施工升降機(jī)導(dǎo)輪誘發(fā)晃振的原因分析及改進(jìn)措施

麥剛　尹義民　姜渭　顧彬榮　覃彤

【摘 要】文章以施工升降機(jī)導(dǎo)輪結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和約束條件作為研究對象，針對因?qū)л喫T發(fā)的SC（D）系列施工升降機(jī)晃動和振動原因進(jìn)行分析，制定改進(jìn)措施，提出解決方案，從而提高施工升降機(jī)使用過程中的安全性。

【關(guān)鍵詞】施工升降機(jī)；導(dǎo)輪；晃振；改進(jìn)措施

【中圖分類號】TH211.6 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-0688（2017）07-0062-04

近年來，我國建筑工程事業(yè)取得極大的進(jìn)展，SC（D）系列施工升降機(jī)作為常用工程機(jī)械，在建筑工程施工等領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。但在使用過程中，施工升降機(jī)存在一個比較常見的問題，即在運(yùn)行過程中有較大幅度的晃動和振動現(xiàn)象。該問題不僅影響施工操作人員的舒適感，同時也不利于施工升降機(jī)的長期運(yùn)行，并且加快了機(jī)械運(yùn)動部件的磨損速度，降低了機(jī)械使用壽命，危及工程施工安全。而導(dǎo)輪作為施工升降機(jī)運(yùn)動件（如吊籠和傳動裝置）與固定件（如導(dǎo)軌架）的銜接載體，若調(diào)整不合適，或者約束條件不恰當(dāng)，必然成為誘發(fā)施工升降機(jī)晃動和振動的重要原因。對此，本文依據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，分析當(dāng)前施工升降機(jī)常用導(dǎo)輪的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，尋找施工升降機(jī)晃動和振動產(chǎn)生的原因，并制定相應(yīng)的改進(jìn)措施。

1 施工升降機(jī)常用導(dǎo)輪的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

施工升降機(jī)中的主要運(yùn)動件為傳動裝置和吊籠，且均通過導(dǎo)輪在導(dǎo)軌架上進(jìn)行上下垂直運(yùn)動。導(dǎo)輪在設(shè)備運(yùn)行過程中起到支撐和導(dǎo)向的作用，導(dǎo)輪和導(dǎo)軌架的間隙要控制在一定范圍內(nèi)才能夠保證施工升降機(jī)平穩(wěn)運(yùn)行，避免設(shè)備在運(yùn)行過程中出現(xiàn)晃動和振動的現(xiàn)象。SC型施工升降機(jī)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

根據(jù)導(dǎo)輪的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分類，施工升降機(jī)常用導(dǎo)輪主要分為單輪和擺輪2種。單輪結(jié)構(gòu)如圖2所示，擺輪結(jié)構(gòu)如圖3所示。從圖2、圖3可以看出，為滿足施工升降機(jī)在持續(xù)作業(yè)過程中保持穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，導(dǎo)輪除吊籠上端使用的是擺輪以外，其余位置所安裝的單輪或擺輪均為偏心輪，有一定的調(diào)節(jié)余量。導(dǎo)輪通過轉(zhuǎn)動偏心軸套實(shí)現(xiàn)導(dǎo)輪與導(dǎo)軌架配合間隙的調(diào)整，在其偏心量范圍內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)無極調(diào)節(jié)，并利用螺栓、螺母的預(yù)緊力進(jìn)行緊固，用來鎖定已經(jīng)調(diào)整好的導(dǎo)輪，使得導(dǎo)輪與導(dǎo)軌架間隙可以控制在0.5～1 mm的合理范圍內(nèi)。在整機(jī)安裝、調(diào)試時，對各組導(dǎo)輪進(jìn)行調(diào)節(jié)，并鎖緊螺母，保證施工升降機(jī)傳動裝置和吊籠等運(yùn)動件載荷盡可能地均布到單個導(dǎo)輪上，使整機(jī)各個部位受力均勻合理。導(dǎo)輪的調(diào)節(jié)作用在于避免傳動中導(dǎo)輪與導(dǎo)軌架出現(xiàn)較大的幾何尺寸偏差而產(chǎn)生過大的配合間隙，從而也就避免了導(dǎo)輪自身制造和裝配的幾何偏差，成為施工升降機(jī)傳動裝置和吊籠產(chǎn)生晃振的必要條件。

