回轉式高空觀覽車的傳動與安全

［摘 要］回轉式高空觀覽車作為一種大型娛樂設備，遍布于全世界各大型游樂園之中。本文以目前各大游樂園現有的觀覽車為基礎，闡述了不同的傳動裝置在其中的應用，分析其利弊；并從設備結構及產品檢驗兩個方面闡述了保證其安全的措施與辦法。

［關鍵詞］鋼絲繩 銷齒 摩擦輪 保險

［中圖分類號］RF8 ［文獻標識碼］A ［文章編號］1009－5489(2009)07－0096－02

回轉式高空觀覽車(圖1)高大、醒目，是一種大型娛樂設備，是現代大型游樂園的象征。它將坐在吊艙中的游客以0.15～0.05r/min的轉速載入30～80m的高空，觀賞市容及夜景。大型觀覽車的每個吊艙一般為4人位，高掛在空中。為了保證乘客安全，要求傳動平穩、安全性高，整機應有足夠強度與剛度，又由于其體積高大，因此又要有足夠的抗風、抗震能力。

一、回轉式高空觀覽車的轉速要求

30m觀覽車回轉輪的直徑d≈28m；轉速n≈0.15r/min；當電機轉速為960r/min時，總傳動比i≈6400。

50m觀覽車回轉輪的直徑d≈45m；轉速n≈0.085r/min；當電機轉速為960r/min時，總傳動比i≈11294。

80m觀覽車回轉輪的直徑d≈72m；轉速n≈0.05r/min；當電機轉速為960r/min時，總傳動比i≈19200。

二、回轉式高空觀覽車的傳動系統

觀覽車的傳動系統的高速級可選用常規的鏈傳動及齒輪或蝸輪蝸桿減速裝置。傳動系統的關鍵在于末級傳動，特別是大型觀覽車由于回轉輪直徑大，制造困難，因此不可能做成大齒輪圈。所以，目前觀覽車末級傳動方式通常有以下三種：1.鋼絲繩傳動。2.銷齒傳動。3.摩擦輪傳動。

1.絲繩傳動(圖2-1-1)

國內某游樂園的一臺50m高的進口觀覽車采用鋼絲繩傳動，平穩可靠，其傳動裝置及鋼絲繩的張緊方式特點如下：

如圖2-1-2所示，滑輪5、7及液壓馬達8，均安裝在活動架6上，活動架6可沿導軌4滑動，液壓馬達8帶動滑輪7回轉，使圍繞在觀覽車回轉輪大繩輪周邊的鋼絲繩運行，從而帶動回轉輪回轉。要使鋼絲繩保持一定的摩擦力，在回轉輪大繩輪上不打滑，就必須有一定的張緊力，此機構巧妙地利用傳動裝置本身作為張緊配重，而不是采用通常的另加一套配重的辦法。在傳動過程中，鋼絲繩伸長時活動架6自動下移，保持了恒定的張緊力，鋼絲繩的張緊力必須保證觀覽車有較大偏載時不會打滑。利用傳動裝置兼作張緊裝置節省了5t以上的配重，較之圖2-1-1減小了占地面積。

但是，鋼絲繩傳動占地面積大，必須有很大的預緊力，而且需要經常調整，鋼絲繩及易磨損，更換鋼絲繩價格高昂且費時費力。

2.銷齒傳動(圖2-2)

銷齒傳動屬于齒輪傳動的一種特殊形式，其中，具有圓柱銷的大齒輪稱為銷輪，另一個具有一般齒輪輪齒齒形的小齒輪仍稱為齒輪，其齒數一般為9～18齒，最小可以用到7齒。由于銷輪的輪齒是圓銷形，故與一般齒輪相比，它具有結構簡單、加工容易、造價低、拆修方便等優點，因此以銷輪代替尺寸較大的一般漸開線齒輪時，將具有很大的經濟性，特別是個別銷齒破壞時，只需個別更換，不致使整個銷輪報廢。銷齒傳動適用于低速重載的機械傳動和粉塵多、潤滑條件差等工作環境較惡劣的場合中。在觀覽車的銷齒傳動中，該傳動占地面積小，無需張緊裝置，壽命長。齒輪的齒廓曲線為點齒嚙合齒形曲線的等距外擺線。回轉輪即為銷輪，其輪緣結構有不可拆式、可拆式和雙排可拆式三種型式。回轉輪由于尺寸龐大，采用幅條張緊結構，利用拉緊或放松幅條來調整回轉輪的徑向跳動和端面跳動，以保證齒輪和銷輪輪齒間的齒向和齒高方向的接觸面積。結構中采用外接雙齒輪驅動以提高其接觸率和減少反向嚙合側隙。銷輪的節距誤差要求高，有一定的制造難度，但是這種傳動的效率高于鋼絲繩傳動和摩擦輪傳動效率。

