【正文】 ,國(guó)內(nèi)專業(yè)擦窗機(jī)公司也相繼發(fā)展起來(lái)。目前 ,擦窗機(jī)產(chǎn)品在我國(guó)已得到迅速發(fā)展 ,已成為一種高新技術(shù)含量的機(jī)電一體化設(shè)備。 2020 年 ,我國(guó)頒布了 GB19154 2020《擦窗機(jī)》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。北京、上海、廣州等大城市中的高檔建筑 ,大部分都安裝了擦窗機(jī)設(shè)備。但在國(guó)內(nèi)也還有相當(dāng)一部分高層高檔建筑 ,由于建筑設(shè)計(jì)時(shí)未考慮擦窗機(jī)的配套設(shè)計(jì) ,無(wú)法安裝擦窗機(jī)設(shè)備 ,給以后的清洗和維護(hù)帶來(lái)了很大的不便。有些造型簡(jiǎn)單的大樓 ,采用大繩吊板進(jìn)行人工清洗 ,即不安全又不文明 ,也無(wú)法進(jìn) 行更換幕墻玻璃、補(bǔ)膠等作業(yè) 。對(duì)于造型復(fù)雜的大樓 ,人工就無(wú)法清洗 ,更談不上進(jìn)行其它作業(yè)。隨著我國(guó)法律、法規(guī)的不斷健全 ,文明程度的提高 ,大廈物業(yè)管理的建立 ,對(duì)其外墻的定期安全清洗及檢修維護(hù) ,已越來(lái)越引起人們的高度重視。大繩吊板人工清洗終將被取締 ,擦窗機(jī)則是完成高空作業(yè)最安全、實(shí)用、高效的專用設(shè)備。安裝擦窗機(jī)的必要性已得到了普遍認(rèn)可。 本文研究?jī)?nèi)容 的結(jié)構(gòu)和類型。 。 GB191542020 和機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)對(duì)擦窗機(jī)各部件進(jìn)行設(shè)計(jì)選型 。 全分析并對(duì)一些關(guān)鍵安全部件進(jìn)行強(qiáng)度校核。 、維護(hù)、保養(yǎng)。 第一 章 緒論 2 的定義及 作用 擦窗機(jī)（ permanently installed suspended access equipment): 用于建筑物或構(gòu)筑物窗戶和外墻清洗、維修等作業(yè)的常設(shè)懸吊接近設(shè)備。 擦窗機(jī)的作用： (1) 維護(hù) —— 可以承載兩名工作人員對(duì)建筑物外飾面進(jìn)行檢查和維護(hù) ； (2) 清潔 可以承載兩名工作人員 定期 對(duì)建筑物外飾面進(jìn)行保潔、 維修，可以使建筑物的外觀保持整潔并風(fēng)貌常新 ； (3) 應(yīng)急 在火災(zāi)等特殊情況下，可以垂直運(yùn)送被困人員； (4) 運(yùn)輸 可以垂直吊運(yùn)一些電梯無(wú)法運(yùn)送的物品和設(shè)備 [1]。 的分類 與選型考慮因數(shù) 按照擦窗機(jī)標(biāo)準(zhǔn)，擦窗機(jī)可分為：屋面軌道式（簡(jiǎn)稱軌道式）、輪載式、懸掛軌道式（簡(jiǎn)稱懸掛式）、滑車式和插桿式、滑梯式。 擦窗機(jī)最大的特點(diǎn)是非標(biāo)準(zhǔn)性機(jī)電設(shè)備。建筑物的高度、外觀、立面結(jié)構(gòu)形式、樓頂空間尺寸都不相同，因此也很難找到二臺(tái)一樣的擦窗機(jī)。針對(duì)每一棟大樓的獨(dú)特建筑形式和功能，在選用擦窗機(jī)時(shí)，應(yīng)從安全性、經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性這三大原則的基礎(chǔ)上，按以下幾點(diǎn)進(jìn)行考慮： （ 1）優(yōu)先選用軌道式，自動(dòng)化程度高，安全可靠； （ 2）樓頂空間通道、立面結(jié)構(gòu)等是否適合所選擇的擦窗機(jī)型式； （ 3）選用的擦窗機(jī)是否滿足結(jié)構(gòu)承載要求； （ 4）選用的擦窗機(jī)盡量不影響建筑物的美觀； （ 5）擦窗機(jī)的造價(jià)業(yè)主能否承受； （ 6）能否選用最少臺(tái)數(shù)，完成整個(gè)大廈的作業(yè)。 擦窗機(jī)型號(hào)由組、型、特性代號(hào)、主參數(shù)代號(hào)和變型更新代號(hào)組成。 GB191542020 標(biāo)準(zhǔn) 對(duì)擦窗機(jī) 編號(hào)方法如圖 11。 