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高处作业吊篮最新设计制造:二维作业吊篮


二维作业吊篮
( 山西太原龙源电力有限公司 研究中心 温建 工程师 13903438427 )
摘要:为了解决吊篮运行中只能进行竖直方向狭长作业,容易受重力失衡、钢丝绳打滑、双 电机转速不同步影响而导致悬吊平台倾斜甚至发生事故问题, 提出一种二维作业吊篮, 该吊 篮一改惯用的垂直悬吊而采用双边斜吊方式, 采用汇集吊点方法和限制作业范围等措施, 由 此得到的有益

效果是: 悬吊平台可沿作业面多方向运行而提高了机动性, 作业范围由竖直狭 长带拓展为二维作业面而提高了作业效率, 悬吊平台自行平衡从结构上避免了失稳造成的倾 覆事故。 关键词:二维,作业面,斜吊,高处作业吊篮, 擦窗机 中图分类号:TU731; TH226

1 技术背景
随着城市化建设的迅速发展, 高处作业 吊篮已被广泛用于高层建筑外墙施工、装 修、玻璃幕墙的清洗、维护等诸多高空作业 领域。 然而, 现有技术的吊篮大都采用垂直悬 吊方式只限于上下运行, 施工时只能进行竖 直方向狭长作业, 转移作业面时需要停止运 行,重新架设悬挂机构进行设备位移,对于 较宽的作业面需要进行多次位移, 或者采用 多台吊篮同时运行来完成作业任务, 因此吊 篮的工作效率受到影响。 目前普遍使用双边悬挂吊篮, 要求双边 钢丝绳的作用长度相等, 双提升机必须同步 运行,才能保证悬吊平台的平衡。但是吊篮 在实际运行中很容易受重力失衡、 钢丝绳打 滑、双电机转速不同步等影响,使双边钢丝 绳的作用长度发生差异, 这些问题如果得不 到及时矫正或操作不当就可能导致悬吊平 台倾斜失稳甚至发生危险, 每年发生的吊篮 倾覆事故屡见不鲜。

2 工作原理
目前建筑施工中起吊重物的惯用做法, 都要求钢丝绳垂直于悬吊重物的重心, 而避 免采用斜拉斜吊方式, 以防可能出现的提升 机超载或拉断钢丝绳, 或发生重物摆动或可 能造成碰撞事故, 禁止斜吊被列为起重安全 操作规程。 现有技术的吊篮设计也秉承了这种常

规理念,无一例外地采用了垂直悬吊方式, 忽略或者回避了斜吊的设计模式以及可能 带来的益处。深入研究可知,斜吊带来的并 非都是弊端, 其不利影响和危险事故也不是 必然的, 只要遵循一定的运行规则并且采取 一定的技术措施,是完全可以取利避弊的。 为此提出一种二维作业吊篮, 该吊篮一 改惯用的垂直悬吊方式而采用斜吊方式, 其 工作原理如图 2 所示, 双边悬挂机构分别架 设在作业面的两个顶点 A、B 上,它们形成 固定挂点而无需移位; 悬吊平台上设置龙门 架, 它将双提升机所构成的两个吊点汇集至 悬吊平台顶部,尽量靠近重心垂线;两个挂 点的间距远远大于两个吊点的间距, 双钢丝 绳从两个挂点斜拉至两个吊点, 悬吊平台被 平衡地悬吊在其间; 作业时操控双提升机分 别改变双边钢丝绳的作用长度, 驱动悬吊平 台在作业面上二维运行, 到达作业范围的任 意需要位置。

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3 结构特点
二维作业吊篮的结构具有如下特点: 该吊篮采用双边斜吊方式, 两个吊点汇 集在悬吊平台顶部重心上方使悬吊平台自 行平衡,双提升机非同步操控,动作灵活机 动,系统结构稳定。 该吊篮的龙门架其结构如图 3 所示, 龙 门架与作业面平行, 龙门架上转弯处设置导 向滑轮用于传导钢丝绳, 龙门架的高度大于 人的身高,同时满足悬吊平台的平衡与稳 定。 该吊篮的提升机选用爬升式提升机, 作 业时依靠绳轮与钢丝绳间的摩擦力来改变 钢丝绳的作用长度,驱动悬吊平台运行。

该吊篮设置的安全装置, 包括在双挂点 上设置的安全钢丝绳, 其走向和路径与工作 钢丝绳并列, 在悬吊平台两端对应安装安全

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锁,安全钢丝绳与安全锁对应配合。当工作 钢丝绳的任意一根发生断裂, 同一侧的安全 锁自动锁住安全钢丝绳,可避免事故发生。 该吊篮设置的提升机超载保护装置, 通 过该装置制止提升机或钢丝绳超载运行, 避 免斜吊倾角过大造成事故。 该吊篮设置的限位装置, 包括在悬吊平 台顶部安装行程开关和钢丝绳端部设置限

