角度可變的傾斜施工升降機(jī)的研究

許勇勝/XU Yongsheng

（湖北江漢建筑工程機(jī)械有限公司，湖北 荊州 434000）

1 研發(fā)背景

施工升降機(jī)作為載人載貨的垂直運(yùn)輸設(shè)備，在建筑工程領(lǐng)域中應(yīng)用廣泛，主要用于高層建筑的內(nèi)外裝修、橋梁、煙囪等建筑的施工等?，F(xiàn)有的常規(guī)施工升降機(jī)一般垂直安裝且安裝角度不可調(diào)。在橋梁、煙囪等異形的建設(shè)中，建筑一般都是向上傾斜收縮，隨著建筑的加高，距離升降機(jī)會(huì)越來越遠(yuǎn)，就需要搭建較長的升降機(jī)附墻和登機(jī)平臺(tái)，極大地增加了工程難度和工作量，如圖1 所示。如果根據(jù)建筑定制傾斜施工升降機(jī)，導(dǎo)軌架隨建筑物角度保持一致，解決了超長附墻和登機(jī)平臺(tái)問題，如圖2 所示。但是其底架、吊籠、護(hù)欄等主要部件需要根據(jù)傾斜角度單獨(dú)定制，制作時(shí)間長且成本高。關(guān)鍵其只適應(yīng)一種安裝角度，設(shè)備轉(zhuǎn)場(chǎng)下個(gè)項(xiàng)目，建筑角度不同就無法重復(fù)使用，浪費(fèi)嚴(yán)重。

圖1 傾斜建筑安裝垂直施工升降機(jī)

圖2 傾斜建筑安裝傾斜升降機(jī)

市場(chǎng)需要一種角度可變的傾斜施工升降機(jī)，它要既要滿足傾斜的建筑施工需求，同時(shí)還有通用性，可以根據(jù)不同建筑角度調(diào)節(jié)自身安裝角度，無須單獨(dú)定制。

2 設(shè)計(jì)方案

2.1 整機(jī)方案

角度可變的傾斜施工升降機(jī)可以實(shí)現(xiàn)0～15°內(nèi)不同角度的傾斜安裝。其主要由角度可變吊籠、角度可變底架、位置可變護(hù)欄、導(dǎo)軌架、附墻系統(tǒng)和供電系統(tǒng)組成，如圖3 所示。

圖3 一種角度可變的傾斜施工升降機(jī)方案圖

1）角度可變底架固定在基礎(chǔ)上，其上安裝導(dǎo)軌架，通過角度可變底架可以調(diào)節(jié)整個(gè)導(dǎo)軌架的安裝角度，導(dǎo)軌架通過附墻系統(tǒng)與建筑連接固定。

2）角度可變吊籠在傾斜的導(dǎo)軌架上安裝運(yùn)行時(shí)，通過調(diào)節(jié)吊籠上導(dǎo)向裝置的角度，滿足導(dǎo)向裝置與導(dǎo)軌配合運(yùn)行的同時(shí)，吊籠轎廂底板依然保持水平，滿足人貨乘坐需求。

3）位置可變護(hù)欄安裝在底架四周，保護(hù)吊籠運(yùn)行通道安全。當(dāng)升降機(jī)安裝角度不同時(shí)，吊籠相對(duì)底架的位置發(fā)生變化，位置可變護(hù)欄可以調(diào)節(jié)自身位置滿足變化需求。

4）附墻系統(tǒng)根據(jù)安裝角度的不同，采用不同布置方案，解決傾斜導(dǎo)軌架附墻承載變大的問題。

5）供電系統(tǒng)采用滑觸線供電，滑觸線安裝在導(dǎo)軌架上，隨其一起傾斜布置，滿足不同安裝角度。

2.2 角度可變吊籠設(shè)計(jì)方案

角度可變吊籠主要由轎廂、導(dǎo)向裝置、驅(qū)動(dòng)裝置組成，如圖4 所示。其中轎廂與導(dǎo)向裝置可繞銷軸旋轉(zhuǎn)并固定，驅(qū)動(dòng)裝置安裝在導(dǎo)向裝置頂部。

