大型游樂設(shè)施主軸缺陷成因及檢測方法分析

孫檳楊

摘要：大型游樂設(shè)施主軸體積，在維修和養(yǎng)護(hù)中拆卸困難，又由于其結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，在進(jìn)行常規(guī)的檢修和維護(hù)中，難以有效的判斷其中存在的安全隱患和缺陷問題。進(jìn)而大型游樂設(shè)施的主軸安全性是相關(guān)部門關(guān)注的重要問題之一。在本文的研究中，將針對大型游樂設(shè)施主軸曲線的成因進(jìn)行詳細(xì)的分析，并且提出相應(yīng)的解決方式。

關(guān)鍵詞：大型游樂設(shè)施;主軸缺陷;檢測方法

根據(jù)相關(guān)調(diào)查研究顯示，截止到2019年底，全國大型游樂設(shè)施的數(shù)量已經(jīng)超過了3萬套，并且呈現(xiàn)逐年增長的態(tài)勢。但是近年來，游樂設(shè)施出現(xiàn)安全問題和故障的現(xiàn)象也屢見不鮮，在社交媒體上進(jìn)行快速的傳播，造成了人們對游樂設(shè)施望洋興嘆的心理。為了給予人們更為豐富、多樣化的生活保障，大型游樂設(shè)施運(yùn)轉(zhuǎn)和使用的安全性和有效性，在本文的研究中，將針對大型游樂設(shè)施主軸缺陷。產(chǎn)生的原因以及解決方式進(jìn)行詳細(xì)的分析。由此可見，此項(xiàng)分析具有極強(qiáng)的社會意義和實(shí)際作用。

一、主軸受力及缺陷成因分析

（一）心軸

游樂設(shè)施新軸分為固定心軸和旋轉(zhuǎn)心軸兩種，在大型游樂設(shè)施上廣泛使用的通常是旋轉(zhuǎn)心軸，例如摩天輪、海盜船等等。心軸承受整體設(shè)備的自重和游客重量，承載量較大。在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中受到的剪切力作用也十分嚴(yán)重。當(dāng)出現(xiàn)內(nèi)部裝配部位對應(yīng)力不平衡的影響，剪切力與荷載力就會成倍增長，造成了心軸運(yùn)轉(zhuǎn)的不穩(wěn)定因素。并且，心軸在長時(shí)間的使用中也會出現(xiàn)自身的磨損以及消耗。由此我們能夠發(fā)現(xiàn)，新軸在使用的過程中難以按照時(shí)間機(jī)型使用壽命的計(jì)算。如圖為具備心軸的海盜船。

（二）轉(zhuǎn)軸

在大型游樂設(shè)施的零部件構(gòu)成中，轉(zhuǎn)軸的使用頻率較少，主要體現(xiàn)在大擺錘的娛樂設(shè)施中。轉(zhuǎn)軸在使用的過程中需要承擔(dān)設(shè)備資深絕大多數(shù)的重量，還要承受設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的作用力和對應(yīng)力。在轉(zhuǎn)軸運(yùn)作的過程中，驅(qū)動裝置和回轉(zhuǎn)支撐配置彎曲變化，周期性的承載力度較大，還會接受到正向和反向轉(zhuǎn)動的沖擊。在不斷周期性承載力變化的影響下，轉(zhuǎn)軸極易產(chǎn)生使用疲勞，造成整體的安全問題。

二、主軸受力及缺陷特點(diǎn)

（一）表面缺陷

主軸在日常使用的過程中會出現(xiàn)較大的磨損。由于主軸的軸向間隙過大，或者主軸設(shè)計(jì)的整體形勢不具備足夠的強(qiáng)度，承載設(shè)備的重量以及游客的重量，就會出現(xiàn)嚴(yán)重的表面缺陷。主軸表面缺陷主要表現(xiàn)為魚鱗狀，經(jīng)過高強(qiáng)度的磨損后承載力逐漸下降。隨著使用時(shí)間的延長，主軸的強(qiáng)度和剛度都會有明顯的降低，導(dǎo)致主軸的安全系數(shù)受到影響。在主軸出現(xiàn)表面缺陷的前期，表現(xiàn)為點(diǎn)蝕、劃痕、凹陷等常見的缺陷現(xiàn)象。

