典型游乐设施复杂工况下风险评估及故障预防

陈飞

摘要

我国正处于一个繁荣昌盛的阶段，为充分满足大众的娱乐生活，游乐设施成为重要的组成部分，给大家带来欢乐。但是，游乐设施在复杂工况的表现上也日趋突出，这就需要针对游乐设施复杂工况开展有效的风险评估，同时坚持在故障预防分析手段上保持足够的进步。文章就此展开讨论，并提出合理化建议。

【关键词】典型 游乐设施 复杂工况 风险 故障

游乐设施复杂工况的存在，客观上是必然的现象。所以，典型游乐设施复杂工况的操作和处理，必须保持谨慎的工作态度，这样才能确保游乐设施的安全运行，保障游客的人身安全。

1 典型游乐设施复杂工况的风险评估

为确保游客人身安全，排除游乐设施的安全隐患，必须坚持在风险评估方面，按照科学、合理的手段来完成，才能杜绝严重的安全事故。应从以下两个方面来努力：

1.1 使用维护评估

严格按照使用维护说明书要求，完成日检、月检、年检工作。特别是对主要受力零部件和关键销轴、焊缝要重点关注，如若发现故障要及时停机进行检查维修，并及时反馈故障给设计等相关部门。

1.2 安全性能评估

使用动力学软件实时模拟整个设备运行状态，结合有限元软件计算结构在自重、风载、雪载、温度、地震等工况下强度、刚度、稳定性、疲劳等分析，满足特种设备安全要求，本文将重点对安全性能评估进行说明。

2 典型游乐设施复杂工况的安全性能评估

2.1 虚拟样机技术

采用虚拟样机技术，在准确建立设备模型的前提下，实时动态模拟设备运行过程，观察并记录其运行状态、动态受力过程、控制参数曲线、控制逻辑等，进行关键部件安全性能分析，在游乐设备的安全评估、事故再现与分析、设计验证、运行实时监控和相关标准确认与完善等方面发挥作用。现在游乐设施运动形式越来越复杂，传统的手工计算和有限元分析无法穷尽其最大受力状态，需结合多体动力学软件进行多工况实时模拟，才能尽可能地对项目精确计算。在相关研究过程中，运用虚拟样机技术，给出了大型室内游乐设施中某飞翔式球幕项目的建模过程，并通过ADAMS软件对某飞翔式球幕项目的运行情况进行实时模拟。设备在规定驱动曲线下运动，分析满载、偏载、地震等工况下设备运行状态，排除运动奇异点。得出乘客在整个运动过程中加速度曲线，分析乘客舒适性。得出关键运动副上力和力矩曲线，为有限元分析做准备。

2.2 刚柔耦合分析

为了实时观察某些重要且模型规模不大的结构在运动过程中应力的变化状态，我们做了刚柔耦合分析，在ANSYS软件中建立有限元模型，并输出mnf模态中性文件，mnf文件替换ADAMS中刚体模型，剔除不必要的模态后，运行分析即可得到整个运动过程中应力变化状态，如图3为活动平台Os时应力结果。

2.3 有限元分析

刚柔耦合分析值适用于计算规模较小的结构，当计算规模非常大时，我们可以根据ADAMS动力学分析中各运动副受力，找出结构受力较大的一个或多个时间点，导出这些时间点力和力矩数据，在ANSYS中建立有限元模型，施加载荷和约束并求解，如图4为整体支撑架应力结果。

2.4 安全性能校核

根據上面计算结果进行刚度、强度、稳定性、疲劳等校核，得到整体结构应力强度安全系数大于3.5，关键销轴、螺栓、焊缝应力强度安全系数大于5，地震工况下结构不发生永久变形，脉冲循环疲劳强度安全系数大于1.73，符合游乐设施安全规范GB 8408-2008安全要求。

3 总结

现阶段的典型游乐设施，基本上能够对风险有效的评定，在故障预防的体系上也是比较完善的。在今后的工作开展上，必须坚持做出大量的探讨、分析，要加强工作的可靠性、可行性提升，促使娱乐事业发展走向更高的层次。值得注意的是，典型游乐设施复杂工况的问题处理，必须及时、高效。

参考文献

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