(重慶建工住宅建設(shè)有限公司，重慶 400015)

施工升降機(jī)半自動(dòng)安全防護(hù)層門設(shè)計(jì)

張 意，李傳勇

(重慶建工住宅建設(shè)有限公司，重慶 400015)

近年來，隨著施工升降機(jī)的廣泛應(yīng)用，施工升降機(jī)防護(hù)層門的安全問題也越來越得到重視，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不合理及人為疏忽等原因?qū)е碌陌踩鹿暑l頻發(fā)生。為了從源頭上減少事故的發(fā)生，該文提出一種新型半自動(dòng)安全防護(hù)層門設(shè)計(jì)方案，能實(shí)現(xiàn)防護(hù)門的自動(dòng)開關(guān)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、自動(dòng)化程度高、安全性好、經(jīng)濟(jì)性好等特點(diǎn)。

施工升降機(jī)；半自動(dòng)；安全防護(hù)層門；電梯；發(fā)送端；接收端；欄網(wǎng)防護(hù)

引言

在高層施工過程中，施工升降機(jī)是目前應(yīng)用最為廣泛的垂直運(yùn)輸機(jī)械設(shè)備之一。由于使用中基本都是高空作業(yè)，具有較高的危險(xiǎn)性，尤其是施工升降機(jī)安全防護(hù)層門設(shè)置、使用不當(dāng)[1]產(chǎn)生的高處墜落事故時(shí)有發(fā)生。有的業(yè)內(nèi)人士將原來的鐵鏈防護(hù)方式改為鋼管拉拔式防護(hù)，進(jìn)而又改為各種推拉式防護(hù)層門，現(xiàn)在也有將防護(hù)層門改為自動(dòng)式、電氣化防護(hù)層門[2]，但實(shí)際操作都不理想，需要進(jìn)一步設(shè)計(jì)創(chuàng)新，從源頭上遏制事故的發(fā)生。本文提出一種半自動(dòng)防護(hù)層門設(shè)計(jì)方案，將傳統(tǒng)的機(jī)械部件與電氣控制相結(jié)合，并采用無線傳感技術(shù)，減少了人為操作，實(shí)現(xiàn)電梯防護(hù)層門的半自動(dòng)化開關(guān)，極大地提高了電梯防護(hù)層門的安全性。

1 安全門結(jié)構(gòu)與原理

1.1 基本結(jié)構(gòu)

考慮到安全防護(hù)門的安裝、拆卸、使用、安全性、經(jīng)濟(jì)性，我們提出了如圖1所示的安全防護(hù)門標(biāo)準(zhǔn)化結(jié)構(gòu)方案，設(shè)計(jì)成可拆卸式的標(biāo)準(zhǔn)化組件。使用中，C型鋼導(dǎo)軌與兩側(cè)腳手架通過螺栓緊密聯(lián)接，導(dǎo)軌底部有兩個(gè)聯(lián)接腳件，用于聯(lián)接底部導(dǎo)軌和兩側(cè)垂直導(dǎo)軌，共同保證實(shí)際工作過程導(dǎo)軌的垂直度和防護(hù)層門滑動(dòng)的平穩(wěn)性；在電動(dòng)葫蘆的牽引下，欄網(wǎng)防護(hù)層門通過滾輪滾針軸承在C型鋼導(dǎo)軌內(nèi)實(shí)現(xiàn)上下平滑滑動(dòng)，同時(shí)減少磨損；升降電機(jī)布置在橫梁上，通過吊鉤垂直提升或下降防護(hù)層門；無線接收和發(fā)送模塊分別在防護(hù)層門和施工電梯轎艙上，磁感應(yīng)接收器位于電梯轎艙，用于感應(yīng)轎艙和安全防護(hù)層門的相對(duì)位置；繼電器連接升降電機(jī)，控制電機(jī)的升降。

圖1 自動(dòng)防護(hù)層門裝配示意圖

1.2 工作原理

當(dāng)施工電梯?？吭谥付ㄎ恢脮r(shí)，施工電梯轎艙外的磁感應(yīng)接收器將信號(hào)傳遞給控制器，控制器通過無線接收模塊發(fā)送“提升”指令到繼電器，繼電器控制升降電機(jī)“提升”防護(hù)層門至上限位置，觸到限位開關(guān)自動(dòng)停止；當(dāng)施工電梯離開時(shí)，轎艙外的磁感應(yīng)接收器將信號(hào)傳遞給控制器，控制器通過無線接收模塊發(fā)送“下降”指令到繼電器，繼電器控制升降電機(jī)“下降”防護(hù)層門至下限位置，觸到限位開關(guān)自動(dòng)停止；其他情況，防護(hù)層門一直處于常閉狀態(tài)。