位装置, 用于限制悬吊平台超过预设的极限 高度。 该吊篮的悬挂机构通过预埋件架设在 建筑物或构筑物上, 其结构满足吊篮的抗倾 覆力矩,以及悬吊平台的重力平衡。

4 操控运行
二维作业吊篮设置的操控机构如图 4 所 示,操控机构包括方向手柄和电气控制箱, 方向手柄安装在电气控制箱的面板上如图 4 (1)所示,根据方向手柄上、下、左、右、 左上、右上、左下和右下 8 个方向的动作, 电气控制箱分别对电动双提升机进行正、 反 转控制,其中提升机正转为收紧钢丝绳,其 输入与输出的控制逻辑表如图 4(2)所示, 方向手柄操控悬吊平台朝这 8 个大致方向行 进,视悬吊平台在作业面所处的位置不同, 8 个行进方向也会略有差异,但是这些差异 在工程作业中可以被忽略。 悬吊平台启动和停止运行时,应当遵

循单边钢丝绳受力而另一边钢丝绳保持松 弛的操控规则, 从而使悬吊平台垂直起升或 降落地面, 以避免悬吊平台摆动或可能的碰 撞。

5 作业禁区
斜吊的双边钢丝绳垂直倾角分别为α 和β如图 5 所示, 它们产生的水平分力会增 大提升机和钢丝绳的受力, 当垂直倾角数值 过大时容易造成提升机及钢丝绳超载甚至 发生断裂事故。 解决的方法包括对提升机设置超载保 护装置,限制提升机和钢丝绳的受力范围, 当单边提升机或钢丝绳的受力超过悬吊平 台总质量 P 的最大容许值时, 切断提升机电

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通过优选作业面的高宽比值, 可以合理 控制作业禁区的面积, 保证吊篮具有足够的 作业范围,计算表明,作业面高宽比值在 4 至 6 之间,可使作业范围达到 95%以上,能 够满足一般工程作业需要。 如果作业面过宽 或高宽比值偏小, 应当适当增加悬挂机构的 架设数量, 把作业面划分为多个相邻的作业 区,从而满足需要的作业范围,反之,高宽 比值过大将造成资源的浪费和吊篮工作效 率的降低。

6 结论
路制止其继续运行。 解决方法还包括设定悬吊平台的作业 禁区,分析表明,双边提升机及钢丝绳的受 力大小与载荷大小以及悬吊平台的运行位 置相关,忽略钢丝绳的重力,根据静力平衡 原理: ΣX=0,得: S1 SINα- S2 SINβ =0 ——(1) ΣY=0,得: S1 COSα+ S2 COSβ- P =0 ——(2) 式中: S1——左侧钢丝绳受力; S2——右侧钢丝绳受力; α——左侧钢丝绳的垂直倾角; β——右侧钢丝绳的垂直倾角; P——悬吊平台的总质量 X——S1 与 S2 的水平投影合力; Y——S1 与 S2 的垂直投影合力。 计算表明,当α和β均小于 60? 时,双 边钢丝绳的受力 S1、S2 均不会超过悬吊平 台的总质量 P,即: α<60?,且β<60? 时,有 S1<P,且 S2<P。 当α和β均为 60? 时, 双边提升机或钢 丝绳的受力等于悬吊平台的总质量 P,即: α=60?,且β=60? 时,有 S1=P,且 S2=P。 当α或β有一个倾角大于 60? 时, 有可 能出现单边提升机或钢丝绳的受力大于悬 吊平台的总质量 P,即: α>60?,或β>60? 时,有 S1>P,或 S2>P。 此时应当注意控制另一个倾角的大小, 我们把 ABO 围成的红色区域列为作业禁区, 禁止悬吊平台进入该区域,可避免吊篮事 故。
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二维作业吊篮一改惯用的垂直悬吊方 式而采用双边斜吊方式, 采用汇集吊点方法 和限制作业范围等措施, 由此得到的有益效 果是: 1、悬吊平台犹如蜘蛛可沿作业面多方 向运行,到达作业范围的任意需要位置,显 著提高了吊篮作业的机动性; 2、吊篮的作业范围由竖直狭长带拓展 为二维作业面,减少了设备位移,显著提高 了吊篮的作业效率; 3、悬吊平台的平衡取决于自身结构, 摆脱了对于双提升机和双边钢丝绳同步运 行的依赖, 从结构上避免了失稳造成的倾覆 事故,显著提高了吊篮作业的安全性; 4、吊篮采用双边斜吊方式,降低了运 行中重量失衡、钢丝绳打滑、双电机转速不 同步等对于吊篮运行的不利影响, 同时还增 强了吊篮的抗风能力, 显著提高了吊篮的系 统稳定性。 二维作业吊篮可广泛应用于高层建筑 外墙施工、装饰;玻璃幕墙的安装、清洗、 维护,擦窗机;船舶等大型设备悬吊接近和 表面处理、桥梁施工等高处作业领域,还可 用于高楼火灾的消防救援, 具有广阔的应用 前景。 参考文献:
【1】 【2】 国家质量技术监督局 GB19155-2003 高处 作业吊篮 百度文库 国家质量技术监督局 GB 19154-2003 擦 窗机 百度文库 【3】 高新武.高处作业吊篮 中国矿业大学出版社 2011.12

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