砌筑機械手設計【含7張CAD圖紙、說明書】

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畢業(yè)設計（論文）任務書 課題 名稱 砌筑機械手設計 系別： 機 械 工 程 專業(yè)：機械設計制造及其自動化 班級： 姓名： 學號： 起迄日期：2012年3月 19日~ 2012年6月26日 設計（論文）地點: 指導教師： 輔導教師： 發(fā)任務書日期： 2012年3月19日 1、本畢業(yè)設計（論文）課題應達到的目的： 1．培養(yǎng)學生綜合應用所學理論知識和技能，分析和解決機械工程實際問題的能力，熟悉生產(chǎn)技術工作的一般程序和方法。 2．培養(yǎng)學生懂得工程技術工作所必須的全局觀念、生產(chǎn)觀念和經(jīng)濟觀念，樹立正確的設計思想和嚴肅認真的工作作風。 3．培養(yǎng)學生調(diào)查研究，查閱技術言文獻、資料、手冊，進行工程計算、圖樣繪制及編寫技術文件的能力。 2、本畢業(yè)設計（論文）課題任務的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術要求、工作要求等）： 本畢業(yè)設計課題任務的內(nèi)容：砌筑機械手包括磚料提升系統(tǒng)、灰漿輸送系統(tǒng)、升降工作臺（腳手架）及其他輔助機構和生活設施等四部分。 本設計要求達到結構合理、生產(chǎn)成本低、能耗小，效率高，滿足工作性能，而且操作方便的目的。工作要求等：一組工人（即一個瓦工、一個壯工使用一臺設備）在磚混結構墻體砌筑時工效可提高4倍以上。 3、對本畢業(yè)設計（論文）課題成果的要求（包括圖表、實物等硬件要求）： 設計說明書不少于2萬字；工程繪圖量不少于折合成圖幅為A0號的圖紙3張；用計算機進行設計、計算與繪圖一般不少于2/3；并進行計算機仿真樣機和優(yōu)化設計。查閱文獻15篇以上，翻譯與課題有關的外文資料，譯文字數(shù)不少于3000字。 4、主要參考文獻 [1] 董剛 李建功 潘鳳章主編.機械設計（第三版）北京：機械工業(yè)出版社1998 [2]成大先主編.械設計圖冊 北京：化學工業(yè)出版社 1997 [3]蔡春源主編.機電液設計手冊 北京：機械工業(yè)出版社 1997 [4]徐灝主編.新編機械設計師手冊 北京：機械工業(yè)出版社 1995 [5]朱喜林 張代治主編.機電一體化設計基礎 北京：科學出版社 2004 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總體設計原則 砌筑機械手的工作機構 主要技術參數(shù)性能 升降工作臺設計 升降工作臺概述 升降工作臺組成 腳手架技術的起源 腳手架技術在我國的發(fā)展 腳手架分類及其介紹 多立桿式腳手架 扣件式鋼管架 碗口型腳手架 門形腳手架 導座式升降腳手架 扣件式附墻電動升降鋼管腳手架 腳手架搭設安全要求 腳手架升降開始前的安全要求 升降過程中的安全要求 升降工作臺方案確定 升降工作臺方案選擇 升降工作臺材料選擇 腳手架鋼管 腳手架扣件 液壓系統(tǒng)設計 液壓泵站的組成 液壓泵的選擇 油箱設計與油液的選擇 過濾器的選擇 換向閥的選擇 溢流閥的選擇 單向閥的選擇 電動機的選擇 調(diào)速閥的選擇 自動升降平臺校核 橫向傳動方案的確定 軸承的選擇及校核 滾動軸承的結構和材料 滾動軸承的類型 滾動軸承選型校核 軸承的定期檢查 鍵的選擇 各部分的配合公差 鍵的校核 輔助裝置的設計 磚料提升系統(tǒng)設計 磚料提升系統(tǒng)概述 磚料提升系統(tǒng)方案選擇 灰漿輸送系統(tǒng)設計 概述 灰漿泵的選型 灰漿泵選擇 灰漿鉗設計 總體布置 畢業(yè)設計小結 第1章 概述 磚混結構的墻體砌筑是工業(yè)與民用建筑的主要工作，墻體砌筑的質(zhì)量直接影響著整個建筑工程的質(zhì)量。而墻體砌筑的工作一直以來都是由工人的體力勞動來完成。本項目砌筑機械手是墻體砌筑工程中的重要的設備之一，它雖然不能取代工人的體力勞動，但可以改善工人的勞動強度，會大大提高作業(yè)的安全性、舒適性和工作效率，也會大大降低勞動成本。本項目砌筑機械手研究可以填補國際空白。因此對砌筑機械手的研制具有重要的意義。 磚混結構的墻體砌筑在國內(nèi)外仍是沿用傳統(tǒng)的作業(yè)方法，這種完全由工人的體力勞動來完成的傳統(tǒng)的作業(yè)方法，工人勞動強度大，效率低，作業(yè)環(huán)境條件差，作業(yè)成本高，工程質(zhì)量及工人安全不易保證。雖然國內(nèi)外的許多人士曾試圖利用砌筑機器人來取代工人的體力勞動，但至今未能用于工程實際中。隨著建筑業(yè)的不斷發(fā)展和科學技術的不斷進步，這種傳統(tǒng)的作業(yè)方法已經(jīng)不能適應時代的要求。 砌筑機械手目前在國內(nèi)外屬于空白，起點較低。當前，各行業(yè)都在向機械化、自動化和現(xiàn)代化發(fā)展，建筑業(yè)也必然如此。砌筑機械手的研制和使用，必將推動建筑業(yè)在磚混結構的墻體砌筑中向機械化邁進的步伐。因此，砌筑機械手具有廣闊的市場前景和發(fā)展空間。