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，它锁止机构的安全性、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锁止机构的失效形式予以分类总结，具体分析了其失效的原因，并提出相应的解决方法和改进措施。为安全压杠锁止机构的后续改进提供参考。
关键词：安全压杠；大型游乐设施；失效
0引言
大型游乐设施作为游乐场所中明星项目，其安全运行具有重大的社会意义。乘客束缚装置是提升游乐设施的本质安全水平的重要手段，而安全压杠就是游乐设施最典型的乘客束缚装置[1]。安全压杠的锁止装置时关系安全压杠可靠性的重中之重。本文选取取笔者在近年的检验过程中发现的安全压杠锁止机构失效形式，结合检验工作实际，分析造成其失效的原因，并从设计、制造、使用等环节提出相应的解决方法，为后续的改进提供帮助。
1安全压杠的型式和结构组成
1.1安全压杠的型式
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[2]。
1.2安全压杠的结构组成
典型的安全压杠是由压杠杆、座椅、锁止机构、压杠转轴、执行机构等部分组成[3]。压杠杆用钢管制成，外加软包装，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。压杠转轴与座椅连接，安全压杠固定在转轴上同时能绕压杠转轴转动。锁紧杆被锁止机构锁定，而其本身也可以是锁止机构的一部分，锁紧杆与安全压杠端部相连。锁止机构通过锁定锁紧杆使安全压杠闭锁。
.png)
图2护胸压腿式安全压杠的典型结构
2压杠锁止机构失效形式及分析
2.1压杠锁止机构的结构组成
常见压杠的锁止机构为齿条棘爪锁止机构[4]及棘轮棘爪锁止机构，其原理相似棘爪在压紧弹簧的作用下与齿条或棘轮啮合后，压杠向上方向闭锁，无法上翻打开，气缸给气推动活塞杆运动，使活塞杆伸出推动摇杆转动，棘爪克服压缩弹簧力脱离齿条或棘轮，压杠能够向上自由活动、。设计加速度在区域4与区域5范围内的大型游乐设施，还应加装检测安全压杠闭合和锁止机构锁紧到位的检测开关，并实现连锁控制的功能[5]。
2.2压杠锁止机构的失效形式
在检验过程中发现普遍存在的失效形式有以下几种：（1）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，从而使锁止机构失效；（2）是棘爪和齿条或者棘轮啮合面磨损，啮合有效性减弱，使锁止机构可靠性降低；（3）三是执行机构无法执行到位，造成压杠锁紧之后无法正常打开；（4）是设有检测安全压杠有效锁紧电气开关的设备，电气联锁控制功能失效，设备带“病”运行。
2.3压杠锁止机构失效原因分析
（1）棘爪在开启和闭合的过程中，压紧弹簧不断的拉伸压缩，甚至由于设计的问题产生弯曲，在交变应力的作用下，所受到的外部载荷大于弹簧材料的屈服强度，产生塑性变形失效，或者弹簧表面裂纹扩大造成断裂失效。同时在雨水等腐蚀介质的作用下，弹簧生锈，也可能产生应力腐蚀断裂失效，压紧弹簧变形失效或压紧弹簧断裂失效，就无法压紧棘爪。
（2）棘爪和齿条或棘轮齿面磨损原因是：随着压紧弹簧性能的减弱，棘爪与齿条或棘轮间的啮合也不再紧密可靠，接合面位置不稳定，使接触面受力不均匀且受到的冲击载荷增多，进而造成棘爪和齿条齿面的磨损。另外，棘爪和齿条齿面的型号规格、材料的选择不当，安装不规范也会导致棘爪和齿条或棘轮齿面接触面较小，造成棘爪和齿条或棘轮齿面磨损。
（3）采用液压缸、气缸等作为锁紧执行机构的安全压杠，由于气密性不够、油路堵塞、油缸或阀门漏油等原因，会造成动作执行不到位；以弹簧作为执行机构的，弹簧力降低。
（4）电气联锁控制失效的原因，开关损坏，线路破损，或者操作人员为操作方便省事故意人为短接等。
2.4压杠锁止机构失效解决的方法和措施
（1）在设计的过程中，尽量避免压紧弹簧弯曲工况的产生，选用的弹簧材料的屈服强度要大于外部载荷，避免产生塑性变形。使用维护说明书中明确规定弹簧的报废条件、使用年限和维护保养方法，及时更换弹簧避免弹簧断裂失效造成严重后果。
（2）为了避免棘爪和齿条或棘轮齿面磨损，设计、制造单位在型号规格、材料的选择方面，齿条或棘轮应采用较大模数的齿形，以提高抗冲击能力；在保证不会齿根折断的前提下，选用较高硬度的材料，提高齿面硬度，减缓齿面磨损，同时注意齿条或棘轮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。
（3）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。使用说明书中应详细说明棘爪和齿条或棘轮齿面磨损的具体判断方法和报废条件，使维保人员能够判断棘爪和齿条或棘轮齿面是否磨损超标，以便及时更换，
（4）使用单位每日试运行和维护保养的过程中，对执行机构和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
本文列举了大型游乐设施安全压杠锁止机构失效的主要形式，分析失效产生的原因，并提出了相应的解决方法和措施，生产制造单位、运营使用单位、维护保养单位要各负其责，方能将安全压杠的安全隐患降到最低。
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]李向东.大型游乐设施安全技术[M].北京：中国计划出版社，2010.
[4]张宇光，李传磊，沈杰，等.游乐设施安全压杠锁止机构的失效原因和对策［J］.机电工程技术，2020，49（09）：206-207.
[5]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.