龍門架(Gantry 車架 hoister)是以地面卷揚機為動力,吊籃沿導軌垂直運行的起重機械設備。其按架體結構外形一般歸類為龍門架式物料提升機。
20世紀50年代以前,中國建筑規模較小,有人嘗試用木料、竹料搭設的架體,以人工牽拉作為動力作為簡單起重機械,這是物料提升機的雛形,后來隨著中國工業的發展以及設備技術的提高,建筑工地采用卷揚機作為動力,架體采用鋼材拼裝,出現了起重量較大的龍門式、井架式物料提升機。
龍門架的架體結構是由兩個立柱和一根橫梁(天梁)組成,橫梁架設在立柱的頂部,與立柱組成形如“門框”的架體,習慣稱之為“龍門架”。這種鋼制架體作為限高龍門架普遍使用于城市道路交通系統,相似架體也常用于舞臺廣告牌等的裝飾搭建。而具有物料垂直運輸功能的龍門架在架體上裝設滑輪、 導軌、吊籃、纜風繩等,可用作日常生產搬運設備、倉庫進出貨,起吊維修重型設備及機具和小型預制構件。因設計制造、基礎、安裝和安全裝置等方面的不同要求,龍門架分為高架式和低架式,為擴大其起重量又可分為單籠式和雙籠式龍門架。龍門架構造簡單,制作容易,用材少,裝拆方便,常用于中、小型工程。
發展史
20世紀50年代以前,中國建筑規模普遍不大,生產力比較落后,建筑起重機械較少,建筑施工中多以人拉肩扛為主。為解決起重問題,有人嘗試用木料、竹料搭設的架體,人工牽拉作為動力搭設簡單起重機械,這是物料提升機的雛形。
從20世紀60年代開始,隨著中國工業的發展以及設備技術的提高,建筑工地采用卷揚機作為動力,架體采用鋼材拼裝,出現了起重量較大的物料提升機。但是,由于結構仍然比較簡單,電氣控制及安全裝置也很不完善,普遍使用搬把式倒順開關及掛鉤式、彈閘式防墜落裝置,操作時無良好的點動功能,就位不準。
20世紀70年代初,隨著鋼管扣件式掃地桿的推行,出現了用鋼管扣件搭設架體,使用攬風繩穩固的簡易井架。雖然裝拆十分方便,但架體剛度和承載能力較低,一般僅用于七層以下的多層建筑。隨著建筑市場規模的日益擴大,逐步出現了雙立柱和三立柱的龍門架物料提升機。
20世紀80年代,為了提高物料提升機的安全程度和起重能力,逐步淘汰了鋼管和扣件搭設的物料提升機,開始采用型鋼以剛性方式連接架設。
20世紀90年代初,建設部頒布了第一部物料提升機的行業標準——《龍門架及井架物料提升機安全技術規范》(JGJ 88一92),從設計制造、安裝檢驗到使用管理,尤其是安全裝置方面作出了較全面的規定。
21世紀初,隨著建筑業和科學技術的發展,以及井架物料提升機在實際使用過程中所存在或暴露出的問題、事故隱患等,國家住房和城鄉建設部于2010年8月3日發布了經修訂后的《龍門架及井架物料提升機安全技術規范》(JGJ88-2010)(住房和城鄉建設部第724號公告),并于2011年2月1日起施行。修訂后的規范對物料提升機的可靠性和安全性提出了越來越高的要求,整機產品的標準化、提升運行的快速化、架體組裝的規范化和安全裝置的完善性成為今后的發展方向,其性能正在逐步向施工升降機接近。
組成結構
龍門架一般由鋼結構件、動力和傳動機構、電氣系統、安全裝置、輔助部件等五大部分,通過一定的方式組合完成。龍門架設有滑輪、導軌、吊籃、安全裝置以及起重索、鋼絲繩等部件。
鋼結構件
架體