而且，隨著技術的不斷成熟，砌筑機械手的功能會進一步增強，結構會不斷完善，砌筑機械手會走向更多的施工工地。 研究內(nèi)容、依據(jù)、擬采用的工藝技術路線、規(guī)模與地點 研究內(nèi)容：包括砌筑機械手的磚料提升系統(tǒng)、灰漿輸送系統(tǒng)、升降工作臺（腳手架）及其他輔助機構和生活設施等四部分。 一、研制砌筑機械手的磚料提升系統(tǒng)。將磚料提升至最佳位置，使砌筑工人方便地取磚，從而節(jié)約時間，降低勞動強度。 二、研制砌筑機械手的灰漿輸送系統(tǒng)。將灰漿用灰漿泵通過輸送管道運輸至工作位置，再由砌筑工人控制灰漿鉗將灰漿均勻地涂抹在指定位置?；覞{輸送系統(tǒng)用作抹灰時可直接涂抹在墻上。 三、研制砌筑機械手的升降工作臺（腳手架）。砌筑工人可有站和坐兩種工位，方便調(diào)整高度，使砌筑工人處于最適合工作的高度。 四、其他輔助機構和生活設施。包括機架、遮陽傘、電扇、飲用水保溫瓶等。盡可能改善砌筑工人的工作條件。 依據(jù)：實際需要，現(xiàn)有技術又可以實現(xiàn)。 擬采用的工藝技術路線： 一、小車的磚料提升系統(tǒng)：二、小車的灰漿輸送系統(tǒng)用灰漿泵通過輸送管道將灰漿運輸至工作位置，再由砌筑工人控制灰漿鉗將灰漿均勻地涂抹在指定位置。 三、小車的升降工作臺（腳手架）利用起重機原理調(diào)整高度，設有站和坐兩種工位，打破瓦工只能站立作業(yè)的慣例，使砌筑工人處于最佳工作高度，工作時更舒適、更便于發(fā)揮體能。 四、其他輔助機構和生活設施添加了遮陽傘、電扇、飲用水保溫瓶等，使工作更人性化，改善了勞動條件。 主要技術關鍵及預期達到的技術經(jīng)濟指標： 技術關鍵： 一、磚料提升系統(tǒng)是利用懸掛輸送機將磚料提升至指定位置，使砌筑工人方便地取磚，保證砌筑工人有一定數(shù)量的磚備用，且達到備用數(shù)量時提升系統(tǒng)自動停機。其關鍵是系統(tǒng)的可靠性。 二、灰漿輸送系統(tǒng)是將灰漿用灰漿泵通過輸送管道運輸至工作位置，再由砌筑工人控制灰漿鉗將灰漿均勻地涂抹在指定位置或用作抹灰時將灰漿直接涂抹在墻上。要求在使用時壓力適中、灰漿均勻；暫停使用時灰漿輸送系統(tǒng)自動停機。其關鍵是灰漿泵的選型和灰漿鉗的研制。 三、升降工作臺主要起腳手架作用。要求有站和坐兩種工位，方便調(diào)整高度，使砌筑工人處于最適合工作的高度。其關鍵是系統(tǒng)的安全可靠性。 四、其他輔助機構和生活設施是如何盡可能地改善砌筑工人的工作條件。達到使用的舒適性。 第2章 總體設計 2.1概述 總體設計是機械設計中最為關鍵之一環(huán)節(jié)，它是對滿足機械技術參數(shù)及形式的總的構想，總體設計一旦失敗，整個設計也就沒什么意義了，決定了機械設計的成敗。 總體設計指導各個部件和各個機構的設計進行。一般由技術負責人（總工程師）主持進行。在接受設計任務以后，應進行探入細致的調(diào)查研究。收集國內(nèi)外的同類機械的有關資料，了解當前的國內(nèi)外砌筑噴涂機械的使用、生產(chǎn)、設計和科研的情況，并進行分析比較，制定總的設計原則。設計原則應當保證所設計的機型達到國家的有關標準的同時，力求結構合理，技術先進，經(jīng)濟性好，工藝簡單，工作可靠。 制定設計總則以后，便可以編寫設計任務書，在調(diào)研的基礎上運用所學的知識，從優(yōu)選擇確定總體方案，保證設計的成功。 2.2 確定總體設計方案 2.2.1 選擇確定總體參數(shù) 1.總體方案的選擇 本次設計的課題是砌筑機械手 本課題有傳動方案如下： 1.采用手腳架傳動 2.豎直方向利用手動液壓堆高車的原理，水平方向將提升機的車輪的方向改為左右方向運動。 3.豎直方向利用手動液壓堆高車的原理，水平方向采用導軌。 2.結構形式 本機構有三部分組成： 升降工作臺 灰漿輸送系統(tǒng) 磚料提升系統(tǒng) 2.2.2總體設計原則 1.設計原則 1)遵守“三化”：零件標準化、產(chǎn)品系列化、部件通用化。 2）采用“四新”：新技術、新結構、新材料、新工藝。 3）滿足“三好”：好制造、好使用、好維修。 2.砌筑工作臺金屬結構的設計必須滿足以下要求： 1）滿足砌筑機械手總體設計要求 砌筑機械手金屬結構應滿足建筑施工的作業(yè)空間要求，保證有足夠的工作高度和作業(yè)半徑，另外還要求滿足砌筑機械手各工作機構的布置協(xié)調(diào)要求。 2） 滿足砌筑機械手手安全可靠的要求 為了使砌筑機械手工作安全可靠，其金屬結構必須有足夠的強度、剛度、整體和局部穩(wěn)定性 （1）重量輕、材料省 金屬結構重量占砌筑機械手重量的大部分，而整機重量是砌筑機械手的重要技術經(jīng)濟指標。因此降低升降工作臺的重量可以節(jié)約鋼材，減輕工作及過的負荷，降低整機的造價。 （2）構造合理、工藝良好 砌筑機械手結構的構造必須適應結構受力，并且有良好的工藝性，便于加工制造、運輸、安裝和拆卸。 （3）造型美觀 金屬結構的外形尺寸，比例應盡可能體現(xiàn)造型美觀。 2.2.3 砌筑機械手的工作機構 升降工作臺機構分為2種：上升機構、水平移動機構。 