1? 施工升降機(jī)概述
施工升降機(jī) ( 也稱施工電梯、人貨梯 ) 是一種垂直運(yùn)輸建筑材料和人員上下的高效率施工機(jī)械，該設(shè)備具有性能穩(wěn)定、提升高度大、運(yùn)載能力強(qiáng)等特點(diǎn)，項(xiàng)目施工中起著不可替代的作用。隨著施工技術(shù)發(fā)展革新，超高層建筑、橋梁施工建設(shè)項(xiàng)目日益普遍，起升高度較以往明顯增高。施工升降機(jī)隨著起升高度的升高，作業(yè)效率、安全性、穩(wěn)定性各項(xiàng)數(shù)據(jù)均有所降低，同時(shí)運(yùn)行成本卻有所增加。因此，有必要針對如何提供其施工效率進(jìn)行分析，本文研究通過硬件更新設(shè)計(jì)的方式解決以上問題。
2? 施工升降機(jī)傳統(tǒng)供電系統(tǒng)解析
2.1? 傳統(tǒng)供電系統(tǒng)原理
施工升降機(jī)傳統(tǒng)供電系統(tǒng)采用電纜進(jìn)行動(dòng)力供應(yīng)，主要包括主電纜，固定在吊籠端的電纜臂架，固定在標(biāo)準(zhǔn)節(jié)電纜導(dǎo)架，固定在基礎(chǔ)上電纜卷筒，電氣柜等部件構(gòu)成，如圖 1 所示。
施工升降機(jī)工作時(shí)，電纜臂架拖動(dòng)主電纜從電纜導(dǎo)架中通過，跟隨吊籠上下移動(dòng)，電纜線卷筒根據(jù)吊籠移動(dòng)收、放主電纜，從而實(shí)現(xiàn)電力供應(yīng)。
2.2? 傳統(tǒng)供電系統(tǒng)應(yīng)用的利弊
隨著施工升降機(jī)起升高度增加，施工電梯運(yùn)行時(shí)主電纜無有效固定跟隨吊籃上下移動(dòng)，主電纜長期受電纜自重、風(fēng)吹、日曬、雨淋和高頻率運(yùn)行的影響，電纜使用壽命進(jìn)一步縮短，同時(shí)電纜故障存在較高的施工安全風(fēng)險(xiǎn)。
（1）電纜斷裂。自重影響電纜本身損耗和使用壽命。隨著施工高度的增加，電纜所受拉力增大，拉力由電纜的自重和風(fēng)荷載組成的合力，當(dāng)合力超過電纜允許的抗拉力時(shí)，就會(huì)發(fā)生斷裂。
（2）電纜扭轉(zhuǎn)主要是由外部溫度的變化和電纜彈性的變化引起的。電纜的內(nèi)部起保護(hù)作用的橡膠護(hù)套與外層橡膠對溫度的變化不同，電纜使用過程中會(huì)扭轉(zhuǎn)，電纜扭轉(zhuǎn)后無法復(fù)原，越長的電纜扭曲的可能性越大，導(dǎo)致電纜破損停電，影響施工升降機(jī)工作。
（3）供電系統(tǒng)損壞。施工升降機(jī)供電系統(tǒng)無可靠防護(hù)罩，從作業(yè)面上掉落雜物容易損壞供電系統(tǒng)，從而導(dǎo)致供電系統(tǒng)故障和中斷施工升降機(jī)作業(yè)；電纜長期上下拖拉運(yùn)行，尤其在大風(fēng)天氣時(shí)大幅度晃動(dòng)存在斷裂風(fēng)險(xiǎn)，對運(yùn)行造成重大安全隱患、
（4）有效載荷損失。施工升降機(jī)電纜的自重降低了有效載荷能力，同時(shí)增加了安全保護(hù)裝置工作負(fù)荷。綜上所述，傳統(tǒng)供電系統(tǒng)使用過程中存在風(fēng)險(xiǎn)，
一旦出現(xiàn)故障，修復(fù)速度慢，降低了施工效率，增加施工成本。
3? 滑觸線供電系統(tǒng)
3.1? 滑觸線供電系統(tǒng)原理
滑觸線供電系統(tǒng)是一種典型的接觸式供電系統(tǒng)，配電柜出線與滑觸線連接，通過集電極在母線槽滑動(dòng)取電，達(dá)到為移動(dòng)設(shè)備供電的目的。如圖 1 所示。
3.2? 滑觸線供電系統(tǒng)應(yīng)用優(yōu)勢
（1）滑觸線供電系統(tǒng)與外部環(huán)境相對獨(dú)立，外部環(huán)境對滑觸線影響較小，能有效解決大風(fēng)天氣影響施工安全，同時(shí)避免電纜斷裂下墜造成安全事故的風(fēng)險(xiǎn)，更高的安全性。
