国产施工升降机今后的发展.pdf

文章编号: 1004 - 6011(2005)04 - 0035 - 03 国产施工升降机今后的发展 俞启灏 (北京建筑工程学院 机电工程系,北京 100044) 摘 要:概述了国产施工升降机的技术状况,指出了目前国产施工升降机的主要不足,并提出国产 施工升降机今后的发展. 关键词:施工升降机;架设高度;主弦杆;标准节 中图分类号: TH22文献标识码: A Development in Future for Home2made Hoist Yu Qihao (Dept. of Mechanical and Electronic Engineering , Beijing 100044) Abstract: The technical situation of home2made hoist is described briefly; the main weakness of hoist is pointed out and the development in future for hoist is proposed in the paper. Key words: home2made hoist ; height ; mast ; standard joint 收稿日期: 2005 - 11 - 10 作者简介:俞启灏(1948 - ) ,男,工学硕士,教授,研究方向:机械振动、 工程机械. 施工升降机是建筑施工中必不可少的人、 货垂 直运输机械.自从1973年第一台国产齿轮齿条式 施工升降机生产以来,历经30多年的发展,国产升 降机在结构形式、 功能用途、 性能质量、 安全装置等 多个方面都有了很大的变化和发展. 施工升降机主要用于城市高层和超高层的各类 建筑中,因为这样的建筑高度对于使用井字架、 龙门 架来完成作业是十分困难的.近些年来建筑的高度 也不断增加,架设高度大于200m的施工升降机的 需求量也在不断增加.上海环球金融中心的施工升 降机架设高度达400米,中科院大气物理研究所的 SC40型超高施工升降机架设高度达325米,南京金 鹰国际商城工程的施工升降机架设高度达300米, 上海森茂国际大厦的施工升降机架高度达250米, 北京电视台施工升降机架设高度达286米.建筑施 工升降机除应用在高层建筑中还可以应用在大桥的 建设中,例如上海宝达公司研制的SCQ150150型 倾斜式施工升降机就解决了倾斜式建筑物的施工问 题.除此之外,它还可以应用在大型化工厂冷却塔、 发电厂的烟囱,电视广播塔以及煤矿等多个位置. 施工升降机已成为各行业建筑中一种必不可少的建 筑机械. 由于国产施工升降机的迅速发展,国际市场上 瑞典ALIMAK公司的产品也远不如20多年前那样 风光无限了.国产施工升降机的迅速发展极大程度 地冲击了它的市场,它的产品已完全被挡在了国门 之外。在亚洲,中东等多个地区中国的施工升降机 已大量进入,大有完全占领这些市场的趋势.国产 施工升降机之所以如此迅速发展,其先进的技术性 能,过硬的产品质量,价格上的明显优势等诸多因素 在这里起到了举足轻重的作用.但是国产施工升降 机是否只靠这些因素就可完全站稳市场呢?国产施 工升降机是否还应在某些方面有些突破,才能更好 地占领市场,取得更大利润呢?这些问题确实需要 我们认真地进行思考. 第21卷 第4期 2005年12月 北 京 建 筑 工 程 学 院 学 报 Journal of Beijing Institute of Civil Engineering and Architecture Vol. 21No. 4 Dec. 2005 1 现代设计理论是施工升降机发展的 基础 近些年来,随着各种理论的迅速发展,给国产施 工升降机的迅速发展奠定了强大的理论基础.特别 是结构动力分析、 有限元模型计算、 优化方法、 机械 振动与模态分析、 计算机辅助设计等.人们把这些 理论应用到施工升降机的研究与开发上,这给施工 升降机的发展带来巨大变化.利用这些理论人们可 以全面掌握每个高度位置上标准节的任何部位的应 力状态、 可以知道施工升降机悬臂部份的动态特性, 并且当吊笼提升速度加大后给升降机带来的影响. 总之现在利用这些理论可以完完全全掌握了施工升 降机的各方面结构特性和工作状态. 2 国产施工升降机的基本状况 作为垂直运送人员及物料的提升机械,它主要 是由导轨架、 吊笼、 外笼、 传动装置、 安全装置和附墙 结构等组成.国产施工升降机的架设高度已由过去 的标准架设高度100 m以内,提高到150 m.超过这 一架设高度的施工升降机也十分普遍.作为施工升 降机的标准节部份这些年来一直没有什么变化,而 且不论架设高度多高,基本上还是从上到下为同一 规格的无缝钢管;吊笼虽然有多种型式,但都是普通 钢焊接件;传动系统由是电动机、 联轴器、 减速机等 组成.这些年吊笼的提升速度已由40 mmin提高 到60 mmin ,80 mmin以及最高可达96 mmin.国 产施工升降机的额定载重量每单笼基本上不超过 2 000 kg. 以上是国产施工升降机的一些基本组成和基本 技术状况.当然施工升降机还包括电气设备和安全 控制系统、 以及对重、 天轮、 滚轮组、 附墙结构、 吊杆、 电缆保护架等. 3 国产施工升降机存在的不足 311 没有应用不同公称尺寸的无缝钢管作标准节 来分段架设 根据现代设计理论可以全面地掌握了施工升降 机在每个架设高度任何截面上的应力状态.