角度可变的倾斜施工升降机的研究

2023-10-31许勇胜XUYongsheng

建筑机械化 2023年9期

许勇胜/XU Yongsheng

（湖北江汉建筑工程机械有限公司，湖北荆州 434000）

1 研发背景

施工升降机作为载人载货的垂直运输设备，在建筑工程领域中应用广泛，主要用于高层建筑的内外装修、桥梁、烟囱等建筑的施工等。现有的常规施工升降机一般垂直安装且安装角度不可调。在桥梁、烟囱等异形的建设中，建筑一般都是向上倾斜收缩，随着建筑的加高，距离升降机会越来越远，就需要搭建较长的升降机附墙和登机平台，极大地增加了工程难度和工作量，如图1 所示。如果根据建筑定制倾斜施工升降机，导轨架随建筑物角度保持一致，解决了超长附墙和登机平台问题，如图2 所示。但是其底架、吊笼、护栏等主要部件需要根据倾斜角度单独定制，制作时间长且成本高。关键其只适应一种安装角度，设备转场下个项目，建筑角度不同就无法重复使用，浪费严重。

图1 倾斜建筑安装垂直施工升降机

图2 倾斜建筑安装倾斜升降机

市场需要一种角度可变的倾斜施工升降机，它要既要满足倾斜的建筑施工需求，同时还有通用性，可以根据不同建筑角度调节自身安装角度，无须单独定制。

2 设计方案

2.1 整机方案

角度可变的倾斜施工升降机可以实现0～15°内不同角度的倾斜安装。其主要由角度可变吊笼、角度可变底架、位置可变护栏、导轨架、附墙系统和供电系统组成，如图3 所示。

图3 一种角度可变的倾斜施工升降机方案图

1）角度可变底架固定在基础上，其上安装导轨架，通过角度可变底架可以调节整个导轨架的安装角度，导轨架通过附墙系统与建筑连接固定。

2）角度可变吊笼在倾斜的导轨架上安装运行时，通过调节吊笼上导向装置的角度，满足导向装置与导轨配合运行的同时，吊笼轿厢底板依然保持水平，满足人货乘坐需求。

3）位置可变护栏安装在底架四周，保护吊笼运行通道安全。当升降机安装角度不同时，吊笼相对底架的位置发生变化，位置可变护栏可以调节自身位置满足变化需求。

4）附墙系统根据安装角度的不同，采用不同布置方案，解决倾斜导轨架附墙承载变大的问题。

5）供电系统采用滑触线供电，滑触线安装在导轨架上，随其一起倾斜布置，满足不同安装角度。

2.2 角度可变吊笼设计方案

角度可变吊笼主要由轿厢、导向装置、驱动装置组成，如图4 所示。其中轿厢与导向装置可绕销轴旋转并固定，驱动装置安装在导向装置顶部。

图4 角度可变吊笼示意图

轿厢一侧分别设置有上耳板和下固定板，下固定板上有多组安装孔，各组安装孔之间绕上耳板销轴孔旋转错开角度。导向架有配套的上耳板和下固定板，下固定板有1 组安装孔。轿厢上耳板与导向架上耳板通过销轴连接，轿厢下固定板与导向架下固定板配合使用，通过螺栓固定，可将笼架与导向架固定为一个指定夹角。导向架上有多组导向滚轮与导轨架主弦杆配合使用。

驱动装置上配有减速电机，减速电机与导轨架之间通过齿轮齿条传动，从而驱动吊笼随导轨架上下运行。

当确定升降机安装角度后，将导向装置与轿厢安装角度调整至相同角度，即可实现导向装置和驱动装置一起在倾斜的导轨架运行，但吊笼依然保持水平状态。

2.3 角度可变底架设计方案

角度可变底架主要由主架、旋转架、安装座、固定板、前组合架、后组合架和侧组合架组成，如图5 所示。主架四周安装4 个组合架，通过组合架与护栏连接。主架上安装有旋转架，通过固定板固定。旋转架上安装有连接架，连接架上有与导轨架连接的对接口。通过调整旋转架安装角度，实现导轨架安装角度调整，从而实现施工升降机倾斜角度调整。