龍門架是由兩立柱及天輪梁(橫梁)構成。立柱是提升機架體支承天梁的結構件,其外部可支撐和引導吊籃做垂直運動。立柱可制作成標準節,按設計規定高度進行現場組裝。標準節的種類分為標準型和加強型,標準節的截面型式有方形和三角形之分。立柱的最上部設置天梁,用來承受吊籃荷載。底架通過預埋地腳螺栓與基礎連成一體,底架一般采用無縫管制成,上面可固定標準節、地滑輪,用于承受所有負荷。
吊籃
吊籃是裝載物料沿提升機導軌作上下運動的部件,一般是由型鋼及連接板焊成吊籃框架,其中桿件連接板的厚度不得小于8mm,吊籃的結構架除按設計制作外,其底板材料可采用50mm厚實木板或鋼板橫鋪,當使用鋼板時,應有防滑措施。吊籃的兩側應設置高度不小于1m的安全擋板式擋網。
高架式龍門架(高度30m以上)使用的吊籃應選用有防護頂板的吊籠。為防止物料從吊籃中灑落,進料口和卸料口均裝設安全防護門,安全門不但要采用聯鎖開啟裝置,還應封閉吊籃的進出料口。
導軌
導軌是為吊籠上下運行提供導向的部件。導軌按滑道的數量和位置,可分為單滑道、雙滑道及四角滑道。單滑道即左右各有一根滑道,對稱設置于架體兩側;雙滑道一般用于龍門架上,左右各設置二根滑道,并間隔相當于立柱單肢間距的寬度,可減少吊籠運行中的晃動;四角滑道用于內置式井架,設置在架體內的四角,可使吊籠較平穩地運行。導軌可采用槽鋼、角鋼或鋼管。標準節連接式的架體,其架體的垂直主弦桿常兼作導軌。桿件拼裝連接方式的架體,導軌常用連接板及螺栓連接。
卷筒
卷筒的作用是卷繞、收存鋼繩,以便把原動機的回轉運動變為直線運動,并把原動機的驅動力傳遞給鋼繩,用以起吊貨物。卷筒一般是中空的圓柱體,多用不低于HT200的生鐵鑄成,只有在工作比較繁重的情況下應用鑄鋼卷筒(ZG25,ZG35),此外也有用鋼板焊成的卷筒,但用得很少。鋼絲繩在卷筒上卷繞的層數可以是單層的或多層的。在多層卷繞時,內層的鋼絲繩要受到散逸層鋼絲繩的擠壓,而在卷繞過程中互相摩擦,從而加速鋼絲繩的磨損。
自升平臺
自升平臺由套架及其欄桿、天梁、滑輪、搖頭把桿等零部件組成,是拆裝人員加高或降低作業時的操作平臺。自升平臺一般用槽鋼、角鋼焊接而成,套架內側裝有導輪。
傳動機構
卷揚機
常使用的卷揚機有摩擦式卷揚機和可逆式卷揚機。摩擦式卷揚機通過控制機構中的手柄進行工作。提升重物靠動力,下降重物靠重力,用帶式制動器控制下降速度。可逆式卷揚機,通過開關按鈕控制卷揚機的電氣及汽車制動系統。提升重物和下降重物都靠動力來實現。卷筒正方向轉動,重物上升,反方向轉動重物下降,重物上升與下降為同一速度。切斷電動機電源的同時,電磁制動器立即制動。
滑輪
在龍門架架體的天梁上設置的定滑輪與吊籃上的動滑輪組成單聯滑輪組,滑輪組克服了單個動滑輪不能改變方向、定滑輪不能省力的缺點。在吊籃上設置的動滑輪隨吊籃同步上下運行,提升吊籃時能夠加大鋼絲繩行程,從而降低吊籃運行速度。
鋼絲繩
鋼絲繩是起重作業時所使用的繩索,其特點是自重輕、撓性好、強度高、韌性好、能承受沖擊荷載作用,并且在高速運行時無噪聲,破斷前有斷絲征兆。因此,廣泛應用于各種起重機上的起重繩、牽引繩以及起重作業中的索繩(吊掛索繩、捆綁索繩)。
電氣系統
龍門架的電氣系統包括電氣控制箱、電器元件、電纜電線及保護系統四個部分,前三部分組成了電氣控制系統。由于物料提升機的動力機構大多采用卷揚機,對運行狀態的控制要求較低,控制線路比較簡單,電氣元件也較少,許多操縱工作臺與控制箱做成一個整體。常見的電氣控制箱外殼是用薄鋼板經沖壓、折卷、封邊等工藝做成,也有使用玻璃鋼等材料塑造成形的。箱體上有可開啟的檢修門,箱體內裝有各種電器元件,整體式控制箱的面板上設有按鈕開關。
