龙门架 :垂直运输物料提升机

更新时间:2023-10-20 16:01

龙门架(Gantry 车架 hoister)是以地面卷扬机为动力,吊篮沿导轨垂直运行的起重机械设备。其按架体结构外形一般归类为龙门架式物料提升机。

20世纪50年代以前,中国建筑规模较小,有人尝试用木料、竹料搭设的架体,以人工牵拉作为动力作为简单起重机械,这是物料提升机的雏形,后来随着中国工业的发展以及设备技术的提高,建筑工地采用卷扬机作为动力,架体采用钢材拼装,出现了起重量较大的龙门式、井架式物料提升机。

龙门架的架体结构是由两个立柱和一根横梁(天梁)组成,横梁架设在立柱的顶部,与立柱组成形如“门框”的架体,习惯称之为“龙门架”。这种钢制架体作为限高龙门架普遍使用于城市道路交通系统,相似架体也常用于舞台广告牌等的装饰搭建。而具有物料垂直运输功能的龙门架在架体上装设滑轮、 导轨、吊篮、缆风绳等,可用作日常生产搬运设备、仓库进出货,起吊维修重型设备及机具和小型预制构件。因设计制造、基础、安装和安全装置等方面的不同要求,龙门架分为高架式和低架式,为扩大其起重量又可分为单笼式和双笼式龙门架。龙门架构造简单,制作容易,用材少,装拆方便,常用于中、小型工程。

发展史

20世纪50年代以前,中国建筑规模普遍不大,生产力比较落后,建筑起重机械较少,建筑施工中多以人拉肩扛为主。为解决起重问题,有人尝试用木料、竹料搭设的架体,人工牵拉作为动力搭设简单起重机械,这是物料提升机的雏形。

从20世纪60年代开始,随着中国工业的发展以及设备技术的提高,建筑工地采用卷扬机作为动力,架体采用钢材拼装,出现了起重量较大的物料提升机。但是,由于结构仍然比较简单,电气控制及安全装置也很不完善,普遍使用搬把式倒顺开关及挂钩式、弹闸式防坠落装置,操作时无良好的点动功能,就位不准。

20世纪70年代初,随着钢管扣件扫地杆的推行,出现了用钢管扣件搭设架体,使用揽风绳稳固的简易井架。虽然装拆十分方便,但架体刚度和承载能力较低,一般仅用于七层以下的多层建筑。随着建筑市场规模的日益扩大,逐步出现了双立柱和三立柱的龙门架物料提升机。

20世纪80年代,为了提高物料提升机的安全程度和起重能力,逐步淘汰了钢管和扣件搭设的物料提升机,开始采用型钢以刚性方式连接架设。

20世纪90年代初,建设部颁布了第一部物料提升机的行业标准——《龙门架及井架物料提升机安全技术规范》(JGJ 88一92),从设计制造、安装检验到使用管理,尤其是安全装置方面作出了较全面的规定。

21世纪初,随着建筑业和科学技术的发展,以及井架物料提升机在实际使用过程中所存在或暴露出的问题、事故隐患等,国家住房和城乡建设部于2010年8月3日发布了经修订后的《龙门架及井架物料提升机安全技术规范》(JGJ88-2010)(住房和城乡建设部第724号公告),并于2011年2月1日起施行。修订后的规范对物料提升机的可靠性和安全性提出了越来越高的要求,整机产品的标准化、提升运行的快速化、架体组装的规范化和安全装置的完善性成为今后的发展方向,其性能正在逐步向施工升降机接近。

组成结构

龙门架一般由钢结构件、动力和传动机构、电气系统、安全装置、辅助部件等五大部分,通过一定的方式组合完成。龙门架设有滑轮、导轨、吊篮、安全装置以及起重索、钢丝绳等部件。

