擦窗機懸吊工作平臺回轉裝置研究及分析

謝丹蕾，李玉杰，王春琢

（1.西安建筑科技大學，陜西 西安 710055；2.中國建筑科學研究院 建筑機械化研究分院，河北 廊坊 065000）

近年來，建筑業的蓬勃發展激發了建筑設計師的創作熱情和靈感，愈來愈多的異型建筑拔地而起。相比于傳統建筑造型，異型建筑往往更加靈動，為城市增添了更多新的景觀，同時，如何保持其美觀、清潔等維護工作，及安裝施工等一系列相關工作的產生，則給擦窗機行業提出了更高的要求。為了滿足異型建筑凹立面幕墻施工和清洗保養的要求，各種結構形式的擦窗機及附屬產品應運而生。本文介紹的就是一種用于雙臂動臂變幅式擦窗機上的經濟適用型工作平臺回轉裝置。

1 工作平臺回轉裝置的工作原理

雙臂動臂變幅形式是一種緊湊型擦窗機設備（圖1），整機重量較輕，多用于一些工作空間有限、屋頂承載力小的建筑物。擦窗機懸吊工作平臺（以下簡稱工作平臺）是擦窗機為施工作業人員提供接近建筑物外立面、拐角等作業地點的裝置。對于異型凹立面建筑，為使工作平臺到達理想位置，則需借助特殊機構來實現。常規采用的伸展吊船或伸展架裝置，存在外形尺寸較大、自重較重的缺點，不宜配置在小型設備上使用。因此，需設計一種靈活、輕便、易操作的裝置，與此種小型設備配套使用。

考慮到經濟性和適用性，該裝置設計為手動控制機構，操作人員站在工作平臺內就能輕松實現回轉作業。

圖1 雙臂動臂變幅式擦窗機

其工作示意圖如圖2所示，回轉機構的操作原理是手動轉動手輪，通過軸，帶動小齒輪與大齒輪相對運動，轉動梁隨之轉動，與此同時，與轉動梁連接的懸掛工作平臺進行回轉，從而達到回轉工作平臺的目的。傳統的制動方式是利用大齒輪上的緊定螺釘進行制動，需要制動時擰緊螺釘，使大齒輪和轉動梁不會發生相對轉動，進而實現制動目的。此種制動方法較為簡單易操作，但也存在一定弊端，即無法實現及時制動的效果，可靠性較差。針對出現的問題，改進了機構的制動方式，增加了2個止動盤，分別連接到連接梁和轉動梁上。止動盤上分布了若干個定位孔，配合止動銷使用。如圖3所示，在設計止動盤的定位孔時，可以根據實際工況，靈活預設工作角度，使得工作平臺能在輕松的回轉到需要的角度后，快捷、有效地制動，然后平穩、安全地進行下一步清洗或維護工作。此種制動方式的采用，更加提升了工作時的安全性和可靠性。

圖2 擦窗機懸吊工作平臺回轉的機構及工作示意圖

圖3 制動型式示意圖

2 工作平臺回轉裝置的計算分析

2.1 滾動軸承的選擇

根據受力情況試選軸承類型，計算出徑向當量動載荷Pr、徑向當量靜載荷軸向當量動載荷Pa、軸向當量靜載荷的值。分別帶入軸承基本額定動載荷公式和額定靜載荷公式中計算。

額定動載荷：

額定靜載荷：

計算得到的值C和C0與試選軸承尺寸及性能表中所列的Cr(Ca)和C0r（C0a）分別進行比較，選取滿足要求的軸承型號。

2.2 梁架的結構分析

利用ANSYS軟件，對結構進行強度和剛度分析(圖4～圖5）。施加額定載荷后，得到等效應力最大值為103MPa，位于梁架中心處。變形最大處為5.1mm，位于梁架兩端，與理論值基本一致，均符合安全要求。

圖4 梁架的應力分析圖

圖5 梁架的應變分析圖

3 結 語

該工作平臺回轉裝置已在擦窗機工程項目中應用。從試驗和現場使用效果看，基本能夠滿足實際工作要求。其小而輕的特點，減輕了對整機的負贅，在實際應用中，提升了整機的安全性和穩定性，是目前異型凹立面建筑用擦窗機的主要功能裝置之一。