从结构 受力状态分析,无论架设高度是多高的施工升降机 其底部的标准节是应力状态最恶劣的部份,而随着 施工升降机架设高度的增加其应力状态趋于恶劣. 而当架设高度一定时,靠上面的标准节其应力状态 则要比靠下面的标准节好得多.通过对施工升降机 结构的有限元模型计算和模态分析也可以得到同样 的结果.因此考虑将施工升降机按架设高度分段来 取不同截面公称尺寸的无缝钢管作为标准节,则可 大大减轻施工升降机的钢材消耗量,减轻了施工升 降机的自重,降低了其生产成本,而且按不同截面公 称尺寸来进行颜色分类则既保证了施工升降机的安 全,也给建筑环境带来颜色的美观,可以大大改善其 建筑环境色调单一的局面. 312 产品的多样化应用不够 根据建筑工程的需要,根据架设高度的需要,可 采用三角形无对重,或矩形有对重或无对重的施工 升降机.对于三角型截面的导轨架由于少了一根主 弦杆,在成本、 钢材消耗量、 安装的便利等方面有着 很大优势.对于架设高度为100 m以下的建筑,使 用该种施工升降机有着巨大的价格优势.正是由于 种种不同的建筑需要,采用不同截面形状的导轨架 才是真正提高性价比的主要因素之一. 根据建筑工程的需要,根据架设高度的需要,可 采用大额定提升载重量的施工升降机.目前国内绝 大多数的施工升降机厂家生产的产品其最大额定载 重量是2 000 kg每笼.为了提高工作效率可以选择 单笼最大额定载重量为3 000 kg或者更大一些的产 品.瑞典ALIMAK公司的SCANDO 650型施工升 降的额定载重量已达3 200 kg.这也说明施工升降 机厂家也已经认识到对大额定载重量产品的要求. 313 没有广泛地采用变频器来改善施工升降机的 速度特性 变频器在作为改善速度特性方面是起着极其重 要的作用.国产施工升降机过去的产品基本上提升 速度均为4050 mmin ,近些年来在提升速度上有 较大变化要求,但随着提升速度的提高,施工升降机 对导轨架的要求,对传动系统的要求,以及对施工升 降机的平层控制要求上均有较高要求.过去变频器 由于技术还不成熟,而且价格较高,大多数施工升降 机厂家是不会考虑安装变频器作为主要改变速度特 性的装置.这些年来变频器已广泛使用在各种改变 速度特性的场合,而且技术成熟了,体积减小了,价 格降低了,这都为施工升降机在改变提升速度的同 时又改善启、 制动特性带来了可能.正因为使用了 63 北 京 建 筑 工 程 学 院 学 报2005年 变频器,对施工升降机可以实现理想的自动平层功 能,而且大大提高了施工升降机的档次以及整机的 安全性和舒适性,技术密度程度进一步提高,产品性 能,可靠性和寿命也进一步提高. 314 吊笼自重过大影响了额定最大载重量和驾驶 人员的舒适性不够 施工升降机作为垂直运送人员和物料的提升机 械,其吊笼是完成该任务的具体执行装置.目前吊 笼多以两根主立柱焊接的钢结构,周围有钢丝保护 网,吊笼前后分别安装着单、 双开吊笼门,吊笼顶部 有活动板门,通过配备的专用梯子可作为紧急出口 或在顶部进行架设、 维修和保养等工作.目前吊笼 的最主要不足是吊笼本身自重过大影响了额定最大 载重量和驾驶人员的舒适性不够,尤其是应用在高 层和超高层建筑物上时. 4 施工升降机今后发展应考虑的问题 411 不同的架设高度,分段合理选用不同公称尺寸 的标准节主弦杆 施工升降机是以各类钢材为主的结构组件,因 此它的利润空间是很小的.对于一台施工升降机, 如果以100 m作为架设高度为例,则其架设高度23 部份为下可以说是该施工升降机的成本,余下的1 3部份是其利润部份.如果这样分析,一台施工升 降机的利润是随其架设高度而增加的.如果从上到 下的整个架设高度使用同样规格的标准节主弦杆, 这样势必增大了经济投入,而且从整个结构受力状 态而言,它也是不可取的.根据结构的载荷,危险截 面位置,架设高度而优化地选取不同架设高度而使 用不同公称尺寸的标准节主弦杆,则可大大地提高 了施工升降机的经济效益.将整个架设高度简单地 分为二段或三段,按受力状态来合理选择各段的标 准节主弦杆的公称尺寸,则可有效地解决了这个问 题.如果制订出架设高度系列,则可使国产施工升 降机的生产标准化、 通用化和系列化成为可能. 不同的架设高度,分段合理选用不同公称尺寸 的标准节主弦杆不仅使原本不大的利润空间得到提 升,而且对建筑环境的色调改善,美化建筑工地也能 起到一定的作用. 412 改善速度特性,提高额定最大载重量 施工升降机的速度特性在提高生产效率,改善 产品性能方面起着重要的作用.当今高层和超高层 的建筑不断增加,改进其速度特性则显得尤为重要. 而速度特性的改进,绝不能以影响其产品性能作为 代价.提升速度增加了,还要有良好的运行性能、 运 行安全性和可靠性.因此使用变频器就是一个比较 好的解决方案. 提高额定载重量对国产施工升降机来说也是今 后发展需要解决的问题之一.施工升降机发展30 多年了,基本上都是沿用原来的机型模式,真正意义 上的突破还不多见.目前对大额定载重量的施工升 降机需求已初现端倪,因此在减轻吊笼自重,提高额 定载重量方面的改善也是今后施工升降机发展的方 向之一. 5 结 论 在建筑机械的大家族里,国产施工升降机没有 像其它建筑机械那样高的年增长率,但是这个行业 在今后还是有着巨大的经济市场.如何正确认识目 前国产施工升降机所存在的不足,如何通过先进的 理论和科技手段全面掌握施工升降机的各种特性, 并在此基础上调整我们生产的产品,使其更具有科 技含量,使其具有更强的竞争力.通过几