大型游乐设施主轴缺陷成因及检测方法分析

孙槟杨

摘要：大型游乐设施主轴体积，在维修和养护中拆卸困难，又由于其结构较为复杂，在进行常规的检修和维护中，难以有效的判断其中存在的安全隐患和缺陷问题。进而大型游乐设施的主轴安全性是相关部门关注的重要问题之一。在本文的研究中，将针对大型游乐设施主轴曲线的成因进行详细的分析，并且提出相应的解决方式。

关键词：大型游乐设施;主轴缺陷;检测方法

根据相关调查研究显示，截止到2019年底，全国大型游乐设施的数量已经超过了3万套，并且呈现逐年增长的态势。但是近年来，游乐设施出现安全问题和故障的现象也屡见不鲜，在社交媒体上进行快速的传播，造成了人们对游乐设施望洋兴叹的心理。为了给予人们更为丰富、多样化的生活保障，大型游乐设施运转和使用的安全性和有效性，在本文的研究中，将针对大型游乐设施主轴缺陷。产生的原因以及解决方式进行详细的分析。由此可见，此项分析具有极强的社会意义和实际作用。

一、主轴受力及缺陷成因分析

（一）心轴

游乐设施新轴分为固定心轴和旋转心轴两种，在大型游乐设施上广泛使用的通常是旋转心轴，例如摩天轮、海盗船等等。心轴承受整体设备的自重和游客重量，承载量较大。在运转过程中受到的剪切力作用也十分严重。当出现内部装配部位对应力不平衡的影响，剪切力与荷载力就会成倍增长，造成了心轴运转的不稳定因素。并且，心轴在长时间的使用中也会出现自身的磨损以及消耗。由此我们能够发现，新轴在使用的过程中难以按照时间机型使用寿命的计算。如图为具备心轴的海盗船。

（二）转轴

在大型游乐设施的零部件构成中，转轴的使用频率较少，主要体现在大摆锤的娱乐设施中。转轴在使用的过程中需要承担设备资深绝大多数的重量，还要承受设备运转过程中产生的作用力和对应力。在转轴运作的过程中，驱动装置和回转支撑配置弯曲变化，周期性的承载力度较大，还会接受到正向和反向转动的冲击。在不断周期性承载力变化的影响下，转轴极易产生使用疲劳，造成整体的安全问题。

二、主轴受力及缺陷特点

（一）表面缺陷

主轴在日常使用的过程中会出现较大的磨损。由于主轴的轴向间隙过大，或者主轴设计的整体形势不具备足够的强度，承载设备的重量以及游客的重量，就会出现严重的表面缺陷。主轴表面缺陷主要表现为鱼鳞状，经过高强度的磨損后承载力逐渐下降。随着使用时间的延长，主轴的强度和刚度都会有明显的降低，导致主轴的安全系数受到影响。在主轴出现表面缺陷的前期，表现为点蚀、划痕、凹陷等常见的缺陷现象。

（二）内部缺陷

大型游乐设施主轴的内部缺陷难以用肉眼直接观察，主要体现在作用力导致的裂纹疲劳断裂两种不同的形式。

首先，由于主轴承担的作用力较大，在主轴的几何切面、凹槽、轴肩、轴环等不同的位置都会出现大小不一的裂纹，由于以上几个部分在运转的过程中受到作用力的影响较大。裂纹的大小也会根据自身性能的变化而变化。由于作用力集中影响的裂纹出现在主轴结构上有明显的。阶段性和时间性。裂纹一般在主轴纵横方向45°左右产生，在进行检验检测时，也应当着重关注这一部位，有效的进行检验与排查，一部分裂纹在形成的早期阶段肉眼难以观察，应当借助相应的电子设备进行检验与检测，避免主轴出现开口凹陷等更为严重的安全隐患。

其次，由于大型娱乐设施在使用的过程中呈现明显的阶段性，节假日与工作日的使用频率之间差异较高，并且自身在运作的过程中存在不同的作用力影响。一部分主轴在运作的过程中接受的作用力影响不同，其承载力也会发生变化。金属部件在承受主体重量和游客重量的基础上承载量已经达到了既定的极限，此时就会发生疲劳断裂现象。疲劳断裂基本上没有前期预兆，发生较为突然进而产生的影响也是不可预算的。大型娱乐设施运转的过程中，主轴会受到荷载的冲击，量造成相应的痕迹，由于缺口较小肉眼难以观察，在工作和检查人员没有及时的发现情况下，经常会多次反复利用而不加整合，一旦发生疲劳断裂，会直接影响游客的生命健康安全。

三、主轴受力及缺陷检修形式

（一）外部无损检测

在进行外部无损检测的过程中，可以使用三种检测方式。

首先，利用目视检测，在检测中，基本上工作人员都会采用目视检测的形式拆卸一部分主轴零部件，通过肉眼观察判断其是否存在问题。

其次，磁粉检测利用磁场的感应。判断主轴零部件是否存在凹陷，这类方式也需要对设备进行拆卸和组装。在设备表面缺陷检测中得到了广泛的利用。

最后是渗透检测渗透检测主要是根据设备表面的缺口与裂纹。利用毛细作用。想其中灌注具有明显色差的渗透液。通过渗透液的流动现象进行检测，此类检测方式也需要对设备零部件进行拆卸。

（二）内部无损检测

首先，可以使用射线检测法，利用射线对材料的传统作用。对设备进行内部部无损的检验。通过射线能够在底片上显示设备的缺陷，根据底片颜色深浅的差异进行判断。此类检测方式无需拆卸主轴零部件，但是对于检测的工艺和技术较高，并且娱乐设备主要位于高空射线机与胶片难以与设备进行紧密的接触，检测的形势较为复杂，在实际检测中可行性较低。

其次，可以使用超声检测。利用超声波在设备零部件处进行反复的测量，根据回波长度的差异对缺陷的位置和情况进行判断。超声波检测仪与射线检测仪的差异就在于超声检测仪体积较小、便于携带。即便是游乐设施位置较高，也能够有效地开展检测工作。相比之下，超声检测较为实用。

四、结束语

根据上文的论述内容可知，大型游乐设施主轴缺陷的成因具有多样化的特点。在进行检验与排查的过程中，流程复杂检验困难。因此，需要更多具有专业技术的工作人员开展稳定有效的游乐设施主轴检验活动，进而保证游客的游玩安全性，奠定我国游乐设施的发展基础。

参考文献：

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[3]大型游乐设施主动轴、客运索道迂回轮主轴免拆卸无损检测方法[Z].云南省特种设备安全检测研究院.2011.

（作者单位：江苏省特种设备安全监督检验研究院）