機械式停車設備失效模式研究及針對性檢驗方法

尤海珍富 陽

（1.包頭市特種設備檢驗所 包頭 014030）

（2.廣東省特種設備檢測研究院中山檢測院 中山 528400）

機械式停車設備失效模式研究及針對性檢驗方法

尤海珍1富 陽2

（1.包頭市特種設備檢驗所 包頭 014030）

（2.廣東省特種設備檢測研究院中山檢測院 中山 528400）

研究機械式停車設備失效模式對于安全管理、檢驗、事故預防和分析等具有重要意義。本文通過研究機械式停車設備的失效原因和失效表現形式，進而針對失效模式提出重點檢驗部位和相應檢驗方法。

停車設備 失效模式 檢驗方法

隨著我國汽車擁有量的不斷提高，機械式停車設備（以下簡稱：停車設備）得到快速發展，但由于制造、使用、檢驗等環節技術相對滯后，因停車設備失效導致的事故時有發生。研究其失效模式對于停車設備安全管理、檢驗、事故分析和預防等具有重要意義。

停車設備有很多種類，常見的九種類型停車設備安全主要由以下部分組成：鋼結構框架、載車板、傳動提升系統、控制系統、安全防護裝置等。

筆者通過對停車設備失效模式的研究，得出其失效模式主要有如下幾種：鋼結構框架失效；傳動提升系統失效，控制系統失效；安全防護失效。

1 鋼結構框架失效

鋼結構框架的失效模式包括疲勞損傷、焊縫開裂、結構腐蝕、結構變形等。結構失效往往具有隱蔽性，可能對停車設備和相關人員造成安全隱患。

1.1 疲勞損傷

停車設備的鋼結構框架一般由支柱、橫梁、腹桿和支撐動力及附屬裝置的上、下支撐梁等組成，支柱通過螺栓與基礎相連。傳動系統安裝在鋼結構上，由傳動部件和張進裝置組成。停車托架與傳動鏈條相連，驅動裝置和傳動系統驅動托架運行，實現車輛存取和停放。停車設備鋼結構長期承受交變載荷易引起疲勞損傷，可能引起疲勞損傷的力很多，包括使用過程中收到的各種力，鋼結構框架受力包括鋼結構自重、驅動電機和減速器重量、驅動電機對支撐梁的反作用力矩、鏈條及上下鏈輪重量、張緊裝置的張緊力、托架重量和車輛載荷等。

預防鋼結構疲勞損傷的方法是改進鋼結構設計和改善鋼結構受力。盡量做到外形的合理化，在設計過程中減少應力集中；提高鋼結構表面質量，因為在承受彎曲和扭轉的構件中，其最大應力均發生在構件的表層。提高構件表面強度，常用的方法有表面熱處理和表面機械強化兩種方法。表面熱處理常采用高頻淬火、滲碳、氰化、氮化等措施，提高表層抗疲勞強度能力。表面機械強化常采用滾壓、噴丸等，使構件表面形成預壓應力層，降低最容易形成疲勞裂紋的拉應力，提高表層強度。

鋼結構框架疲勞損傷的重點檢驗部位包括停車設備鋼結構拐角等應力集中部位、安裝電機和減速器等震動較大部位、鏈輪軸和張緊輪軸附近、托架和車輛載荷集中部位等。一般使用磁粉檢測，其中熒光磁粉檢測靈敏度優于普通磁粉檢測。

1.2 焊縫開裂

停車設備的鋼結構焊縫以及焊縫的熱影響區產生開裂的可能性很大，包括焊縫強度不夠、焊接缺陷、焊接結構不合理、焊接工藝不當等。焊縫可能有漏焊、燒穿、裂紋、氣孔、嚴重咬邊、焊瘤熔渣及焊高不夠等缺陷，而裂紋是最嚴重的焊接缺陷。

重點對鋼結構存在應力集中的焊縫進行載荷試驗和磁粉或滲透檢測。磁粉檢測靈敏度優于滲透檢測。

1.3 鋼結構的腐蝕

停車設備常使用在封閉或半封閉的地下環境，環境中存在空氣潮濕或者有積水，易引起腐蝕。另外車體本身的一些油污等均可能導致鋼結構框架的腐蝕，腐蝕會使停車設備金屬構件整體或局部減薄使承載能力下降，導致構件的性能下降，最終失效。

鋼結構腐蝕檢驗時，觀察是否做了防腐處理和防腐層狀況，目視觀察腐蝕狀況，用涂層測厚儀測量防腐層厚度，用電火花測試儀檢測防腐層致密性用超聲波測厚儀檢測結構件剩余厚度等。

