1. 研究目的与意义（文献综述包含参考文献）

1课题简述

1.1、课题背景及意义

随着城市建设的不断发展，高层建筑在全国各地广泛地兴建，施工升降机作为高层建筑施工中必不可少的垂直运输机械，使用量也随之不断增多，但重大安全事故也随之频繁发生，造成的损失越来越大，同时也给社会造成了严重不良影响。施工升降机安装高度可达到几十米，甚至几百米，各种紧固螺栓、结构构件数量众多，同时升降机的工作环境恶劣、转场频繁，并且在转场过程中，势必会牵扯到施工升降机的拆卸、运输和重新安装，这都会使得施工升降机的安全性能受到影响。

高空坠落是施工过程中最为常见的安全事故，也是施工升降机正常运行中最大的安全隐患，而施工升降机之所以可以安全的载人载物运行，主要是由于其配备了防坠安全器，其作为施工升降机上关键的安全装置，是避免升降机坠落事故、保障施工人员生命财产安全的重要手段，在施工升降机中装载防坠安全器将大大提高施工升降机的安全系数。

每年都有因为升降机防坠安全器不合格或者超过安全使用标准导致升降机坠落不能及时制动而发生的建筑生产安全事故。2004年12月8日，陕西西安美联汽车修理市场展厅工地升降机吊笼坠落造成6人死亡、17人受伤；2007年11月14日，江苏无锡银御墅花园工地8号楼SCD200／200施工升降机吊笼坠落造成11人死亡；2008年10月5日，四川成都解放路一工地施工升降机事故造成6人死亡、2人受伤；2008年10月30日，福建霞浦迪鑫阳光城工地3号楼施工升降机导轨架断裂、吊笼坠落造成12人死亡。2012年9月13日，武汉市东湖生态旅游风景区东湖景园C区7－1号楼建筑工地，一台施工升降机在升至100米处时发生坠落，造成梯笼内的作业人员随笼高坠。施工升降机坠落造成19人死亡的重大建筑施工事故，直接经济损失约1800万元。像这样的安全事故远远不止于此。2016年3月1日19时，河南省洛阳市伊川县卡通幼儿园工程施工现场发生施工升降机坠落事故，造成3名施工人员死亡。2016年7月15日18时30分许，山东省龙口市徐福街道东海园区金域蓝湾小区施工现场发生施工升降机坠落事故，升降机自18层楼处坠落，机内共有8人，坠落发生后被立即送往医院，经全力抢救无效死亡。时至今日，像这样的安全事故仍旧无法杜绝，依旧会有因此而造成生命财产的损失。

中华人民共和国建筑工业行业标准《施工升降机齿轮锥鼓形渐进式防坠安全器》( JG121#8212;2000)规定,”施工升降机防坠安全器只能在有效的检验期限内使用。安全器的有效的检验期限不得超过两年。安全器无论使用与否,在有效检验期满后都必须重新进行检验标定。施工升降机防坠安全器的寿命为5年。”当前，在我们国家的建筑施工中，防坠安全器超标定期限使用，不按规定送交特种设备检测单位进行及时检测与修理，导致部分易损零件在长期的高速运转下磨损、疲劳严重而得不到及时的更换，是导致防坠安全器失灵、造成升降机坠落等安全事故的主因。

如上所述,由于工况非常恶劣,许多施工升降机防坠安全器出现不同形式的故障,在这些故障中,有许多是可以通过初始的设计和检测来减少或避免的。

防坠安全器是施工升降机中保障施工人员生产安全的重要一环，同时也是避免安全事故的重要保证，它是否能够正常运行是施工升降机能否安全运行的基础。因此能够设计防坠安全器并且应用到生产实际过程中，对于保障施工人员生命财产安全具有重大意义。

2、施工升降机防坠安全器概述

2.1 防坠安全器历史介绍

防坠安全器最早是由上海市建筑科学研究院从国外引进技术，并与90年代开始研发、生产、销售防坠安全器，展开了我国在防坠安全器的设计研发上的新篇章。并且带动了国内防坠安全器产业的蓬勃发展，先后涌现出一大批优秀企业，并且拥有多项国家专利。例如，北京九虹工程机械有限公司设计的渐进式防坠安全器，曲阜市金马工矿机械有限公司设计的渐进式防坠安全器，双向防坠安全器等等一系列产品，获得了包括外观，内部结构，结构构件等方面的发明专利。

2.2 施工升降机防坠安全器介绍

目前建筑施工现场广泛使用的是齿轮齿条传动的人货两用施工升降机一般配备的是齿轮锥鼓形渐进式防坠安全器。施工升降机之所以可以安全的载人载物运行，主要是由于其配备了防坠安全器，大大提高了安全系数。

组成齿轮锥鼓形渐进式防坠安全器的主要装置有：齿轮、离心式限速装置和锥鼓形制动器。

齿轮锥鼓形渐进式防坠安全器的工作原理是:一旦吊笼驱动装置突然失效出现坠落，启用防坠安全器可以有效限制吊笼的运行速度，进而迫使其停止坠落。限阶段，国产施工升降机安装的防坠安全器以锥鼓形摩擦式为主。其作用过程可以简单地该书为：当吊笼正常运行时，导轨架上的防坠安全器轴端小齿轮处于一种随动的状态，一旦由于某种原因吊笼运行超速，此时在离心力的作用之下，齿轮轴上的离心块就会出现外甩并与外椎体内测的凸齿相互啮合，进而产生摩擦椎体运动，此时由于碟簧组的作用，内锥体和外锥体两者间的摩擦阻力矩不断增大，直至吊笼停止运行。制动时吊笼的滑移距离一般情况下为0.25m-1.2m，因而没有明显的冲击力，制动平稳，并可以有效减轻对吊笼以及钢结构等的磨损程度。当防护目标(施工升降机吊笼)下行的运行速度达到标定的动作速度时，其离心式限速装置的甩块移位(相当棘爪)，带动锥鼓(相当棘轮)向制动带运动、接触并产生制动力矩，同时碟形弹簧组被压缩，测量压缩量的大小，通过计算可判断其额定制动载荷时的制动距离。

