施工電梯技術(shù)及應用
時間:2006-08-23 09:48:00來源:wangsl
導語:?20 世紀90 年代末在江蘇無錫,美國《電梯世界》特派記者與當?shù)乜蒲袡C構(gòu)的高級工程師對應用
20 世紀90 年代末在江蘇無錫,美國《電梯世界》特派記者與當?shù)乜蒲袡C構(gòu)的高級工程師對應用了“摩擦驅(qū)動防墜落升降系統(tǒng)技術(shù)”的時光升降機(建元施工電梯的前稱)連續(xù)做了2100次防墜落“斷繩”和“限速制停”試驗,結(jié)果全部成功,并且機械仍完好無損(如有必要還可繼續(xù)試驗下去),是符合歐洲標準的防墜落裝置指標的68 倍以上。
記者回國后用大量篇幅專題報道了發(fā)明人和試驗的詳細情況,標題為《21 世紀的防墜落技術(shù)》。由此,“摩擦驅(qū)動防墜落升降系統(tǒng)技術(shù)”(下文簡稱系統(tǒng)技術(shù))作為載人升降機(電梯)150年歷史上的重大發(fā)明載入史冊。
德國《電梯新技術(shù)論文集》給該發(fā)明提供了學術(shù)論據(jù)及評價:“摩擦驅(qū)動斷曳引繩的可能性已小到可以不計的程度”。在此基礎(chǔ)上對施工升降機的結(jié)構(gòu)形式進行了歷史性的重大變革,創(chuàng)造出了形式多樣,使用范圍廣的鋼絲繩傳動式施工電梯,統(tǒng)稱建元施工電梯。
一、升降機防墜落
升降機古代就有,一個絞盤、一根繩子加上滑輪,就能夠組成升降機了。但是,如果要用升降機載人,就必須解決防墜落問題,這是相當復雜的事,業(yè)內(nèi)人士稱防墜落問題是升降機發(fā)展道路上的世界難題。
150年前,美國人奧的斯發(fā)明了安全鉗,從此開創(chuàng)了升降機載客時代,他的名字也就是當今全球最大的電梯廠商的廠名。高樓里的電梯,運行自如由電腦控制,運行的平穩(wěn)程度遠遠超過施工電梯,主要是使用鋼絲繩傳動的優(yōu)點。但是100多年來,用鋼絲繩傳動的升降機在室外露天作業(yè)防墜落問題未能解決。室內(nèi)電梯上的“安全鉗”不能在環(huán)境惡劣的室外露天可靠工作,原因是這種限速器安全鉗式防墜落裝置用在露天作業(yè)容易失靈,不能可靠地防止墜落。曾有許多人制造過鋼絲繩傳動式的施工電梯,但都沒有成功,失敗的主要原因在于不能十分可靠地解決防墜落問題。
半個世紀前,美國人又發(fā)明了齒輪齒條傳動式施工電梯,解決了高樓施工的需要,是成功的創(chuàng)舉。不過是屬于在防墜落面前,繞道而行的發(fā)明,在當時受到推崇,是因為在鋼絲繩傳動式施工電梯墜落問題不能解決,而不敢使用,只是形成的“真空狀態(tài)”需要填補。
二、建元施工電梯
高樓里的電梯和施工電梯的特點是高度大,采用鋼絲繩提升是最佳選擇。現(xiàn)代高樓里的電梯無不采用鋼絲繩提升,但是施工電梯幾乎全部用齒輪齒條傳動升降(齒輪直接在齒條上滾動升降)。使用鋼絲繩提升的施工電梯,到了20世紀90 年代就被禁止使用了,主要原因是墜落事故無法控制。電梯技術(shù)界經(jīng)過100多年來,未能突破鋼絲繩式電梯室外使用的防墜落問題,給鋼絲繩式施工電梯留下了不安全的壞名聲。
仲建元先生發(fā)明了一種與傳統(tǒng)方法完全不同的“摩擦驅(qū)動防墜落升降系統(tǒng)技術(shù)”,徹底解決了用鋼絲繩傳動的電梯防墜落問題,這是對施工電梯結(jié)構(gòu)形式的變革,創(chuàng)造出了形式多樣,使用范圍廣的鋼絲繩傳動式施工電梯。建元施工電梯與齒輪齒條傳動的施工電梯比較,在電梯的五大基礎(chǔ)指標上,建元施工電梯具有劃時代的超越。并在國內(nèi)和歐美申請了發(fā)明專利,使鋼絲繩傳動式電梯載人進入普及化時代。
三、建元施工電梯與齒輪齒條傳動式施工電梯提升機理對比分析
傳統(tǒng)的齒輪齒條傳動式升降機,為高樓施工中人員、物料垂直運輸曾作出過巨大貢獻,但它采用了較為復雜的結(jié)構(gòu)和消耗了較多的材料,以犧牲了許多能源資源為代價,換得了防墜落的較可靠性。這種電梯在導軌架上裝一付全高度貫通的齒條,作為防墜安全器,限速制停吊籠的支撐物,這樣做的代價高了,雖然又利用這根齒條作吊籠升降的傳動件,分攤了一些,代價仍甚高。另外,用齒輪在齒條上直接滾動提升吊籠,提升力作用線偏出吊籠中心1/2 吊籠寬,是不平衡的提升運動。
室外敞開式齒輪長距離傳動只能是粗糙的傳動形式,即使用了精密的傳動裝置也不能長久保持。所以摩擦強、震動烈、磨損快、噪聲大、效率低是不可避免的。又由于導軌架是冷作件,用它的弦桿為道軌,保持齒輪在齒條上滾動且不擺動也是做不到的,這種擺動產(chǎn)生了劇烈的撞擊性磨損。提升力重心線偏出吊籠中心1/2,吊籠寬齒條位于吊籠的外側(cè),吊籠運行中上部鉤著道軌,下部壓著道軌的狀態(tài),好像一個背著沉重的包袱的人作爬竿運動,能耗比超過6Wh/tm。(能耗比單位分子是瓦時,分母是噸米)。
