齿轮锥鼓形施工升降机防坠安全器专用试验检测台研究

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摘 要：本文讨论了齿轮锥鼓形施工升降机防坠安全器的结构、工作原理，安全防坠器检测方法比较，介绍该检测系统的设计原理及采用的设计理念与技术，研究设计一种用齿轮锥鼓形施工升降机防坠安全器专用试验检测台，为研究设计该检测台提供一定的理论方法。

关键字：防坠安全器；结构原理；检验检测；系统设计

0 引言

施工升降机之所以可以载人，主要是由于其配备了防坠安全器，大大提高了安全系数。目前在建筑施工现场广泛使用的人货两用施工升降机，配备的是齿轮锥鼓形渐进式防坠安全器和瞬时式防坠安全器。防坠安全器是施工升降机上最为重要的部件，如升降机的吊笼遇到紧急事故情况，要依靠它来消除吊笼坠落事故的发生，保证乘员的生命安全。因此防坠安全器出厂试验非常严格的，出厂前由法定的检验单位对它进行转矩的测量，临界转速时测量，弹簧压缩量的测量，每台都附有测试报告。对出厂两年的防坠安全器（防坠安全器上出厂日期），还必须送到法定的检验单位进行检测试验，以后每年检测一次。实际上防坠安全器好坏只能通过试验和送检才能判断好坏，日常运行中是无法确定其是否好坏的，对那些超期服役的防坠安全器，必须送检和定期试验，只有做到心中有数，才能将恶性事故防患于未然。

目前，对防坠安全器性能穿测定的方法多是在现场将装有载荷的吊笼突然释放自由坠落，依靠防坠安全器自行动作将吊笼制停在导轨上，然后用测定其制停距离，作为判定防坠器性能的方法，上述方法费时、费力又不安全，且对设备的损坏较大，且无法正确地测得试验数据，只能定性地了解防坠安全器的性能，同时随着施工升降机技术性能的提高，对防坠安全器的技术参数提出了新的要求。研究发现国内原有的安全器检测技术与设备存在缺陷，部分检测参数误差较大，可能造成检测合格的安全器在坠落试验过程中技术参数超标的情况。因此有必要研究设计一套应用于齿轮锥鼓形施工升降机防坠安全器专用试验检测台，完成对施工升降机防坠安全器的试验检测。

1 施工升降机防坠安全器的结构及工作原理

齿轮锥鼓形渐进式防坠安全器主要由齿轮、离心式限速装置和锥鼓形制动器组成。其工作原理如图1所示：

当吊笼超速下行时，齿轮1的转速增加，随齿轮1同速旋转的离心块3被向外甩出，离心块外端啮入外锥体生的内齿，带动其旋转使安装在外锥体轴端的螺母7向内移动，安装于该螺母和壳体间的碟形弹簧5被压缩，使外锥体4与摩擦片2间的正压力逐渐增加，产生制动力矩。制动力矩随制动过程而增加，实现渐进式制动，直至吊笼停庄下滑。安全器制动后，微动开关6切断控制电源，保证升降机运行安全。

2 安全防坠器检测方法

中华人民共和国建筑工业行业标准《施工升降机齿轮锥鼓形渐进式防坠安全器》 （ JG121-2000）规定，“施工升降机防坠安全器只能在有效的检验期限内使用。安全器的有效的检验期限不得超过两年。安全器无论使用与否，在有效检验期满后都必须重新进行检验标定。施工升降机防坠安全器的寿命为5年。”关于齿轮锥鼓形渐进式防坠安全器的检验，国内尚无此类检验规程。

