新型安全帶的研制

曾任強(qiáng)

（廣東電網(wǎng)有限責(zé)任公司江門供電局，廣東 江門 529000）

在高處工作場(chǎng)景中，操作人員會(huì)因受限于通道、障礙或者作業(yè)位置，進(jìn)行保護(hù)繩的長(zhǎng)度調(diào)整。市面上保護(hù)繩材料主要采用丙綸、滌綸、錦綸，調(diào)整長(zhǎng)度是通過塑包鋼、不銹鋼調(diào)節(jié)扣，通過手動(dòng)抽拉保護(hù)繩的方式進(jìn)行調(diào)整，給操作人員帶來不便和墜落隱患。

現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行操作時(shí)，往往受作業(yè)位置及設(shè)備阻礙，保護(hù)繩長(zhǎng)度需多次調(diào)整才可以滿足作業(yè)位置需求，調(diào)整過程中需要雙手配合進(jìn)行抽拉式調(diào)節(jié)才可以調(diào)整，而編帶摩擦大、錦綸繩卡澀使得抽拉難度加大，操作人員更多的是通過改變纏繞圈數(shù)或者重新選擇掛點(diǎn)來進(jìn)行調(diào)整，人員工作效率低，體力消耗大，不符合人機(jī)功效，也增加了潛在安全隱患。

1 配電運(yùn)維高處作業(yè)現(xiàn)有裝置的不足

為了從根本上解決保護(hù)繩調(diào)整難的問題，本次發(fā)明的目的是研制一款工作過程中可以單手調(diào)整的保護(hù)裝置，同時(shí)，設(shè)計(jì)了手動(dòng)閉鎖功能，依靠裝置發(fā)條及身體力量進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)整保護(hù)繩長(zhǎng)度以至作業(yè)合適位置并鎖定裝置，可以使操作人員就地進(jìn)行單手調(diào)整保護(hù)繩長(zhǎng)度，簡(jiǎn)單、安全、高效。在桿塔作業(yè)時(shí)，須要對(duì)安全帶做沖擊試驗(yàn)；安全帶應(yīng)可以長(zhǎng)時(shí)間承受作業(yè)人員自身重量；安全帶因具備防墜保護(hù)功能，所以須要設(shè)計(jì)一種能達(dá)到上述要求的機(jī)構(gòu)。以下是借鑒目前存在的一些技術(shù)。

1.1 車輛安全帶卷收器

乘員佩戴安全帶時(shí)慢慢拉能很輕易的拉出安全帶，如果猛拉安全帶是會(huì)被鎖住拉不出來。齒輪快速轉(zhuǎn)動(dòng)，鐵塊做相對(duì)運(yùn)動(dòng)，通過離合器桿卡住齒輪內(nèi)部，塑料齒輪在外力作用下棘輪與棘爪結(jié)合達(dá)到鎖死齒輪，二次鎖死機(jī)構(gòu)是通過鐵球不平衡鎖齒輪。

1.2 差速防墜器

防墜器巧妙的借用離心力原理，使用的時(shí)候?qū)⒁贿叺拿蘧]安全繩上吊鉤固定在自身的安全帶上，人可以自由行走，安全繩會(huì)由于回收盤發(fā)條的作用與人體處于半緊狀態(tài)，自由縮放。一旦發(fā)生墜落事故，安全繩會(huì)迅速拉出，速度是平時(shí)的幾十倍，轉(zhuǎn)輪會(huì)跟著飛速旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)著安裝在轉(zhuǎn)輪下面的棘爪一起飛速旋轉(zhuǎn)，此時(shí)產(chǎn)生的離心力大于彈簧的約束力，棘爪與棘輪結(jié)合，由于棘爪尾端與中心軸相接觸，阻止轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使安全繩在發(fā)生意外情況時(shí)短時(shí)間內(nèi)停止放出，使人體停止下落。