圖4 角度可變吊籠示意圖

轎廂一側(cè)分別設(shè)置有上耳板和下固定板，下固定板上有多組安裝孔，各組安裝孔之間繞上耳板銷軸孔旋轉(zhuǎn)錯(cuò)開角度。導(dǎo)向架有配套的上耳板和下固定板，下固定板有1 組安裝孔。轎廂上耳板與導(dǎo)向架上耳板通過銷軸連接，轎廂下固定板與導(dǎo)向架下固定板配合使用，通過螺栓固定，可將籠架與導(dǎo)向架固定為一個(gè)指定夾角。導(dǎo)向架上有多組導(dǎo)向滾輪與導(dǎo)軌架主弦桿配合使用。

驅(qū)動(dòng)裝置上配有減速電機(jī)，減速電機(jī)與導(dǎo)軌架之間通過齒輪齒條傳動(dòng)，從而驅(qū)動(dòng)吊籠隨導(dǎo)軌架上下運(yùn)行。

當(dāng)確定升降機(jī)安裝角度后，將導(dǎo)向裝置與轎廂安裝角度調(diào)整至相同角度，即可實(shí)現(xiàn)導(dǎo)向裝置和驅(qū)動(dòng)裝置一起在傾斜的導(dǎo)軌架運(yùn)行，但吊籠依然保持水平狀態(tài)。

2.3 角度可變底架設(shè)計(jì)方案

角度可變底架主要由主架、旋轉(zhuǎn)架、安裝座、固定板、前組合架、后組合架和側(cè)組合架組成，如圖5 所示。主架四周安裝4 個(gè)組合架，通過組合架與護(hù)欄連接。主架上安裝有旋轉(zhuǎn)架，通過固定板固定。旋轉(zhuǎn)架上安裝有連接架，連接架上有與導(dǎo)軌架連接的對(duì)接口。通過調(diào)整旋轉(zhuǎn)架安裝角度，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)軌架安裝角度調(diào)整，從而實(shí)現(xiàn)施工升降機(jī)傾斜角度調(diào)整。

圖5 角度可變底架示意圖

主架通過地腳螺栓固定在基礎(chǔ)上。主架兩側(cè)有2 塊弧形凹板，互相平行布置，與旋轉(zhuǎn)架兩側(cè)2 塊弧形凸板配對(duì)使用。通過固定板將圓弧凹板和圓弧凸板連接固定。旋轉(zhuǎn)架上有4 件帶定位銷的底板，與安裝座上定位孔配合使用，同時(shí)通過螺栓連接，保證旋轉(zhuǎn)架與安裝座連接牢固不滑移。安裝座四角有4 個(gè)對(duì)接圓管與導(dǎo)軌架對(duì)接安裝。調(diào)節(jié)安裝角度時(shí)，旋轉(zhuǎn)架上的圓弧凸板和主架上的圓弧凹板上滑動(dòng)調(diào)節(jié)。

凹板與凸板之間是面接觸，在保證滑動(dòng)的情況下，其抗壓能力強(qiáng)，能滿足升降機(jī)上部載荷承壓要求。如凹板與凸板材料為20mm/Q355B，凸板圓弧弧長952mm，頂部載荷按1 臺(tái)常用SC200/200 升降機(jī)計(jì)算，安裝高度150m、運(yùn)行速度46m/min。按GB/T 26557-2021《吊籠有垂直導(dǎo)向的人貨兩用施工升降機(jī)》和GB/T 3811-2008《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》要求計(jì)算校核，通過有限元分析結(jié)果，最大變形為0.02mm，最大等效應(yīng)力為29.8MPa，材料的需用應(yīng)力為[σ]=236MPa。可見該底架的凹板與凸板設(shè)計(jì)承載能力強(qiáng)，能很好地滿足升降機(jī)的承載要求。

主架兩側(cè)方管上有多組安裝孔，與前、后、側(cè)組合架上的腰圓孔通過螺栓連接固定，組合架相對(duì)主架前后位置可變，滿足護(hù)欄不同安裝位置的要求。