（2）滑觸線供電系統(tǒng)采用固定安裝，施工電梯采用集電器在母線槽滑動(dòng)取電、供電。集電器運(yùn)動(dòng)只要幾斤的拉力，和上百米電纜自重比較大大降低能耗，同時(shí)降低吊籃負(fù)重能減少施工升降機(jī)的電機(jī)和齒輪機(jī)械磨損，提升施工升降機(jī)使用壽命，更好的效益。
（3）滑觸線供電系統(tǒng)
可按進(jìn)度、高度加減節(jié)安裝，更加便利。分節(jié)設(shè)計(jì)，零部件可單獨(dú)更換，使用過程中故障排除及修理比傳統(tǒng)供電方式更方便。
（4）傳統(tǒng)銅芯電纜回收和二次使用價(jià)值高且無有效保護(hù)，被盜風(fēng)險(xiǎn)高?；|線供電系統(tǒng)可重復(fù)使用 5 年以上。傳統(tǒng)電纜的平均使用壽命 1~2 年，滑觸線使用壽命是傳統(tǒng)電纜 2~3 倍，具有更好的經(jīng)濟(jì)性。
3.3? 滑觸線供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)
滑觸線供電系統(tǒng)有三大要素需要進(jìn)行設(shè)計(jì)：
（1）殼體，用來裝載和保護(hù)導(dǎo)線，采分段制造的，一般都制作成標(biāo)準(zhǔn)件，可以根據(jù)需求自行增減長度；
（2）連接各部分的組件緊固件；
（3）與導(dǎo)體接觸并將電力傳輸?shù)揭苿?dòng)設(shè)備的集電極?；|線供電系統(tǒng)根據(jù)施工現(xiàn)場的條件差異，部件應(yīng)重新設(shè)計(jì)及論證。
3.3.1? 殼體設(shè)計(jì)
在設(shè)計(jì)殼體時(shí)要考慮保護(hù)導(dǎo)體免受外部環(huán)境影響的所有因素。必須具備功能包括：抵抗環(huán)境變化，保護(hù)導(dǎo)體免受異物損壞，較高的安裝拆卸效率，足夠裝下導(dǎo)體容量；根據(jù)性能要求，外殼的設(shè)計(jì)考慮取決于材料、形狀、長度、保護(hù)功能和導(dǎo)體尺寸。
（1）殼體材料不應(yīng)受到外界溫度變化的影響，其剛度足以抵抗風(fēng)荷載，并且應(yīng)輕便，便于運(yùn)輸和安裝。高強(qiáng)度聚氯乙烯（PVC）作為廣泛用作建筑材料具有極其出色的機(jī)械強(qiáng)度，其線性膨脹系數(shù)極低，為50.4×10-6m/℃，當(dāng)溫度從 0℃升至 40℃時(shí)僅發(fā)生 2mm的膨脹。PVC 的比重為 1.45，約為鋁（2.7）的一半，因此對運(yùn)輸及安裝拆卸工作都很安全。外殼的形狀和長度應(yīng)產(chǎn)生足夠的剛度抵抗風(fēng)荷載和異物的滲透并允許方便物料運(yùn)輸和擴(kuò)展工作方便。（2）由于垂直使用殼體承受風(fēng)載荷較，其厚度和形狀應(yīng)設(shè)計(jì)得堅(jiān)固足以抵抗風(fēng)荷載，因此殼體厚度至少為 3mm；殼體橫截面尺寸根據(jù)使用施工升降機(jī)參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)。以某品牌雙籠施工升降機(jī)為例，額定電壓 380V，額定電流 120A。導(dǎo)體的額定的載流量與其橫截面積成正比，查閱資料可得，導(dǎo)體與集電器的接觸橫截面積不小于 50mm2；此外為保障滑觸線有足夠剛度，滑觸線的單位長度不宜過長，選擇2 個(gè)施工升降機(jī)標(biāo)準(zhǔn)節(jié)長度為 3m。（3）殼體一側(cè)必須留有集電極與導(dǎo)體的接觸的開口，為保障殼體對導(dǎo)體的保護(hù)，減少雨水、浮塵侵蝕，提高防護(hù)等級(jí)。因此，需要在集電極與導(dǎo)體接觸時(shí)設(shè)置自動(dòng)開閉的小裝置。增加橡膠擋板固定在殼體一側(cè)，當(dāng)集電器劃入和劃出殼體時(shí)，擋板會(huì)打開和關(guān)閉。
