施工升降機半自動安全防護層門設計

(重慶建工住宅建設有限公司，重慶 400015)

施工升降機半自動安全防護層門設計

張 意，李傳勇

(重慶建工住宅建設有限公司，重慶 400015)

近年來，隨著施工升降機的廣泛應用，施工升降機防護層門的安全問題也越來越得到重視，結(jié)構(gòu)設計的不合理及人為疏忽等原因?qū)е碌陌踩鹿暑l頻發(fā)生。為了從源頭上減少事故的發(fā)生，該文提出一種新型半自動安全防護層門設計方案，能實現(xiàn)防護門的自動開關，具有結(jié)構(gòu)簡單、自動化程度高、安全性好、經(jīng)濟性好等特點。

施工升降機；半自動；安全防護層門；電梯；發(fā)送端；接收端；欄網(wǎng)防護

引言

在高層施工過程中，施工升降機是目前應用最為廣泛的垂直運輸機械設備之一。由于使用中基本都是高空作業(yè)，具有較高的危險性，尤其是施工升降機安全防護層門設置、使用不當[1]產(chǎn)生的高處墜落事故時有發(fā)生。有的業(yè)內(nèi)人士將原來的鐵鏈防護方式改為鋼管拉拔式防護，進而又改為各種推拉式防護層門，現(xiàn)在也有將防護層門改為自動式、電氣化防護層門[2]，但實際操作都不理想，需要進一步設計創(chuàng)新，從源頭上遏制事故的發(fā)生。本文提出一種半自動防護層門設計方案，將傳統(tǒng)的機械部件與電氣控制相結(jié)合，并采用無線傳感技術，減少了人為操作，實現(xiàn)電梯防護層門的半自動化開關，極大地提高了電梯防護層門的安全性。

1 安全門結(jié)構(gòu)與原理

1.1 基本結(jié)構(gòu)

考慮到安全防護門的安裝、拆卸、使用、安全性、經(jīng)濟性，我們提出了如圖1所示的安全防護門標準化結(jié)構(gòu)方案，設計成可拆卸式的標準化組件。使用中，C型鋼導軌與兩側(cè)腳手架通過螺栓緊密聯(lián)接，導軌底部有兩個聯(lián)接腳件，用于聯(lián)接底部導軌和兩側(cè)垂直導軌，共同保證實際工作過程導軌的垂直度和防護層門滑動的平穩(wěn)性；在電動葫蘆的牽引下，欄網(wǎng)防護層門通過滾輪滾針軸承在C型鋼導軌內(nèi)實現(xiàn)上下平滑滑動，同時減少磨損；升降電機布置在橫梁上，通過吊鉤垂直提升或下降防護層門；無線接收和發(fā)送模塊分別在防護層門和施工電梯轎艙上，磁感應接收器位于電梯轎艙，用于感應轎艙和安全防護層門的相對位置；繼電器連接升降電機，控制電機的升降。

圖1 自動防護層門裝配示意圖

1.2 工作原理

當施工電梯停靠在指定位置時，施工電梯轎艙外的磁感應接收器將信號傳遞給控制器，控制器通過無線接收模塊發(fā)送“提升”指令到繼電器，繼電器控制升降電機“提升”防護層門至上限位置，觸到限位開關自動停止；當施工電梯離開時，轎艙外的磁感應接收器將信號傳遞給控制器，控制器通過無線接收模塊發(fā)送“下降”指令到繼電器，繼電器控制升降電機“下降”防護層門至下限位置，觸到限位開關自動停止；其他情況，防護層門一直處于常閉狀態(tài)。

2 關鍵機械零部件設計

圖2 欄網(wǎng)防護層門設計

結(jié)合最新頒布的施工升降機安全規(guī)程(GB10055-2007)和JGJ215-2010建筑施工升降機安裝、使用、拆卸安全技術規(guī)程，設計防護層門如圖2所示。該防護層門質(zhì)量輕便，可定制性強，欄網(wǎng)選用優(yōu)質(zhì)低碳鋼絲編織焊接而成，能防腐、防老化、抗曬、耐候，色彩鮮亮，網(wǎng)面平整，強力張緊，不易受外力撞擊變形，現(xiàn)場施工安裝靈活性強，防護層門質(zhì)量在25kg以下，在升降電機的負載范圍內(nèi)。

C型鋼導軌：根據(jù)腳手架鋼管尺寸（Φ=48mm）選擇接近型號：C80；根據(jù)防護層門尺寸（1720mm），及限位行程開關和與預留腳手架固定安裝距離，確定C型鋼導軌長度4000mm。

滾輪滾針軸承：根據(jù)選定的C型鋼導軌型號對應的截面尺寸及實際工作、裝配要求，確定滾輪滾針軸承型號KR62。

升降電機：由于欄網(wǎng)防護層門自重低于25kg，選擇升降電機型號PA200，工作方式為單鉤牽引，牽引速度為m/s，最大負載可達100kg，最大升降行程12m。

