附着式升降脚手架防坠器设计

附着式升降脚手架在高层建筑的应用
二、存在问题
• 针对脚手架在提升或下降过程中， 如果电动葫芦链条发生断裂，则脚手 架会跌落下来，可能造成人员、货物 的伤亡。因此需要设计一种防坠器， 来提高附着式升降脚手架的使用安全 性能。
脚手架坠落造成的安全事故
三、系统设计法设计防坠器
• 1、功能分析 功能是对技术系统中输入和输出 的转换所作的抽象化描述，可以表述为： 功能=条件×属性。 根据所设计的防坠器达到的工 作要求，首先要检测到绳索断裂，并把该 信息传递给制动装置，制动装置工作，确 保脚手架不发生坠落。
防坠器功能树
防坠器
检测
信息传递
制动
2、功能元求解 功能元的求解过程是指选择使用的科技工 作原理，构思实现工作原理的技术结构， 即功能载体。
防坠器的形态学矩阵 功能元 检测装置 传递装置 制动装置 弹簧 杠杆 摩擦 功能载体 传感器 弹簧 销钉 棘轮棘爪
• 根据以上分析，我采用机械结构检测绳索断裂，结合使用 摩擦结构和销钉结构来达到制动目的。 • 工作原理：防坠器固定在脚手架上，由弹簧，夹钳（定夹 钳和动夹钳）组成。电动葫芦链条通过定滑轮连接在动夹 钳上，弹簧处于伸长阶段，链条产生的拉力平衡弹簧力。 导轨上每隔30厘米开矩形槽，附着式脚手架沿导轨正常上 升和下降时，防坠器不起作用，如果链条突然断裂，弹簧 收缩，在弹簧力的作用下，动夹钳迅速压紧导轨，利用摩 擦力来防止下坠，即使摩擦力不够，当下坠到矩形槽时， 防坠器卡在导轨的矩形槽内，这样便可抓住脚手架，防止 坠落。
• 基于matlab的求解
五、关键零件的有限元分析
• 当夹钳夹入导轨槽中时，会受到 一个冲击力，如果冲击力过大，有可 能冲断夹钳，所以要对夹钳进行有限 元分析。 下面动夹钳为例进行说明（忽略掉 定滑轮的影响）
5.1 建立有限元模型
通过选定单元模型， 定义材料，定义载 荷，设定边界约束 后件等步骤后，就 可以调用相应的有 限元分析程序进行 计算。
附着式升降脚手架
防坠器设计
一、附着式升降脚手架
• 附着升降脚手架是指搭设一定高 度并附着于工程结构上，依靠自身的 升降设备和装置，可随工程结构逐层 爬升或下降，具有防倾覆、防坠落装 置的外脚手架；附着升降脚手架主要 由附着升降脚手架架体结构、附着支 座、防倾装置、防坠落装置、升降机 构及控制装置等构成。
• 如右图所示，动夹钳 前端受力过大，尤其 是两边受压力很明显， 需要进行优化。
优化后的有限元模型
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• 从优化后的应力图 可以看出，应力明 显减小，并且应力 变化平缓，没有发 生应力突增现象。
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1—导轨；2—脚手架；3—弹簧；4—夹钳；5—定滑轮
导轨模型 定夹钳
动夹钳
工作过程
四、关键零件的优化设计
• 我设计的防坠器弹簧材料为优质碳素钢，使用 寿命N≥ 10 6 次,许用应力[Ʈ]=405MPa，弹簧 丝直径2.5㎜≦9㎜，弹簧外径30㎜≦60㎜，工 作圈数3≦n≦6，弹簧指数C≥6，工作载荷 F=600N。在满足弹簧的刚度条件，强度条件， 旋转比条件和结构尺寸边界条件等约束条件下， 确定弹簧的弹簧丝直径d，中经D1和工作圈数 n等三个设计参数，使它重量最轻。