（二）內(nèi)部缺陷

大型游樂設(shè)施主軸的內(nèi)部缺陷難以用肉眼直接觀察，主要體現(xiàn)在作用力導(dǎo)致的裂紋疲勞斷裂兩種不同的形式。

首先，由于主軸承擔(dān)的作用力較大，在主軸的幾何切面、凹槽、軸肩、軸環(huán)等不同的位置都會出現(xiàn)大小不一的裂紋，由于以上幾個(gè)部分在運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中受到作用力的影響較大。裂紋的大小也會根據(jù)自身性能的變化而變化。由于作用力集中影響的裂紋出現(xiàn)在主軸結(jié)構(gòu)上有明顯的。階段性和時(shí)間性。裂紋一般在主軸縱橫方向45°左右產(chǎn)生，在進(jìn)行檢驗(yàn)檢測時(shí)，也應(yīng)當(dāng)著重關(guān)注這一部位，有效的進(jìn)行檢驗(yàn)與排查，一部分裂紋在形成的早期階段肉眼難以觀察，應(yīng)當(dāng)借助相應(yīng)的電子設(shè)備進(jìn)行檢驗(yàn)與檢測，避免主軸出現(xiàn)開口凹陷等更為嚴(yán)重的安全隱患。

其次，由于大型娛樂設(shè)施在使用的過程中呈現(xiàn)明顯的階段性，節(jié)假日與工作日的使用頻率之間差異較高，并且自身在運(yùn)作的過程中存在不同的作用力影響。一部分主軸在運(yùn)作的過程中接受的作用力影響不同，其承載力也會發(fā)生變化。金屬部件在承受主體重量和游客重量的基礎(chǔ)上承載量已經(jīng)達(dá)到了既定的極限，此時(shí)就會發(fā)生疲勞斷裂現(xiàn)象。疲勞斷裂基本上沒有前期預(yù)兆，發(fā)生較為突然進(jìn)而產(chǎn)生的影響也是不可預(yù)算的。大型娛樂設(shè)施運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，主軸會受到荷載的沖擊，量造成相應(yīng)的痕跡，由于缺口較小肉眼難以觀察，在工作和檢查人員沒有及時(shí)的發(fā)現(xiàn)情況下，經(jīng)常會多次反復(fù)利用而不加整合，一旦發(fā)生疲勞斷裂，會直接影響游客的生命健康安全。

三、主軸受力及缺陷檢修形式

（一）外部無損檢測

在進(jìn)行外部無損檢測的過程中，可以使用三種檢測方式。

首先，利用目視檢測，在檢測中，基本上工作人員都會采用目視檢測的形式拆卸一部分主軸零部件，通過肉眼觀察判斷其是否存在問題。

其次，磁粉檢測利用磁場的感應(yīng)。判斷主軸零部件是否存在凹陷，這類方式也需要對設(shè)備進(jìn)行拆卸和組裝。在設(shè)備表面缺陷檢測中得到了廣泛的利用。

最后是滲透檢測滲透檢測主要是根據(jù)設(shè)備表面的缺口與裂紋。利用毛細(xì)作用。想其中灌注具有明顯色差的滲透液。通過滲透液的流動現(xiàn)象進(jìn)行檢測，此類檢測方式也需要對設(shè)備零部件進(jìn)行拆卸。

（二）內(nèi)部無損檢測

首先，可以使用射線檢測法，利用射線對材料的傳統(tǒng)作用。對設(shè)備進(jìn)行內(nèi)部部無損的檢驗(yàn)。通過射線能夠在底片上顯示設(shè)備的缺陷，根據(jù)底片顏色深淺的差異進(jìn)行判斷。此類檢測方式無需拆卸主軸零部件，但是對于檢測的工藝和技術(shù)較高，并且娛樂設(shè)備主要位于高空射線機(jī)與膠片難以與設(shè)備進(jìn)行緊密的接觸，檢測的形勢較為復(fù)雜，在實(shí)際檢測中可行性較低。

其次，可以使用超聲檢測。利用超聲波在設(shè)備零部件處進(jìn)行反復(fù)的測量，根據(jù)回波長度的差異對缺陷的位置和情況進(jìn)行判斷。超聲波檢測儀與射線檢測儀的差異就在于超聲檢測儀體積較小、便于攜帶。即便是游樂設(shè)施位置較高，也能夠有效地開展檢測工作。相比之下，超聲檢測較為實(shí)用。

四、結(jié)束語

根據(jù)上文的論述內(nèi)容可知，大型游樂設(shè)施主軸缺陷的成因具有多樣化的特點(diǎn)。在進(jìn)行檢驗(yàn)與排查的過程中，流程復(fù)雜檢驗(yàn)困難。因此，需要更多具有專業(yè)技術(shù)的工作人員開展穩(wěn)定有效的游樂設(shè)施主軸檢驗(yàn)活動，進(jìn)而保證游客的游玩安全性，奠定我國游樂設(shè)施的發(fā)展基礎(chǔ)。

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（作者單位：江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗(yàn)研究院）