“系統(tǒng)技術(shù)”是在現(xiàn)代電梯摩擦驅(qū)動技術(shù)中應用了“歐拉等制動力式防墜落技術(shù)”,將防墜落結(jié)構(gòu)和摩擦驅(qū)動機融為一體,取消了安全鉗,構(gòu)成了適用性廣、可靠性高、使用靈活方便的升降機主體結(jié)構(gòu),主要方面是解決了電梯發(fā)展中至關(guān)重要的 “防墜落”技術(shù)問題。
“系統(tǒng)技術(shù)”是建元施工電梯的核心技術(shù),應用這一“系統(tǒng)技術(shù)”,只需在頂部做兩個擱置點,架一根梁懸拉曳引機,再為吊籠和對重各配兩根導軌(對重可用軟導軌)加一些必要的安全設(shè)施,就成為了安全實用的載人電梯。
建元施工電梯提升重心在吊籠中央,是穩(wěn)定、平衡提升,導軌作用是僅為吊籠作導向,吊籠對道軌的依附作用力很小。“系統(tǒng)技術(shù)”使用漸開線、雙曲線式齒輪內(nèi)傳動,效率高于97%,此發(fā)明使電能經(jīng)過機械轉(zhuǎn)成位能,能耗比僅為1.57Wh/tm,能量轉(zhuǎn)換接近極限。
4 建元施工電梯與傳統(tǒng)的齒輪齒條傳動式施工電梯主要技術(shù)指標的對比分析(見表1)
五、建元施工電梯與傳統(tǒng)的齒輪齒條傳動式施工電梯資源節(jié)約對比
建元施工電梯在各種不同工作場所使用,可因地制宜變換不同使用形式,達到不同的資源節(jié)約效果,而齒輪齒條傳動式施工電梯形式固定,品種單一。這里以建元施工電梯的三個不同品種與傳統(tǒng)的齒輪齒條傳動式施工升降機進行資源節(jié)約對比分析(見表2)。
(1)電能:按單吊籠載重1t 或14 人所用電機的額定電機功率統(tǒng)計。
(2)鋼材:按100m 高度升降機所耗用的鋼材統(tǒng)計。
(3)有色金屬:按單吊籠100m 高度電梯傳動機構(gòu)耗用的有色金屬。
(4)電纜:指設(shè)備所用的電源電纜。
(5)大修理費:指主要傳動部的修理費用。
建元施工電梯的送料臺級比傳統(tǒng)齒輪齒條式施工電梯臺級低2/3,只需0.25m 高度,大大減輕施工人員推車上下坡的勞動強度。
六、“系統(tǒng)技術(shù)”應用前景分析
用“系統(tǒng)技術(shù)”為母體,裝備成的建元施工電梯不僅在建筑施工領(lǐng)域獨領(lǐng)風騷,在其他領(lǐng)域同樣有拓展前景。
在中高層(8 層及8 層以下)民宅、公寓及別墅中,可開發(fā)“經(jīng)濟型室內(nèi)電梯”,這種電梯投資少、運行費用低、美觀大方、安裝方便、安全可靠,對建筑結(jié)構(gòu)無特殊要求,可以滿足不同層次的住戶要求,此設(shè)備已通過升降10 萬次性能試驗。
一向被禁止載人的“井架式物料提升機”,經(jīng)過“系統(tǒng)技術(shù)”改造,就成為客貨兩用電梯:河南濟源五龍口風景區(qū)山上建156m高的觀光塔和無錫靈山大佛建設(shè)時就使用了“系統(tǒng)技術(shù)”的施工電梯,中鐵建工集團在無錫“天一城”建設(shè)中使用了三種不同形式的建元施工電梯。
“系統(tǒng)技術(shù)”能做到凡有垂直提升需求的項目均可應用,并且無機房電梯和側(cè)裝曳引機式電梯的試驗已經(jīng)完成。
七、“系統(tǒng)技術(shù)”推廣應用中存在的問題
“系統(tǒng)技術(shù)”在研發(fā)過程中,遇到了一個尷尬窘境:墻內(nèi)開花墻外香,國外的業(yè)內(nèi)權(quán)威人士,對該發(fā)明相當贊賞。但這項民族發(fā)明卻在國內(nèi)建筑領(lǐng)域遭到冷遇。經(jīng)分析有以下三個原因:
1.科技發(fā)展能力有賴于人民的創(chuàng)造力。由于某些舊體制跟不上時代的步伐,如《施工升降機標準》和有關(guān)的技術(shù)規(guī)范的某些條款在“系統(tǒng)技術(shù)”面前,凸顯滯后,阻礙了建筑施工電梯方面自主創(chuàng)新能力,但現(xiàn)有體制仍抱殘守舊、墨守成規(guī),在利益的驅(qū)動下,成為權(quán)威誤導,使科技人員原地封步,不敢越雷池半步。
2.建筑施工領(lǐng)域中,對能源資源的浪費,無制約機制。
3.傳統(tǒng)習慣與新生事物、新技術(shù)、新產(chǎn)品抵觸后,接受需要一個相當長的認識過程。所以推廣建元施工電梯任重道遠,希望受到各界人士的支持,尤其是需要政府的政策扶持,讓“系統(tǒng)技術(shù)”形成“新型綠色電梯”產(chǎn)業(yè),為節(jié)約型社會作出應有的貢獻。
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