1.3 對(duì)比分析

車輛安全卷收器：因車輛安全帶在正常使用時(shí)，操作人員自身對(duì)安全帶不會(huì)產(chǎn)生任何的作用力，裝置不須要閉鎖，滿足身體正常的移動(dòng)，只是，當(dāng)急剎時(shí)有個(gè)身體給安全帶施加的前傾力。但高處作業(yè)安全帶不同，在整個(gè)作業(yè)過程都需要安全帶鎖死，且在作業(yè)過程中，安全帶長(zhǎng)時(shí)間承受操作人員施加的拉力。通過單一離合器桿，對(duì)于鎖死輔助齒輪來說是夠用，因?yàn)樗皇侵饕芰Σ课唬瑢?duì)于高處墜落時(shí)，承受瞬時(shí)沖擊力是不夠，必須直接閉鎖主齒輪才更安全，同時(shí)，裝置無法在正常狀態(tài)下閉鎖。

差速防墜器：防墜器在快速拉伸時(shí)，棘輪與棘爪結(jié)合達(dá)到卡住轉(zhuǎn)輪。齒輪無法自鎖，只能在瞬時(shí)作用力下才能通過外機(jī)構(gòu)卡住轉(zhuǎn)輪，但無法作為長(zhǎng)時(shí)間受力裝置。

通過上述裝置研究分析，結(jié)合高處作業(yè)實(shí)際情況，本次設(shè)計(jì)一種同步運(yùn)動(dòng)相向自閉鎖齒輪及雙重閉鎖機(jī)構(gòu)，具備手動(dòng)外機(jī)構(gòu)閉鎖功能，在解鎖狀態(tài)，可以自動(dòng)進(jìn)行適應(yīng)性調(diào)整保護(hù)繩長(zhǎng)度來滿足作業(yè)位置要求，同時(shí)具備防墜功能。

2 安全帶設(shè)計(jì)圖

圖1為安全帶示意圖。100為承載結(jié)構(gòu)；200為安全帶本體；300為防墜機(jī)構(gòu)；400為卷簧機(jī)構(gòu)；1為轉(zhuǎn)軸；21為第一外殼；211為底殼；212為頂蓋；2121為第一限位導(dǎo)槽；2122為第二限位導(dǎo)槽；22為外部齒輪；23為內(nèi)部齒輪；24為傳動(dòng)齒輪；25為第一鎖止器；251為連接板；252第一卡爪；2521為第一勾部；253為第一彈性件；254為連接桿；255為螺釘；26為三角架；3為第二鎖止器；30為第二勾部；31為第二卡爪；311為第一連接臂；312為第二連接臂；3121為第一凸起柱；3122為第一撥塊；313為延伸臂；32為第二彈性件；33為固定開關(guān)；331為固定塊；3311為第一導(dǎo)向斜面；3312為止擋面；332為第四彈性件；333為第二撥塊；34為第三卡爪；341為第三連接臂；35為第三彈性件；41為第二外殼；42為卷簧。安全帶結(jié)構(gòu)示意圖如圖2～圖6所示。

圖1 安全帶外觀示意圖

圖2 安全帶內(nèi)部示意圖

圖6 安全帶彈片機(jī)構(gòu)示意圖

3 安全帶結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

本次研制的安全帶涉及安全防護(hù)用具技術(shù)領(lǐng)域，主要包括防墜機(jī)構(gòu)300、安全帶200、外部齒輪22、內(nèi)部齒輪23、轉(zhuǎn)軸1、傳動(dòng)齒輪24、第一鎖止器25、第二鎖止器3等部件；外部齒輪22設(shè)有內(nèi)齒面，內(nèi)部齒輪23設(shè)有內(nèi)齒面以及外齒面；外部齒輪22轉(zhuǎn)動(dòng)安裝于外殼；內(nèi)部齒輪23轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置于外部齒輪22的內(nèi)齒面中；傳動(dòng)齒輪24設(shè)置于外部齒輪22以及內(nèi)部齒輪23之間，分別與外部齒輪22的外齒面以及內(nèi)部齒輪23的內(nèi)齒面嚙合；第一鎖止器25包括連接板251、第一卡爪252以及第一彈性件253；第一卡爪252轉(zhuǎn)動(dòng)安裝于連接板251，一端通過第一彈性件253與連接板251連接，另一端設(shè)有可與內(nèi)部齒輪23的內(nèi)齒面卡止配合的第一勾部2521；轉(zhuǎn)軸1轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)置于外殼，且與外部齒輪以及連接板同步轉(zhuǎn)動(dòng)連接。第二鎖止器3安裝于第一外殼211，包括制動(dòng)機(jī)構(gòu)以及第二勾部30。第二勾部30可與外部齒輪22的外齒面卡止配合；制動(dòng)機(jī)構(gòu)與第二勾部30連接，用于驅(qū)動(dòng)第二勾部30在鎖止位置以及解鎖位置切換。通過配置能夠手動(dòng)操作的第二鎖止器3搭配第一鎖止器25實(shí)現(xiàn)手動(dòng)閉鎖與離心閉鎖雙保險(xiǎn)，此設(shè)計(jì)應(yīng)用，也解決了以往的安全繩/帶裝置沒有設(shè)置二次鎖死機(jī)構(gòu)而存在的安全性不足問題，使用也更加靈活，進(jìn)一步提高了使用安全性。