钢结构件

架体

龙门架是由两立柱及天轮梁(横梁)构成。立柱是提升机架体支承天梁的结构件,其外部可支撑和引导吊篮做垂直运动。立柱可制作成标准节,按设计规定高度进行现场组装。标准节的种类分为标准型和加强型,标准节的截面型式有方形和三角形之分。立柱的最上部设置天梁,用来承受吊篮荷载。底架通过预埋地脚螺栓与基础连成一体,底架一般采用无缝管制成,上面可固定标准节、地滑轮,用于承受所有负荷。

吊篮

吊篮是装载物料沿提升机导轨作上下运动的部件,一般是由型钢及连接板焊成吊篮框架,其中杆件连接板的厚度不得小于8mm,吊篮的结构架除按设计制作外,其底板材料可采用50mm厚实木板或钢板横铺,当使用钢板时,应有防滑措施。吊篮的两侧应设置高度不小于1m的安全挡板式挡网。

高架式龙门架(高度30m以上)使用的吊篮应选用有防护顶板的吊笼。为防止物料从吊篮中洒落,进料口和卸料口均装设安全防护门,安全门不但要采用联锁开启装置,还应封闭吊篮的进出料口。

导轨

导轨是为吊笼上下运行提供导向的部件。导轨按滑道的数量和位置,可分为单滑道、双滑道及四角滑道。单滑道即左右各有一根滑道,对称设置于架体两侧;双滑道一般用于龙门架上,左右各设置二根滑道,并间隔相当于立柱单肢间距的宽度,可减少吊笼运行中的晃动;四角滑道用于内置式井架,设置在架体内的四角,可使吊笼较平稳地运行。导轨可采用槽钢角钢或钢管。标准节连接式的架体,其架体的垂直主弦杆常兼作导轨。杆件拼装连接方式的架体,导轨常用连接板及螺栓连接。

卷筒

卷筒的作用是卷绕、收存钢绳,以便把原动机的回转运动变为直线运动,并把原动机的驱动力传递给钢绳,用以起吊货物。卷筒一般是中空的圆柱体,多用不低于HT200的生铁铸成,只有在工作比较繁重的情况下应用铸钢卷筒(ZG25,ZG35),此外也有用钢板焊成的卷筒,但用得很少。钢丝绳在卷筒上卷绕的层数可以是单层的或多层的。在多层卷绕时,内层的钢丝绳要受到散逸层钢丝绳的挤压,而在卷绕过程中互相摩擦,从而加速钢丝绳的磨损。

自升平台

自升平台由套架及其栏杆、天梁、滑轮、摇头把杆等零部件组成,是拆装人员加高或降低作业时的操作平台。自升平台一般用槽钢角钢焊接而成,套架内侧装有导轮

传动机构

卷扬机

常使用的卷扬机有摩擦式卷扬机和可逆式卷扬机。摩擦式卷扬机通过控制机构中的手柄进行工作。提升重物靠动力,下降重物靠重力,用带式制动器控制下降速度。可逆式卷扬机,通过开关按钮控制卷扬机的电气及汽车制动系统。提升重物和下降重物都靠动力来实现。卷筒正方向转动,重物上升,反方向转动重物下降,重物上升与下降为同一速度。切断电动机电源的同时,电磁制动器立即制动。

滑轮

在龙门架架体的天梁上设置的定滑轮与吊篮上的动滑轮组成单联滑轮组,滑轮组克服了单个动滑轮不能改变方向、定滑轮不能省力的缺点。在吊篮上设置的动滑轮随吊篮同步上下运行,提升吊篮时能够加大钢丝绳行程,从而降低吊篮运行速度。

钢丝绳

钢丝绳是起重作业时所使用的绳索,其特点是自重轻、挠性好、强度高、韧性好、能承受冲击荷载作用,并且在高速运行时无噪声,破断前有断丝征兆。因此,广泛应用于各种起重机上的起重绳、牵引绳以及起重作业中的索绳(吊挂索绳、捆绑索绳)。