2.4 位置可變護(hù)欄設(shè)計(jì)方案

位置可變護(hù)欄主要包括護(hù)欄門、前護(hù)欄、側(cè)護(hù)網(wǎng)、后護(hù)網(wǎng)、檢修門和固定連桿，如圖6 所示。護(hù)欄底部與底架的組合架固定，上部通過固定連桿與導(dǎo)軌架固定。由于升降機(jī)安裝角度不同，吊籠下行至地面時(shí)，相對(duì)底架中心位置不同。為防止與護(hù)欄干涉，護(hù)欄整體需要前后配合移動(dòng)，底部通過組合架進(jìn)行調(diào)節(jié)，上部通過固定連桿進(jìn)行調(diào)節(jié)。

圖6 位置可變護(hù)欄示意圖

固定連桿由中連接桿、前可調(diào)桿和后可調(diào)桿組成。中連接桿與導(dǎo)軌架上框架連接，其上有多組安裝孔，可實(shí)現(xiàn)前后多級(jí)調(diào)整。后連接桿和前連接桿上兩頭裝左右旋螺桿，可以實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)節(jié)。中連接桿通過2 個(gè)前連接桿與前護(hù)欄連接，可以保證前護(hù)欄固定牢固且與導(dǎo)軌架平行。中連接桿通過1 個(gè)后連接桿與檢修門連接。通過固定連桿可以調(diào)整護(hù)欄上部前后位置。

2.5 附墻系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

常規(guī)垂直安裝的施工升降機(jī)，附墻系統(tǒng)主要作用是扶持固定導(dǎo)軌架，防止其傾倒失穩(wěn)，并不直接承受導(dǎo)軌架及吊籠的載荷。但傾斜安裝的施工升降機(jī)，導(dǎo)軌架倒向附墻，其一部分重量載荷直接由附墻系統(tǒng)承受，且傾斜角度越大，分擔(dān)的載荷越大。根據(jù)受力情況需求，傾斜升降機(jī)的附墻根據(jù)傾斜角度的不同，進(jìn)行不同的加密布置處理，如表1 所示。通過附墻加密，可有效減小每道附墻的載荷，從而附墻系統(tǒng)不用特殊加強(qiáng)制作。

表1 升降機(jī)附墻布置要求

2.6 供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

傾斜升降機(jī)由于導(dǎo)軌架傾斜安裝，吊籠在向上運(yùn)行時(shí)，吊籠會(huì)越過護(hù)欄的垂直投影區(qū)域且越來越遠(yuǎn)。如果采用傳統(tǒng)電纜桶或滑觸線供電，電纜線一端固定在吊籠上、一端固定在地面電纜桶或電纜滑車上，由于自重，電纜將會(huì)懸垂成“J”形。此時(shí)存在著電纜導(dǎo)向不暢問題，還存在與建筑側(cè)腳手架掛、拉的安全問題。選用供電滑觸線裝置可解決上述問題。

供電滑觸線裝置是一種剛性導(dǎo)線的輸電裝置，其主要由保護(hù)套，導(dǎo)電體、集電裝置3 個(gè)主要部件構(gòu)成。導(dǎo)電體安裝在保護(hù)套內(nèi)組成滑觸線，一般長度為3.016m，為兩節(jié)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)高度。集電裝置電刷在滑觸線內(nèi)滑動(dòng)取電。滑觸線固定在導(dǎo)軌架上，隨導(dǎo)軌架一同加長。集電裝置另一端固定在吊籠上，為吊籠供電。供電滑觸線裝置解決了上述柔性電纜線無法傾斜安裝使用的問題，其同時(shí)還有安全可靠、經(jīng)濟(jì)節(jié)能、維修方便成本低的優(yōu)點(diǎn)。

3 結(jié)語

本文研究了一種角度可變的傾斜施工升降機(jī)，其安裝角度可在0～15°范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，可以適應(yīng)不同傾斜角度的建筑施工。既解決了常規(guī)垂直升降機(jī)在傾斜建筑上安裝超長附墻和登機(jī)平臺(tái)的難題，還解決了定制傾斜升降機(jī)部件定制不通用的問題。為橋梁、煙囪等傾斜建筑施工提供了一種安裝便捷、安全可靠和通用性高的產(chǎn)品。