擦窗機懸吊工作平臺回轉(zhuǎn)裝置研究及分析

謝丹蕾，李玉杰，王春琢

（1.西安建筑科技大學(xué)，陜西 西安 710055；2.中國建筑科學(xué)研究院 建筑機械化研究分院，河北 廊坊 065000）

近年來，建筑業(yè)的蓬勃發(fā)展激發(fā)了建筑設(shè)計師的創(chuàng)作熱情和靈感，愈來愈多的異型建筑拔地而起。相比于傳統(tǒng)建筑造型，異型建筑往往更加靈動，為城市增添了更多新的景觀，同時，如何保持其美觀、清潔等維護工作，及安裝施工等一系列相關(guān)工作的產(chǎn)生，則給擦窗機行業(yè)提出了更高的要求。為了滿足異型建筑凹立面幕墻施工和清洗保養(yǎng)的要求，各種結(jié)構(gòu)形式的擦窗機及附屬產(chǎn)品應(yīng)運而生。本文介紹的就是一種用于雙臂動臂變幅式擦窗機上的經(jīng)濟適用型工作平臺回轉(zhuǎn)裝置。

1 工作平臺回轉(zhuǎn)裝置的工作原理

雙臂動臂變幅形式是一種緊湊型擦窗機設(shè)備（圖1），整機重量較輕，多用于一些工作空間有限、屋頂承載力小的建筑物。擦窗機懸吊工作平臺（以下簡稱工作平臺）是擦窗機為施工作業(yè)人員提供接近建筑物外立面、拐角等作業(yè)地點的裝置。對于異型凹立面建筑，為使工作平臺到達理想位置，則需借助特殊機構(gòu)來實現(xiàn)。常規(guī)采用的伸展吊船或伸展架裝置，存在外形尺寸較大、自重較重的缺點，不宜配置在小型設(shè)備上使用。因此，需設(shè)計一種靈活、輕便、易操作的裝置，與此種小型設(shè)備配套使用。

考慮到經(jīng)濟性和適用性，該裝置設(shè)計為手動控制機構(gòu)，操作人員站在工作平臺內(nèi)就能輕松實現(xiàn)回轉(zhuǎn)作業(yè)。

圖1 雙臂動臂變幅式擦窗機

其工作示意圖如圖2所示，回轉(zhuǎn)機構(gòu)的操作原理是手動轉(zhuǎn)動手輪，通過軸，帶動小齒輪與大齒輪相對運動，轉(zhuǎn)動梁隨之轉(zhuǎn)動，與此同時，與轉(zhuǎn)動梁連接的懸掛工作平臺進行回轉(zhuǎn)，從而達到回轉(zhuǎn)工作平臺的目的。傳統(tǒng)的制動方式是利用大齒輪上的緊定螺釘進行制動，需要制動時擰緊螺釘，使大齒輪和轉(zhuǎn)動梁不會發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，進而實現(xiàn)制動目的。此種制動方法較為簡單易操作，但也存在一定弊端，即無法實現(xiàn)及時制動的效果，可靠性較差。針對出現(xiàn)的問題，改進了機構(gòu)的制動方式，增加了2個止動盤，分別連接到連接梁和轉(zhuǎn)動梁上。止動盤上分布了若干個定位孔，配合止動銷使用。如圖3所示，在設(shè)計止動盤的定位孔時，可以根據(jù)實際工況，靈活預(yù)設(shè)工作角度，使得工作平臺能在輕松的回轉(zhuǎn)到需要的角度后，快捷、有效地制動，然后平穩(wěn)、安全地進行下一步清洗或維護工作。此種制動方式的采用，更加提升了工作時的安全性和可靠性。

圖2 擦窗機懸吊工作平臺回轉(zhuǎn)的機構(gòu)及工作示意圖

圖3 制動型式示意圖

2 工作平臺回轉(zhuǎn)裝置的計算分析

2.1 滾動軸承的選擇

根據(jù)受力情況試選軸承類型，計算出徑向當(dāng)量動載荷Pr、徑向當(dāng)量靜載荷軸向當(dāng)量動載荷Pa、軸向當(dāng)量靜載荷的值。分別帶入軸承基本額定動載荷公式和額定靜載荷公式中計算。

額定動載荷：

額定靜載荷：

計算得到的值C和C0與試選軸承尺寸及性能表中所列的Cr(Ca)和C0r（C0a）分別進行比較，選取滿足要求的軸承型號。

2.2 梁架的結(jié)構(gòu)分析

利用ANSYS軟件，對結(jié)構(gòu)進行強度和剛度分析(圖4～圖5）。施加額定載荷后，得到等效應(yīng)力最大值為103MPa，位于梁架中心處。變形最大處為5.1mm，位于梁架兩端，與理論值基本一致，均符合安全要求。

圖4 梁架的應(yīng)力分析圖

圖5 梁架的應(yīng)變分析圖

3 結(jié) 語

該工作平臺回轉(zhuǎn)裝置已在擦窗機工程項目中應(yīng)用。從試驗和現(xiàn)場使用效果看，基本能夠滿足實際工作要求。其小而輕的特點，減輕了對整機的負(fù)贅，在實際應(yīng)用中，提升了整機的安全性和穩(wěn)定性，是目前異型凹立面建筑用擦窗機的主要功能裝置之一。