高空吊物承力装置的设计与优化

张照海杨亮邵莹梁振锋吴新亮刘成飞杜锋李太生侬长龙王进敏刘玮珠李林忆

云南电网有限责任公司文山供电局 云南 663000

摘要：随着现代工业的飞速发展，高空吊物作为运输工具，在建筑工程中起着越来越重要的作用，本文设计一种新型承力装置用于提升人员对它进行升降作业时支撑结构和其他辅助设备之间连接处承受水平荷载及平台位移等各种载荷。该承重系统具有重量轻、成本低、适用范围广以及安全可靠等优点，针对不同用途的高空吊应对其承重构件进行适当改进，使工作空间更加灵活方便；在满足安全性要求下通过改变机构形式来提高装置升降速度。

关键词：高空吊物承力装置；装置设计与优化；问题策略

一、引言

由于输电线路的特殊性，作业点基本位于高山地段，较重的工具搬运成为线路工人工作中的痛点，在户外带电作业、停电检修过程中需要搬运、吊装较重物体，常常需要多人配合。目前使用的搬运、吊装方法存在以下问题：1、使用人力搬运，需要多人合作，浪费人力资源，耗时耗力；2、使用滑轮吊装情况下需要操作人员长时间拉吊绳，容易因疲劳引起精神放松，有潜在的事故风险。

二、高空吊物承力装置目前存在的问题

（一）人力搬运，浪费人力资源

作业人员到达工作位后将一个滑轮安装在铁塔上方，将绳索挂在滑轮上，再将绳索两端抛下，另一组作业人员在地面将本装置的两个锁紧钩夹到铁塔角钢上，并用丝杆尾部的螺母将装置整体锁紧，如果装置绞盘绳索出口不与地面垂直，则通过松开快速螺栓转换角度调节块的齿轮咬合位置，使绞盘绳索出口与地面垂直后将其中一条绳索放入绞绳盘内，关闭绳盘安全盖，用螺栓将定位连接块与导绳块固定在一起，即将装置安装完毕。将重物系在另一条绳索内，遥控操作启动电机，主轴随电机的运行而转动，绞绳盘带动绳索收线，从而将重物提升到高空。

目前，高空吊物的作业大多是在露天环境下进行的。随着社会经济快速发展和城市建设速度加快。人们对于生活质量也有了更高层次上的要求。对自己居住空间内各种设施设备提出了更严格、更加苛刻且更为精细的设计标准；同时还要满足工作效率高与寿命长等特点需求；这就需要大量使用人员，高空吊物作为一种作业工具在工民建方面的需求越来越大，但目前还没有专门配备这种大型机械进行相关操作和维护保养的专业人才。

（二）使用滑轮吊装，有潜在的事故风险

滑轮吊在使用过程中，如果发生了事故，就会出现很多的麻烦和不安全，因此我们要对高空作业人员进行定期培训加强防护意识教育工作也是十分有必要的。通过以上分析可以看出造成这种现象主要原因就是机械设备没有经过严格地检查就直接操作过人，但其实还有很大一部分是因为监管部门没及时整改导致设备问题，严重影响救援通道而引起人员伤亡或财产损失，所以其中一个重要因素就是滑轮吊在使用过程中发生事故所带来的安全隐患。[1]

使用滑轮吊在高空作业时，由于受到水平向力的作用，会发生物体与绳带之间滑动或坠落现象。这种情况一般比较严重。因为它不仅占用了很大一部分空间而且还容易造成人员伤亡，针对高空作业中可能存在着不同大小和方向倾斜角度以及吊物所在环境恶劣等问题，提出一种在水平移动时滑轮装置横向调节绳打力式安全措施。

发生事故的原因有很多，其中主要是由于滑轮在使用过程中产生过大负荷导致承受巨大弯矩，而造成这种情况最直接和最有效的是滑轮组与地面接触不到物体，高空吊物时一般会选择垂直放置或者水平放置两种方式进行工作面之间的摩擦力平衡；如果采用水平运输就需要采取垂直运输，因为平行运送存在一定程度上的缺陷比如磨损、卡顿等问题都将导致滑轮组不能正常使用造成安全隐患。

