新型安全带的研制

曾任强

（广东电网有限责任公司江门供电局，广东 江门 529000）

在高处工作场景中，操作人员会因受限于通道、障碍或者作业位置，进行保护绳的长度调整。市面上保护绳材料主要采用丙纶、涤纶、锦纶，调整长度是通过塑包钢、不锈钢调节扣，通过手动抽拉保护绳的方式进行调整，给操作人员带来不便和坠落隐患。

现场进行操作时，往往受作业位置及设备阻碍，保护绳长度需多次调整才可以满足作业位置需求，调整过程中需要双手配合进行抽拉式调节才可以调整，而编带摩擦大、锦纶绳卡涩使得抽拉难度加大，操作人员更多的是通过改变缠绕圈数或者重新选择挂点来进行调整，人员工作效率低，体力消耗大，不符合人机功效，也增加了潜在安全隐患。

1 配电运维高处作业现有装置的不足

为了从根本上解决保护绳调整难的问题，本次发明的目的是研制一款工作过程中可以单手调整的保护装置，同时，设计了手动闭锁功能，依靠装置发条及身体力量进行适应性调整保护绳长度以至作业合适位置并锁定装置，可以使操作人员就地进行单手调整保护绳长度，简单、安全、高效。在杆塔作业时，须要对安全带做冲击试验；安全带应可以长时间承受作业人员自身重量；安全带因具备防坠保护功能，所以须要设计一种能达到上述要求的机构。以下是借鉴目前存在的一些技术。

1.1 车辆安全带卷收器

乘员佩戴安全带时慢慢拉能很轻易的拉出安全带，如果猛拉安全带是会被锁住拉不出来。齿轮快速转动，铁块做相对运动，通过离合器杆卡住齿轮内部，塑料齿轮在外力作用下棘轮与棘爪结合达到锁死齿轮，二次锁死机构是通过铁球不平衡锁齿轮。

1.2 差速防坠器

防坠器巧妙的借用离心力原理，使用的时候将一边的棉纶安全绳上吊钩固定在自身的安全带上，人可以自由行走，安全绳会由于回收盘发条的作用与人体处于半紧状态，自由缩放。一旦发生坠落事故，安全绳会迅速拉出，速度是平时的几十倍，转轮会跟着飞速旋转，带动着安装在转轮下面的棘爪一起飞速旋转，此时产生的离心力大于弹簧的约束力，棘爪与棘轮结合，由于棘爪尾端与中心轴相接触，阻止转轮的转动，从而使安全绳在发生意外情况时短时间内停止放出，使人体停止下落。

1.3 对比分析

车辆安全卷收器：因车辆安全带在正常使用时，操作人员自身对安全带不会产生任何的作用力，装置不须要闭锁，满足身体正常的移动，只是，当急刹时有个身体给安全带施加的前倾力。但高处作业安全带不同，在整个作业过程都需要安全带锁死，且在作业过程中，安全带长时间承受操作人员施加的拉力。通过单一离合器杆，对于锁死辅助齿轮来说是够用，因为它不是主要受力部位，对于高处坠落时，承受瞬时冲击力是不够，必须直接闭锁主齿轮才更安全，同时，装置无法在正常状态下闭锁。

差速防坠器：防坠器在快速拉伸时，棘轮与棘爪结合达到卡住转轮。齿轮无法自锁，只能在瞬时作用力下才能通过外机构卡住转轮，但无法作为长时间受力装置。

通过上述装置研究分析，结合高处作业实际情况，本次设计一种同步运动相向自闭锁齿轮及双重闭锁机构，具备手动外机构闭锁功能，在解锁状态，可以自动进行适应性调整保护绳长度来满足作业位置要求，同时具备防坠功能。

2 安全带设计图

图1为安全带示意图。100为承载结构；200为安全带本体；300为防坠机构；400为卷簧机构；1为转轴；21为第一外壳；211为底壳；212为顶盖；2121为第一限位导槽；2122为第二限位导槽；22为外部齿轮；23为内部齿轮；24为传动齿轮；25为第一锁止器；251为连接板；252第一卡爪；2521为第一勾部；253为第一弹性件；254为连接杆；255为螺钉；26为三角架；3为第二锁止器；30为第二勾部；31为第二卡爪；311为第一连接臂；312为第二连接臂；3121为第一凸起柱；3122为第一拨块；313为延伸臂；32为第二弹性件；33为固定开关；331为固定块；3311为第一导向斜面；3312为止挡面；332为第四弹性件；333为第二拨块；34为第三卡爪；341为第三连接臂；35为第三弹性件；41为第二外壳；42为卷簧。安全带结构示意图如图2～图6所示。

