施工升降机导轮诱发晃振的原因分析及改进措施

麦刚　尹义民　姜渭　顾彬荣　覃彤

【摘 要】文章以施工升降机导轮结构特点和约束条件作为研究对象，针对因导轮所诱发的SC（D）系列施工升降机晃动和振动原因进行分析，制定改进措施，提出解决方案，从而提高施工升降机使用过程中的安全性。

【关键词】施工升降机；导轮；晃振；改进措施

【中图分类号】TH211.6 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2017）07-0062-04

近年来，我国建筑工程事业取得极大的进展，SC（D）系列施工升降机作为常用工程机械，在建筑工程施工等领域发挥着重要的作用。但在使用过程中，施工升降机存在一个比较常见的问题，即在运行过程中有较大幅度的晃动和振动现象。该问题不仅影响施工操作人员的舒适感，同时也不利于施工升降机的长期运行，并且加快了机械运动部件的磨损速度，降低了机械使用寿命，危及工程施工安全。而导轮作为施工升降机运动件（如吊笼和传动装置）与固定件（如导轨架）的衔接载体，若调整不合适，或者约束条件不恰当，必然成为诱发施工升降机晃动和振动的重要原因。对此，本文依据实际经验，分析当前施工升降机常用导轮的结构特点，寻找施工升降机晃动和振动产生的原因，并制定相应的改进措施。

1 施工升降机常用导轮的结构特点

施工升降机中的主要运动件为传动装置和吊笼，且均通过导轮在导轨架上进行上下垂直运动。导轮在设备运行过程中起到支撑和导向的作用，导轮和导轨架的间隙要控制在一定范围内才能够保证施工升降机平稳运行，避免设备在运行过程中出现晃动和振动的现象。SC型施工升降机结构如图1所示。

根据导轮的结构特点分类，施工升降机常用导轮主要分为单轮和摆轮2种。单轮结构如图2所示，摆轮结构如图3所示。从图2、图3可以看出，为满足施工升降机在持续作业过程中保持稳定运行状态，导轮除吊笼上端使用的是摆轮以外，其余位置所安装的单轮或摆轮均为偏心轮，有一定的调节余量。导轮通过转动偏心轴套实现导轮与导轨架配合间隙的调整，在其偏心量范围内可以实现无极调节，并利用螺栓、螺母的预紧力进行紧固，用来锁定已经调整好的导轮，使得导轮与导轨架间隙可以控制在0.5～1 mm的合理范围内。在整机安装、调试时，对各组导轮进行调节，并锁紧螺母，保证施工升降机传动装置和吊笼等运动件载荷尽可能地均布到单个导轮上，使整机各个部位受力均匀合理。导轮的调节作用在于避免传动中导轮与导轨架出现较大的几何尺寸偏差而产生过大的配合间隙，从而也就避免了导轮自身制造和装配的几何偏差，成为施工升降机传动装置和吊笼产生晃振的必要条件。

2 施工升降机常用导轮的结构缺陷分析

经细致分析，目前这类施工升降机导轮在结构上存在2个缺陷，具体分析如下。

（1）导轮的调节是通过转动偏心轴套来实现的，虽然能在其偏心量范围内达到无级调节的效果，但是在导轮的紧固方面是通过螺栓、螺母的预紧力进行紧固，其效果并不是很理想。施工升降机安装、调试并正常使用后，经过一段时间的正常磨合，导轮的螺母渐渐松动，这将直接导致螺栓、螺母的紧固摩擦力逐渐递减，当调节好偏心量的导轮所受的偏心力矩大于螺母紧固摩擦力时，导轮就有可能产生偏移。当导轮的偏移量达到甚至超出导轮与导轨架间隙0.5～1 mm的合理范围时，设备在运行过程中不仅达不到合理分配受力的效果，而且在间隙不断增大的情况下，施工升降机将逐渐产生较大幅度的晃动和振动。