3.摩擦輪傳動(圖2-3)

末級采用摩擦輪驅動時，驅動輪采用小型汽車輪胎，共采用四臺對稱布置的輪胎式摩擦輪驅動機構共同驅動回轉輪，用預緊螺栓使二對輪胎壓緊在回轉輪圈的內外兩側，驅動輪裝在浮動臺板上可繞支點軸擺動，臺板一側裝有彈簧提供壓緊力，使外側輪胎壓緊在回轉輪圈外緣。此驅動機構依靠磨擦力進行驅動，內外兩側壓緊力相互抵消，使回轉輪不受附加壓力。回轉輪采用剛性結構，不需調整，但需用樣板、焊接夾具等保證其精度，用試裝配來驗證其正確性。這種傳動平穩而噪音小，但傳動效率低于銷齒傳動。

三、回轉式高空觀覽車的動力系統

觀覽車的動力機通常采用4級交流異步電動機；國外也有采用液壓元件控制系統控制的油馬達驅動，特點是傳動平穩、安全可靠，但結構復雜、價格昂貴，而且液壓油受氣溫影響很大，不適用于氣溫過高和過低的地區，維修也不方便。

四、回轉式高空觀覽車的保險裝置及安全措施

觀覽車大部分高度都在42m以上，在這樣的高度，當風力在三級以上時，吊箱會出現明顯的擺動給乘客很大的不安全感。為了防止在風力作用下，吊箱出現較大的擺動，在吊箱的掛吊軸上裝設了吊箱防擺裝置。此裝置與電磁制動器類似(圖3-1)，由制動輪8和制動瓦9組成，制動輪8安裝在吊掛軸2、套管3上，套管與吊箱相聯接，制動瓦9通過彈簧10靠支承板11支承，支承板11焊接在觀覽車的回轉輪上，上下各有一個彈簧10，通過調解螺母12，可調節制動瓦對制動輪的壓力從而可以控制制動輪的擺角，(即吊箱的擺角)。吊箱對垂直中心線的擺角要控制在5°以內。

吊箱的吊掛軸2是觀覽車中很重要的零件，一旦斷裂，吊箱就會掉下造成乘客傷亡。此軸危險截面之一就是軸端，由于此處軸徑較小，軸肩處有應力集中，易產生疲勞破壞。為了防止出現事故，在端部安裝了一個保險座套7，一旦吊掛軸在危險截面破壞，有保險座套保護，吊掛軸就不會掉下，保證了乘客的安全。圖3-2為吊掛軸的另一種保險裝置，它是在吊掛軸破壞時，由鋼絲繩13托起吊掛軸，起到安全保護作用。

觀覽車的立柱通常采用由一對三角珩架式立柱和中心軸組成的龍門式框架，中心軸采用調心滾子軸承，以利于彌補二個立柱的高度誤差，軸承的計算壽命應該保證在觀覽車整個壽命周期內不需更換軸承。觀覽車的地基必須妥善設計，應能抗8級地震及風力，關鍵部位螺栓應采用高強度材料(如30CrMnSiA)制成的高強度抗震螺栓，對關鍵零部件進行X光、磁力和著色探傷檢查。安裝完畢，營運之前應作8h連續運轉、超載和偏載試驗，并作相應的應力及變形檢測。為了確保安全，吊艙門加裝不能由艙內開啟的雙重保險門鎖。還應設有風速儀和大風報警裝置，當風速大于15m/s時，自動報警和延時一定時間(示高度而定，對50m觀覽車為15min)后自動停車，在此時間內可以從容地疏散乘客。

［參考文獻］

［1］成大先主編：《機械設計手冊》，化學工業出版社2005年版。

［2］成大先主編：《機械設計圖冊》，化學工業出版社2003年版。

［3］《現代機械傳動手冊》編輯委員會編：《現代機械傳動手冊》，機械工業出版社2002年3月版。