圖3 安全帶第二鎖止器解鎖狀態(tài)示意圖

圖4 安全帶第二鎖止器機(jī)構(gòu)示意圖

圖5 安全帶離心機(jī)構(gòu)示意圖

4 安全帶機(jī)構(gòu)動(dòng)作原理

在作業(yè)人員下墜時(shí)，轉(zhuǎn)軸1會(huì)帶動(dòng)外部齒輪22與連接板251一同快速同步轉(zhuǎn)動(dòng)，外部齒輪22的內(nèi)齒面與3個(gè)傳動(dòng)齒輪24相結(jié)合，導(dǎo)致其進(jìn)行自轉(zhuǎn)，因內(nèi)部齒輪23外齒面與傳動(dòng)齒輪24齒面結(jié)合，傳動(dòng)齒輪24自轉(zhuǎn)，導(dǎo)致外部齒輪22與外部齒輪22、連接板251保持相關(guān)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，但此時(shí)第一卡爪252受到的離心力大于第一彈性件253的彈性力，此時(shí)第一卡爪252的一端會(huì)擠壓第一彈性件253，而使得另一端往內(nèi)部齒輪23的內(nèi)齒面擴(kuò)張式的擺動(dòng)，從而帶動(dòng)第一勾部2521靠近內(nèi)部齒輪23的內(nèi)齒面運(yùn)動(dòng)，最終與內(nèi)部齒輪23的內(nèi)齒面卡止，從而鎖死外部齒輪22，起到防墜作用。而第一鎖止器25在轉(zhuǎn)軸1以正常速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，第一卡爪252受到的離心力不足以克服第一彈性件253的作用力，進(jìn)而第一鎖止器25不會(huì)對(duì)轉(zhuǎn)軸1有干涉，同時(shí)，結(jié)合第二鎖止器3手動(dòng)解鎖止功能，以便安全帶本體200的收卷與釋放，進(jìn)而方便使用，有助于提高作業(yè)效率，減少潛在安全隱患。

5 應(yīng)用效果及推廣前景

本裝置可以作為短距離防墜器，因?yàn)榫哂蓄~外手動(dòng)閉鎖機(jī)構(gòu)，是其他防墜裝置所不具備的功能，這個(gè)更適用于高處作業(yè)時(shí)安全帶時(shí)時(shí)受力的作業(yè)，如：電力安裝、空調(diào)安裝等。

本裝置采用不銹鋼帶螺母鎖扣，兼容性強(qiáng)，安全帶伸縮1.4 m可以單獨(dú)使用，也可以與現(xiàn)有安全帶搭配使用。安全帶單獨(dú)使用示意圖如圖7所示。

圖7 安全帶單獨(dú)使用示意圖

6 結(jié)束語(yǔ)

本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的新型安全帶獲得發(fā)明專利，專利號(hào)為ZL202111371472.4，借鑒市面現(xiàn)有產(chǎn)品原理，根據(jù)配網(wǎng)運(yùn)維日常工作情況，推陳出新，自閉鎖齒輪及雙重閉鎖機(jī)構(gòu)，操作簡(jiǎn)單，安全性高，有效降低高處作業(yè)人員人身風(fēng)險(xiǎn)和作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)，提高現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)效率，同時(shí)，裝置的便攜，體積小，也提高了防護(hù)用品日常管理和使用水平，符合當(dāng)下配網(wǎng)運(yùn)維需求，適合推廣應(yīng)用。