典型游樂設施復雜工況下風險評估及故障預防

陳飛

摘要

我國正處于一個繁榮昌盛的階段，為充分滿足大眾的娛樂生活，游樂設施成為重要的組成部分，給大家帶來歡樂。但是，游樂設施在復雜工況的表現上也日趨突出，這就需要針對游樂設施復雜工況開展有效的風險評估，同時堅持在故障預防分析手段上保持足夠的進步。文章就此展開討論，并提出合理化建議。

【關鍵詞】典型 游樂設施 復雜工況 風險 故障

游樂設施復雜工況的存在，客觀上是必然的現象。所以，典型游樂設施復雜工況的操作和處理，必須保持謹慎的工作態度，這樣才能確保游樂設施的安全運行，保障游客的人身安全。

1 典型游樂設施復雜工況的風險評估

為確保游客人身安全，排除游樂設施的安全隱患，必須堅持在風險評估方面，按照科學、合理的手段來完成，才能杜絕嚴重的安全事故。應從以下兩個方面來努力：

1.1 使用維護評估

嚴格按照使用維護說明書要求，完成日檢、月檢、年檢工作。特別是對主要受力零部件和關鍵銷軸、焊縫要重點關注，如若發現故障要及時停機進行檢查維修，并及時反饋故障給設計等相關部門。

1.2 安全性能評估

使用動力學軟件實時模擬整個設備運行狀態，結合有限元軟件計算結構在自重、風載、雪載、溫度、地震等工況下強度、剛度、穩定性、疲勞等分析，滿足特種設備安全要求，本文將重點對安全性能評估進行說明。

2 典型游樂設施復雜工況的安全性能評估

2.1 虛擬樣機技術

采用虛擬樣機技術，在準確建立設備模型的前提下，實時動態模擬設備運行過程，觀察并記錄其運行狀態、動態受力過程、控制參數曲線、控制邏輯等，進行關鍵部件安全性能分析，在游樂設備的安全評估、事故再現與分析、設計驗證、運行實時監控和相關標準確認與完善等方面發揮作用。現在游樂設施運動形式越來越復雜，傳統的手工計算和有限元分析無法窮盡其最大受力狀態，需結合多體動力學軟件進行多工況實時模擬，才能盡可能地對項目精確計算。在相關研究過程中，運用虛擬樣機技術，給出了大型室內游樂設施中某飛翔式球幕項目的建模過程，并通過ADAMS軟件對某飛翔式球幕項目的運行情況進行實時模擬。設備在規定驅動曲線下運動，分析滿載、偏載、地震等工況下設備運行狀態，排除運動奇異點。得出乘客在整個運動過程中加速度曲線，分析乘客舒適性。得出關鍵運動副上力和力矩曲線，為有限元分析做準備。

2.2 剛柔耦合分析

為了實時觀察某些重要且模型規模不大的結構在運動過程中應力的變化狀態，我們做了剛柔耦合分析，在ANSYS軟件中建立有限元模型，并輸出mnf模態中性文件，mnf文件替換ADAMS中剛體模型，剔除不必要的模態后，運行分析即可得到整個運動過程中應力變化狀態，如圖3為活動平臺Os時應力結果。

2.3 有限元分析

剛柔耦合分析值適用于計算規模較小的結構，當計算規模非常大時，我們可以根據ADAMS動力學分析中各運動副受力，找出結構受力較大的一個或多個時間點，導出這些時間點力和力矩數據，在ANSYS中建立有限元模型，施加載荷和約束并求解，如圖4為整體支撐架應力結果。

2.4 安全性能校核

根據上面計算結果進行剛度、強度、穩定性、疲勞等校核，得到整體結構應力強度安全系數大于3.5，關鍵銷軸、螺栓、焊縫應力強度安全系數大于5，地震工況下結構不發生永久變形，脈沖循環疲勞強度安全系數大于1.73，符合游樂設施安全規范GB 8408-2008安全要求。

3 總結

現階段的典型游樂設施，基本上能夠對風險有效的評定，在故障預防的體系上也是比較完善的。在今后的工作開展上，必須堅持做出大量的探討、分析，要加強工作的可靠性、可行性提升，促使娛樂事業發展走向更高的層次。值得注意的是，典型游樂設施復雜工況的問題處理，必須及時、高效。

參考文獻

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