安全防護裝置
由于物料提升機是為解決物料的上下運輸而設計的,所以不準載人上下。但是當吊籃運行到位時,需由裝卸物料的人員進入吊籃內作業,所以必須具有以下安全防護裝置,防止在人員進入吊籃作業過程中吊籃發生意外墜落事故,以保障作業安全。
安全停靠裝置
安全停靠裝置為翻爪掛鉤式結構,其工作原理如圖所示,停靠器裝在吊籠上,停靠爪越過保險桿后靠自重打開,限制吊籠下降。如果吊籠要下降,首先使吊籠上升,待停靠器超出保險桿后,再使吊籠下降,保險桿撥動撥爪順時針轉動,彈簧拉停靠爪逆時針轉動,使撥爪合在停靠爪的外面,保險桿從表面滑過。
斷繩保護裝置
當吊籃懸掛或運行中發生斷繩時,應能可靠地將其停住并固定在架體上。其滑落行程,在吊籃滿載時,不得超過1m。
樓層口停靠欄桿(門)
各樓層的通道口處,應設置常閉的停靠欄桿(門),宜采用聯鎖裝置(吊籃運行到位時方可打開)。停靠欄桿可采用鋼管制造,其強度應能承受1kN/m水平荷載。
吊籃安全門
吊籃的上料口處應裝設安全門。安全門宜采用聯鎖開啟裝置,升降運行時安全門封閉吊籃的上料口,防止物料從吊籃中滾落。
上料口防護棚
防護棚應設在提升機架體地面進料口上方。其寬度應大于提升機的最外部尺寸。長度:低架提升機應大于3m,高架提升機應大于5m。其材料強度應能承受10kPa的均布靜荷載。也可采用50mm厚實木板架設或采用兩層竹,上下竹笆層間距應不小于600mm。
上極限限位器
該裝置應安裝在吊籃允許提升的最高工作位置。吊籃的越程(指從吊籃的最高位置與天梁最低處的距離),應不小于3m。當吊籃上升達到限定高度時,限位器即行動作,切斷電源(指可逆式卷揚機)或自動報警(指摩擦式卷揚機)。
緊急斷電開關
緊急斷電開關應設在便于司機操作的位置,在緊急情況下,應能及時切斷提升機的總控制電源。
信號裝置
該裝置是由司機控制的一種音響裝置,其音量應能使各樓層使用提升機裝卸物料人員清晰聽到。
輔助部件
附墻架
附墻架的主要作用是增強龍門架架體的穩定性。因此,附墻架必須將架體與建筑結構進行連接并形成穩定結構,否則會失去主要作用。JGJ88一92規定附墻架間隔不大于9m,頂部自由高度不大于6m。具體做法如下圖所示:
工作原理
龍門架以卷揚機為動力,是由兩根立柱與天梁和地梁構成門式架體的物料提升機,通過地面卷揚機牽引鋼絲繩,利用滑輪組改變牽引力的方向,拉動吊籃(吊籠)在兩立柱中間沿軌道做垂直運動。
裝置一般以電力作為源動力,通過電能轉換成機械能,實現作功,來完成載物運輸的過程。可簡單表示為:電源→電動機轉換為機械能→減速機改變轉速和扭力→卷揚機卷筒(或曳引輪)→牽引鋼絲繩→滑輪組改變牽引力的方向和大小→吊籠載物升降(或搖桿吊運物料)。
基本分類
低架式和高架式
按提升高度分類,可分為低架式和高架式。提升高度30m以下(含30m)為低架物料提升機,提升高度31~150m為高架物料提升機。
低架式和高架式在設計制造、基礎、安裝和安全裝置等方面具有不同要求。低架式用于多層建筑,高架式可用于高層建筑。由于龍門架只能載貨不可載人,而高層建筑施工現場,需解決人員上下問題,故一般使用施工升降機,因而提升高度在80m以上的物料提升機實際上很少使用。
單籠式和雙籠式