电气系统

龙门架的电气系统包括电气控制箱电器元件电缆电线及保护系统四个部分,前三部分组成了电气控制系统。由于物料提升机的动力机构大多采用卷扬机,对运行状态的控制要求较低,控制线路比较简单,电气元件也较少,许多操纵工作台与控制箱做成一个整体。常见的电气控制箱外壳是用薄钢板经冲压、折卷、封边等工艺做成,也有使用玻璃钢等材料塑造成形的。箱体上有可开启的检修门,箱体内装有各种电器元件,整体式控制箱的面板上设有按钮开关

安全防护装置

由于物料提升机是为解决物料的上下运输而设计的,所以不准载人上下。但是当吊篮运行到位时,需由装卸物料的人员进入吊篮内作业,所以必须具有以下安全防护装置,防止在人员进入吊篮作业过程中吊篮发生意外坠落事故,以保障作业安全。

安全停靠装置

安全停靠装置为翻爪挂钩式结构,其工作原理如图所示,停靠器装在吊笼上,停靠爪越过保险杆后靠自重打开,限制吊笼下降。如果吊笼要下降,首先使吊笼上升,待停靠器超出保险杆后,再使吊笼下降,保险杆拨动拨爪顺时针转动,弹簧拉停靠爪逆时针转动,使拨爪合在停靠爪的外面,保险杆从表面滑过。

断绳保护装置

当吊篮悬挂或运行中发生断绳时,应能可靠地将其停住并固定在架体上。其滑落行程,在吊篮满载时,不得超过1m。

楼层口停靠栏杆(门)

各楼层的通道口处,应设置常闭的停靠栏杆(门),宜采用联锁装置(吊篮运行到位时方可打开)。停靠栏杆可采用钢管制造,其强度应能承受1kN/m水平荷载

吊篮安全门

吊篮的上料口处应装设安全门。安全门宜采用联锁开启装置,升降运行时安全门封闭吊篮的上料口,防止物料从吊篮中滚落。

上料口防护棚

防护棚应设在提升机架体地面进料口上方。其宽度应大于提升机的最外部尺寸。长度:低架提升机应大于3m,高架提升机应大于5m。其材料强度应能承受10kPa的均布静荷载。也可采用50mm厚实木板架设或采用两层竹,上下竹笆层间距应不小于600mm。

上极限限位器

该装置应安装在吊篮允许提升的最高工作位置。吊篮的越程(指从吊篮的最高位置与天梁最低处的距离),应不小于3m。当吊篮上升达到限定高度时,限位器即行动作,切断电源(指可逆式卷扬机)或自动报警(指摩擦式卷扬机)。

紧急断电开关

紧急断电开关应设在便于司机操作的位置,在紧急情况下,应能及时切断提升机的总控制电源。

信号装置

该装置是由司机控制的一种音响装置,其音量应能使各楼层使用提升机装卸物料人员清晰听到。

辅助部件

附墙架

附墙架的主要作用是增强龙门架架体的稳定性。因此,附墙架必须将架体与建筑结构进行连接并形成稳定结构,否则会失去主要作用。JGJ88一92规定附墙架间隔不大于9m,顶部自由高度不大于6m。具体做法如下图所示:

工作原理

龙门架以卷扬机为动力,是由两根立柱与天梁和地梁构成门式架体的物料提升机,通过地面卷扬机牵引钢丝绳,利用滑轮组改变牵引力的方向,拉动吊篮(吊笼)在两立柱中间沿轨道做垂直运动。

装置一般以电力作为源动力,通过电能转换成机械能,实现作功,来完成载物运输的过程。可简单表示为:电源→电动机转换为机械能→减速机改变转速和扭力→卷扬机卷筒(或曳引轮)→牵引钢丝绳→滑轮组改变牵引力的方向和大小→吊笼载物升降(或摇杆吊运物料)。

