机械式停车设备防坠落保护装置试验平台的研制

范雪骐 王欣仁江苏省特种设备安全监督检验研究院无锡分院 无锡 214174摘 要：简要介绍了一种机械式停车设备防坠保护装置试验平台，采用冲击试验法进行测试。通过自主研发的检测系统对机械式停车设备防坠保护装置进行性能测试，对防坠保护装置性能的优劣进行评价，并对生产企业的产品设计提出改进意见。关键词：机械式停车设备；试验平台；防坠保护装置；冲击试验法中图分类号：TU 248.3 文献标识码：B 文章编号：1001-0785（2018）07-0129-030 引言随着我国汽车保有量不断增加，城市停车矛盾日益突出，在繁华拥挤的城市，寸土寸金，平铺方式的平面停车不会被政府规划等部门所接受，因此，大力推行土地节约型停车方式，实行停车立体化，在未来大中城市使用机械式立体停车设备越来越多。土地资源的紧缺，城市建设的高速发展，汽车的普及，人们对空间利用率提出了更高要求，促进了机械式停车设备的发展[1]。然而，目前停车设备实际使用率并不高，这主要是由于停车设备受本身空间、设备结构、外部环境场所等限制造成存取车不方便；设备质量引发的使用安全性、可靠性等问题；设备操作管理人员对设备使用、管理、维保等不能及时到位，引起设备故障或事故而停机，导致泊车者不能随时进行正常存取车；停车设备规划设计不合理，整个机械立体车库存取车不够顺畅，存取车时间偏长，泊车者不能够耐心有序有组织地进行存取车；泊车者受心理作用，担心自己停于空中的爱车会坠落，不愿意停放在机械式立体停车库。为消除停车设备泊车者的心理阴影，防止汽车坠落造成危险，保护人员及设施，在机械式立体停车设备中采取可控有效防坠落措施十分必要[2]。一般机械式停车设备皆安装有防止载车板坠落装置, 其作用是当载车板上升到位后，可防止载车板因故突然坠落。防坠落装置一般采用挂钩形式，驱动方式有电磁铁驱动和机械驱动两种[3]。防坠落保护装置须由法定检验机构定期进行标定检验以确保其安全性。一般检验机构只对防坠落保护装置进行静载试验，不能验证载车板突然坠落到防坠保证装置上实际产生的瞬时冲击力。本文根据防坠落保护装置的实际工作情况，模拟冲击试验，研制了机械式停车设备防坠落保护装置试验台，实现了对防坠落保护装置防坠安全性能的测试。1 试验平台总体方案设计由立体车库防坠落装置的原理可知，防坠器性能检测主要是对防坠装置动作过程的测定，用以验证防坠落装置抓捕器性能是否满足设计要求。采用冲击试验法能全面、准确反映立体车库防坠落装置的安全性能。本文采用一定质量的重物，使其在距离防坠落装置抓捕器一定的高度处自由下落。通过冲击试验，对防坠落装置的挂钩进行外观及裂纹检测，来评判该防坠落装置是否满足设计要求。1.1 试验平台重物模块设计冲击过程是一个相当复杂的瞬态过程，精确测定和计算冲击过程中的冲击力和试样变形非常困难，研究冲击问题一般采用能量法。能量法只需考虑冲击过程的起始和终止两个状态的动能、位能，忽略冲击过程中的热能变化和机械振动所耗损的能量。依据能量守恒原理，认为防坠落保护装置所吸收的冲击功即为冲击块试验前后的势能之差。一个车位载车板的质量为200~500 kg，单个车位的最大载重量为2.4~2.7 t，每个车位有4 个防坠保护装置安装于载车板的四个角，故单个保护装置的载重量为0.6~0.7 t。设计了一套可调节的质量模块，由一个固定质量模块与6 个可调整质量模块组成，固定质量模块为500 kg，调整质量模块为250 kg/ 块，全部组合的质量配置为2 t，可以满足所有防坠落保护装置的冲击试验。整个质量模块配置设计如图1 所示。图1 质量模块配置设计图1.2 试验平台框架设计一般试验平台框架有两种，一种由型材拼装而成，结构简单强度高；一种由立柱构成，具备一定的定位性能，强度高，但是成本较高。本试验平台需要一定的定位要求，以避免对试验装置造成过大冲击，所以选用立柱对其进行安置。采用4 根立柱平衡设计，每根立柱直径80 mm，满足强度要求，设计方案如图2 所示。图2 试验平台立柱设计图1.3 试验平台顶升机构设计试验平台采用质量模块进行冲击试验，完成一次试验后，需要将质量模块送到一个固定高度进行下一个试验。设计了一套液压顶升机构对质量模块进行顶升作业。为确保液力传递过程中的准确性和可控性，使用压力控制阀、流量控制阀等控制和调节油液的压力和流量，使质量模块以一定的速度升降到试验所需的位置。1.4 试验平台脱钩机构设计防坠落装置冲击试验关键步骤是释放质量模块。要在一瞬间将2 t 的质量模块予以释放，对平台结构强度、灵敏度和可靠性都有很高要求。