2 施工升降機(jī)常用導(dǎo)輪的結(jié)構(gòu)缺陷分析

經(jīng)細(xì)致分析，目前這類施工升降機(jī)導(dǎo)輪在結(jié)構(gòu)上存在2個缺陷，具體分析如下。

（1）導(dǎo)輪的調(diào)節(jié)是通過轉(zhuǎn)動偏心軸套來實(shí)現(xiàn)的，雖然能在其偏心量范圍內(nèi)達(dá)到無級調(diào)節(jié)的效果，但是在導(dǎo)輪的緊固方面是通過螺栓、螺母的預(yù)緊力進(jìn)行緊固，其效果并不是很理想。施工升降機(jī)安裝、調(diào)試并正常使用后，經(jīng)過一段時間的正常磨合，導(dǎo)輪的螺母漸漸松動，這將直接導(dǎo)致螺栓、螺母的緊固摩擦力逐漸遞減，當(dāng)調(diào)節(jié)好偏心量的導(dǎo)輪所受的偏心力矩大于螺母緊固摩擦力時，導(dǎo)輪就有可能產(chǎn)生偏移。當(dāng)導(dǎo)輪的偏移量達(dá)到甚至超出導(dǎo)輪與導(dǎo)軌架間隙0.5～1 mm的合理范圍時，設(shè)備在運(yùn)行過程中不僅達(dá)不到合理分配受力的效果，而且在間隙不斷增大的情況下，施工升降機(jī)將逐漸產(chǎn)生較大幅度的晃動和振動。

（2）導(dǎo)輪所采用的螺栓為普通螺栓而非鉸制孔螺栓，相比而言，普通螺栓的制造精度和材料強(qiáng)度要差于鉸制孔螺栓。使用普通螺栓的導(dǎo)輪在與施工升降機(jī)傳動裝置或吊籠上按配合精度要求所加工的安裝孔進(jìn)行裝配時，必然存在較大的裝配間隙，無法形成良好的力學(xué)傳遞，在施工升降機(jī)持續(xù)運(yùn)行的情況下，裝配間隙不斷擴(kuò)大而逐漸開始產(chǎn)生晃振。

由此可知，常用施工升降機(jī)導(dǎo)輪在正常使用一段時間后，上述兩大缺陷會導(dǎo)致導(dǎo)輪與導(dǎo)軌之間的間隙逐漸增大，同時整體性也會逐漸減弱。一旦施工升降機(jī)運(yùn)行速率與吊籠振動頻率相當(dāng)時，會出現(xiàn)施工升降機(jī)吊籠的持續(xù)振動，乘員不適感難以克服，同時會加快機(jī)械運(yùn)動部件的磨損速度，降低機(jī)械使用壽命，甚至危及工程施工安全。

3 導(dǎo)輪的改進(jìn)措施和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析

3.1 改進(jìn)措施

（1）設(shè)計(jì)合理有效的螺栓放松裝置。將偏心軸套和螺栓一體化設(shè)計(jì)，配備固定卡板對其進(jìn)行防松固定，避免導(dǎo)輪偏心結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的偏心力矩影響，避免導(dǎo)輪繞偏心軸心線旋轉(zhuǎn)而偏移的現(xiàn)象。

（2）增加導(dǎo)輪與運(yùn)動件（吊籠和傳動裝置）配合部分的配合精度。在將偏心軸套和螺栓一體化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，將與施工升降機(jī)傳動裝置或吊籠上有配合精度要求的配合段增加其尺寸精度要求，保證尺寸精度達(dá)到力學(xué)傳遞需求，使施工升降機(jī)導(dǎo)輪與施工升降機(jī)運(yùn)動件形成一個有效的整體。

3.2 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)介紹

針對以上問題，根據(jù)工作中的實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)了一種經(jīng)過改進(jìn)的施工升降機(jī)導(dǎo)輪，單輪結(jié)構(gòu)如圖4所示，擺輪結(jié)構(gòu)如5所示。