基本分类

低架式和高架式

按提升高度分类,可分为低架式和高架式。提升高度30m以下(含30m)为低架物料提升机,提升高度31~150m为高架物料提升机。

低架式和高架式在设计制造、基础、安装和安全装置等方面具有不同要求。低架式用于多层建筑,高架式可用于高层建筑。由于龙门架只能载货不可载人,而高层建筑施工现场,需解决人员上下问题,故一般使用施工升降机,因而提升高度在80m以上的物料提升机实际上很少使用。

单笼式和双笼式

按照吊笼数量有单笼和双笼之分。单笼龙门架物料提升机由两根立柱和一根天梁组成,吊笼在两立柱间上下运行。如下图所示,双笼龙门架物料提升机由三根立柱和两根横梁组成一体,两个吊笼分别在立柱的两个空间中做上下运行,双笼并架式的两个吊笼分别位于井架架体的两侧。

简易龙门架

简易龙门架由底架、立柱、水平横梁、导轨等组成。其可全方位移动,可快速拆卸安装,具有结构简单,安全可靠,操作方便,转动灵活,作业空间大,投资成本低,适用于设备的安装调试、模具的装卸于维修、仓库货物的装卸车吊运场合,比其他常规性吊运设备更显起优越性。

特点

1、结构简单,价格低廉。龙门架与塔式起重机、施工升降机相比较,优点在于结构简单,制作容易,安装拆卸灵活,使用方便,价格低廉,是一种投资少、效益显著的施工机具,在建筑施工中受到广泛使用和普遍欢迎。

2、起重量大龙门架与井架提升机相比,可配用较大的吊笼,可适用较大载重量的场合,一般额定载重量800~2000kg。

3、龙门架的一般额定载重量800~2000kg,但其刚度和稳定性较差,提升高度一般在30m以下且安装拆卸较为复杂。

性能指标

龙门架的性能指标包括:额定起重量、最大安装高度、额定提升速度。

额定起重量

物料提升机吊篮内允许装载物料的最大重量。额定起重量表征一台起重机起重能力的大小,指的是容许起升的最大物品质量额定起重量的单位是 kg (公斤)或 t(吨)。额定起重量也简称为起重量。

最大提升高度

吊篮运行至最高正常作业状态的上限位位置时,吊篮底平面与物料提升机底座平面之间的垂直距离。

额定提升速度

吊篮内装载额定载重量,沿导轨架稳定上升的速度。

应用领域

应用于土建施工作业

龙门架由于制作工艺相对简单,便于安装拆卸,购机以及租赁的成本比较低。且使用方便,因此受到中小型施工现场的欢迎。其可用作日常搬运施工设备、起吊维修重型设备及机具、搬运施工物料,广泛应用于低层的住宅小区或总高度相对较低的厂房施工工程。

应用于工业操作车间

龙门架应用于炼胶等工业工厂操作车间,能够克服工作环境复杂,作业面积狭小的作业难题。能根据车间设备现场布置特点,利用龙门架钢结构框架,使用卷扬机滑轮组作为主吊机械,手拉葫芦作为牵引机械配合H型钢滚道与滑轮组,将车间设备通过龙门架实现吊装搬运。

简易可移动吊装龙门架的投入应用,能够解决露天环境或者小型厂房等区域设备吊装检修不便的难题。其可用作日常搬运车间设备、起吊维修重型设备及机具、搬运车间物料等。

发展趋势

向个性化发展

随着科学技术的发展,各生产企业也在不断开发研制各种新型物料提升机,创新的焦点主要集中在电子技术的应用和传动方式的改变。为适应不同行业的需求,需要不断开发应适用于新场合的物料提升机来满足市场需求。

向大型化发展

由于各行各业的规模不断扩大,输送物料的重量也不断加重,因而物料提升机有往大型化发展趋势。同时对龙门架物料提升机的可靠性和安全性提出了越来越高的要求,架体组装的大型化成为今后的发展方向,其性能正在逐步向施工升降机接近。