2 關(guān)鍵機(jī)械零部件設(shè)計(jì)

圖2 欄網(wǎng)防護(hù)層門設(shè)計(jì)

結(jié)合最新頒布的施工升降機(jī)安全規(guī)程(GB10055-2007)和JGJ215-2010建筑施工升降機(jī)安裝、使用、拆卸安全技術(shù)規(guī)程，設(shè)計(jì)防護(hù)層門如圖2所示。該防護(hù)層門質(zhì)量輕便，可定制性強(qiáng)，欄網(wǎng)選用優(yōu)質(zhì)低碳鋼絲編織焊接而成，能防腐、防老化、抗曬、耐候，色彩鮮亮，網(wǎng)面平整，強(qiáng)力張緊，不易受外力撞擊變形，現(xiàn)場(chǎng)施工安裝靈活性強(qiáng)，防護(hù)層門質(zhì)量在25kg以下，在升降電機(jī)的負(fù)載范圍內(nèi)。

C型鋼導(dǎo)軌：根據(jù)腳手架鋼管尺寸（Φ=48mm）選擇接近型號(hào)：C80；根據(jù)防護(hù)層門尺寸（1720mm），及限位行程開關(guān)和與預(yù)留腳手架固定安裝距離，確定C型鋼導(dǎo)軌長(zhǎng)度4000mm。

滾輪滾針軸承：根據(jù)選定的C型鋼導(dǎo)軌型號(hào)對(duì)應(yīng)的截面尺寸及實(shí)際工作、裝配要求，確定滾輪滾針軸承型號(hào)KR62。

升降電機(jī)：由于欄網(wǎng)防護(hù)層門自重低于25kg，選擇升降電機(jī)型號(hào)PA200，工作方式為單鉤牽引，牽引速度為m/s，最大負(fù)載可達(dá)100kg，最大升降行程12m。

3 電氣及控制方案設(shè)計(jì)

3.1 硬件方案設(shè)計(jì)

根據(jù)施工升降機(jī)半自動(dòng)安全防護(hù)層門工作原理的要求，一方面接收端是位于樓層內(nèi)接收無線控制信號(hào)控制電機(jī)帶動(dòng)防護(hù)層門的開關(guān)運(yùn)動(dòng)，另一方面控制端是位于施工升降梯內(nèi)部發(fā)送無線控制信號(hào)，所以半自動(dòng)安全防護(hù)層門系統(tǒng)的硬件總體方案如圖3所示。

圖3 半自動(dòng)安全防護(hù)層門系統(tǒng)的硬件總體方案

系統(tǒng)總體上分為控制端和接收端，其中控制端主要由電源電路，R315發(fā)射芯片，以及HX2262編碼芯片組成，同時(shí)為了保證防護(hù)層門的可靠工作，及當(dāng)自動(dòng)發(fā)送端發(fā)生故障后，手動(dòng)控制端依然可對(duì)防護(hù)層門進(jìn)行控制，因而控制端又包含手動(dòng)控制端和自動(dòng)控制端，二者在電路上的區(qū)別僅僅在于單片機(jī)STC89C52控制的自動(dòng)端能夠感應(yīng)升降梯開門和關(guān)門的傳感信號(hào)，從而得以自動(dòng)地運(yùn)行，而手動(dòng)控制端則是由操作人員由開關(guān)手動(dòng)控制，并且手動(dòng)端的優(yōu)先級(jí)較高。

接收端主要由電源電路，HV53C無線接收芯片，單片機(jī)STC89C52解碼芯片，以及繼電器和電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)組成，接收端包括弱電部分和強(qiáng)電部分，其中弱電為控制端，強(qiáng)電為電機(jī)系統(tǒng)，二者由繼電器進(jìn)行隔離。