上升機構：參照2T手動液壓堆高車結構原理 水平移動機構：采用低轉速大扭矩的雙出軸電機帶動車輪實現(xiàn)平移 灰漿輸送系統(tǒng)主要機構:灰漿泵、灰漿鉗。 磚料提升系統(tǒng)：取消，在升降工作臺左側設置磚架平臺，專用于存儲備用磚，磚架底面距小車工作臺700mm，擺放方式為共十層，每層九塊，橫向三塊，縱向三塊，體積為（240×3）×（115×3）×（53×10），磚的密度約為1800-1900㎏/m3，磚的尺寸為240mm×115mm×53mm，每塊磚的重量為2.63-2.78㎏，取平均重量2.7㎏，五層磚總的重量為2.7㎏×90=243㎏。 2.2.4 主要技術參數(shù)性能 1.砌筑機械手的升降工作臺長1米，高1.5-2米，寬0.8米。自重 2.磚料提升系統(tǒng)取消，改為直接在平臺上壘磚。 3.灰漿輸送系統(tǒng)的灰漿輸送量0.2/h左右，該部分由他人設計，設計后與升降工作臺組裝，成為砌筑機械手。 第3章 升降工作臺設計 3.1．升降工作臺概述 3.1.1升降工作臺組成 升降工作臺的金屬結構主要部件為：手動液壓堆高車，低轉速大扭矩雙出軸電機，尼龍車輪等 升降工作臺是砌筑機械手的重要組成部分，通常約占整機自身的20%左右，承受整機的自重載荷及工作時的各種外載荷，必須在結構的強度、剛度、穩(wěn)定性等方面保證安全可靠的工作，因此金屬結構設計是否合理，制造質(zhì)量的好壞都將直接影響升降工作臺的工作性能。 升降工作臺主要起腳手架作用。要求有站和坐兩種工位，方便調(diào)整高度，使砌筑工人處于最適合工作的高度。其關鍵是系統(tǒng)的安全可靠性。 3.1.2 腳手架技術的起源 腳手架技術是伴隨著建筑施工的要求而產(chǎn)生并發(fā)展的。我國故代的腳手架技術已無從追溯,但從新中國成立之后最初的建筑業(yè)中,仍可以看到一些腳手架技術的傳統(tǒng)和做法。剛剛解放的新中國建設是依靠營造廠來進行的,其施工作業(yè)基本是手工業(yè)方式的。主要工種有瓦工、木工、油工及架子工。其中架子工是其一個重要工種,因為除了瓦工、木工、油工的專業(yè)工作之外,其他的工作都要有架子工來完成。 架子工需要矯健的身體,有靈活進行高空作業(yè)的能力,其中一部分人出身于棚工。這個工種需要較強的專業(yè)知識,一般是需要跟師傅學習才能操作的?？梢哉f是建筑工程中危險艱難的工作都有他們來解決。其中運輸重量較大的器物都是他們的職責，其次是為其他工種創(chuàng)造安全施工的條件。由于這種情況，許多運輸設備的打設乃至垂直運輸工作本身都是有架子工完成的。 隨著建筑機械化的發(fā)展，到20世紀60年代起其中運輸機械走向了完全機械化，移動式起重機在現(xiàn)場廣泛應用使得起重工成為一個專業(yè)工種與架子工的職能逐步分離。架子工的職能逐漸單一化，但他仍保留了打架子和安全防護設施搭設兩項職能。 3.1.3 腳手架技術在我國的發(fā)展 腳手架技術在中華人民共和國成立以后在國家的建設中發(fā)揮了重要作用。其早期（20世紀50年代到60年代）經(jīng)歷了較長的自然發(fā)展階段。稱其為自然發(fā)展階段式由于它的技術主要是架子工的傳統(tǒng)技藝。其主要的發(fā)展推動力是建筑施工的需要。在第一、第二個五年期間，我國進行了大規(guī)模的工業(yè)建設。在當時的技術條件下磚石結構仍然是機構主體；跨度較大的工業(yè)廠房多采用預制柱裝配式結構；只有多層的工業(yè)廠房，如電站等采用現(xiàn)轎鋼筋混凝土結構。其中需要腳手架的主要是砌筑工程，也就是采用傳統(tǒng)的單排或雙排的外腳手。對于現(xiàn)澆結構則需搭設滿足支模鋼筋綁扎和澆灌混凝土的腳手架體系。這種腳手架還是有較大難度的。從高度講達到20～30m，而且混凝土的澆灌要依靠高車架提升混凝土手推車，并在上部滿足手推車運輸?shù)男枰?。但是不論這種需要多么艱難，我國腳手架工人都依靠傳統(tǒng)技藝使之解決。當然，隨著建設規(guī)模的不斷的擴大，腳手架木的供應日趨緊張，于是出現(xiàn)了“以鋼代木”的革新運動。同時，由于建筑機械化的發(fā)展，從施工工藝角度改革有外腳手逐步發(fā)展為里腳手，于是出現(xiàn)了砌筑工程的平臺架取代了外腳手。工業(yè)廠房的裝配業(yè)使得腳手架的應用有所減少。 到了20世紀70年代，鋼管架開始引入我國，使腳手架技術進到了一個新階段。鋼管架的引入是由于國內(nèi)杉蒿資源日益減少不足建設工程的需要的必然的結果。但是由于我國鋼材的生產(chǎn)也不能生產(chǎn)的需要，鋼管架的使用過程也是極為緩慢的。但是20世紀70年代末期又是我國建設發(fā)展的新階段，迎來了民用建筑的高潮。出現(xiàn)了“大模板體系”、“裝配式大板體系”等新型鋼筋混凝土結構，而且建筑高度也由6層變?yōu)?0層以上。由于這些新型建筑體系的體現(xiàn)對腳手架提出了一些新的要求。根據(jù)這些需要，相應開發(fā)了橋架、插口架、掛架吊籃架等專用腳手架體系。 20世紀80年代以后高層建筑由上述幾種體系走向全現(xiàn)澆結構，大型公共建筑也開始出現(xiàn)。腳手架技術方面，開發(fā)了碗口架，引進了門形架。腳手架技術呈現(xiàn)百花齊放的局面。 