該改進(jìn)后施工升降機(jī)導(dǎo)輪采用偏心軸調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)，將文中所述的常用施工升降機(jī)導(dǎo)輪的偏心軸套和螺栓一體化設(shè)計(jì)成一個整體，即偏心軸。偏心軸軸端臺階加工成正六邊形，圖4和圖5中所標(biāo)注的固定卡板則加工成偏心軸軸端臺階的正六邊形配合的內(nèi)孔，滿足在通過偏心軸將施工升降機(jī)導(dǎo)輪與導(dǎo)軌架間隙調(diào)節(jié)至合理范圍內(nèi)后，使用固定卡板將偏心軸鎖定的效果。這個改進(jìn)措施能使施工升降機(jī)在正常使用過程中，對導(dǎo)輪的偏心軸進(jìn)行鎖止，避免導(dǎo)輪因偏心結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的偏心力矩影響而出現(xiàn)的偏移現(xiàn)象。與此同時，將偏心軸按配合精度要求加工的固定配合段，與施工升降機(jī)傳動裝置或吊籠上同樣按配合精度要求所加工的安裝孔進(jìn)行裝配，保證尺寸精度達(dá)到力學(xué)傳遞需求，使施工升降機(jī)導(dǎo)輪與施工升降機(jī)運(yùn)動件形成有效整體。在偏心軸的尺寸精度的把控方面，還可以從生產(chǎn)工藝管理方面入手，嚴(yán)格按照加工工藝規(guī)程進(jìn)行生產(chǎn)工作，對每道工序、每個結(jié)構(gòu)層次、每一關(guān)鍵部位進(jìn)行全方位監(jiān)控，堅(jiān)持使用科學(xué)的測量儀器檢測，嚴(yán)格用數(shù)據(jù)說話，不憑經(jīng)驗(yàn)辦事，保證導(dǎo)輪與運(yùn)動件（吊籠和傳動裝置）之間的配合精度，最大限度地避免施工升降機(jī)在運(yùn)行過程中因?qū)л喌脑蛩a(chǎn)生的晃振。

3.3 性能介紹

改進(jìn)后施工升降機(jī)導(dǎo)輪具有安裝固定形式可靠、偏心調(diào)節(jié)方式靈活且穩(wěn)定性好、拆卸過程簡便且效率高、通用性強(qiáng)并防墜落的特點(diǎn)。

3.3.1 安裝固定可靠性高

首先，采用雙螺母緊固方式，對施工升降機(jī)導(dǎo)輪的滾輪部分或者擺輪架部分進(jìn)行固定，合理、有效地避免螺母在施工升降機(jī)傳動裝置和吊籠等運(yùn)動件運(yùn)行過程中，可能出現(xiàn)的旋轉(zhuǎn)松動現(xiàn)象。其次，采用固定卡板將施工升降機(jī)導(dǎo)輪偏心軸進(jìn)行鎖定，遏制導(dǎo)輪偏心軸在正常使用過程中，因受到導(dǎo)輪偏心結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的偏心力矩影響，出現(xiàn)繞偏心軸中心線旋轉(zhuǎn)的問題，進(jìn)一步提高了施工升降機(jī)導(dǎo)輪使用過程中的可靠性。再次，改進(jìn)后施工升降機(jī)的偏心軸與傳動裝置或吊籠安裝配合位置的尺寸為φ38 mm，較改進(jìn)前施工升降機(jī)采用的M24或M18螺栓，有較大的力學(xué)性能提升效果。

3.3.2 調(diào)節(jié)方式靈活，穩(wěn)定性好

改進(jìn)后的施工升降機(jī)導(dǎo)輪調(diào)節(jié)偏心軸偏心量的正六邊形臺階位于偏心軸端頭，通過配套調(diào)節(jié)扳手進(jìn)行調(diào)節(jié)，而調(diào)節(jié)扳手上有對應(yīng)固定卡板上固定孔的基準(zhǔn)孔，在調(diào)節(jié)操作時不僅可以清楚地觀察導(dǎo)輪與導(dǎo)軌架的間距是否合理，而且可以看清下一步安裝固定卡板的位置是否合適，調(diào)節(jié)過程簡便而靈活。同時，采用的固定卡板能有效地避免導(dǎo)輪因偏心結(jié)構(gòu)受到所產(chǎn)生的偏心力矩影響，出現(xiàn)繞偏心軸中心線旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，使得導(dǎo)輪調(diào)節(jié)合適后的狀態(tài)得到有效鎖定，保證了滾動點(diǎn)位置尺寸，大大提高了施工升降機(jī)導(dǎo)輪使用過程中的穩(wěn)定性。