按照吊籠數量有單籠和雙籠之分。單籠龍門架物料提升機由兩根立柱和一根天梁組成,吊籠在兩立柱間上下運行。如下圖所示,雙籠龍門架物料提升機由三根立柱和兩根橫梁組成一體,兩個吊籠分別在立柱的兩個空間中做上下運行,雙籠并架式的兩個吊籠分別位于井架架體的兩側。
簡易龍門架
簡易龍門架由底架、立柱、水平橫梁、導軌等組成。其可全方位移動,可快速拆卸安裝,具有結構簡單,安全可靠,操作方便,轉動靈活,作業空間大,投資成本低,適用于設備的安裝調試、模具的裝卸于維修、倉庫貨物的裝卸車吊運場合,比其他常規性吊運設備更顯起優越性。
特點
1、結構簡單,價格低廉。龍門架與塔式起重機、施工升降機相比較,優點在于結構簡單,制作容易,安裝拆卸靈活,使用方便,價格低廉,是一種投資少、效益顯著的施工機具,在建筑施工中受到廣泛使用和普遍歡迎。
2、起重量大龍門架與井架式提升機相比,可配用較大的吊籠,可適用較大載重量的場合,一般額定載重量800~2000kg。
3、龍門架的一般額定載重量800~2000kg,但其剛度和穩定性較差,提升高度一般在30m以下且安裝拆卸較為復雜。
性能指標
龍門架的性能指標包括:額定起重量、最大安裝高度、額定提升速度。
額定起重量
物料提升機吊籃內允許裝載物料的最大重量。額定起重量表征一臺起重機起重能力的大小,指的是容許起升的最大物品質量額定起重量的單位是 kg (公斤)或 t(噸)。額定起重量也簡稱為起重量。
最大提升高度
吊籃運行至最高正常作業狀態的上限位位置時,吊籃底平面與物料提升機底座平面之間的垂直距離。
額定提升速度
吊籃內裝載額定載重量,沿導軌架穩定上升的速度。
應用領域
應用于土建施工作業
龍門架由于制作工藝相對簡單,便于安裝拆卸,購機以及租賃的成本比較低。且使用方便,因此受到中小型施工現場的歡迎。其可用作日常搬運施工設備、起吊維修重型設備及機具、搬運施工物料,廣泛應用于低層的住宅小區或總高度相對較低的廠房施工工程。
應用于工業操作車間
龍門架應用于煉膠等工業工廠操作車間,能夠克服工作環境復雜,作業面積狹小的作業難題。能根據車間設備現場布置特點,利用龍門架鋼結構框架,使用卷揚機和滑輪組作為主吊機械,手拉葫蘆作為牽引機械配合H型鋼滾道與滑輪組,將車間設備通過龍門架實現吊裝搬運。
簡易可移動吊裝龍門架的投入應用,能夠解決露天環境或者小型廠房等區域設備吊裝檢修不便的難題。其可用作日常搬運車間設備、起吊維修重型設備及機具、搬運車間物料等。
發展趨勢
向個性化發展
隨著科學技術的發展,各生產企業也在不斷開發研制各種新型物料提升機,創新的焦點主要集中在電子技術的應用和傳動方式的改變。為適應不同行業的需求,需要不斷開發應適用于新場合的物料提升機來滿足市場需求。
向大型化發展
由于各行各業的規模不斷擴大,輸送物料的重量也不斷加重,因而物料提升機有往大型化發展趨勢。同時對龍門架物料提升機的可靠性和安全性提出了越來越高的要求,架體組裝的大型化成為今后的發展方向,其性能正在逐步向施工升降機接近。
向智能化發展
實現產品的機電一體化。在目前計算機技術、自動控制技術以及人工智能技術盛行的時代,對物料提升機進行改良升級已成為時代發展的要求,在物料提升機上采用計算機技術,能夠提升工作性能。如基于通信技術的、樓層與主機的有線或無線對講技術,基于PLC的自動停層技術,使用摩擦曳引傳動代替傳統的卷揚機牽引。
標準規范
物料提升機的型號是由產品代號、主參數(額定起重量和最大安裝高度)、分類代號和變型更新代號組成。詳細規格型號說明如下:
