多绳安全物料提升机的改造方案

发布时间：2007年01月14日
作者：朱春劲
来源：朱春劲
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1.前言
目前建筑施工现场广泛使用的单根钢丝绳物料提升机，其结构是采用电动卷筒式卷扬
机并能过绕于卷筒上的单根钢丝绳来带动吊笼及载荷做升降运动的。这种结构型式本身就存在着严重的安全隐患，如断绳坠笼、吊笼冲顶、钢丝绳跳出卷筒、卷筒内缠绕的钢丝绳卡死等均能够造成重大恶性事故。针对多次发生的建筑安全事故，广东省建设工程质量安全监督检测总站及中山市建委先后正式发文关于加强物料提升机的安全检查，规定不得使用单根钢丝绳作提升的物料提升机，并限时淘汰不安全的单绳物料提升机，建筑工地均须使用符合国家标准《施工升降机技术条件》（GB/T10054—1996）及国家法定检测部门检验合格的多绳安全物料提升机。
2.改机原理
本公司在原来使用的建筑井架式提升机的基础上进行了改造，主要将原电动卷扬机的卷筒部分去掉，改用曳引轮代替，采用摩擦式曳引传动工作原理，由配重装置对吊笼及载荷起一定的平衡作用。提升机的绕绳方式如图1所示，从吊笼的上端吊具处分别顺其绳槽绕出四根钢丝绳，通过一对导向滑轮后，各自分别绕于曳引摩擦轮的轮槽中，然后再通过另一对导向滑轮与另一侧的配重装置联接起来。
在提升机上安装有两根用钢管做成的导轨，配重装置的升降就严格地限制在其上运动，在满足对机体的垂直安装精度及其他安装要求后就能够保证提升机的工作稳定。
在改机过程中，对于关键部位材质的选择，立足于安全为本，同时兼顾其经济性，对主要零件如摩擦式曳引轮的结构形状，合理地设计成五块摩擦环组合式安装，其中每一块摩擦环又分成三片均匀布置，如此设计方便了现场的更换及使用，其材料选用优质耐磨合金铸铁制成。其他关键零部件也都采用满足设计要求的优质材料制作。
设计了可将四根钢丝绳单独进行调整，使张紧度符合要求的调节装置。

1— 天梁；2—吊具；3—导轨；4—吊笼；5—配重装置；6—电动曳引机；7—曳引轮；
8—钢丝绳；9—提升井架；10—导向轮
图1 物料提升机简图
当摩擦式曳引轮转动时，通过钢丝绳与曳引轮槽之间的摩擦力（即曳引力）来驱动吊笼和配重装置上下运行，为了提高提升机的曳引力，曳引轮的绳槽形状较为关键，采用倒梯形，夹角取8°。
本公司提升机的标准节立柱采用φ89钢管制成，在其两端焊有标准联接法兰，按照建筑物的高度可作自由搭设，并设有附墙支撑及缆风绳，为达安全目的，该提升机还设有安全门、平层装置等，并加强对制动器的制动元件的高标准选用要求。
3.多绳物料提升机的主要技术参数
配置电机功率 kW 7.5
钢丝绳直径 mm φ10
提升机截面尺寸 mm 2700×2000
标准节高度 mm 1700
钢丝绳根数根 4
运行速度 m/min 48
额定载荷 kg 800
4.主参数的计算
4.1摩擦式曳引轮与钢丝绳之间的摩擦力
F的计算：
根据“埃依列尔”公式
式中F—摩擦力（kN）；
P1—摩擦轮的切向作用（kN）
f—摩擦系数
根据经验值取f=0.15~0.20；
α—包角（弧度），图中α=190°~195°=3.3161~3.4034（弧度）；
e—自然对数的底。
先计算摩擦轮传动时的力矩
其中N—传递功率7.5kW；
n—摩擦轮的转速45r/min；
D—摩擦轮的直径φ340。
则
切向圆周力
摩擦力
四根钢丝绳产生的总摩擦力
因此要提高摩擦力，可将摩擦系数f稍许增大，但不至于干磨，否则会降低曳引轮的寿命。
4.2提升机运行速度V计算
V=
式中V—运行速度（m/s）；
D—摩擦轮直径，取D=φ340（mm）；
i曳—曳引比，为半绕1：1吊索法，
i曳=1；
i减—减速比，
N—电动机转速，N=1450r/min。
则
4.3提升电动机功率P的计算
经验公式
式中P—电动机功率（kW）；
KP—提升装置的平衡系数（一般取0.45~0.5）；
Q—吊笼额定总质量，Q=1500kg
η—机械效率，采用圆柱齿轮传动，
8级精度的机械效率η=0.95~0.96
因此提升机的电机功率选择适当；
4.4曳引钢丝绳的选用
选用“电梯用钢丝绳”
6×19S+NF—10.0—1770—右交
（GB8903—88），钢丝绳直径为φ10
4.5曳引钢丝绳根数及其安全系数
曳引钢丝绳连接着吊笼和配重装置等机件，承载着吊笼、配重装置、额定载重量等重量的总和，为了确保人身和设备的安全，曳引钢丝绳的根数以及安全系数须满足以下的规定。
曳引钢丝绳的根数≥4，实际选用根数为4根。安全系数≥12，单根钢丝绳最小破断载荷为58.40kN，4根钢丝绳的最小破断载荷为58.40×4kN，取总载荷15（吊笼自重+载重）—9.8（配重+配重支架）=5.20kN
计算安全系数安全！
4.6配重装置总质量P配的计算
为了使配重装置能对吊笼起最佳的平衡作用，必须正确计算配重装置的总质量。
P配=G+Q×kp
式中P配—配重装置（包括配重支架及配重块）的总重量。
G—吊笼净重，G=700kg
Q—吊笼额定载重量，Q=800kg
KP—平衡系数，一般取0.45~0.50
P配=700+800×（0.45~0.5）=1060~1100kg
提升机中配重块的总数为26块，其单重为35kg，配重块总质量为26×35=910（kg），配重支架质量为70（kg），实际配重装置总质量为910+70=980（kg），与P配较接近，平衡效果较好。
5.结语
由于经改造后的多绳物料提升机是采用曳引传动原理工作的，当吊龙升到顶时，配重装置已着地，此时的钢丝绳打滑，因此从结构上能保证吊笼不会发生冲顶事故。
因曳引轮与钢丝绳之间产生的摩擦力足以能将吊笼及载荷提升，同时配重装置对吊笼及载重也起到一定的平衡作用，所以电动机的匹配功率相应需求就小些，具有节省动力的作用。四根钢丝绳足以保证整个物料提升机的安全使用。