3.3.3 拆卸過程簡便，效率高

改進(jìn)后的施工升降機(jī)導(dǎo)輪結(jié)構(gòu)采用懸臂軸安裝方式，其中的偏心軸兩端均加工有方便拆卸過程中用相應(yīng)工具（如榔頭）敲打的平面，避免了拆卸過程中損傷零件的可能性，又增強(qiáng)了導(dǎo)輪拆卸過程的便捷性。同時，改進(jìn)后導(dǎo)輪的拆卸過程可直接拆除導(dǎo)輪偏心軸，再將滾輪或擺輪架部分拿離導(dǎo)軌架上，不受導(dǎo)輪滾輪的輪緣與輪最低點(diǎn)的高度差的影響，有效地提高了導(dǎo)輪這類易耗件的拆卸效率，節(jié)約了時間成本。

3.3.4 零件通用性強(qiáng)，維修保養(yǎng)方便

雖然該改進(jìn)后施工升降機(jī)導(dǎo)輪仍然分為單輪和擺輪2種結(jié)構(gòu)大類，但兩者之間能夠直接互換的零件占比達(dá)到60%，并且與改進(jìn)前施工升降機(jī)常用導(dǎo)輪零件互換性也達(dá)到40%，具有較高的通用性，同時也方便改進(jìn)前后導(dǎo)輪過渡時期的維保。此外，為方便施工升降機(jī)導(dǎo)輪常常所需的周期性潤滑保養(yǎng)，改進(jìn)后施工升降機(jī)導(dǎo)輪采用壓配式壓注油杯，在潤滑保養(yǎng)作業(yè)時，不需拆卸導(dǎo)輪，直接用黃油槍對其加注黃油，提高了維護(hù)保養(yǎng)效率，且操作簡便。

3.3.5 增加防墜落功能，安全系數(shù)高

眾所周知，建筑工程施工領(lǐng)域相當(dāng)關(guān)注高空墜物的風(fēng)險，而施工升降機(jī)導(dǎo)輪作為一個主要的作用力集中點(diǎn)，在緊固或約束的金屬零件出現(xiàn)疲勞后，很有可能出現(xiàn)斷裂現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致施工升降機(jī)導(dǎo)輪從傳動裝置或吊籠上脫落下墜，引發(fā)安全事故。對此，改進(jìn)后的施工升降機(jī)導(dǎo)輪均增加防脫連接板，其將導(dǎo)輪與傳動裝置或吊籠的鋼結(jié)構(gòu)部分有效地連接起來，避免可能出現(xiàn)導(dǎo)輪失去約束后墜落的風(fēng)險，提高施工升降機(jī)整機(jī)正常使用過程中的安全系數(shù)。

4 結(jié)語

綜上所述，如若施工升降機(jī)導(dǎo)輪存在安裝方式不恰當(dāng)，調(diào)節(jié)方式不合理，或無法進(jìn)行有效鎖定時，施工升降機(jī)在使用過程中，會導(dǎo)致施工升降機(jī)導(dǎo)輪滾動點(diǎn)位置尺寸無法保證，加大施工升降機(jī)導(dǎo)輪與導(dǎo)軌架立柱管之間的摩擦力，進(jìn)而加劇導(dǎo)向滾輪的運(yùn)行磨損，使得施工升降機(jī)導(dǎo)輪與導(dǎo)軌架立柱管之間出現(xiàn)超出合理范圍內(nèi)的間隙，誘發(fā)施工升降機(jī)晃動和振動的現(xiàn)象。而改進(jìn)后的施工升降機(jī)導(dǎo)輪具有運(yùn)行穩(wěn)定可靠，調(diào)節(jié)靈活，維修便捷，通用性高，安全系數(shù)高等特點(diǎn)，有效地解決了當(dāng)前常用導(dǎo)輪所存在的缺陷，對施工升降機(jī)向高效節(jié)能方向發(fā)展和創(chuàng)新具有重要的意義，同時也對于促進(jìn)建筑事業(yè)發(fā)展具有極為重要的現(xiàn)實(shí)意義。

參 考 文 獻(xiàn)

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[責(zé)任編輯：陳澤琦]