通过对高空吊物的结构分析，可以看出，目前国内市场上出现过一些人工作业都配备有专门的人员负责高空作业。但是在实际生活中发现许多不适合安装和维修操作员进行劳动。首先由于部分工作人员没有经过专业技能培训就上岗从事相关行业导致工作效率低；其次因为无人指导造成了很多不必要浪费人力成本及人力资源等资源损失。

随着高空吊的广泛运用，高空作业越来越多，而在施工过程中，由于施工人员长期从事繁重体力劳动会导致疲劳度高和操作不稳定等问题。目前国内对承力人进行搬运存在人工成本较贵，因为高处作业环境复杂多变、有很大一部分工作场所环境恶劣容易使劳动者产生疲惫感以及身体不适应从而影响到安全生产的情况，同时高空吊物在露天高空时受天气环境影响较大，所以导致人力费用大大增加。

滑轮装置的使用，能使高空吊物在空中自由自重，并且能够将物体提升到地面，但是目前国内还没有针对高空作业事故进行专项设计和研究，首先由于工作环境复杂多变、高度不同等原因导致发生此类安全事故；其次是人员众多也会造成人员伤亡等重大损失：最后一点就是施工人员无法对一些潜在危险点做及时的防护措施从而降低伤亡率或者不能完全消除这些可能带来严重后果的出现。

三、解决措施

通过对现有高空吊的问题进行改进，设计出一种更加适用，更贴合实际，符合人们需求的新方案，对工作平台进行优化。在原有基础上增加两个模块：一个是水平面和垂直轴方向；另一个就是靠斜面上倾斜角度来改变高度为使其不容易翻折导致滑落从而减少整体刚性不足而采用液压系统代替现有高空吊设备提高了高空吊自身的载重能力及强度以适应更广泛大范围内不同作业空间产生的复杂环境，使得工作平台具有更好灵活性。

采用人工手动相结合的方式。在工作中使用到不同高度和方向的物体时可利用顶升机构使其达到自动起落装置或其他功能；如用手摇动支撑点板实现吊装时，则可由人操作调节平台以实现重锤与重力之间相互转化作用；同时也可以通过控制电机带动杠杆旋转来将高空物件自上而下搬入地面，从而减轻了工作人员搬运工作。

在高空吊物进行作业时，应先对物体的垂直状态和水平位置有大致确定，然后再根据具体情况，选择合适的作业方法。对于需要工作面空间比较大、高度比较高且具有特定功能的承力装置。可以将其安装到平台上。但是要注意不能影响其他设备正常运行；同时也不能破坏其他部位等特殊要求或改变相关条件来提高安全性与可靠性设计中对高空吊物的刚度和强度进行计算验算，保证在恶劣环境下能安全可靠地作业。[2]

通过对现有高空吊的具体情况进行分析，我们可以知道，当工作环境恶劣时（例如在露天作业）会造成巨大伤害。为了解决这一问题并设计一款特殊的高空吊体结构。它能有效防止物体因受外力作用而发生变形。首先需要考虑的是要保证构件具有足够大刚度和强度；其次还要考虑到支撑机构、平台等重要部件都应具备一定的刚性与稳定性，使其能够承受各种不同重量，不至于在工作时产生过大冲击或振动影响正常操作及使用年限。

再进行工作之前，应检查承重系统各个构件，看是否有损坏及遗失等现象发生。如果发现问题并及时解决将影响到整个高空吊系统的正常运行。承力装置上需要安装安全带、防坠落罩以及移动底座等附件来保证操作人员和设备之间不受到危险危害与损害，也能使其顺利完成作业以达到预想效果或使用年限内任意位置都可以进行工作。

四、总结

高空吊物的承力装置是一种特殊而灵活的机械设备，它具有多种多样不同形式和功能，主要由两个大轴组成。一个是回转平台、另一个就是立柱。通过手动将物体举升到指定高度然后再上升或者下降至地面进行作业时不需要人为操作就可以实现垂直平移或横移地面上工作；在设计中还包括了支撑系统的计算选择以及具体尺寸确定等内容都要结合机械结构来完成最终目的即达到最好的承力效果。

参考文献：

[1]王睿.一种用于特高压铁塔吊物挂点工具的研制[J].机械研究与应用，2021，34(05):176-177+183.DOI:10.16576/j.cnki.1007-4414.2021.05.050.

[2]徐峰. 建筑施工高空坠落危险的时空分析[D].上海交通大学，2013.