作为现阶段施工升降机最重要的配套产品之一，防坠安全器具有如下特点：首先，制动力矩大，通常情况下能达到3000N#183;m以上；其次，体积小，结构紧凑，安全性高。防坠安全器的基本构造情况如下图2-1所示：

2.2.1 主要技术参数

表2-1 防坠安全器的主要技术参数

2.2.2 工作原理概述

如图2-1所示，当吊笼以额定速度正常运行时，齿轮9连同花键轴7、离心块10以及离心块13一起空转。当由于某种原因吊笼出现快速上升或者下降时，齿轮9的转速n迅速接近临界转速n₀，此时，离心块10、13在离心力和重力的作用下与制动轮6的内表而上的凸齿相啮合，并推动制动轮6转动，与此同时双向螺母2对碟形弹簧组3不断形成压缩，使制动毂和制动轮6之间的制动力矩逐渐增加，直至吊笼停止运行为止。

2.3 防坠安全器的检验期限和使用寿命介绍

施工升降机防坠安全器的性能和效果直接影响着施工升降机能否安全使用，要保证防坠安全器的有效性，定期的检查必不可少，那么国家标准对施工升降机防坠安全器的检验期限和使用寿命有何具体要求？

据中华人民共和国建筑工业行业标准《施工升降机齿轮锥鼓形渐进式防坠安全器》(JGl21#8212;2000)规定，”施工升降机防坠安全器只能在有效的检验期限内使用。安全器的有效的检验期限不得超过两年。安全器无论使用与否，在有效检验期满后都必须重新进行检验标定。”

标准还专门强调：施工升降机防坠安全器的寿命为5年。

据我们了解目前国内有些城市规定施工升降机防坠安全器出厂后，初次检验期限不得超过两年，以后每年一次，且不论使用与否，到检验周期必须检验，出厂五年后自动报废。这些安全举措都是为了确保施工升降机的安全使用，杜绝安全事件的发生。

2.4 防坠安全器的检定设备和检定项目

为了施工升降机的安全，我们必须每隔1-2年就对防坠安全器进行检定，那么在进行防坠安全器检定时需要用到哪些检定设备，并检查哪些项目呢？

据我们了解的情况来看，目前进行防坠安全器检验标定的试验台一般要用到施工升降机防坠安全器性能测试仪、无级调速装置、转矩转速传感器、微机型转矩转速仪、绘图打印机等检定设备。

施工升降机防坠安全器检查的项目和步骤如下：

检验标定前，先将施工升降机防坠安全器的离心式限速装置和锥鼓形制动器分解开，检查安全器限速装置零部件，包括：离心块、离心座、弹簧片、压簧及调整螺栓是否完好、动作是否正常，并且清除油污、锈蚀。

对防坠安全器的第二部分检定是针对锥鼓形制动器，我们需要检查大铜螺母、螺杆、锥鼓、碟形弹簧，指示销等是否完好，功能是否正常，同时也要注意对油污和锈蚀进行清除。

2.5 防坠安全器常见问题和原因分析

据我司多年来的经验，施工升降机防坠安全器检验标定中常见的问题及原因有以下五种：

2.5.1 离心式限速装置动作及速度不稳定

原因分析：离心式限速装置的甩块被甩开时的速度不稳定。产生此现象的主要原因是①弹簧失效；②甩块轴转动不灵活；③甩块固定销脱落和甩块支撑弹簧片失效所致。

2.5.2 安全器整体安装试验时，离心式限速装置动作正常但不能制动

原因分析：离心式限速装置的甩块时的行程不够，不能与锥鼓内壁的凸起啮合。

2.5.3 离心式限速装置动作速度标定时正常，组装后整体安装试验时，动作速度偏离正常值

原因分析：安全器齿轮轴与铜瓦之间的间隙过大。

2.5.4 锥鼓形制动器的最大制动力矩达不到要求或最大制动力矩不稳定

原历分析：

2.5.4.1 制动带有油污、水或杂物等；

2.5.4.2 部分碟形弹簧片破损或失效；

2.5.4.3 锥鼓形制动器大铜螺母与锥鼓螺杆间隙过大；

2.5.4.4制动带局部破损、脱落，与锥鼓接触面积减小；

2.5.4.5制动带吸潮膨胀。

2.5.5 轮转动不灵活

原因分析：齿轮轴锈蚀、轴瓦损坏、制动带吸潮膨胀或破损等。

综上所述，施工升降机防坠安全器检验标定过程，实际上也是对施工升降机防坠安全器的一次维修保养过程，比如清洁制动带表面、打磨锥鼓表面、更换失效的零部件、清理安全器内部的积水、积油、杂物、锈蚀等。每次检验标定合格后，均需加以铅封或漆封，并出具检验报告才能交付使用。

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[14] GB10054-1988,施工升降机技术条件及编制说明

[15] 张燕宾，SPWM变频调速应用技术.第四版.北京：机械工业出版社，2012

2. 研究的基本内容、问题解决措施及方案

(一)本课题要研究的问题

本课题旨在了解施工用防坠安全器的历史，结构，部件及工作原理，并理解消化，能够绘制出主要零件的零件图及整体组装图，并且能够对防坠安全器的结构进行设计和防坠安全器的材料的选用。

（二）拟采用的研究手段