20世紀90年代適應高層建筑發(fā)展，陸續(xù)出現(xiàn)了爬架爬模等高技術腳手架體系。給我國腳手架技術發(fā)展展現(xiàn)了無限美好的前景。 3.1.4腳手架分類及其介紹 1．多立桿式腳手架 多立桿式腳手架是腳手架的最原始形式。以杉篙和竹篙搭設腳手架采用的主體結構桿件是天然的木桿和竹桿，作為腳手架其基本條件是要保持直線形才易于搭設。為了便于操作，桿件的直徑不能太大，因而盡量不使其承受彎矩或將其彎矩減少到桿件截面能承受的程度。 2. 扣件式鋼管架 扣件式鋼管架是木質(zhì)腳手架金屬化的發(fā)展的結果，以鋼管代替杉篙；扣件代替鉛絲及扎巴繩。其主要貢獻是將鋼管連接成結構的〝扣件〞。連接扣件主要由三個：橫立桿連接〝直角扣件〞，斜桿連接采用的旋轉扣件以及桿件接長用〝對接扣件〞。 鋼管架應用的初期采用了兩種管徑：φ51㎜和 φ48㎜兩種。經(jīng)過近20年的來的發(fā)展逐漸統(tǒng)一為φ48×3.5㎜鋼管。腳手架的搭設方法于木腳手架相同，但其連接點依靠擰緊螺栓之后的摩擦力。影響其承載力的主要因素有二：一是立桿的長細比；二是扣件的抗滑力。 鋼管腳手架的優(yōu)點是不用加工(φ48㎜鋼管截成所需長度即可）；可以任意搭設即(戰(zhàn)桿和順桿的間距不受限制；具有較大的通用性。由于上述優(yōu)點，其他一些腳手架扣件時常要用它來做輔助構件。 其缺點是：橫、豎、斜桿間有偏心，對結構有不利影響；其次是結點處的連接力受螺絲擰緊程度的影響，因而其搭設質(zhì)量有人為因素。 3. 碗口型腳手架 碗口型腳手架是鐵道部專業(yè)設計院之專利產(chǎn)品，曾獲1986年〝全國第二屆發(fā)明展覽會〞銅牌獎和1987年〝?shù)谑鍖萌諆?nèi)瓦國際發(fā)明和新技術展覽會〞鍍金獎。該腳手架主要桿件仍是φ48㎜鋼管，但是鋼管的連接點采用〝碗扣〞。碗扣由上下碗扣構成，下碗扣焊接在立管上，上碗扣套在立管上。水平桿兩端焊有“插頭”，該插頭下插入下碗;上插入上碗。上碗扣利用上端之螺螺旋與立桿上焊的“鎖銷”別住緊而連接。 碗口架不同于鋼管架的區(qū)別是：腳手架全部需要加工；橫桿兩端全部要焊插頭；立桿上需焊碗扣及鎖銷并套入上碗扣。這樣帶來的結果是橫桿與立桿的間距變成固定的，沒有鋼管架的靈活性好，同時也提高了其成本。 從受力性能方面講，由于采用了中心線連接，因而大大提高了承載能力；其次是承受橫桿垂直力的下碗扣與立桿采用焊接，因而改善了“結點”的受力性能(扣件式腳手架主要依靠扣件扣緊時的摩擦力極限承載力約10KN),使其達到了完全了可靠的程度。 從安裝角度上講，較鋼管架方便，只需用小錘緊即可。同時在保管上減少了扣件丟失，降低了應用成本。 4. 門形腳手架 門形腳手架于20世紀80年代初引入我國。它是由美國Betty腳手架公司所首創(chuàng)，于20世紀60年代初引入日本。1961年列入日本工業(yè)標準，1963年《日本勞動安全衛(wèi)生規(guī)則》作出了有關使用的規(guī)定。這種腳手架打破了單根桿件組合腳手架的模式，以單個式鋼架作為主要結構構件，時很大的創(chuàng)新。 門形腳手架的主要結構有：門架、十字撐、平行架或專用鋼腳手架板。輔助件有連接銷、鎖臂等。 門形架的主立桿采用φ42.7×2.4㎜薄壁鋼管，衡梁及輔助立桿等采用φ27.2×1.9㎜薄壁鋼管。充分發(fā)揮了薄壁鋼管的特性，使其重量達到最清(相對于其他腳手架)。 門形架除了重量輕之優(yōu)點外，每一組腳手架自身可形成穩(wěn)定的結構體系。鋼管架則達不到這種要求（它必須適當增加斜桿或與與建筑物拉結才能穩(wěn)定）。門形架的缺點是體形和尺寸單一，只能構成雙排腳手架而且其平面尺寸是固定的。此外由于是薄壁構件堅固性較差，對拆裝過程要求較高，否則會過渡變形。 這種腳手架引入我國后，在鋼管的規(guī)格上及腳手架的結構尺寸(長寬高)上各個廠家的規(guī)格有所不同，因而其標準化程度較差。 5.導座式升降腳手架 升降腳手架結構主要由導軌主框架、水平支承框架、附墻導向座、提升設備、防墜裝置等組成。 特辰公司的導座式升降架腳手架具有如下結構特點： 1）操作十分簡便、迅速。導座式升降腳手架操作程度十分簡單，相對工程量大的操作僅是提升設備的安裝和拆除及導座的移動，其它工作勞動強度低，操作容易方便，誤操作可能性相對較少，另外由于導向座的移動簡便迅速，因此可實現(xiàn)該架連續(xù)多層的提升或下降，特別是裝修階段，該架可一次性下降四層，能較好的滿足了裝修施工的要求。 2）主框架多點附著，提升裝置獨立設置，多個導向座既起導向作用又能獨立承受架體荷載，且在每個導向座中均設有防墜器，加之提升設備獨立設置，因此該架不論是在使用工況中或是在升降工況中，任何時候每一框架處均與建筑結構有不少于獨立的三個附著點（升降工況時，獨立的附著提升設備視為一點附著），其中任何一點的附著失效，該架不會墜落或傾翻。 3）防墜裝置多重設置、多道防墜、靈活可靠。在任何工況下，每一主框架處都至少設置有相互獨立的二個以上的擺針式防墜器，該防墜器可隨時檢查防墜功能是否正常，因此還大大消除了由于防墜器失效或誤動作帶來的危險。 4）導軌剛度大，其它加工定型件也無塑性變形。導軌本身為桁架式構件，更主要的是與其它構件一道形成空間框架，因此剛度較大，在正常使用中，和其它所有定型加工件一樣都無塑性變形，維修量較小，重復使用可靠性好。 