（2）导轮所采用的螺栓为普通螺栓而非铰制孔螺栓，相比而言，普通螺栓的制造精度和材料强度要差于铰制孔螺栓。使用普通螺栓的导轮在与施工升降机传动装置或吊笼上按配合精度要求所加工的安装孔进行装配时，必然存在较大的装配间隙，无法形成良好的力学传递，在施工升降机持续运行的情况下，装配间隙不断扩大而逐渐开始产生晃振。

由此可知，常用施工升降机导轮在正常使用一段时间后，上述两大缺陷会导致导轮与导轨之间的间隙逐渐增大，同时整体性也会逐渐减弱。一旦施工升降機运行速率与吊笼振动频率相当时，会出现施工升降机吊笼的持续振动，乘员不适感难以克服，同时会加快机械运动部件的磨损速度，降低机械使用寿命，甚至危及工程施工安全。

3 导轮的改进措施和结构特点分析

3.1 改进措施

（1）设计合理有效的螺栓放松装置。将偏心轴套和螺栓一体化设计，配备固定卡板对其进行防松固定，避免导轮偏心结构所产生的偏心力矩影响，避免导轮绕偏心轴心线旋转而偏移的现象。

（2）增加导轮与运动件（吊笼和传动装置）配合部分的配合精度。在将偏心轴套和螺栓一体化设计的基础上，将与施工升降机传动装置或吊笼上有配合精度要求的配合段增加其尺寸精度要求，保证尺寸精度达到力学传递需求，使施工升降机导轮与施工升降机运动件形成一个有效的整体。

3.2 结构特点介绍

针对以上问题，根据工作中的实际经验，设计了一种经过改进的施工升降机导轮，单轮结构如图4所示，摆轮结构如5所示。

该改进后施工升降机导轮采用偏心轴调节结构，将文中所述的常用施工升降机导轮的偏心轴套和螺栓一体化设计成一个整体，即偏心轴。偏心轴轴端台阶加工成正六边形，图4和图5中所标注的固定卡板则加工成偏心轴轴端台阶的正六边形配合的内孔，满足在通过偏心轴将施工升降机导轮与导轨架间隙调节至合理范围内后，使用固定卡板将偏心轴锁定的效果。这个改进措施能使施工升降机在正常使用过程中，对导轮的偏心轴进行锁止，避免导轮因偏心结构所产生的偏心力矩影响而出现的偏移现象。与此同时，将偏心轴按配合精度要求加工的固定配合段，与施工升降机传动装置或吊笼上同样按配合精度要求所加工的安装孔进行装配，保证尺寸精度达到力学传递需求，使施工升降机导轮与施工升降机运动件形成有效整体。在偏心轴的尺寸精度的把控方面，还可以从生产工艺管理方面入手，严格按照加工工艺规程进行生产工作，对每道工序、每个结构层次、每一关键部位进行全方位监控，坚持使用科学的测量仪器检测，严格用数据说话，不凭经验办事，保证导轮与运动件（吊笼和传动装置）之间的配合精度，最大限度地避免施工升降机在运行过程中因导轮的原因所产生的晃振。

3.3 性能介绍

改进后施工升降机导轮具有安装固定形式可靠、偏心调节方式灵活且稳定性好、拆卸过程简便且效率高、通用性强并防坠落的特点。

3.3.1 安装固定可靠性高

首先，采用双螺母紧固方式，对施工升降机导轮的滚轮部分或者摆轮架部分进行固定，合理、有效地避免螺母在施工升降机传动装置和吊笼等运动件运行过程中，可能出现的旋转松动现象。其次，采用固定卡板将施工升降机导轮偏心轴进行锁定，遏制导轮偏心轴在正常使用过程中，因受到导轮偏心结构所产生的偏心力矩影响，出现绕偏心轴中心线旋转的问题，进一步提高了施工升降机导轮使用过程中的可靠性。再次，改进后施工升降机的偏心轴与传动装置或吊笼安装配合位置的尺寸为φ38 mm，较改进前施工升降机采用的M24或M18螺栓，有较大的力学性能提升效果。

