)鍵部位材質(zhì)的選擇,立足于安全為本,同時(shí)兼顧其經(jīng)濟(jì)性,對(duì)主要零件如摩擦式曳引輪的結(jié)構(gòu)形狀,合理地設(shè)計(jì)成五塊摩擦環(huán)組合式安裝,其中每一塊摩擦環(huán)又分成三片均勻布置,如此設(shè)計(jì)方便了現(xiàn)場(chǎng)的更換及使用,其材料選用優(yōu)質(zhì)耐磨合金鑄鐵制成。其他關(guān)鍵零部件也都采用滿足設(shè)計(jì)要求的優(yōu)質(zhì)材料制作。
設(shè)計(jì)了可將四根鋼絲繩單獨(dú)進(jìn)行調(diào)整,使張緊度符合要求的調(diào)節(jié)裝置。
1—天梁;2—吊具;3—導(dǎo)軌;4—吊籠;5—配重裝置;6—電動(dòng)曳引機(jī);7—曳引輪;
8—鋼絲繩;9—提升井架;10—導(dǎo)向輪
圖1物料提升機(jī)簡圖
當(dāng)摩擦式曳引輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),通過鋼絲繩與曳引輪槽之間的摩擦力(即曳引力)來驅(qū)動(dòng)吊籠和配重裝置上下運(yùn)行,為了提高提升機(jī)的曳引力,曳引輪的繩槽形狀較為關(guān)鍵,采用倒梯形,夾角取8。
本公司提升機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)節(jié)立柱采用φ89鋼管制成,在其兩端焊有標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)接法蘭,按照建筑物的高度可作自由搭設(shè),并設(shè)有附墻支撐及纜風(fēng)繩,為達(dá)安全目的,該提升機(jī)還設(shè)有安全門、平層裝置等,并加強(qiáng)對(duì)制動(dòng)器的制動(dòng)元件的高標(biāo)準(zhǔn)選用要求。
3.多繩物料提升機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)
配置電機(jī)功率kW7.5
鋼絲繩直徑mmφ10
提升機(jī)截面尺寸mm27002000
標(biāo)準(zhǔn)節(jié)高度mm1700
鋼絲繩根數(shù)根4
運(yùn)行速度m/min48
額定載荷kg800
4.主參數(shù)的計(jì)算
4.1摩擦式曳引輪與鋼絲繩之間的摩擦力
F的計(jì)算:
根據(jù)“埃依列爾”公式
式中F—摩擦力(kN);
P1—摩擦輪的切向作用(kN)
f—摩擦系數(shù)
根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值取f=0.15~0.20;
α—包角(弧度),圖中α=190~195=3.3161~3.4034(弧度);
e—自然對(duì)數(shù)的底。
先計(jì)算摩擦輪傳動(dòng)時(shí)的力矩
其中N—傳遞功率7.5kW;
n—摩擦輪的轉(zhuǎn)速45r/min;
D—摩擦輪的直徑φ340。
則
切向圓周力
摩擦力
四根鋼絲繩產(chǎn)生的總摩擦力
因此要提高摩擦力,可將摩擦系數(shù)f稍許增大,但不至于干磨,否則會(huì)降低曳引輪的壽命。
4.2提升機(jī)運(yùn)行速度V計(jì)算
V=
式中V—運(yùn)行速度(m/s);
D—摩擦輪直徑,取D=φ340(mm);
i曳—曳引比,為半繞1:1吊索法,
i曳=1;
i減—減速比,
N—電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速,N=1450r/min。
則
4.3提升電動(dòng)機(jī)功率P的計(jì)算
經(jīng)驗(yàn)公式
式中P—電動(dòng)機(jī)功率(kW);
KP—提升裝置的平衡系數(shù)(一般取0.45~0.5);
Q—吊籠額定總質(zhì)量,Q=1500kg
η—機(jī)械效率,采用圓柱齒輪傳動(dòng),
8級(jí)精度的機(jī)械效率η=0.95~0.96
因此提升機(jī)的電機(jī)功率選擇適當(dāng);
4.4曳引鋼絲繩的選用
選用“電梯用鋼絲繩”
619S+NF—10.0—1770—右交
(GB8903—88),鋼絲繩直徑為φ10
4.5曳引鋼絲繩根數(shù)及其安全系數(shù)
曳引鋼絲繩連接著吊籠和配重裝置等機(jī)件,承載著吊籠、配重裝置、額定載重量等重量的總和,為了確保人身和設(shè)備的安全,曳引鋼絲繩的根數(shù)以及安全系數(shù)須滿足以下的規(guī)定。
曳引鋼絲繩的根數(shù)≥4,實(shí)際選用根數(shù)為4根。安全系數(shù)≥12,單根鋼絲繩最小破斷載荷為58.40kN,4根鋼絲繩的最小破斷載荷為58.404kN,取總載荷15(吊籠自重+載重)—9.8(配重+配重支架)=5.20kN
計(jì)算安全系數(shù)安全!
4.6配重裝置總質(zhì)量P配的計(jì)算
為了使配重裝置能對(duì)吊籠起最佳的平衡作用,必須正確計(jì)算配重裝置的總質(zhì)量。
P配=G+Qkp
式中P配—配重裝置(包括配重支架及配重塊)的總重量。
G—吊籠凈重,G=700kg
Q—吊籠額定載重量,Q=800kg
KP—平衡系數(shù),一般取0.45~0.50
P配=700+800(0.45~0.5)=1060~1100kg
提升機(jī)中配重塊的總數(shù)為26塊,其單重為35kg,配重塊總質(zhì)量為2635=910(kg),配重支架質(zhì)量為70(kg),實(shí)際配重裝置總質(zhì)量為910+70=980(kg),與P配較接近,平衡效果較好。
5.結(jié)語
由于經(jīng)改造后的多繩物料提升機(jī)是采用曳引傳動(dòng)原理工作的,當(dāng)?shù)觚埳巾敃r(shí),配重裝置已著地,此時(shí)的鋼絲繩打滑,因此從結(jié)構(gòu)上能保證吊籠不會(huì)發(fā)生沖頂事故。
因曳引輪與鋼絲繩之間產(chǎn)生的摩擦力足以能將吊籠及載荷提升,同時(shí)配重裝置對(duì)吊籠及載重也起到一定的平衡作用,所以電動(dòng)機(jī)的匹配功率相應(yīng)需求就小些,具有節(jié)省動(dòng)力的作用。四根鋼絲繩足以保證整個(gè)物料提升機(jī)的安全使用。(朱春勁)
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