5）承力結構可靠，傳力簡單明晰。該架荷載的傳遞順序為：架體→水平支承框架→導軌主框架→導向座→建筑結構。 6）架子具有無級調(diào)整建筑結構或預留孔較大誤差的功能，導向座還具有能自動調(diào)節(jié)與導軌之間推擠等造成過大次應力的功能。 7）具有性能先進、可靠保護的專用電控線路，該電控線路設有過載保護，漏電保護，錯、斷相保護，接地保護和單獨升降、整體升降和總停功能。 導座式升降腳手架與傳統(tǒng)的全高落地式雙排腳手架相比，具有顯著的特點: 1）一次性投入的材料大大減少，提高周轉材料的利用率。 2）操作簡單迅捷，勞動力投入少，勞動強度低。 3）使用過程中不占用塔吊，加快施工進度。 4）相對自重減輕。 5）雖然是高層建筑的施工腳手架，但由于僅需在地面安裝，地面拆除，因此操作安全。 6）降低了工程成本。 6.扣件式附墻電動升降鋼管腳手架 1）腳手架搭設安全要求 (1)扣件式升降鋼管腳手架安裝順序：按方案圖布置安裝腳手架承力架+搭設扣件鋼管腳手架、安全欄桿一鋪設腳手板一綁扎安全擋板一掛安全立網(wǎng)、兜底網(wǎng)+安裝提升機挑梁一安裝電控升降系統(tǒng)一安裝防傾斜裝置、防墜落安全保險裝置、防雷裝置、腳手架附墻臨時拉結等。 (2)為使腳手架在轉角墻面處貫通，可將一個墻面的腳手架大橫桿伸至墻面轉角處，將另一墻面的腳手架大橫桿外伸與其接通，外伸量不宜大于1200mm，并設斜桿加強外伸部位的剛度。 (3)腳手架承力架、拉桿、預留螺栓孔或預留螺栓位置，必須符合施工組織設計要求。所有焊縫、螺母、螺栓、索具均應處于緊固良好狀態(tài)。 (4)扣件式升降鋼管腳手架宜用外徑48～51mm，壁厚3～3.5mm的鋼管。有嚴重銹蝕、彎曲、壓扁或裂紋的不得使用?？奂谐鰪S合格證明，發(fā)現(xiàn)有脆裂變形滑絲的禁止使用。 (5)扣件式升降鋼管腳手架第一層立桿必須采用長短立桿交錯布置，立桿及橫桿的接頭宜采用搭接方法。其余應符合“扣件式鋼管腳手架搭設與拆除”安全交底的有關要求。 （6)附墻臨時拉結?？奂缴典摴苣_手架在施工使用前，必須按施工組織設計要求安裝與建筑物臨時拉固的螺栓(或鋼管)，腳手架的臨時拉固螺栓和鋼管嚴禁拉結在支模架上。用鋼管做臨時拉結，只能用直角扣件，不應用旋轉扣件。附墻臨時拉結支座應避開建筑物的內(nèi)隔墻、高層建筑的中間水池(箱)、管道井和垃圾井，結構上應避開配筋密集處以及梁的支座等部位。 (7)防傾斜安全保險裝置，應設在提升機挑梁上方。 當采用鋼絲繩加定滑輪防傾斜安全保險裝置時，鋼絲繩兩端應用卡環(huán)固定在腳手架立桿[和大橫桿交叉位置，預留螺栓固定在預留孔上并與定滑輪聯(lián)結牢固可靠。 當采用鋼管導桿加套環(huán)防傾斜安全保險裝置時，導桿宜用φ5lmm× 3.5mm×600mm鋼管，導桿兩端使用橫桿和扣件與導桿及腳手架內(nèi)、外立桿連結牢固，橫桿與導桿、外立桿的連結長度應大于200mm，預留螺桿位置應符合要求，套環(huán)與預留螺栓聯(lián)結應牢固可靠，導桿應垂直。 (8)防墜落安全保險裝置，應設在提升機挑梁上方。 當采用限位型防墜落安全保險裝置時，預留螺栓位置應符合要求，與棘輪棘爪機構聯(lián)結應牢固可靠；鏈條與吊架、配重塊聯(lián)結應牢固可靠，并不得有卡鏈、爬鏈、扭繞的現(xiàn)象。當采用沖擊型防墜落安全保險裝置時，預留螺栓位置應符合要求，與定滑輪聯(lián)結應牢固可靠；鋼絲繩與吊架、配重(防墜)塊聯(lián)結應牢固可靠，所用鋼絲繩的規(guī)格、質(zhì)量應符合設計規(guī)定。 (9)升降鋼管腳手架外側必須滿掛密眼安全立網(wǎng)和首步平橋底設兜底網(wǎng)，并同時在每步腳手架外立桿內(nèi)側腳手板面加設不低于1m的安全擋板。安全網(wǎng)、安全擋板均應與腳手架立桿、橫桿綁扎牢固，綁扎點間距應小于30cm。 (10)電控制箱、電動葫蘆的連接方法及所有電纜型號必須符合施工組織設計和有關規(guī)范要求，以保證電控升降系統(tǒng)正常運行。 (11)電動葫蘆編號與電控制箱單動按鈕編號、提升機挑梁編號必須一致。 (12)升降鋼管腳手架在超過30層建筑施工中時，必須設置抗風浮力拉桿。 2）腳手架升降開始前的安全要求 (1)應對腳手架系統(tǒng)作全面檢查。在分跨升降時先解除與鄰跨的拉結牽桿，清除升降墻面上下方向的障礙物及腳手板上的周轉料、混凝土渣、灰土、磚碎等一切雜物。檢查腳手架的桿、扣件連接是否牢靠。 (2)檢查提升段的最下一層樓的外墻圍蔽施工情況，施工完畢后方可提升，以保證施工安全。 (3)檢查腳手架提升至施工層附墻(梁、柱)體的混凝土強度是否符合施工組織設計規(guī)定要求。如施工組織設計無規(guī)定時，混凝土強度應大于15MPa。 (4)全面檢查電動升降系統(tǒng)是否正常。電動機所設置的一機一閘一防漏電保護裝置是否符合要求，運轉方向是否一致。電源線要用絕緣子固定，要留有足夠長度且不少于2m，并繞圈掛起，不得拖地或拖腳手板。起重鏈不得有卡鏈、爬鏈、扭繞的現(xiàn)象。 (5)檢查提升機挑梁、墊塊、拉桿和預留螺栓安裝是否符合要求，是否牢靠；提升機吊鉤與需升降的腳手架承力架吊環(huán)鉤掛是否正確；吊鉤要有保險裝置。