浅谈蝶形弹簧在SC施工升降机的技术应用

张申生，孔令红，王海荣

（1.安徽省特种设备检测院，安徽 合肥 230051；2.南京市漆桥建筑安装工程有限公司，江苏 南京 211303；3.安徽丰海起重设备制造有限公司，安徽 合肥 230011）

浅谈蝶形弹簧在SC施工升降机的技术应用

张申生1，孔令红2，王海荣3

（1.安徽省特种设备检测院，安徽 合肥 230051；2.南京市漆桥建筑安装工程有限公司，江苏 南京 211303；3.安徽丰海起重设备制造有限公司，安徽 合肥 230011）

介绍了SC型施工升降机的吊笼与传动装置传统的连接方式，说明其缺陷，分析其原因，并针对该问题设计了新型的连接方式并将蝶形弹簧应用到此技术上。该技术不仅改善了由于以往连接方式的缺陷导致整机运行时振动大、启动和停止瞬间有较强的抖动等问题。也为蝶形弹簧在起重行业的应用做出了创举先例，供同行业人士参考。

SC型施工升降机；吊笼；传动装置；连接方式；蝶形弹簧

随着我国国民经济的快速增长，新型城镇化建设的稳步推进，SC型施工升降机作为最为常用的输送人员和物料的垂直运输设备，被广泛地应用在各个工地上。然而由于之前设计、安装等缺陷导致了整机运行时振动大、噪音高，启动和停止瞬间抖动大等问题，本文针对以往吊笼和传动机构的连接方式进行了研究分析、提出改进，并首次将蝶形弹簧应用在施工升降机上。

1 传统连接方式的缺陷

SC型施工升降机上传动装置与吊笼的连接方式通常是销钉连接，如图1中，上传动装置通过电机和减速器带动，经以上的连接方式带动吊笼一起上下运动，由于销子与耳板的轴向摩擦较大，很难自由移动，而运行的轨道直线度和标准节之间连接错位也不可能完全保证无误差，所以整机在运行中和停机瞬间难免产生大的振动和噪声。现有连接方式无法解决和避免由以上原因造成振动，要求改变连接方式减少振动使吊笼运行更平稳。

图1 传统连接方式

2 新型连接技术

本技术所要解决的技术问题是提供一种升降机传动装置与吊笼的柔性连接结构，其结构改变巧妙，吊笼与传动框架通过两种方式连接，吊笼在上下运行时产生的振动可被连接杆上的碟簧所缓冲；由于安全销在轴向可自由调节，可缓冲停机时所产生的振动，使吊笼运行更平稳，结构如图2所示。

图2 新型连接方式

该新型连接技术包括有上传动框架1和吊笼主梁14，吊笼主梁14上固定有吊笼耳板15，上传动框架1上固定有上传动框架耳板2，上传动框架耳板2上安装有第一垫板6，吊笼耳板15上安装有第二垫板8，有纵向的连接杆3穿过第二垫板8和第一垫板6将吊笼耳板15与上传动框架耳板2连接，所述连接杆3的上端套有蝶形弹簧组4，蝶形弹簧组4的两端分别抵在连接杆3的顶端和第一垫板6上，第一垫板6上安装有传感器5，蝶簧组4的一端抵在第一垫板上的传感器5上；连接杆3的底端通过安全卡12和厚、薄螺母10、11固定锁紧；吊笼耳板15还通过安全销轴16与上传动框架耳板2连接，安全销轴16有轴向间隙。

吊笼耳板15上固定有吊笼耳板加强筋板7，吊笼耳板15上安装的第二垫板8与吊笼耳板加强筋板7固定连接。

连接杆3底端通过安全卡和厚细牙螺母固定锁紧，厚细牙螺母10与第二垫板8之间设有平垫圈9。

2.1 新连接技术具体实施方案

本技术中传动装置与吊笼的主连接方式是用连接杆穿过吊笼耳板和传动框架的耳板，另外一种连接方式则是吊笼耳板和传动框架耳板通过安全销轴连接，且安全销轴可在轴向方向自由调节。

该技术的优点是：结构改变巧妙，吊笼与传动框架通过两种方式连接，吊笼在上下运行时产生的振动可被连接杆上的碟簧所缓冲；由于安全销在轴向可自由调节，可缓冲停机时所产生的振动，使吊笼运行更平稳。

2.2 强度校核计算

该部位的主要受力部件为连接杆7和蝶形弹簧8，对此进行强度、疲劳校核计算。

1）连接杆强度校核

吊笼自重为1000kg，额定载重为2000kg，g＝10N/kg。则连接杆所受的静载荷F＝(1000+2000)×10/2＝15000N。

升降机运行时有冲击载荷，K＝1.1+0.264× V/60，V＝33m/min，计算得到K＝1.25，所以连接杆受到的动载荷为F1＝15000×1.25＝18750N。

连接杆是10.9级螺杆直径为25mm的高强度螺栓，其屈服强度为900MPa。

横截面积A=πr2=3.14×12.52=490.625mm2。

连接杆横截面上的应力为σ＝F1/A＝38.2MPa＜900MPa，符合要求。

2）碟簧疲劳强度校核

每根连接杆上有16个碟簧通过复合组合叠加形式，叠合片数为n＝2，碟簧的外径D为50mm，内径d为25.4mm，厚度t为3mm。

单片碟簧承受静载荷为F2＝15000/2＝7500N，动载荷F3＝18750/2＝9375N。

碟簧压平载荷FC=4E/(1-μ2)×t3h0/K1D2，将E＝2.06×105MPa、μ＝0.3、t＝3mm、h0＝1.1、K1＝0.686、D＝50mm代入公式计算可得FC=15672N。

因此F2/FC=7500/15672＝0.48，F3/FC＝9375/15672＝0.60，按照h0/t＝0.4，查的机械设计手册，f2/h0＝0.45、f3/h0＝0.56，则f2＝0.45×h0＝0.45×1.1＝0.50mm、f3＝0.56×1.1＝0.62。

疲劳破坏的关键部位：由h0/t=0.4和C=D/ d=1.96，查得疲劳破坏的关键部位在Ⅱ点。

计算应力σⅡ并且检验碟簧的寿命：按照机械设计手册公式，当f2=0.5mm时，σⅡ=768MPa；当f3=0.62mm时，σⅡ=1038MPa。

碟簧的计算应力幅为σa＝σmax-σmin＝1038-768＝270MPa。

查机械设计手册得：当σmin＝768MPa，寿命2×106时的σmax＝1080MPa，即疲劳强度应力幅σra＝1080-768＝312MPa，σra＞σa，符合设计要求。

3 结 语

施工升降机吊笼与传动机构通过蝶形弹簧来连接，与传统连接方式相比，具有吸振减震的功效，大大提高了设备在运行时的平稳性。

（编辑 贾泽辉）

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