徐宏偉++陳林林+劉幫力

摘要：本文提出了以絲杠傳動機構(gòu)為提升系統(tǒng)核心的新型的附著式升降腳手架。通過對絲杠強度的計算，以及對控制電路的分析說明新型的附著式升降腳手架具有防過載能力強，強度高、同步性好，機械化程度高的優(yōu)點，是未來附著式升降腳手架的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：高層建筑；附著式升降腳手架；絲杠傳動機構(gòu)；機械化

1 前言

國家住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部于2011年8月18日正式公布的《建筑業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》中明確指出，要提高建筑施工的機械化水平，實現(xiàn)高效節(jié)能環(huán)保的建筑施工。

腳手架安全是建筑施工安全的重要組成部分，腳手架的失效會導(dǎo)致建筑工人遭受嚴(yán)重的傷害和生命危險。美國勞動統(tǒng)計局統(tǒng)計顯示在建筑施工過程中所造成的建筑工人人身傷害事故大約有12%與腳手架有關(guān)[1]，而且建筑越高，腳手架失效造成的傷害越大。

當(dāng)前普通的附著式升降腳手架的升降系統(tǒng)驅(qū)動主要是環(huán)鏈電葫蘆，通過環(huán)鏈電葫蘆以及鋼絲繩實現(xiàn)對附著式腳手架主體部分的提升。

但是環(huán)鏈電葫蘆屬于檢點吊裝設(shè)備，無法防止過載，對于多點位的附著式升降腳手架來說很難保證各點位之間提升的同步性[2]。而且如果過載，容易造成鋼絲繩的斷裂失效。

隨著技術(shù)的不斷發(fā)展以及國家相關(guān)部門對建筑施工安全的重視，附著式升降腳手架技術(shù)也在不斷的發(fā)展和創(chuàng)新。

2 新型附著式升降腳手架結(jié)構(gòu)分析

西安理工大學(xué)和陜西百斯特工程技術(shù)有限公司合作開發(fā)新型附著式升降腳手架。采用絲杠傳動來提升主架體。采用三相異步電動機來驅(qū)動減速機。通過減速機中的絲母轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)絲杠傳動。由于絲杠被固定在附墻座上，使得絲母連同架體上下運動，實現(xiàn)對整個腳手架的提升和下放，圖1為新型附著式升降腳手架傳動系統(tǒng)。

對新型附著式升降腳手架來說，其關(guān)鍵零件是.絲杠，絲杠的機械性能直接影響著整個腳手架的安全。該機構(gòu)采用矩形絲杠，其相應(yīng)的強度核算如下：

已知絲杠的載荷M為5t，升程為10mm，摩擦角 。

由最小直徑的計算公式[3]，可得：

式中， 是載荷壽命系數(shù)，載荷較大，要求壽命較長，選取 =4，[p]是螺旋運動的許用壓強，選[p]=7MPa 則：

選絲杠直徑為40mm，螺距為10mm。

根據(jù)第四強度理論可求出危險截面的計算應(yīng)力 ，則

式中：F為絲杠所受的軸向力，F(xiàn)=34.27KN；A為截面面積：

，T為絲杠所受的扭矩：

，則

絲杠采用45鋼， 取600MPa，則 滿足強度要求。

另外對羅紋進(jìn)行強度計算，螺紋牙危險截面的剪切強度為

其中F為軸向受的力，D為螺母的大徑，b=0.5x螺距，u為絲母工作圈數(shù)，因為45鋼的抗剪切強度為 ，則 滿足剪切強度要求。

螺紋牙彎曲強度為

，故滿足彎曲強度要求。

通過計算可以看出，采用絲杠絲母傳動可以保證提升系統(tǒng)有較大的強度。雖然新型附著式升降腳手架具有良好的強度，另外在傳動機構(gòu)中采用三角帶傳動，具有防過載能力。另外，由于附著式升降腳手架點位多，一組有時有5-6個點位，而三角帶的打滑可對各點位的同步起到有益的作用。

3 結(jié)論

本文通過分析普通附著式升降腳手架存在的問題，提出了利用絲杠傳動來實現(xiàn)腳手架體的升降的新型附著式升降腳手架。新型附著式升降腳手架采用三相異步電機驅(qū)動，通過三角帶傳動和減速機實現(xiàn)絲杠絲母傳動，進(jìn)而實現(xiàn)腳手架的升降。三角帶傳動所具有的防過載能力不但實現(xiàn)了新型附著式升降腳手架的防過載性能，同時也提高了多點位提升的附著式升降腳手架各點位的同步問題。通過對絲杠進(jìn)行強度校核分析，可以看到新型附著式升降腳手架提升系統(tǒng)強度更高，可以更好地保證附著式升降腳手架的安全運行。

參考文獻(xiàn)：

[1] A.S.Yassin，J.F.Martonik.The effectiveness of the revised scaffold safety standard in the construction industry[J].Safety Science 42（2004）：921-931

[2] Guangxiang Yang，Ardianto Notodirdjo.Attached self-lifting scaffolds synchronous movements measuring method and device based on transmitted light of optoelectronic[J].Measurement 44（2011）1564-1571

[3] 成大先主編.機械設(shè)計手冊“機械傳動”[M].化學(xué)工業(yè)出版社，2004

基金項目：本研究得到西安市城鄉(xiāng)建設(shè)委員會建筑科技計劃項目基金的支持，基金號：SJW2014013。