吊鉤掛好后，收緊起重鏈，起重鏈受力后才可卸去被升降部分腳手架在墻上的穿墻螺栓及臨時附墻拉結。 (6)檢查防傾斜、防墜落安全保險裝置的安裝應符合施工組織設計要求。安全保險裝置的構件應齊全、完好、靈活、有效。 (7)電控制箱操作人員，必須由持有效合格證的電工擔任，要備有儀表等工具。電控制箱外殼應有可靠接地，嚴禁帶電移動電控制箱。電控操作人員離開操作臺時，必須切斷電源，鎖好電控制箱。 3）升降過程中的安全要求 (1)應根據(jù)機具布置情況組織管理人員，原則上設總指揮1人，每人監(jiān)看2—3臺機具，1人操作電控制箱，2～3人觀察腳手架的升降情況。在升降全過程中，各崗位人員必須堅守崗位，不得隨意離開。 (2)鋼管升降腳手架升降順序：啟動電動葫蘆將起重鏈條拉緊+拆除腳手架與建筑物的拉結(如分跨升降時，還應拆除與鄰跨的拉結桿)一拆除腳手架承力架與建筑物的連結一啟動電動葫蘆按規(guī)定的速度(一般是8～l0cm/min)將腳手架承力架同步升降至上(下)一個預留孔位置一按順序調(diào)平腳手架，并固定腳手架承力架與建筑物連結螺栓及拉桿+安裝腳手架與建筑物的拉結裝置及做好各項安全防護措施一將電動葫蘆、提升機挑梁及防傾斜、防墜落安全保險裝置拆除并向上(下)移一層安裝好。 (3)升降腳手架時，腳手架下方及建筑物四周15m內(nèi)嚴禁站人，并設專人監(jiān)護。 (4)升降過程中，原則上腳手架上除電控制箱操作人員，其他人員必須撤離腳手架，不得滯留，嚴禁腳手架上存有其他施工物品。電控制箱操作人員應扣掛好安全帶。 3.2升降工作臺方案確定 3.2.1升降工作臺方案選擇 從以上資料可知以選定扣件式鋼管架，鋼管腳手架的優(yōu)點是不用加工(φ48㎜鋼管截成所需長度即可）；可以任意搭設即(戰(zhàn)桿和順桿的間距不受限制；具有較大的通用性。而且腳手架鋼管現(xiàn)在建筑工地上大量使用，這樣更利于砌筑機械手推廣。 但手腳架搭建起來比較麻煩，不方便運輸，以下是列處的幾個方案，若既滿足穩(wěn)定性要求又滿足運輸方便的要求，那么便選用該方案。 方案一 如圖3-1所示 圖3-1 該方案利用管套管來完成其軸向固定，但是其不能拆解，故運輸不方便。 方案二 如圖3-2所示 主視圖 側視圖 圖3-2 1-扣件 2-鋼管 3-小車 4-腳輪 5-導向輪 6-鋼絲繩 7-卷揚機 該方案由扣件來完成管的固定，可以任意拆解，運輸方便，零件易購買，便于大規(guī)模生產(chǎn).。整個骨架有扣件和鋼管組成，由卷揚機來完成整個升降平臺的上下動作，由小車來完成其左右水平的運動。 但該方案的穩(wěn)定性有待提高。 方案三 豎直方向：利用手動液壓堆高機的原理實現(xiàn)上升和下降。在液壓堆高機的動叉上面焊接3毫米厚的鍍鋅鋼板，以承載人和磚。在人的活動區(qū)域安裝護欄，在磚的區(qū)域安裝磚架，在定叉的下方焊接3毫米厚的鍍鋅鋼板。布局如下圖 水平方向：安裝車輪，車輪尺寸為180mmX50mm，輪距750mm，輪中心距820mm。動力源采用低轉速大扭矩的雙出軸直流電機直接帶動。 3.3升降工作臺材料選擇 3.3.1腳手架鋼管 腳手架鋼管應采用現(xiàn)行國家標準《直縫電焊鋼管》（GB/T 12793）或《低壓流體輸送用焊接鋼管》（GB/T 3092）中規(guī)定的3號普通鋼管，其質(zhì)量應符合現(xiàn)行國家標準《碳素結構鋼》（GB/T 700）中Q23－A級鋼的規(guī)定。產(chǎn)品材質(zhì)應符合現(xiàn)行國家標準GB 700—88《碳素結構鋼》中Q235－A級鋼的規(guī)定。生產(chǎn)企業(yè)備案時須提供鋼材的材質(zhì)報告。產(chǎn)品力學性能應符合國家標準GB/T 13793—92《直縫電焊鋼管》或GB/T 3091—2001《低壓流體輸送用焊接鋼管》中的要求。 外觀及尺寸符合JGJ130-2001《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規(guī)范》的要求，即外徑48mm，最大負公差0.5mm；壁厚3.5mm根鋼管的最大質(zhì)量不應大于25kg，宜采用φ48×3.5mm鋼管。每 由表3.1-215查的（參考書3公式3-190） 公稱口徑 /㎜ 公稱外徑 /㎜ 公稱壁厚 /㎜ 理論重量 / ㎏. 40 48.3 3.5 3.87 注：1. 表中的公稱直徑西近似內(nèi)徑的名義尺寸，不表示公稱外徑減去兩個公稱壁厚所得的內(nèi)徑。 2. 根據(jù)需方要求，經(jīng)供需雙方協(xié)議，并在合同中注明，可供表中規(guī)定以外的尺寸的鋼管。 腳手架鋼管需要檢測的項目：鋼管的檢測項目檢測項目包括：抗拉強度、屈服強度、斷后伸長率、外觀質(zhì)量、外徑、壁厚、端面偏差等。 3.3.2 腳手架扣件 1.腳手架扣件（鑄鐵可鍛鐵或鑄鋼制造）執(zhí)行GB15831—1995《鋼管腳手架扣件》標準。 鋼板沖壓扣件執(zhí)行JG3061—1999《鋼板沖壓件》標準。 2.扣件需要檢測的主要性能:力學性能和扣件的外觀和附件質(zhì)量。 3.扣件力學性能:直角型式扣件的抗滑性能、抗破壞性能及扭轉剛度；旋轉型式扣件的抗滑性能、抗破壞性能；對接型式扣件的抗拉性能；以及底座的抗壓性能 4.