3 電氣及控制方案設計

3.1 硬件方案設計

根據(jù)施工升降機半自動安全防護層門工作原理的要求，一方面接收端是位于樓層內(nèi)接收無線控制信號控制電機帶動防護層門的開關運動，另一方面控制端是位于施工升降梯內(nèi)部發(fā)送無線控制信號，所以半自動安全防護層門系統(tǒng)的硬件總體方案如圖3所示。

圖3 半自動安全防護層門系統(tǒng)的硬件總體方案

系統(tǒng)總體上分為控制端和接收端，其中控制端主要由電源電路，R315發(fā)射芯片，以及HX2262編碼芯片組成，同時為了保證防護層門的可靠工作，及當自動發(fā)送端發(fā)生故障后，手動控制端依然可對防護層門進行控制，因而控制端又包含手動控制端和自動控制端，二者在電路上的區(qū)別僅僅在于單片機STC89C52控制的自動端能夠感應升降梯開門和關門的傳感信號，從而得以自動地運行，而手動控制端則是由操作人員由開關手動控制，并且手動端的優(yōu)先級較高。

接收端主要由電源電路，HV53C無線接收芯片，單片機STC89C52解碼芯片，以及繼電器和電動機系統(tǒng)組成，接收端包括弱電部分和強電部分，其中弱電為控制端，強電為電機系統(tǒng)，二者由繼電器進行隔離。

3.2 軟件設計

軟件設計包含兩個部分，接收端和控制端，對于接收端而言，當系統(tǒng)上電時，初始化會使各層防護層門關閉，直到觸碰到極限開關停止，進入等待狀態(tài)，當樓層外部升降梯到達該層，會觸碰到該層與接收端相連的傳感器（限位開關），此時限位開關為低電平，可以保證控制信號對其它各層不起作用，只對該層起作用，若此時升降梯開門，會觸碰到安裝在升降梯門上部的傳感器（限位開關），自動控制端會發(fā)出開門信號，則此時接收端收到命令會控制防護層門開啟直到上限位置停止，此時如果升降梯電梯門關閉，其上的限位開關復位后使得發(fā)送端單片機發(fā)送關門信號，此時防護層門可以自動關閉直到觸碰到下限位開關停止。升降梯離開該層后，該層與接收端相連的傳感器復位，同時該傳感信息也保證該層在升降梯離開后，防護層門處于關閉狀態(tài)。

對于手動控制端，同樣只能在電梯到達該層的時候起作用，同時在手動端也提供了開門、關門兩個信號，可以在自動端發(fā)生故障時，以及根據(jù)實際需要進行防護層門的操作。不論是手動端還是自動端，以及無論對于該層進行何種操作，這些操作都只有在電梯到達該層時起作用，一旦電梯離開該層，該層都脫離控制，并且防護層門自動關閉。這樣可以確保施工的安全性。

圖4和圖5分別是自動發(fā)送端軟件和接收端軟件流程圖。

圖4 自動發(fā)送端軟件流程圖

圖5 接收端軟件流程圖

4 實驗調(diào)試

圖6 實驗調(diào)試

由于實驗條件限制，僅測試手動端開關門實驗。接通電源后，在控制端，手動按“上”，則升降電機提升欄網(wǎng)防護層門至觸到上限位置的限位開關，立即停止提升；手動按“下”，則升降電機下降欄網(wǎng)防護層門至觸到下限位置的限位開關，立即停止下降；升降電機采用單鉤牽引方式，速度為m/s，從下(上)限位置提升(下降)防護層門至上(下)限位置需要時間為10s左右。工作過程中，限位開關反應靈敏，即觸即停，能夠滿足半自動防護的目的。

5 結(jié)論

從實際測試來看，安裝方便，安全可靠，操作簡便，層門開啟靈活，并且定制性強，便于批量化生產(chǎn)。既能達到安全自鎖的要求，又能滿足“施工電梯到則開，施工電梯走則關，其他情況常閉”的工況要求。通過加密的無線傳感控制技術，能從源頭上控制人為疏忽等原因造成的事故發(fā)生，保證施工人員人身安全。

[1]楊宏偉.施工電梯防護層門的改進措施[M].企業(yè)科技與發(fā)展，2012，4(16):3.

[2]柴偉良.淺談施工電梯層門安全防護現(xiàn)狀及技術創(chuàng)新[M].建筑安全，2009，24(5):2.

責任編輯：孫蘇

Design of Semi-automatic Protective Door of Construction Elevator

With the population of construction elevator in recent years,the safety of protective doors of construction elevators has become highlighted, for safety accidents have frequently taken place due to unreasonable structure design and human negligence.To avoid the root of safety accidents,a novel design of semi-automatic protective door is proposed.The door can be automatically closed and opened.It has the features of simple structure, better automation,safety and economical efficiency.

construction elevator,semi-automatic protective door;elevator;sending end;receiving end;hurdle network protection

TU97 文獻表示碼:A

1671-9107（2013）03-0034-03

基金論文：該文為重慶市城鄉(xiāng)建委科技計劃項目（城科字2011第524號）論文之一。

10.3969／j.issn.1671-9107.2013.03.034

2013-02-26

張意（1981-），男，江蘇沛縣人，研究生，工程師，主要從事建筑施工科技質(zhì)量管理工作。