邱艳军 王伟
新疆维吾尔自治区特种设备检验研究院 新疆乌鲁木齐 830011
摘要：安全压杠是大型游乐设施一种典型的乘客束缚装置，它的安全性、可靠性是保障乘客安全的基础。本文对笔者近年来工作中发现的安全压杠的失效形式予以分类总结，并提出相应的解决方法和改进措施。有效的提高了其安全运行可靠性。
关键词：安全压杠 大型游乐设施 失效
0引言
近年来，大型游乐设施作为游乐场所中明星项目，在越来越多的年轻人开始追求愈加刺激和惊险同时，其运行的风险也在相应地增加。为提升游乐设施的本质安全水平，将乘客安全可靠并较为舒适的的束缚在游乐设备中是重要方法，而安全压杠就是游乐设施最典型的乘客束缚装置[1]。在游乐设施运行过程中，安全压杠在锁紧装置的作用下，使安全压杠与乘坐物一起形成封闭的束缚体将乘客限制在安全的范围内。从而避免游客在游乐过程中发生与其他固定物体碰撞、挤压、剪切、坠落等风险。本文选取笔者在近年的检验过程中发现的安全压杠失效形式，予以总结，为安全压杠的后续设计生产改进提供参考。
1安全压杠的概述
安全压杠根据与人体接触部位的不同，分为护胸压肩式、压腿式、压背式三种。
典型的安全压杠是由压杠本体、座椅、锁紧装置、压杠转轴、执行机构等部分组成[2]。安全压杠本体用钢管制成，软质材料包裹在外，压在乘客的双肩或者其他部位上。座椅是安全压杠的安装基座，也是乘客束缚装置的重要组成部分。压杠转轴与座椅骨架连接，执行机构可拖动压杠本体绕转轴转动。压杠的锁紧是通过锁紧装置实现的，常见压杠的锁紧装置一般有两种，齿条棘爪锁紧装置及棘轮棘爪锁紧装置。棘爪在压紧弹簧的作用下，与齿条（锁紧杆）或棘轮啮合，实现单向闭锁，打开闭锁后，再通过执行机构可实现压杠开合。设计加速度在区域4与区域5范围内的大型游乐设施，安全压杠还需加装闭合并锁紧与设备启动自动连锁的功能[3]，防止在安全压杠未闭合锁紧到位，操作人员未检查发现而开机造成严重后果。
2安全压杠的失效形式和解决方法
由上可知，安全压杠结构中任一部位出现问题均可造成安全压杠失效，笔者在近几年的检验过程中发现的安全压杠束缚装置失效主要有以下几种形式：
2.1压杠本体失效.
由于压杠被软质材料包裹的原因，此类失效较容易忽视。压杠本体采用的钢管骨架强度不满足设计要求，未选用不锈钢材质或者未进行防腐处理，钢管骨架采用焊接拼接，且焊缝质量不满足要求。同时，在使用过程中，压杠软包破损，雨水进入软包与钢管的贴合面并长期留存，造成钢管锈蚀，壁厚减少，强度降低。
解决方法：在设计时，要注意压杠本体安装拆卸的可操作性，方便拆装，避免操作人员现场拆装不当造成软包破损。在生产制造中，要采用强度满足设计要求的不锈钢管材，或镀锌防锈管材，选用抗老化性较好软包材料。软包套加工时，要保证软包与管材的包裹面严实无缝隙，以防止雨水进入。
2.2压杠端部游动间隙过大，压杠本体与锁止机构刚性连接失效。
压杠根部转轴与锁止机构一般是通过键连接或者销轴连接的，在键连接的情况下，键磨损或键槽变形，周向固定作用减弱，从而使压杠的端部游动间隙放大，压杠锁紧作用减弱。在销轴连接的情况下，磨损严重，在极端情况下，压杠本体与锁止机构刚性连接彻底失效。
解决方法：键槽加工精度要达到要求，保证键与键槽能精密贴合，装配前要检查键的直线度和键槽对轴线的对成都和平行度。修配键长时，在键长的方向键与键槽预留1mm的间隙方便装配。不允许为方便装配随意切短键长，造成键与键槽的接触面减少，键槽单位面积受力大于屈服强度产生塑性变形，销轴连接时，在销轴上相对滑动的部位加装尼龙套，保护销轴本体不被磨损，发现轴套损坏及时更换。
2.3压杠锁紧装置失效。
在检验过程中发现普遍存在的失效形式有以下几种：一是棘爪不能有效嵌入齿条或者棘轮，阻止齿条和棘轮的运动，从而使锁紧装置失效；二是棘爪和齿条或者棘轮啮合面磨损，啮合有效性减弱，使锁紧装置可靠性降低。
解决方法：在设计的过程中，尽量避免压紧弹簧弯曲工况的产生，为避免弹簧弯曲塑性变形，选用的弹簧材料的屈服强度要大于外部载荷，齿条应采用较大模数的齿形，以提高抗冲击能力；提高齿面硬度。同时注意齿条齿面与棘爪齿面应选择不同硬度的材料，较易更换的棘爪齿面应选择较低硬度的材料[4]。使用维护说明书中明确规定的报废条件、使用年限和维护保养方法，及时更换弹簧、棘爪、齿条和棘轮。安装过程中，应保证压紧弹簧性能良好，能使棘爪与齿条或棘轮间的啮合紧密可靠，避免因接触面受力不均匀和冲击载荷较多造成棘爪和齿条或棘轮齿面的磨损。
2.4 执行机构失效
执行机构无法执行到位，造成压杠锁紧之后无法正常打开。
解决方法：采用液压缸、气缸等作为锁紧执行机构，安装时管路固定牢靠，避免与其他固定部件摩擦碰撞造成破损，部件清洗干净，避免堵塞。以弹簧作为执行机构的，在维护保养中检查弹簧变形情况，弹簧力是否满足压杠开合要求，以便及时更换。
2.5验证闭锁功能连锁开关失效
对于设有检测安全压杠有效闭锁电气开关的设备，电气联锁控制功能失效。
解决方法：使用单位每日试运行，对电气联锁开关系统检查，确保有效，加强对操作人员安全教育，禁止人为短接，使设备带“病”运行。
3结束语
本文具体分析了大型游乐设施安全压杠失效的主要形式，生产制造单位可通过改进相关设计，避免出现上述的情况，提高安全压杠本质安全性和维护保养的可操作性，运营使用单位、维护保养单位要按要求做到检查和维护保养工作，及时发现安全压杠的隐患，更新不合格部件，将安全压杠的隐患消灭在萌芽状态。
参考文献：
[1] GB 8408-2018.大型游乐设施安全规范[S].
[2]张新东.关于游乐设施人体束缚装置的思考[J].中国特种设备安全,2017(5):9-13.
[3]国家市场监督管理总局.市场监管总局办公厅关于开展大型游乐设施乘客束缚装置安全隐患专项排查治理的通知[Z].2018-08-13.
[4]张宇光，李传磊，沈杰，等.游乐设施安全压杠锁紧装置的失效原因和对策［J］.机电工程技术，2020，49（09）：206-207.