抗滑 直角扣件 P=7.0KN時，Δ1≤7.0mm; P=10.0 KN時，Δ2≤0.5mm 旋轉 扣件P=7.0 KN時，Δ≤7.0mm;P=10.0KN時，Δ2≤0.5mm 5.抗破壞 直角扣件P=25.0KN時，各部位不得破壞 旋轉扣件P=17.0KN時，各部位不得破壞 6.扭轉剛度 直角扣件力矩為900 N·m時,θ≤4° 7.抗拉 對接扣件抗拉P=4.0 KN時，Δ≤2.0mm 8.抗壓 底座 P=50.0kN時各部位不得破壞 9.生產(chǎn)企業(yè)扣件的外觀和附件質(zhì)量包括：扣件各部位不允許有裂紋存在；蓋板與座的張開距不得小于49(52) mm；扣件不允許在主要部位有縮松；扣件表面大于10mm,的砂眼不應超過三處，且累計面積不應大于50 ；扣件表面粘砂面積累計不應大于150 mm；錯箱不應大1mm；扣件表面凸（或凹的高值（或深）不應大1mm；扣件與鋼管接觸部位不應有氧化皮，其他部位氧化面積累計不應大于150 mm；鉚釘應符合GB867的規(guī)定，鉚接處應牢固，鉚接頭應大于鉚孔直徑mm，且美觀，不應有裂紋存在；T型螺栓、螺母、墊圈、鉚釘采用的材料應符合GB 700的有關規(guī)定。螺栓、螺母的螺紋均應符合GB196的規(guī)定，墊圈應符合GB95的規(guī)定； 活動部位應能靈活轉動，旋轉扣件兩旋轉面間隙應小于1mm, 產(chǎn)品的規(guī)格、商標應在醒目處鑄出，字跡圖案要清晰、完整； 扣件表面應進行防銹處理（不能用瀝青漆），油漆應均勻美觀，不應有堆漆或露鐵。 10.腳手架扣件租賃企業(yè)存量扣件備案外觀和附件質(zhì)量需要檢測的項目： 扣件各部位不允許有裂紋存在；蓋板與座的張開距不得小于49(52) mm； 扣件表面凸（或凹）的高值（或深）不應大于1mm； 扣件鉚接處應牢固，鉚接頭應大于鉚孔直徑1mm，且美觀，不應有裂紋存在；T型螺栓、螺母、墊圈、鉚釘采用的材料應符合GB700的有關規(guī)定。螺栓、螺母的螺紋均應符合GB 196的規(guī)定，墊圈應符合GB 95的規(guī)定，T型螺栓M12，總長72±0.5mm，螺母對邊寬22±0.5mm，厚度±0.5mm；活動部位應能靈活轉動；產(chǎn)品的規(guī)格、商標應在醒目處鑄出，字跡圖案要清晰、完整； 11. 抽樣的組批規(guī)則：鋼管的組批規(guī)則是：每批鋼管由同一尺寸、同一牌號、同一材料狀態(tài)組成，每批鋼管的根數(shù)不大于400根。 扣件的組批規(guī)則是：每批扣件由同一生產(chǎn)廠家、同一牌號、同一材料狀態(tài)組成，每批須大于280件，當批量超過10000件，超過部分應做另一批檢驗驗收。 12. 產(chǎn)品檢測報告要求：檢測報告要求是省級以上法定檢驗機構出具的報告，報告的簽發(fā)時間要求在一年以內(nèi)，檢測報告要求是抽樣檢驗報告。 有關產(chǎn)品質(zhì)量的檢測問題可咨詢有關檢測部門。 3.3.3 手動液壓堆高車以及車輪材料的選擇 1. 根據(jù)設計要求，起升重量為2噸，起升高度2.5 米，故選擇20/25的手動液壓堆高車，將之改 造。 2. 根據(jù)資料，2噸的手動液壓堆高車采用的車輪一般為尼龍材料，故選擇尼龍9（加3%MoS2填充料）為車輪材料。 3. 起升機構：將起升扳手拆掉，組裝一個液壓泵站，用直流電機帶動液壓泵，電瓶帶動直流電動機。 4. 平移機構：整車最大重量Q=2T，車輪材料為尼龍9，小車工作場地一般為水泥地面，故車輪與地面的摩擦系數(shù)為0.57，所需電動機的驅動功率P=FV，F(xiàn)=2×1000×9.8N×0.57=11172N，V=0.19 m/s， P=0.19×11172w=2.12 kw。 3.4 液壓系統(tǒng)的設計 3.4.1．液壓泵站的組成：油箱，過濾器，液壓泵，先導式溢流閥，按鈕式二位二通換向閥，調(diào)速閥，手動式二位二通換向閥?？紤]到實際應用，小車需要在上升到指定高度后即位停車，泵站不會連續(xù)不斷的工作，而是間歇性的工作，不必考慮散熱的問題，所以蓄能器和冷卻器不必安裝，而油箱也不必設計的過大，以免占據(jù)很大空間。 液壓系統(tǒng)如下圖： 3.4.2. 液壓泵的選擇：查《機械設計手冊·第四版· 第四卷》成大先主編，第17-34頁，表17-2-15，液壓泵流量的計算，Qh=Vg×A 已知：液壓缸缸徑D：105㎜ 起升速度V：0.12m/s 最大起重量Q：2t 則 有效截面積A：A=0.008654625㎡ 起升力F：P=2×110×9.8=19600N 工作壓力P：P=F/A=2.26 MPa 壓力等級：低級 系統(tǒng)等級：一般 Qh=Vg×A=0.11×0.008654625 m3/s=0.000952 m3/s = 0.05712 m3/min = 57.1L/min 若轉速n=1450r/min，則 q=39ml/r 查表17-130頁，表17-5-8，選定型號為CB-B40型齒輪泵，相關參數(shù)為： 理論排量：40 ml/r 額定壓力：2.5 MPa 驅動功率：2.1 kw 額定轉速：1450 r/min 重量kg：10.5 3.4.3. 