其他
維修與保養
維護保養一般采用清潔、緊固、調整、潤滑和防腐,通常稱為“十字作業法”。
(1) 清潔。清潔就是要求機械各部位保持無油泥、污垢、塵土,要按規定時間檢查清洗,減少運動零件的磨損。
(2) 緊固。緊固就是要對機體各部的連接件及時檢查緊固。
機械運轉中產生的振動,容易使連接件松動,如不及時緊固,不僅可能產生漏油、漏電等,有些關鍵部位的螺栓松動,輕者導致零件變形,重者會出現零件斷裂、分離,導致操縱失靈而造成機械事故。
(3) 調整。調整就是對機械眾多零件的相對關系和工作參數如間隙、行程、角度、壓力、松緊和速度等及時進行檢查調整, 以保證機械的正常運行。尤其是對關鍵機構如制動器、減速機和各類滾輪等的靈活可靠性,要調整適當,防止事故發生。
(4) 潤滑。潤滑就是按照規定要求,選用并定期加注或更換潤滑油,以保持機械運動零件間的良好運動,減少零件磨損,保證機械正常運轉。潤滑是機械保養中極為重要的作業內容。
(5) 防腐。防腐就是要做到防潮、防銹、防酸,防止腐蝕機械零部件和電氣設備。尤其是機械外表必須進行補漆或涂上油脂等防腐涂料。
龍門架安裝注意事項
(1)在安裝過程中必須統一指揮,專人負責。
(2)安裝人員必須經過培訓,取得相應的證書后才能上崗。
(3)安裝人員在進行作業前,需要接受相關的安全防護教育,安裝中佩戴好安全帽,系好安全帶,穿著安全鞋,注意在施工過程中升降機下和立柱周圍2m的范圍內應該禁止站人和活動,避免有物體跌落導致人身安全危險。
(4)當風速超過10m/s或雨雪天氣,不能進行安裝作業。
(5)安裝前對各部件作全面檢查、分類。
(6)安裝完成后要仔細檢查各連接螺栓是否緊固,桿件拼裝是否正確。
(7)立柱全高的垂直度偏差應≤1.0%。
(8)立柱兩側應設置攬風繩并拉緊。不得使用鋼筋、鐵線代替攬風繩。
(9)經常對龍門架結構進行檢查,特別是滑輪與鋼絲繩等容易磨損的部位要定期進行檢查,鋼絲繩要經常上油。
(10)嚴格控制起吊重量,嚴禁為了加快進度超重現象。
(11)龍門架應根據梁的質量、跨度、高度專門設計拼裝。
常見事故原因
(1)設備質量方面
設備質量不合格主要是制造廠家不按標準和規范要求生產,這其中有兩個原因:一是廠家本身對標準和規范理解不透;二是廠家為了降低成本迎合市場,人為取消一些安全保護裝置,例如無安全停靠裝置、吊籃的提升采用單根鋼絲繩、吊籃無安全門、對高架、低架提升機安裝要求區分不清等等,為事故的發生埋下了安全隱患。
(2)安裝方面
目前的提升機基本是施工企業自己安裝,由于技術力量薄弱,人員素質差,不懂標準和規范要求,在安裝中存在違章指揮、違章操作問題,因此急需規范這方面的管理。
(3)使用方面
如何正確使用和操作設備是非常重要的。部分操作人員缺乏必要的安全知識和安全意識,主要表現在設備使用保養維護不夠,違章作業,隨意拆除設備上的一些安全保護裝置。安全培訓力度不夠,也往往造成一些安全事故的發生。
參考資料 >
住房城鄉建設部關于發布國家標準《預應力混凝土路面工程技術規范》的公告.中華人民共和國住房和城鄉建設部.2023-11-19
大型吊裝工程龍門架應用實例.維普期刊專業版.2023-11-07
全國標準信息公共服務平臺.全國標準信息公共服務平臺.2023-10-23
建筑施工物料提升機安全技術規程.全國標準信息公共服務平臺.2023-11-21