图1 安全带外观示意图

图2 安全带内部示意图

图6 安全带弹片机构示意图

3 安全带结构简介

本次研制的安全带涉及安全防护用具技术领域，主要包括防坠机构300、安全带200、外部齿轮22、内部齿轮23、转轴1、传动齿轮24、第一锁止器25、第二锁止器3等部件；外部齿轮22设有内齿面，内部齿轮23设有内齿面以及外齿面；外部齿轮22转动安装于外壳；内部齿轮23转动设置于外部齿轮22的内齿面中；传动齿轮24设置于外部齿轮22以及内部齿轮23之间，分别与外部齿轮22的外齿面以及内部齿轮23的内齿面啮合；第一锁止器25包括连接板251、第一卡爪252以及第一弹性件253；第一卡爪252转动安装于连接板251，一端通过第一弹性件253与连接板251连接，另一端设有可与内部齿轮23的内齿面卡止配合的第一勾部2521；转轴1转动设置于外壳，且与外部齿轮以及连接板同步转动连接。第二锁止器3安装于第一外壳211，包括制动机构以及第二勾部30。第二勾部30可与外部齿轮22的外齿面卡止配合；制动机构与第二勾部30连接，用于驱动第二勾部30在锁止位置以及解锁位置切换。通过配置能够手动操作的第二锁止器3搭配第一锁止器25实现手动闭锁与离心闭锁双保险，此设计应用，也解决了以往的安全绳/带装置没有设置二次锁死机构而存在的安全性不足问题，使用也更加灵活，进一步提高了使用安全性。

图3 安全带第二锁止器解锁状态示意图

图4 安全带第二锁止器机构示意图

图5 安全带离心机构示意图

4 安全带机构动作原理

在作业人员下坠时，转轴1会带动外部齿轮22与连接板251一同快速同步转动，外部齿轮22的内齿面与3个传动齿轮24相结合，导致其进行自转，因内部齿轮23外齿面与传动齿轮24齿面结合，传动齿轮24自转，导致外部齿轮22与外部齿轮22、连接板251保持相关运动状态，但此时第一卡爪252受到的离心力大于第一弹性件253的弹性力，此时第一卡爪252的一端会挤压第一弹性件253，而使得另一端往内部齿轮23的内齿面扩张式的摆动，从而带动第一勾部2521靠近内部齿轮23的内齿面运动，最终与内部齿轮23的内齿面卡止，从而锁死外部齿轮22，起到防坠作用。而第一锁止器25在转轴1以正常速度转动时，第一卡爪252受到的离心力不足以克服第一弹性件253的作用力，进而第一锁止器25不会对转轴1有干涉，同时，结合第二锁止器3手动解锁止功能，以便安全带本体200的收卷与释放，进而方便使用，有助于提高作业效率，减少潜在安全隐患。

5 应用效果及推广前景

本装置可以作为短距离防坠器，因为具有额外手动闭锁机构，是其他防坠装置所不具备的功能，这个更适用于高处作业时安全带时时受力的作业，如：电力安装、空调安装等。

本装置采用不锈钢带螺母锁扣，兼容性强，安全带伸缩1.4 m可以单独使用，也可以与现有安全带搭配使用。安全带单独使用示意图如图7所示。

图7 安全带单独使用示意图

6 结束语

本项目设计的新型安全带获得发明专利，专利号为ZL202111371472.4，借鉴市面现有产品原理，根据配网运维日常工作情况，推陈出新，自闭锁齿轮及双重闭锁机构，操作简单，安全性高，有效降低高处作业人员人身风险和作业风险，提高现场作业效率，同时，装置的便携，体积小，也提高了防护用品日常管理和使用水平，符合当下配网运维需求，适合推广应用。