向智能化发展

实现产品的机电一体化。在目前计算机技术、自动控制技术以及人工智能技术盛行的时代,对物料提升机进行改良升级已成为时代发展的要求,在物料提升机上采用计算机技术,能够提升工作性能。如基于通信技术的、楼层与主机的有线或无线对讲技术,基于PLC的自动停层技术,使用摩擦曳引传动代替传统的卷扬机牵引。

标准规范

物料提升机的型号是由产品代号、主参数(额定起重量和最大安装高度)、分类代号和变型更新代号组成。详细规格型号说明如下:

其他

维修与保养

维护保养一般采用清洁、紧固、调整、润滑和防腐,通常称为“十字作业法”。

(1) 清洁。清洁就是要求机械各部位保持无油泥、污垢、尘土,要按规定时间检查清洗,减少运动零件的磨损。

(2) 紧固。紧固就是要对机体各部的连接件及时检查紧固。

机械运转中产生的振动,容易使连接件松动,如不及时紧固,不仅可能产生漏油、漏电等,有些关键部位的螺栓松动,轻者导致零件变形,重者会出现零件断裂、分离,导致操纵失灵而造成机械事故。

(3) 调整。调整就是对机械众多零件的相对关系和工作参数如间隙、行程、角度、压力、松紧和速度等及时进行检查调整, 以保证机械的正常运行。尤其是对关键机构如制动器、减速机和各类滚轮等的灵活可靠性,要调整适当,防止事故发生。

(4) 润滑。润滑就是按照规定要求,选用并定期加注或更换润滑油,以保持机械运动零件间的良好运动,减少零件磨损,保证机械正常运转。润滑是机械保养中极为重要的作业内容。

(5) 防腐。防腐就是要做到防潮、防锈、防酸,防止腐蚀机械零部件和电气设备。尤其是机械外表必须进行补漆或涂上油脂等防腐涂料

龙门架安装注意事项

(1)在安装过程中必须统一指挥,专人负责。

(2)安装人员必须经过培训,取得相应的证书后才能上岗。

(3)安装人员在进行作业前,需要接受相关的安全防护教育,安装中佩戴好安全帽,系好安全带,穿着安全鞋,注意在施工过程中升降机下和立柱周围2m的范围内应该禁止站人和活动,避免有物体跌落导致人身安全危险。

(4)当风速超过10m/s或雨雪天气,不能进行安装作业。

(5)安装前对各部件作全面检查、分类。

(6)安装完成后要仔细检查各连接螺栓是否紧固,杆件拼装是否正确。

(7)立柱全高的垂直度偏差应≤1.0%。

(8)立柱两侧应设置揽风绳并拉紧。不得使用钢筋、铁线代替揽风绳。

(9)经常对龙门架结构进行检查,特别是滑轮与钢丝绳等容易磨损的部位要定期进行检查,钢丝绳要经常上油。

(10)严格控制起吊重量,严禁为了加快进度超重现象。

(11)龙门架应根据梁的质量、跨度、高度专门设计拼装。

常见事故原因

(1)设备质量方面

设备质量不合格主要是制造厂家不按标准和规范要求生产,这其中有两个原因:一是厂家本身对标准和规范理解不透;二是厂家为了降低成本迎合市场,人为取消一些安全保护装置,例如无安全停靠装置、吊篮的提升采用单根钢丝绳、吊篮无安全门、对高架、低架提升机安装要求区分不清等等,为事故的发生埋下了安全隐患。

(2)安装方面

目前的提升机基本是施工企业自己安装,由于技术力量薄弱,人员素质差,不懂标准和规范要求,在安装中存在违章指挥、违章操作问题,因此急需规范这方面的管理。

(3)使用方面

如何正确使用和操作设备是非常重要的。部分操作人员缺乏必要的安全知识和安全意识,主要表现在设备使用保养维护不够,违章作业,随意拆除设备上的一些安全保护装置。安全培训力度不够,也往往造成一些安全事故的发生。

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