桁架式兩級(jí)升降立柱在擦窗機(jī)上的設(shè)計(jì)應(yīng)用

ZHANG Feng,HUA Hui-zhong

（江蘇博宇建筑工程設(shè)備科技有限公司，江蘇 無錫 214117）

隨著建筑科技的飛速發(fā)展，越來越多的高層及超高層建筑拔地而起?，F(xiàn)代超高層外墻建筑往往選用雙層玻璃幕墻結(jié)構(gòu)、樓面超高玻璃幕墻、多層混凝土框架梁，樓面和幕墻的結(jié)構(gòu)形式比較特殊，為保持外墻和玻璃幕墻的清潔、美觀，就需要利用擦窗機(jī)對(duì)外墻面和玻璃幕墻定期進(jìn)行清洗及維護(hù)保養(yǎng)。根據(jù)擦窗機(jī)的使用工況和現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境特點(diǎn)，本文介紹一種桁架式兩級(jí)升降立柱在擦窗機(jī)上的設(shè)計(jì)和應(yīng)用。

1 桁架式兩級(jí)升降立柱主要特點(diǎn)

桁架式兩級(jí)升降立柱的主要特點(diǎn)如下。

1）在擦窗機(jī)升降立柱上運(yùn)用自動(dòng)對(duì)位的兩級(jí)定位裝置，主要包括主動(dòng)爬爪、智能推力裝置、連桿和從動(dòng)爬爪，每套智能定位裝置在升降過程中能推動(dòng)爬爪作伸出、收回動(dòng)作。

2）桁架結(jié)構(gòu)立柱截面規(guī)則，可自由升降，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)特點(diǎn)可提供立柱Ⅰ+立柱Ⅱ和立柱Ⅰ+立柱Ⅱ+固定立柱兩種模式組合選用，三級(jí)組合模式可以跨越更高空間。

2 與傳統(tǒng)擦窗機(jī)立柱的比較

兩級(jí)升降立柱設(shè)計(jì)新穎美觀、結(jié)構(gòu)緊湊合理。立柱采用桁架結(jié)構(gòu)形式，減小迎風(fēng)面積，降低成本，整機(jī)重量輕，高度范圍可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況確定，并可多級(jí)升降；傳統(tǒng)的升降立柱普遍使用箱形梁結(jié)構(gòu)，整機(jī)笨重體積龐大，立柱結(jié)構(gòu)只能在有限的范圍以內(nèi)實(shí)現(xiàn)一級(jí)升降。而桁架式立柱采用管型材拼焊而成，類似于塔式起重機(jī)的塔身，這種結(jié)構(gòu)抗風(fēng)載能力強(qiáng)，使用過程中立柱更加穩(wěn)定，立柱采用一支二級(jí)伸縮油缸實(shí)現(xiàn)中位升降，比常規(guī)立柱使用高度可以提高一倍以上。桁架式立柱的強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性計(jì)算公式如下。

2.1 強(qiáng)度要求

式中N——構(gòu)件軸向壓力,N;

A——構(gòu)件毛截面面積，mm2;

Mx,My—— 構(gòu)件截面對(duì)軸和y軸的彎矩，Nmm；

Wx,Wy—— 構(gòu)件截面對(duì)x軸和y軸受壓最大纖維的截面彈性抗彎模量，mm3。

2.2 剛度要求

式中λx，λy—— 構(gòu)件截面對(duì)x軸和y軸的長(zhǎng)細(xì)比；

λhx，λhy—— 構(gòu)件截面對(duì)x軸和y軸的換算長(zhǎng)細(xì)比；

A1x，A1y—— 構(gòu)件截面中垂直x軸或y軸的平面內(nèi)各斜綴條的毛截面面積之和；

[λ]——構(gòu)件許用長(zhǎng)細(xì)比。

2.3 穩(wěn)定性要求

其中，符號(hào)詳見GB/T 3811-2008之附錄M。

3 智能定位裝置功能和操作

按圖1將桁架式兩級(jí)升降立柱各部件安裝到位，經(jīng)液壓系統(tǒng)的兩次中位頂升達(dá)到桁架式立柱的工作狀態(tài)，如圖2所示。

圖1 停機(jī)狀態(tài)

圖2 工作狀態(tài)

3.1 自動(dòng)定位裝置的主要功能

自動(dòng)定位裝置的爬爪有主動(dòng)和被動(dòng)兩組(圖3)，分別安裝在固定立柱和立柱Ⅱ的上部框型梁上，主動(dòng)爬爪通過智能推力裝置和連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)被動(dòng)爬爪作轉(zhuǎn)角伸出，爬爪伸出可以支撐住立柱Ⅱ和立柱Ⅰ，讓立柱按設(shè)定的先后程序逐級(jí)升高；主動(dòng)爬爪通過智能推力裝置和連桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)被動(dòng)爬爪作轉(zhuǎn)角收回，讓立柱按設(shè)定的先后程序逐級(jí)下降。

圖3 自動(dòng)定位裝置

3.2 自動(dòng)定位裝置操作方法

1）立柱升高操作 啟動(dòng)兩級(jí)升降液壓油缸，根據(jù)PLC數(shù)控系統(tǒng)設(shè)定好的兩個(gè)爬升程序，通過發(fā)出的指令開始逐級(jí)升高，保證各立柱與基礎(chǔ)面相互垂直，當(dāng)行程升到位后，數(shù)控系統(tǒng)按設(shè)定的指令啟動(dòng)相應(yīng)的一級(jí)定位裝置，智能自動(dòng)定位裝置按規(guī)定作轉(zhuǎn)角伸出，使立柱Ⅰ升到位后支撐在立柱Ⅱ上。通過下一指令開始繼續(xù)升高，也就是立柱Ⅰ和立柱Ⅱ一起從固定立柱中升起，升到位后數(shù)控系統(tǒng)按設(shè)定的指令啟動(dòng)相應(yīng)的二級(jí)自動(dòng)定位裝置，智能自動(dòng)定位裝置按規(guī)定作轉(zhuǎn)角伸出，使立柱Ⅱ升到位后支撐在固定立柱上，頂升工作到位。

2）立柱下降操作 步驟與立柱升高相反，啟動(dòng)相應(yīng)的下降程序，智能自動(dòng)定位裝置按規(guī)定作轉(zhuǎn)角收回，下降工作到位。

4 結(jié) 語(yǔ)

桁架式兩級(jí)升降立柱在擦窗機(jī)設(shè)計(jì)領(lǐng)域尚屬首創(chuàng)，其設(shè)計(jì)理念主要參考運(yùn)用了建筑起重機(jī)的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理和模式，主要優(yōu)點(diǎn)如下。

1）桁架內(nèi)力分布均勻，材料強(qiáng)度得到充分利用，桁架式立柱擦窗機(jī)與箱形梁立柱擦窗機(jī)相比較，在整機(jī)受力和立柱抗風(fēng)載能力方面桁架式立柱更合理。

2）智能自動(dòng)定位裝置設(shè)計(jì)新穎獨(dú)特，一級(jí)定位裝置和二級(jí)定位裝置的創(chuàng)新設(shè)計(jì)完全可以讓智能自動(dòng)定位裝置穩(wěn)穩(wěn)的擱住立柱鋼結(jié)構(gòu)，讓擦窗機(jī)可以升得更高。而且該新型擦窗機(jī)頂升油缸設(shè)計(jì)在立柱內(nèi)部的中間位，真正讓擦窗機(jī)在操作使用上更加安全、穩(wěn)定、可靠。

[參考文獻(xiàn)]

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