3.3.2 调节方式灵活，稳定性好

改进后的施工升降机导轮调节偏心轴偏心量的正六边形台阶位于偏心轴端头，通过配套调节扳手进行调节，而调节扳手上有对应固定卡板上固定孔的基准孔，在调节操作时不仅可以清楚地观察导轮与导轨架的间距是否合理，而且可以看清下一步安装固定卡板的位置是否合适，调节过程简便而灵活。同时，采用的固定卡板能有效地避免导轮因偏心结构受到所产生的偏心力矩影响，出现绕偏心轴中心线旋转的现象，使得导轮调节合适后的状态得到有效锁定，保证了滚动点位置尺寸，大大提高了施工升降机导轮使用过程中的稳定性。

3.3.3 拆卸过程简便，效率高

改进后的施工升降机导轮结构采用悬臂轴安装方式，其中的偏心轴两端均加工有方便拆卸过程中用相应工具（如榔头）敲打的平面，避免了拆卸过程中损伤零件的可能性，又增强了导轮拆卸过程的便捷性。同时，改进后导轮的拆卸过程可直接拆除导轮偏心轴，再将滚轮或摆轮架部分拿离导轨架上，不受导轮滚轮的轮缘与轮最低点的高度差的影响，有效地提高了导轮这类易耗件的拆卸效率，节约了时间成本。

3.3.4 零件通用性强，维修保养方便

虽然该改进后施工升降机导轮仍然分为单轮和摆轮2种结构大类，但两者之间能够直接互换的零件占比达到60%，并且与改进前施工升降机常用导轮零件互换性也达到40%，具有较高的通用性，同时也方便改进前后导轮过渡时期的维保。此外，为方便施工升降机导轮常常所需的周期性润滑保养，改进后施工升降机导轮采用压配式压注油杯，在润滑保养作业时，不需拆卸导轮，直接用黄油枪对其加注黄油，提高了维护保养效率，且操作简便。

3.3.5 增加防坠落功能，安全系数高

众所周知，建筑工程施工领域相当关注高空坠物的风险，而施工升降机导轮作为一个主要的作用力集中点，在紧固或约束的金属零件出现疲劳后，很有可能出现断裂现象，进而导致施工升降机导轮从传动装置或吊笼上脱落下坠，引发安全事故。对此，改进后的施工升降机导轮均增加防脱连接板，其将导轮與传动装置或吊笼的钢结构部分有效地连接起来，避免可能出现导轮失去约束后坠落的风险，提高施工升降机整机正常使用过程中的安全系数。

4 结语

综上所述，如若施工升降机导轮存在安装方式不恰当，调节方式不合理，或无法进行有效锁定时，施工升降机在使用过程中，会导致施工升降机导轮滚动点位置尺寸无法保证，加大施工升降机导轮与导轨架立柱管之间的摩擦力，进而加剧导向滚轮的运行磨损，使得施工升降机导轮与导轨架立柱管之间出现超出合理范围内的间隙，诱发施工升降机晃动和振动的现象。而改进后的施工升降机导轮具有运行稳定可靠，调节灵活，维修便捷，通用性高，安全系数高等特点，有效地解决了当前常用导轮所存在的缺陷，对施工升降机向高效节能方向发展和创新具有重要的意义，同时也对于促进建筑事业发展具有极为重要的现实意义。

参 考 文 献

[1]GB 10054—2005，施工升降机[S].

[2]GB 10055—2007，施工升降机安全规范[S].

[3]GB 26557—2011，吊笼有垂直导向的人货两用施工升降机[S].

[4]麦刚，尹义民，罗宇德.塔式起重机标准节生产工艺管理[J].企业科技与发展，2017（5）.

[5]万文浩.谈施工升降机产生晃动和振动的原因及改进[J].机电技术，2012（6）.

[6]郑培，张氢，卢耀祖.超高层建筑用施工升降机结构的建模与分析[J].武汉大学学报：工学版，2013（5）.

[责任编辑：陈泽琦]