淺談蝶形彈簧在SC施工升降機的技術應用

張申生，孔令紅，王海榮

（1.安徽省特種設備檢測院，安徽 合肥 230051；2.南京市漆橋建筑安裝工程有限公司，江蘇 南京 211303；3.安徽豐海起重設備制造有限公司，安徽 合肥 230011）

淺談蝶形彈簧在SC施工升降機的技術應用

張申生1，孔令紅2，王海榮3

（1.安徽省特種設備檢測院，安徽 合肥 230051；2.南京市漆橋建筑安裝工程有限公司，江蘇 南京 211303；3.安徽豐海起重設備制造有限公司，安徽 合肥 230011）

介紹了SC型施工升降機的吊籠與傳動裝置傳統的連接方式，說明其缺陷，分析其原因，并針對該問題設計了新型的連接方式并將蝶形彈簧應用到此技術上。該技術不僅改善了由于以往連接方式的缺陷導致整機運行時振動大、啟動和停止瞬間有較強的抖動等問題。也為蝶形彈簧在起重行業的應用做出了創舉先例，供同行業人士參考。

SC型施工升降機；吊籠；傳動裝置；連接方式；蝶形彈簧

隨著我國國民經濟的快速增長，新型城鎮化建設的穩步推進，SC型施工升降機作為最為常用的輸送人員和物料的垂直運輸設備，被廣泛地應用在各個工地上。然而由于之前設計、安裝等缺陷導致了整機運行時振動大、噪音高，啟動和停止瞬間抖動大等問題，本文針對以往吊籠和傳動機構的連接方式進行了研究分析、提出改進，并首次將蝶形彈簧應用在施工升降機上。

1 傳統連接方式的缺陷

SC型施工升降機上傳動裝置與吊籠的連接方式通常是銷釘連接，如圖1中，上傳動裝置通過電機和減速器帶動，經以上的連接方式帶動吊籠一起上下運動，由于銷子與耳板的軸向摩擦較大，很難自由移動，而運行的軌道直線度和標準節之間連接錯位也不可能完全保證無誤差，所以整機在運行中和停機瞬間難免產生大的振動和噪聲。現有連接方式無法解決和避免由以上原因造成振動，要求改變連接方式減少振動使吊籠運行更平穩。

圖1 傳統連接方式

2 新型連接技術

本技術所要解決的技術問題是提供一種升降機傳動裝置與吊籠的柔性連接結構，其結構改變巧妙，吊籠與傳動框架通過兩種方式連接，吊籠在上下運行時產生的振動可被連接桿上的碟簧所緩沖；由于安全銷在軸向可自由調節，可緩沖停機時所產生的振動，使吊籠運行更平穩，結構如圖2所示。

圖2 新型連接方式

該新型連接技術包括有上傳動框架1和吊籠主梁14，吊籠主梁14上固定有吊籠耳板15，上傳動框架1上固定有上傳動框架耳板2，上傳動框架耳板2上安裝有第一墊板6，吊籠耳板15上安裝有第二墊板8，有縱向的連接桿3穿過第二墊板8和第一墊板6將吊籠耳板15與上傳動框架耳板2連接，所述連接桿3的上端套有蝶形彈簧組4，蝶形彈簧組4的兩端分別抵在連接桿3的頂端和第一墊板6上，第一墊板6上安裝有傳感器5，蝶簧組4的一端抵在第一墊板上的傳感器5上；連接桿3的底端通過安全卡12和厚、薄螺母10、11固定鎖緊；吊籠耳板15還通過安全銷軸16與上傳動框架耳板2連接，安全銷軸16有軸向間隙。

吊籠耳板15上固定有吊籠耳板加強筋板7，吊籠耳板15上安裝的第二墊板8與吊籠耳板加強筋板7固定連接。

連接桿3底端通過安全卡和厚細牙螺母固定鎖緊，厚細牙螺母10與第二墊板8之間設有平墊圈9。

2.1 新連接技術具體實施方案

本技術中傳動裝置與吊籠的主連接方式是用連接桿穿過吊籠耳板和傳動框架的耳板，另外一種連接方式則是吊籠耳板和傳動框架耳板通過安全銷軸連接，且安全銷軸可在軸向方向自由調節。

該技術的優點是：結構改變巧妙，吊籠與傳動框架通過兩種方式連接，吊籠在上下運行時產生的振動可被連接桿上的碟簧所緩沖；由于安全銷在軸向可自由調節，可緩沖停機時所產生的振動，使吊籠運行更平穩。

2.2 強度校核計算

該部位的主要受力部件為連接桿7和蝶形彈簧8，對此進行強度、疲勞校核計算。

1）連接桿強度校核

吊籠自重為1000kg，額定載重為2000kg，g＝10N/kg。則連接桿所受的靜載荷F＝(1000+2000)×10/2＝15000N。

升降機運行時有沖擊載荷，K＝1.1+0.264× V/60，V＝33m/min，計算得到K＝1.25，所以連接桿受到的動載荷為F1＝15000×1.25＝18750N。

連接桿是10.9級螺桿直徑為25mm的高強度螺栓，其屈服強度為900MPa。

橫截面積A=πr2=3.14×12.52=490.625mm2。

連接桿橫截面上的應力為σ＝F1/A＝38.2MPa＜900MPa，符合要求。

2）碟簧疲勞強度校核

每根連接桿上有16個碟簧通過復合組合疊加形式，疊合片數為n＝2，碟簧的外徑D為50mm，內徑d為25.4mm，厚度t為3mm。

單片碟簧承受靜載荷為F2＝15000/2＝7500N，動載荷F3＝18750/2＝9375N。

碟簧壓平載荷FC=4E/(1-μ2)×t3h0/K1D2，將E＝2.06×105MPa、μ＝0.3、t＝3mm、h0＝1.1、K1＝0.686、D＝50mm代入公式計算可得FC=15672N。

因此F2/FC=7500/15672＝0.48，F3/FC＝9375/15672＝0.60，按照h0/t＝0.4，查的機械設計手冊，f2/h0＝0.45、f3/h0＝0.56，則f2＝0.45×h0＝0.45×1.1＝0.50mm、f3＝0.56×1.1＝0.62。

疲勞破壞的關鍵部位：由h0/t=0.4和C=D/ d=1.96，查得疲勞破壞的關鍵部位在Ⅱ點。

計算應力σⅡ并且檢驗碟簧的壽命：按照機械設計手冊公式，當f2=0.5mm時，σⅡ=768MPa；當f3=0.62mm時，σⅡ=1038MPa。

碟簧的計算應力幅為σa＝σmax-σmin＝1038-768＝270MPa。

查機械設計手冊得：當σmin＝768MPa，壽命2×106時的σmax＝1080MPa，即疲勞強度應力幅σra＝1080-768＝312MPa，σra＞σa，符合設計要求。

3 結 語

施工升降機吊籠與傳動機構通過蝶形彈簧來連接，與傳統連接方式相比，具有吸振減震的功效，大大提高了設備在運行時的平穩性。

（編輯 賈澤輝）

Discussion on technology application of disc spring in SC-type construction hoist

ZHANG Shen-sheng, KONG Ling-hong, WANG Hai-rong

TH211+.6

B

1001-1366(2015)09-0039-03

2015-07-02