本文设计了一套电磁推动式拔插机构，采用电磁推动器作为杠杆，推动一个接触式拔销来释放整个质量模块。见图3。图3 试验平台脱钩机构设计图2 防坠落保护装置试验平台控制系统设计2.1 试验系统驱动设计采用液压驱动方式对配重模块进行提升，液压站由一台电动机驱动一台双联齿轮泵供油，根据试验系统的最大压力和最大流量确定电动机的功率。系统输出所需的最大压力为14 MPa，系统输出所需的流量为8 L/min。液压站设有电磁换向阀、比例压力流量阀、溢流阀、液压压力传感器等液压控制元件。采用驱动液压缸顶升质量模块，其最大顶升质量为2 t，有式中：P 为液压站提供的最大压力，MPa；S 为液压缸的作用面积，mm2。所选用液压缸行程500 mm， 最高使用压力18MPa，额定使用压力14 MPa，活塞杆直径40 mm，液压缸直径80 mm。2.2 试验系统电控设计采用触摸屏和PLC 控制，自动化程度高，可靠性强。以触摸屏作为人机交互界面，所有试验操作都在控制面板上进行。开机后进入操作系统的主界面，如图4 所示。可以手动控制质量块的上升和下降、进入调试系统、测试运行、试验的启动和停止。在进行主界面操作时，需先进行试验前的准备工作并进入调试模式，其界面如图5 所示。可以控制液压缸的顶出和下降，当质量块到达需要的高度后，通过控制脱扣运动使质量块突然坠落。图4 操作系统主界面图5 操作系统调试界面2.3 试验系统保护装置设计除结构部分设置安全防护外，对电控部分也同样设置了相应的防护措施。液压站设置了液压油超温保护装置，工作时，通过温度传感器实时监测液压站内液压油的温度，当液压油温度超过设定值时，系统停止工作，系统软件给出超温报警。液压站的输出端设置了压力表，工作时，控制系统实时监测液压站的输出压力值，当输出压力值超过设定的压力值时，系统停止工作，系统软件给出超压报警。在液压缸推动位置设置了传感器，试验时，当顶升液压缸没有退回到安全位置时，质量模块无法进行释放，有效防止了在试验过程中试验台液压缸的安全。在试验台释放装置处设置了传感器，试验时，当顶升液压缸进行退回之前，该传感器检查释放装置是否将质量模块固定到位，如没有进行有效固定，液压缸将无法进行回退作业，可有效防止安全事故的发生。3 测试实例对某企业生产的MD 型2 t 的挂钩式防坠落保护装置进行性能测试试验，其额定载重量为2 t，根据标准和客户要求对其进行1.25 倍额定载重量冲击载荷试验。首先将防坠落保护装置安装到试验台上，然后根据样品参数配置质量模块，通过液压缸将质量模块顶升到卡扣位置处，释放机构使卡扣推出并卡紧质量模块，将液压缸回落到初始位置后进行测试。测试时通过控制系统将卡扣顶起，质量模块脱扣下坠，坠落至挂钩式防坠落保护装置的挂钩处，完成整个冲击载荷试验。进行冲击模拟试验后，对防坠落保护装置的挂钩进行外观检测，必要时对其进行探伤检测，验证其性能的优劣。4 结论采用冲击载荷法对机械式停车设备防坠保护装置进行检测，通过自主研发的试验平台对防坠保护装置进行动态冲击载荷试验，解决了目前防坠保护装置只能进行静态载荷试验的问题。通过多种质量模块的组合，可以对不同型号和额定载荷的防坠保护装置进行测试。国家桥门式起重机械产品质量监督检验中心作为国家级检测中心，有必要对防坠保护装置进行试验，评判其性能的优劣，对生产企业的产品设计提出改进意见。参考文献[1] 田军铁, 白国长. BF 型制动绳防坠器井口试验有关参数探讨[J]. 中州煤炭,2002(3): 25-28.[2] 徐云, 杨川, 王超, 等. 基于串行通信的虚拟仪器数据采集器[J]. 仪表技术与传感器,2002(1): 11-14.[3] 王潞红, 侯克青, 徐荣. 新型矿用单绳罐笼限速防坠系统设计[J]. 煤, 2016(2):23-27.举报/反馈发表评论发表作者最新文章高定位精度的第三代核环行起重机运行系统 刚柔耦合动力学仿真01-2014:40液压挖掘机转台有限元分析与疲劳强度评估01-2014:33SPMT 液压平板车车板变形有限元计算与仿真模拟01-2014:31相关文章它们也过腊八节绿色发展示范案例（35）｜国家生态文明建设示范区——吉林省白山市重庆两会·声音｜新能源汽车产销创历史新高，未来如何发力？他们这样建议宁远：“简政放权”优化窗口服务全省第一！德州PM2.5平均浓度较5年前改善49.5%

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