图5 角度可变底架示意图

主架通过地脚螺栓固定在基础上。主架两侧有2 块弧形凹板，互相平行布置，与旋转架两侧2 块弧形凸板配对使用。通过固定板将圆弧凹板和圆弧凸板连接固定。旋转架上有4 件带定位销的底板，与安装座上定位孔配合使用，同时通过螺栓连接，保证旋转架与安装座连接牢固不滑移。安装座四角有4 个对接圆管与导轨架对接安装。调节安装角度时，旋转架上的圆弧凸板和主架上的圆弧凹板上滑动调节。

凹板与凸板之间是面接触，在保证滑动的情况下，其抗压能力强，能满足升降机上部载荷承压要求。如凹板与凸板材料为20mm/Q355B，凸板圆弧弧长952mm，顶部载荷按1 台常用SC200/200 升降机计算，安装高度150m、运行速度46m/min。按GB/T 26557-2021《吊笼有垂直导向的人货两用施工升降机》和GB/T 3811-2008《起重机设计规范》要求计算校核，通过有限元分析结果，最大变形为0.02mm，最大等效应力为29.8MPa，材料的需用应力为[σ]=236MPa。可见该底架的凹板与凸板设计承载能力强，能很好地满足升降机的承载要求。

主架两侧方管上有多组安装孔，与前、后、侧组合架上的腰圆孔通过螺栓连接固定，组合架相对主架前后位置可变，满足护栏不同安装位置的要求。

2.4 位置可变护栏设计方案

位置可变护栏主要包括护栏门、前护栏、侧护网、后护网、检修门和固定连杆，如图6 所示。护栏底部与底架的组合架固定，上部通过固定连杆与导轨架固定。由于升降机安装角度不同，吊笼下行至地面时，相对底架中心位置不同。为防止与护栏干涉，护栏整体需要前后配合移动，底部通过组合架进行调节，上部通过固定连杆进行调节。

图6 位置可变护栏示意图

固定连杆由中连接杆、前可调杆和后可调杆组成。中连接杆与导轨架上框架连接，其上有多组安装孔，可实现前后多级调整。后连接杆和前连接杆上两头装左右旋螺杆，可以实现无级调节。中连接杆通过2 个前连接杆与前护栏连接，可以保证前护栏固定牢固且与导轨架平行。中连接杆通过1 个后连接杆与检修门连接。通过固定连杆可以调整护栏上部前后位置。

2.5 附墙系统设计方案

常规垂直安装的施工升降机，附墙系统主要作用是扶持固定导轨架，防止其倾倒失稳，并不直接承受导轨架及吊笼的载荷。但倾斜安装的施工升降机，导轨架倒向附墙，其一部分重量载荷直接由附墙系统承受，且倾斜角度越大，分担的载荷越大。根据受力情况需求，倾斜升降机的附墙根据倾斜角度的不同，进行不同的加密布置处理，如表1 所示。通过附墙加密，可有效减小每道附墙的载荷，从而附墙系统不用特殊加强制作。

表1 升降机附墙布置要求

2.6 供电系统设计方案

倾斜升降机由于导轨架倾斜安装，吊笼在向上运行时，吊笼会越过护栏的垂直投影区域且越来越远。如果采用传统电缆桶或滑触线供电，电缆线一端固定在吊笼上、一端固定在地面电缆桶或电缆滑车上，由于自重，电缆将会悬垂成“J”形。此时存在着电缆导向不畅问题，还存在与建筑侧脚手架挂、拉的安全问题。选用供电滑触线装置可解决上述问题。

供电滑触线装置是一种刚性导线的输电装置，其主要由保护套，导电体、集电装置3 个主要部件构成。导电体安装在保护套内组成滑触线，一般长度为3.016m，为两节标准节高度。集电装置电刷在滑触线内滑动取电。滑触线固定在导轨架上，随导轨架一同加长。集电装置另一端固定在吊笼上，为吊笼供电。供电滑触线装置解决了上述柔性电缆线无法倾斜安装使用的问题，其同时还有安全可靠、经济节能、维修方便成本低的优点。