高处作业吊篮安全锁安全性能的分析与研究

1、高处作业吊篮安全锁安全性能的分析与研究随着建筑业的发展、咼层建筑的不断增加，作为咼层建筑物外墙 涂层、装饰以及物业管理清洗所需的高处作业吊篮已经被广大用户所 采用。租赁高处作业吊篮的市场正在我国城乡建设市场逐步形成。但 是，由于多种原因，建筑施工中高处作业吊篮坠落事故时有发生，据 上海徐汇区安全监督部门统计资料表明， 上海地区因高处作业设备（包 括塔机、升降机、吊篮）发生的事故 1995年为10起、1996年9起、 1998年13起，分别占本年度事故总数的百分比不断上升，尤其1998年已占本年度事故总数的16. 5%,其中，尽管吊篮在使用甚少的情况 下统计，吊篮因断绳引起的坠落事故就有 4起。

2、这不仅造成人身伤亡、 经济损失和社会影响，而且面对高处作业吊篮使用日益增多的今天， 吊篮产品安全质量成为人们关注的焦点。这就要求从事高处作业吊篮 的设计制造部门应该加强吊篮产品安全性能的开发，同时，制定我国 吊篮产品安全质量指标、规范国内吊篮市场行为势在必行。本文着重 对高处作业吊篮使用的安全锁安全性能作进一步分析研究。1安全锁制动原理国内常见的安全锁，其制动结构是由绳夹一套板组成的平面四 杆机构，再加上连杆两端形成双半圆楔形槽机构组合而成。其制动原 理是当篮体滑移或坠落时触发机构通过扭簧弹力作用，使四杆机构的 双曲柄顺向转动，迫使绳夹夹住钢丝绳形成初始摩擦力，同时篮体继 续下移，在双半圆楔形

3、槽作用下使双曲柄继续顺向转动，这种制动过 程时间相当短，人们常称它为瞬时式制动，并且，它的转矩大小与篮体荷重呈正比，最终达到绳夹一套板制动篮体坠落的要求。根据动能 定理可知，当坠物坠落时欲将其停止，即垂直制动，主要负载是坠物 直线运动的惯性动能和重力功两部分。吊篮在工作过程中发生断绳或 下滑时所做的功应该由安全锁的制动动能予以平衡，其中，一部分消 耗于反抗重力做功，这部分能量由夹绳机构的外加夹紧力承受；另一 部分消耗于初始速度制动动能，这部分能量由夹绳机构构件的材料冲 击强度承受。现以800kg的吊篮产品为例，在制动速度12m/min、制 动距离100mm以内时采用夹绳式安全锁制动，估算动能/

4、势能大约为 l/4,由此可见，安全锁制动机构设计必须按照其不同能量分配的特点， 选择机构形式，校验机构强度。尽管上述观点仅属定性分析，但是其 制动现象已被安全锁动力性能试验所证实。在试验中发现，由于绳夹 存在热处理缺陷，导致绳夹冲不过 3次其凸耳已经断裂，套板半圆严 重变形；安全锁夹紧能量足以使一条新的钢丝绳试验7- 10次即被拉断，表现出极大的摩擦效应。2安全锁试验技术我们针对安全锁安全性 能考核的要求，设计制造了一套思路新颖、结构简单、安全可靠、效 率高的试验装置，并对多种安全锁进行了自由坠落、滑移和静力等一 系列试验。2. 1自由坠落试验1）试验目的：模拟吊篮断绳工况下的 制动性能。2）

5、试验装置：主要由试验架、可变动加载的升降试验台、 脱钩器、减震器、加速度计和电动葫芦等机构组成。试验架高度为 2500mm,试验台轮廓尺寸为l100mmX600mmx700mm，最大加载重量 800kg。3）试验方法：人工安装安全锁，手控电动葫芦提升试验台，人工控制脱钩器，对安全锁在不同载荷的自由落体工况下做制动试验， 同时利用加速度计记录试验曲线。2. 2滑移试验1）试验目的：模拟 提升机工作过程中机器失灵下滑时的制动性能。2）试验装置：主要由 试验架、可变动加载的升降篮体、提升机、发讯器、工作滑轮和电控 箱等机构组成。试验架高度为2500m ,篮体轮廓尺寸为 700mmg600mmx450

6、mm,加载重量最大为 800kg。3）试验方法：人工 安装安全锁，电控提升机提升篮体，改变制动下滑速度，在速度发讯 器包括离心甩块或电控的监控下触发安全锁制动。4）试验指标：制动距离、制动速度。2. 3静力试验1）试验目的：模拟安全锁静态锁住 吊篮的制动性能。2）试验装置：同2. 2。3）试验方法：将篮体手动 锁住在安全绳上，在篮体加载工况下吊挂48小时。4）试验指标：滑移量、夹紧弹簧刚度。3影响安全锁安全性能的因素目前国内常用的安 全锁有离心甩块夹绳式和摆臂夹绳式两种，它们的夹绳机构基本相同，区别于触发机构有所不同，因此，对他们的安全性能影响因素分析可 归纳为以下几点：1）夹绳构件的冲击强度

7、对确保安全锁的安全性至关 重要，为此必须严格控制其材料和热处理工艺。2）触发机构灵敏性（包 括速度或角度触发）会影响安全锁制动距离长短。制动距离越短，冲 击力越大，甚至造成机构的破坏；制动距离过长，则不符合安全标准 要求。为此，建议将通过安全锁锁定机构最佳反应时间相对应的制动 距离值作为评价安全锁允许的安全下滑指标。3）由于夹绳式安全锁多采用松夹时夹紧弹簧处于储能弹力的方式，因此工作过程中多数时间弹簧处于压缩或扭转变形状态，若其刚度下降，即长时间压缩后弹簧 力值下降，将导致夹紧力失效。4）由于安全锁在露天工地中使用，则 使其在制动力中的摩擦系数不稳定， 从而导致安全锁制动力发生变化， 为此必须

8、对安全锁实行安全性定期标定制度。5）这种安全锁操作不够 方便，会间接导致人为不安全因素。如由于锁紧后难以打开或者安全 镇过于灵敏而影响施工操作，导致操作人员放弃使用安全锁。总之， 为保证安全锁的安全性能，除优化机构设计和改善机构刚度外，还由 于许多影响因素存在随机性，在考核安全锁性能时应该十分重视安全 锁的动力试验。4提高安全锁安全性能的途径1）选用合理的夹绳机构 以满足冲击强度要求。根据对 2种夹绳机构的对比坠落试验发现，采 用模块夹绳机构比绳夹一套板结构较为优越。同样经过5次坠落试验,楔块夹绳机构解体检查，无明显变形和磨损，但是在绳夹一套板机构 中出现绳夹凸耳断裂。究其原因首先在于这种结构如不严格控制其制 造精度和热处理要求，在绳夹凸耳处极易产生应力集中；其次是楔块 夹绳机构改变了应力承载状态，使绳夹凸耳受到的剪切应力变为锁芯 挤压应力，而且扩大了锁芯承载面积，相当于增加了锁芯夹绳机构的 冲击强度。2）控制夹绳弹簧刚度，要求在夹紧位置时弹簧力值与锁芯 自重呈某种比例，以使夹绳机构方面满足安全锁卸载后不会自动松夹 的目的；另一方面采用少量冲击力，又能松开锁芯。夹绳弹簧刚度的 大小可通过安全锁静力试验获得。3）触发机构合理选型。尽管不同的 物理量触发会有不同的触发机构，但是对于触发机构的总要求应该