3.3.2? 滑觸線連接裝置設(shè)計(jì)
兩個(gè)相鄰的滑觸線標(biāo)準(zhǔn)件連接時(shí)，應(yīng)考慮溫度變化，安拆效率，導(dǎo)體保護(hù)等因素。設(shè)計(jì)時(shí)首先要預(yù)留適當(dāng)?shù)拈g隙應(yīng)對導(dǎo)體及殼體組成接頭隨溫度升高而膨脹引起的形變，當(dāng)施工現(xiàn)場的環(huán)境溫度在 -30℃ ~40℃之間變化時(shí)，線性膨脹系數(shù)為 50.4×10-6m/℃的殼體*大形變量 4mm。線性膨脹系數(shù)為 16.7×10-6m/℃的導(dǎo)體*大形變量是 1.3mm。因此設(shè)計(jì)時(shí)形變量更大的殼體長度作為參考標(biāo)準(zhǔn)，必須保障 4mm 的接頭間隙?；|線通過連接板開孔與導(dǎo)體重疊位置開孔使用螺栓硬連接的方式，除了安拆效率不高且會(huì)對導(dǎo)體熱脹冷縮起限制作用，需要在滑觸線系統(tǒng)多處增加補(bǔ)償裝置。此外，還會(huì)存在滑觸線使用過程中錯(cuò)位風(fēng)險(xiǎn)。
通過改進(jìn)設(shè)計(jì)滑觸線連接方式：該連接系統(tǒng)類似與氣路的快速接頭，先將導(dǎo)體插入接頭中。通過在接頭的上段的彈簧壓板固定住，然后把接頭與殼體連接卡槽卡住，工人只需將接頭插入外殼，無需任何額外的工具，就可以快速地將滑觸線進(jìn)行連接。*后，接頭與殼體形成一個(gè)整體，保護(hù)導(dǎo)體不受外來因素影響，而兩根滑觸線內(nèi)部導(dǎo)體任具有相對獨(dú)立的延展空間。即保障導(dǎo)體可以根據(jù)溫度變化進(jìn)行自有伸縮，同時(shí)兼顧連接的效率。
3.3.3? 集電器裝置設(shè)計(jì)
滑觸線集電器設(shè)計(jì)時(shí)要考慮因素包括：良好的動(dòng)力傳導(dǎo)性，*大限度地減少橡膠蓋的磨損，并能抵抗提升機(jī)的振動(dòng)；當(dāng)集電器的碳刷經(jīng)過滑觸線時(shí)，集電器會(huì)與橡膠蓋板不斷摩擦，造成部件磨損。所以集電器的兩端都設(shè)計(jì)成流線型，接觸面為圓弧形，*大限度地減少磨損，同時(shí)利于橡膠擋板順利的開啟和關(guān)閉。集電器安裝在吊籠上，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮吊籠振動(dòng)對集電器的影響。采用硬連接，集電器和滑觸線在運(yùn)行中存在因振動(dòng)損壞風(fēng)險(xiǎn)。設(shè)計(jì)集電器時(shí)參考攝像機(jī)穩(wěn)定器原理，保障其在水平垂直方向足夠的自有度?？梢苑乐辜娖髅撀?、損壞等情況發(fā)生。
3.3.4 滑觸線供電系統(tǒng)安裝
通過對滑觸線供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)改進(jìn)工作，其特性已適用于垂直使用的施工升降機(jī)。安裝時(shí)將單根滑觸線使用固定夾拼成 380V 供電線組，再拼裝好供電線組固定在標(biāo)準(zhǔn)件上的安裝支架上，嘴周固定在吊籠上的集電器與滑觸線組合，調(diào)試形成整體，*后通電進(jìn)行試車。
4? 結(jié)語
本文通過滑觸線供電系統(tǒng)與傳統(tǒng)供電系統(tǒng)分析比較，針對施工升降機(jī)供電系統(tǒng)使用中的通病進(jìn)行改進(jìn)。滑觸線供電系統(tǒng)降低了使用中的安全風(fēng)險(xiǎn)、成本，提高作業(yè)穩(wěn)定性，對施工升降機(jī)運(yùn)行效率有明顯提升。目前該系統(tǒng)已在*新一代的升降機(jī)產(chǎn)品中進(jìn)行應(yīng)用，且取得了較好的應(yīng)用效果，隨著滑觸線供電系統(tǒng)應(yīng)用場景日益增多，相對應(yīng)的技術(shù)革新也將日趨成熟。