JQ121一2000标准规定防坠安全器的检测有两种方法，即试验台检测法和试验架检测法。

一、试验台检测法的检测原理是采用调速电机加速激发安全器制动，利用飞轮装置的惯性或电动机的转矩对安全器加载，通过传感器检测安全器的动作转速与制动转矩，经换算得到安全器的动作速度与制动力。 其优点是设备成木较低、试验效率高，适用于批量检验的情况，国内防坠安全器的检验绝大部分采用这种方法。缺点是由于试验台试验法是一种模拟检测力，试验工况与安全器实际工况的不一致导致试验结果与实际情况差异较大；对连续多次制动达到制动力的安全器的制动距离较难确定，且变化因素较多，这种方法只能检测制动过程中的动态载荷，无静态载荷作为测量基准，无法确定安全器工作时的制动冲击系数，不能通过试验台的试验与验证开展以降低制动冲击系数为目的的研究工作，以指导安全器的生产与调整。因此，这种检测方法只能用作对安全器动作速度与极限承载能力的检验，而不能定量地用于判定安全器的制动性能。

二、针对试验台检测法存在的问题，JQ121-2000标准同时提出了试验架检测法，该方法是在吊笼内加载适当荷重后作坠落试验，从而获得试验参数的测量方法，能够真正测得安全器主要技术参数的专用检测试验架的成本很高，该类设备国内很少。目前国内使用的试验架检测设备大多是采用一台普通升降机来试验安全器。该方法无法检测安全器的实际制动载荷与动作速度等技术参数，由于使用该力方法检测工作量大、效率低，国内很少使用。

3 齿轮锥鼓形施工升降机防坠安全器专用试验检测台系统原理

研究设计一种施工升降机防坠安全器专用试验检测台，该试验台是一种通过坠落试验检测安全器参数的专用试验设备，安全器通过安装底板安装在上置式制动架上，安装底板上有多个安装工位，可用于各种不同型号与安装尺寸的安全器的试验。检测参数通过传感器实时采集，安装在驱动机构上的编码器可感应齿轮锥鼓形施工升降机防坠安全器在运动以及制动过程中时间、速度、加速度、转矩等参数，通过对编码器的分析，可以得出安全器的制动距离、动作速度、制动减速度等参数，通过对制动架制动力的检测，可以获得制动过程中安全器制动力随时间与制动距离的变化过程。化过程。加速度传感器、编码器信号的互校与对比，保证了检测分析结果的准确性，全部检测参数均由电脑自动采集，专用软件实时分析。图2为防坠安全器专用试验架的系统原理框图。该试验设备不但可以检测安全器的全部技术参数，还可获得对安全器制动性能的评价，自动化程度高，并有多种安全保护，可保证试验过程的安全.试验台操作、显示、控制集成在专用控制台上，操作方便。

4 齿轮锥鼓形施工升降机防坠安全器专用试验检测台设计理念与技术

本试验检测台设计理念是在近实际工况下，利用先进的自动控制及传感器技术设计开发一套应用于齿轮锥鼓形施工升降机防坠安全器专用试验检测台，完成准确的测量出防坠器动作速度、准确的测量出最大制动力矩、后续数据处理计算制动距离、准确测试安全开关动作可靠性。

针对施工升降机防坠安全器的技术特点，采用柔性传动和自动检测原理相结合的施工升降机防坠安全器性能检测理论；依据防坠安全器特征，创新设计适用性能较强平衡机架，应用虚拟样机技术建立试验专用检验台仿行平衡机架实体模型，适应升降机防坠安全器高速作业时的工作环境仿真和横向稳定，提高防坠安全器性能检测的准确性；研究开发基于单片机技术、自动检测技术施工升降机防坠安全器检测系统，精确测量防坠安全器动作瞬间速度、加速度、最大转矩、响应时间等性能参数，实现对施工升降防坠安全器检测条件仿真及动作瞬间性能参数的获取，并对其识别机理和实验数据进行理论分析；系统全面的研究齿轮齿条施工升降机防坠安全器试验检验理论，制定升降机防坠安全器试验检验技术规程和标准，为升降机防坠安全器试验检验的运用提供理论与技术支撑。

5 结束语

本文通过对齿轮锥鼓形施工升降机防坠安全器的结构、工作原理，安全防坠器检测方法的研究，提出了齿轮锥鼓形施工升降机防坠安全器专用试验检测台系统的设计原理，同时介绍了该系统要达到的设计目的及采用的相关的设计理念，力求为研究设计齿轮锥鼓形施工升降机防坠安全器专用试验检测台提供一定的理论支持和设计方法的探讨。

参考文献

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