1.4 鋼結構的變形

鋼結構在長時間的使用過程中，受外力和應力集中載荷的影響，易出現鋼結構變形，導致停車設備失效。

對于鋼結構變形檢驗，可以先空載目測觀察，然后通過載荷試驗對鋼結構進行外觀檢查，利用水準儀、經緯儀測出立柱垂直度，用激光測距儀測出兩梁間對角線長度、垂直距離等，用水準儀測量懸臂鋼梁兩端點的高度差。利用全站儀等儀器測量鋼結構框架的變形量。

2 傳動提升系統的失效

2.1 磨損失效

停車設備的傳動提升常使用鏈條和鋼絲繩。使用鏈條傳動時，鏈條的磨損會導致失效，如果鏈條硬度過高會使脆性增加，而且應力越大導致鏈條的磨損越嚴重。

在升降橫移類停車設備，鋼絲繩采用較多。鋼絲繩受拉伸應力外，還承受彎曲應力、擠壓應力以及鋼絲繩捻制時的殘余應力。當鋼絲繩繞過卷筒和滑輪時，受交變彎曲和擠壓作用，在彎曲處產生彎曲應力和擠壓應力，加劇鋼絲繩的磨損，從而導致鋼絲繩的失效。

對傳動系統磨損失效檢驗，停車設備采用鋼絲繩傳動時，對鋼絲繩進行尺寸、斷絲、斷股、扭結、壓扁、彎折和繩芯擠出等項目的檢測，依據相關標準判斷其是否符合停車設備對鋼絲繩的要求；對鋼絲繩的端部聯接部位進行進行觀察和檢查，保證鋼絲繩在出現狀況之前及早預防，同時對停車設備卷筒的鋼絲繩進行松弛度的檢查，以便確保鋼絲繩不能形成死結。鋼絲繩的端部聯接采用巴氏合金澆鑄時，可拆卸檢查或者進行無損檢測。以鏈條傳動時，應進行外觀檢查，觀察鏈條的磨損情況，是否采用了不符合設計標準的鏈條，對鏈條在安裝以后的使用過程是否有過度磨損的地方，放大鏡檢查鏈條是否有裂紋，手動檢查過盈配合是否松動，用卷尺測量相對磨損量。檢查是否安裝保護鏈條的防護外殼，檢查鏈條的聯接是否良好等。

2.2 斷裂失效

停車設備的斷裂失效包括傳動系統中鏈條、重要軸、鏈條、重要部件的螺栓的斷裂失效。在設備運行過程中，重要軸和銷軸、重要部件螺栓聯接等的斷裂失效都是引起停車設備事故發生的因素。

斷裂失效有時是受力過大造成塑性斷裂，有時是材料或者熱處理不良造成脆性斷裂，而疲勞斷裂失效是停車設備最容易發生的一種斷裂失效，在長期承受變更載荷的情況下，停車設備常常發生斷軸，螺栓斷裂等事故。

在使用過程中對傳動系統斷裂失效的檢驗：重點觀察鏈條、軸和銷軸，螺栓聯接是否有裂紋。必要時進行磁粉檢測和超聲波檢測。

3 控制系統失效

停車設備的控制系統是整個停車設備的核心，控制系統中分為電氣控制系統和液壓控制系統。

3.1 電氣控制系統的失效模式

電氣控制系統的主要控制對象是橫移小電機和升降大電機，根據存取車的要求對需要存取的車輛進行升降或者橫移，在橫移的小電機和升降大電機使用過程中，改變電源相序實現載車板的左右和上下移動。控制系統中還要對停車設備照明等一些輔助的停車設備進行控制，采用行程開關控制車輛升降或者橫移到指定位置。為了判斷載車板上有無車輛，以及車輛停放是否正確等，采用了光電開關實現對車輛的檢測。PLC主機、接觸器、斷路器、行程開關、按鈕、光電開關都是組成控制系統的關鍵元器件。

控制系統發生失效的表現方式主要是PLC主機、接觸器、斷路器、行車開關、按鈕、光電開關等組成系統的各個控制元件控制系統單個或多個失效導致發生故障，系統不能安全運行。

電氣控制系統檢驗時，對整個停車設備的控制系統進行整體的試驗和檢測，觀察是否安全可靠。試驗接觸器、斷路器、行程開關、按鈕、光電開關等各個電器元件的有效性，是否按照設計圖紙的要求進行安裝，在切斷總電源的條件下，查安裝的空氣斷路器和熔斷器的規格是否與設備設計容量相符合，線路的安裝是否正確。斷開電源，拆下保護接零線，用接地電阻儀測量接地電阻值。