油箱設計與油液的選擇 1. 液壓油的選擇：由于該液壓系統(tǒng)為低壓一般系統(tǒng)，所以選擇石油基液壓油，代號為L-HL，其組成與特性為：無添加劑的石油基液壓液+抗氧化劑+防銹劑。 2. 油箱的設計：油箱在液壓系統(tǒng)中的主要功用是：（1）貯存供系統(tǒng)循環(huán)所需的油液; （2）散發(fā)系統(tǒng)工作時所產(chǎn)生的熱量; （3）釋放混在油液中的氣體； （4）為系統(tǒng)中原件的安置提供位置。 液壓系統(tǒng)中的油箱有整體式油箱、分離式油箱；開式油箱、閉式油箱等之分。 整體式油箱是利用主機的內(nèi)腔作為油箱，結構緊湊，易于回收漏油，但維修不便，散熱條件不好，且會使主機產(chǎn)生熱變形。分離式油箱單獨設置，于主機分開，減少了油箱發(fā)熱和野鴨元旦振動對主機工作精度的影響，應用較為廣泛。 所謂開式油箱是油箱液面和大氣相通的油箱，應用最廣。而閉式油箱則是油箱液面和大氣隔絕。油箱整個密封，在頂部有一個充氣管，送入0.05-0.07MPa的純凈壓縮空氣?？諝饣蛘咧苯雍陀鸵航佑|，或者直接輸送到皮囊內(nèi)對油液施壓。只在特殊場合下使用。 所以選擇應用最廣的開式分離式油箱。 油箱容量的確定： 油箱的容量可依下式估算： V=ξq q—液壓泵的額定流量，單位為L/min ξ—與壓力有關的經(jīng)驗數(shù)據(jù)；低壓系統(tǒng)ξ=2-4，中壓系統(tǒng)ξ=5-7，高壓系統(tǒng)ξ=10-12. V=6×56.5=339 L 應注意：系統(tǒng)需要高峰流量時，油箱中頁面正好下降到最低點，此時頁面還應高于泵的吸油口75㎜或3/2倍管徑，二者中取最大值。液壓系統(tǒng)處于最大回油工況時，油箱液面處于最高位，此時油箱中還應有10%的儲備容量。 但是考慮到實際應用，小車需要在上升到指定高度后即位停車，泵站不會連續(xù)不斷的工作，而是間歇性的工作，不必考慮散熱的問題，所以蓄能器和冷卻器不必安裝，而油箱也不必設計的過大，以免占據(jù)很大空間。 當小車升到最高處時，升高了2米，液壓缸的有效面積是0.0086546㎡，此時缸內(nèi)的液體體積是V=0.008654×2=0.0157 m3=17.3L 所以25L的油箱即可滿足要求 油箱內(nèi)尺寸長×寬×高=0.50m×0.16m×0.32m 由于要求的儲備容量為10%，所以注入的液壓油為25×0.9=22.5L。 3.4.4 過濾器的選擇 該液壓系統(tǒng)工作壓力為2.26MPa，為低壓系統(tǒng)，查閱《機械設計手冊·第四版·第四卷》成大先主編，第17-720頁，表17-8-129，選用XU-A40×50BS，額定壓力2.45MPa，原始壓力損失0.06MPa，過濾精度50μm 3.4.5 換向閥的選擇 由于需要達到工況：上升，任意位停止，下降，三個工況，所以選用手動式二位二通換向閥和按鈕式二位二通換向閥。 按鈕式二位二通換向閥所起的作用是：在小車上升過程中，按動換向閥的按鈕，液壓泵卸荷，小車停止上升，再次按動按鈕，溢流閥停止工作，泵工作，小車繼續(xù)上升。 手動式二位二通換向閥在該液壓系統(tǒng)中所起的作用：在小車上升到最高處時，系統(tǒng)壓力增大，先導式溢流閥工作，小車停止上升，搬動手動式二位二通換向閥的扳手，油缸與油箱相接通，系統(tǒng)卸載，小車下降。 手動換向閥與按鈕式電磁換向閥的選擇：查閱《機械設計手冊·第四版·第四卷》成大先主編，第17-496頁，選用型號為2WE650/AG24Z4的WE型電磁換向閥。額定流量60L/min，重量1.6kg，直流電源電壓12V,24V,110V，消耗功率26W，最高環(huán)境溫度50℃。尺寸在17-541頁。 生產(chǎn)廠：沈陽液壓件廠、天津液壓件一廠、上海立新液壓件廠、邵陽液壓公司。 第17-540頁，先用型號為2WMM6的2WMM型手動換向閥，流量60L/min，介質(zhì)溫度-30到70℃，重量1.4kg。 生產(chǎn)廠：北京華德液壓集團液壓閥分公司、沈陽液壓件廠、上海立新液壓件廠、上海東方液壓件。 尺寸在17-541頁，表17-7-199 。 3.4.6溢流閥的選擇 在該液壓系統(tǒng)中，溢流閥起過載保護作用，查《機械設計手冊·第四版·第四卷》成大先主編，第17-397頁 ，選用型號為DA25A-2-30/16G24NZ4的先導式溢流閥，最大通徑25mm，最大工作壓力31.5MPa，最大流量100L/min，介質(zhì)溫度-20到70℃，重量7.7kg，生產(chǎn)廠：北京華德液壓集團液壓閥分公司、天津液壓件一廠、天津液壓件二廠、邵陽液壓公司等。其外形尺寸在17-397頁可知。 3.4.7 單向閥的選擇 在該液壓系統(tǒng)中，該單向閥所起作用：當小車上升到一定高度制動時，防止油液回流，小車下降.查閱《機械設計手冊·第四版·第四卷》成大先主編，第17-483頁，表17-7-134，S10A1型單向閥，控制壓力0.05MPa，重量8.0㎏。生產(chǎn)廠：上海立新液壓件廠、北京液壓閥廠、沈陽液壓件廠。 尺寸在17-484頁，表17-7-135 。 3.4.8 電動機的選擇 液壓泵的驅動功率為2.1kw，