3.2 軟件設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)包含兩個(gè)部分，接收端和控制端，對(duì)于接收端而言，當(dāng)系統(tǒng)上電時(shí)，初始化會(huì)使各層防護(hù)層門關(guān)閉，直到觸碰到極限開關(guān)停止，進(jìn)入等待狀態(tài)，當(dāng)樓層外部升降梯到達(dá)該層，會(huì)觸碰到該層與接收端相連的傳感器（限位開關(guān)），此時(shí)限位開關(guān)為低電平，可以保證控制信號(hào)對(duì)其它各層不起作用，只對(duì)該層起作用，若此時(shí)升降梯開門，會(huì)觸碰到安裝在升降梯門上部的傳感器（限位開關(guān)），自動(dòng)控制端會(huì)發(fā)出開門信號(hào)，則此時(shí)接收端收到命令會(huì)控制防護(hù)層門開啟直到上限位置停止，此時(shí)如果升降梯電梯門關(guān)閉，其上的限位開關(guān)復(fù)位后使得發(fā)送端單片機(jī)發(fā)送關(guān)門信號(hào)，此時(shí)防護(hù)層門可以自動(dòng)關(guān)閉直到觸碰到下限位開關(guān)停止。升降梯離開該層后，該層與接收端相連的傳感器復(fù)位，同時(shí)該傳感信息也保證該層在升降梯離開后，防護(hù)層門處于關(guān)閉狀態(tài)。

對(duì)于手動(dòng)控制端，同樣只能在電梯到達(dá)該層的時(shí)候起作用，同時(shí)在手動(dòng)端也提供了開門、關(guān)門兩個(gè)信號(hào)，可以在自動(dòng)端發(fā)生故障時(shí)，以及根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行防護(hù)層門的操作。不論是手動(dòng)端還是自動(dòng)端，以及無論對(duì)于該層進(jìn)行何種操作，這些操作都只有在電梯到達(dá)該層時(shí)起作用，一旦電梯離開該層，該層都脫離控制，并且防護(hù)層門自動(dòng)關(guān)閉。這樣可以確保施工的安全性。

圖4和圖5分別是自動(dòng)發(fā)送端軟件和接收端軟件流程圖。

圖4 自動(dòng)發(fā)送端軟件流程圖

圖5 接收端軟件流程圖

4 實(shí)驗(yàn)調(diào)試

圖6 實(shí)驗(yàn)調(diào)試

由于實(shí)驗(yàn)條件限制，僅測(cè)試手動(dòng)端開關(guān)門實(shí)驗(yàn)。接通電源后，在控制端，手動(dòng)按“上”，則升降電機(jī)提升欄網(wǎng)防護(hù)層門至觸到上限位置的限位開關(guān)，立即停止提升；手動(dòng)按“下”，則升降電機(jī)下降欄網(wǎng)防護(hù)層門至觸到下限位置的限位開關(guān)，立即停止下降；升降電機(jī)采用單鉤牽引方式，速度為m/s，從下(上)限位置提升(下降)防護(hù)層門至上(下)限位置需要時(shí)間為10s左右。工作過程中，限位開關(guān)反應(yīng)靈敏，即觸即停，能夠滿足半自動(dòng)防護(hù)的目的。

5 結(jié)論

從實(shí)際測(cè)試來看，安裝方便，安全可靠，操作簡(jiǎn)便，層門開啟靈活，并且定制性強(qiáng)，便于批量化生產(chǎn)。既能達(dá)到安全自鎖的要求，又能滿足“施工電梯到則開，施工電梯走則關(guān)，其他情況常閉”的工況要求。通過加密的無線傳感控制技術(shù)，能從源頭上控制人為疏忽等原因造成的事故發(fā)生，保證施工人員人身安全。

[1]楊宏偉.施工電梯防護(hù)層門的改進(jìn)措施[M].企業(yè)科技與發(fā)展，2012，4(16):3.

[2]柴偉良.淺談施工電梯層門安全防護(hù)現(xiàn)狀及技術(shù)創(chuàng)新[M].建筑安全，2009，24(5):2.

責(zé)任編輯：孫蘇

Design of Semi-automatic Protective Door of Construction Elevator

With the population of construction elevator in recent years,the safety of protective doors of construction elevators has become highlighted, for safety accidents have frequently taken place due to unreasonable structure design and human negligence.To avoid the root of safety accidents,a novel design of semi-automatic protective door is proposed.The door can be automatically closed and opened.It has the features of simple structure, better automation,safety and economical efficiency.

construction elevator,semi-automatic protective door;elevator;sending end;receiving end;hurdle network protection

TU97 文獻(xiàn)表示碼:A

1671-9107（2013）03-0034-03

基金論文：該文為重慶市城鄉(xiāng)建委科技計(jì)劃項(xiàng)目（城科字2011第524號(hào)）論文之一。

10.3969／j.issn.1671-9107.2013.03.034

2013-02-26

張意（1981-），男，江蘇沛縣人，研究生，工程師，主要從事建筑施工科技質(zhì)量管理工作。