3.2 液壓控制系統的失效模式

有的停車設備采用有液壓系統驅動。它主要由液壓泵站、液壓控制閥組和液壓缸組成，運行平穩、安全，速度可調。當意外停電時，應急操作功能可以提供手動操作方式，保證用戶可以照常存取車輛。在停車設備中，升降橫移類和汽車專用升降機類停車設備使用液壓系統較多，用作傳動系統提升動力。液壓系統中易出現控制閥失效，液壓系統中有過壓保護裝置、安全保護裝置、防脫離裝置、超行程裝置等，這些裝置在使用過程中如果發生故障，會發生安全閥不能動作、不能卸載、安全保護裝置失效、搬運器墜落和液壓活塞脫離等一些故障。

液壓控制系統檢驗時，重點檢查使用過程中系統是否有漏油現象，安全閥在設定載荷的作用下是否起作用。必要時做液壓密封性試驗，在油缸回縮后，觀察壓力表指示值，用紅外測溫儀對液壓油的油溫進行測量。

4 安全防護裝置的失效

停車設備根據不同特點可以設置十幾個不同的安全裝置。在九種類型的停車設備中，不同的安全裝置運用在不同的停車設備上，使得停車設備能夠安全可靠的運行。常見的幾種安裝保護裝置包括：長、寬高限制裝置、阻車裝置、人車誤入檢出裝置、防載車板墜落裝置、斷繩保護裝置、斷（松）鏈保護裝置、防止超限運行裝置等，其中汽車專用升降機類設置了安全鉗和限速器等特殊的安全裝置。

安全裝置中，有電氣部分的安全裝置，也有機械部分的安全裝置。電氣部分的控制部分，比如人車誤入檢測裝置，在車庫入口設有光電開關，當設備在運行過程中一旦有人車誤入，設備自動停止運行。由此這個裝置是預防設備運行時，當設備運行中，如果有車輛或人員于前方侵入設備區時，設備之聲光報警激活，并令所有機械動作停止。再如出入口門（柵欄門）聯鎖保護裝置，對出入口有門或圍欄的停車設備設置應聯鎖安全檢查裝置，當搬運器沒有停放到準確位置時出入口的門或圍欄不能開啟；當門或圍欄處于開啟狀態時，搬運器不能運行。再如防重疊自動檢測裝置，為避免向已停放汽車的車位再存進汽車，設置對車位狀況（有無汽車）進行檢測的裝置，或采取其他切實有效的防重疊措施，防止車輛損壞。

防墜落裝置是最常見的機械部分安全裝置，是影響整機性能的重要組成部分。防墜落裝置有純機械和機電混合式的，目前常用的是機電混合式，如電磁式防墜落裝置。這種裝置的缺點是一旦電磁鐵失效，機械部分裝置也會失效，安全可靠性能較差。而防墜落安全鉤是在載車板停到位時才能起作用，提升和下降階段防墜落安全鉤不起作用，值得引起重視。

安全防護裝置檢驗時，根據不同設備功能的特點要求，進行對出場資料的確認和安全防護裝置的配置檢查，重點通過對安裝的安全裝置進行現場試驗性功能檢驗，對安全裝置電氣控制系統進行線路和車體運行試驗測試，是否能夠感應斷電，手動測試機械部分的防墜落裝置中安全鉤是否能夠正常動作斷電。

5 結論

綜上所述，通過研究分析停車設備鋼結構、傳動提升系統、控制系統、安全防護裝置失效等模式的表現形式，提出了針對性的檢驗方法，對做好停車設備的檢驗工作具有一定的借鑒意義。參考文獻：

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4 王強.一起機械式停車設備鋼絲繩斷裂事故及監管措施[J].中國特種設備安全,2012,28(9): 51～52.

5 沈文龍.安全聯鎖裝置失效事故及應采取的對策J].中國特種設備安全,2012,28(9): 53～55.

Research on Failure Modes and It’s Test Methods for Mechanical Parking Equipment

You Haizhen1Fu Yang2
(1.Baotou city special equipment inspection Baotou 014030 )
(2.Zhongshan Inspection Institute of Guangdong Province Special Equipment Inspection and Research Institute Zhongshan 528400)

The mechanical parking equipment failure modes are important for security management, inspection, accident prevention, and analysis. With the study of failure causes and failure manifestations of mechanical parking equipment, this article proposes key inspection parts and the corresponding test methods based on failure modes.

Parking equipment Failure modes Inspection methods

X941

：B

1673－257X(2014)11－35－03

10.3969/j.issn.1673-257X.2014.11.011

尤海珍（1978～),女,工程師,從事機電類特種設備檢驗和研究。

2014-05-25）