南京工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 3 圖 11擦窗機(jī)編號(hào)方法 標(biāo)記示例 a） 額定載重量 200kg，屋面軌道式伸縮臂變幅擦窗機(jī)； 擦窗機(jī) CWGS200 GB b） 額定載重量 300kg，屋面軌道式小車變幅擦窗機(jī)； 擦窗機(jī) CWGC300 GB c） 額定載重量 250kg，輪載式動(dòng)臂變幅擦窗機(jī)第一次變型產(chǎn)品； 擦窗機(jī) CLZD250A GB d） 額定載重量 150kg，懸掛軌道式擦窗機(jī)； 擦窗機(jī) CUG150 GB e） 額定載重量 200kg，插桿式擦窗機(jī)； 擦窗機(jī) CCG200 GB 第二章 單臂伸縮型擦窗機(jī)設(shè)計(jì) 4 第 二章 單臂伸縮型擦窗機(jī) 結(jié)構(gòu) 設(shè)計(jì) 單臂伸縮型擦窗機(jī)是軌道式擦窗機(jī)的一種， 軌道式擦窗機(jī)使用最為廣泛。這種型式的擦窗機(jī)可沿軌道電動(dòng)行走。它具有行走平穩(wěn)、就位準(zhǔn)確、安全裝置齊全、使用安全可靠、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)。安裝軌道式擦窗機(jī)必須滿足樓面結(jié)構(gòu)承載要求，預(yù)留出擦窗機(jī)的行走通道等 [2]。 額定載荷 200~300kg 升降速度 9m/min 臂長(zhǎng) 12~20m 行走速度 6m/min 變幅速度 2～ 3m/min 電源特性 3*380V， 50HZ 回轉(zhuǎn)速度 180176。 /100s 該機(jī)型是一種大型的擦窗機(jī)設(shè)備 ,適用于樓頂面較多 ,多臺(tái)擦窗機(jī)很難完成整個(gè) 大樓的作業(yè)時(shí)常采用伸縮臂擦窗機(jī)。伸縮臂型式主要機(jī)械結(jié)構(gòu)型式及產(chǎn)品主要尺寸變化范圍和功能 ,見(jiàn)圖 2表 21和表 22 。 圖 21 伸縮臂型擦窗機(jī) 1－軌道； 2－行走機(jī)構(gòu)； 3－底架； 4－卷?yè)P(yáng)系統(tǒng)； 5－立柱； 6－主臂回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)； 7－臂架； 8－伸縮臂機(jī)構(gòu)； 9－臂頭回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)； 10－吊船 表 21 伸縮臂型式擦窗 機(jī)產(chǎn)品主要尺寸（ mm） A B C D E r R ≥ 300 2020~3500 10000 1500~2020 ≥ 350 ~1000 B＋ r 南京工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 5 表 22 伸縮臂型式擦窗機(jī)產(chǎn)品運(yùn)行功能 工作幅度 C（ mm） 整機(jī)重量 W（ Kg） 軌距 B（ mm） 輪距 F（ mm） 最大受力（每點(diǎn)）（ kg） 預(yù)留通道（距女兒墻內(nèi)側(cè)） （ mm） 10000~15000 15000~20200 20200~30000 ~15000 15000~22020 18000~35000 1800~2020 2500~3500 3000~4000 ~2500 2500~3200 3000~4000 W 40% W 40% W 40% ≥ 2500 ≥ 3000 ≥ 3500 擦窗機(jī)是高層建筑物外墻立面和采光屋面清洗、維護(hù)作業(yè)的常設(shè)專用設(shè)備，其中以軌道式擦窗機(jī)使用最為廣泛。這種型式的擦窗機(jī)可沿軌道電動(dòng)行走，具有行走平穩(wěn)、就位準(zhǔn)確、安全裝置齊全、使用安全可靠、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)。但要使得軌道式擦窗機(jī)的優(yōu)越性能得以完美實(shí)現(xiàn)，可靠?jī)?yōu)化的軌道設(shè)計(jì)是其中關(guān)鍵的一環(huán)。 軌道設(shè)計(jì)應(yīng)考慮擦窗機(jī)各部分重量、運(yùn)行引起 的側(cè)向力、動(dòng)載荷及風(fēng)載荷引起的作用力；在設(shè)計(jì)、安裝軌道的連接點(diǎn)和屋頂有關(guān)裝置時(shí)應(yīng)考慮溫度變化引起軌道的熱脹冷縮產(chǎn)生的影響；軌道錨固件和連接附件的設(shè)計(jì)強(qiáng)度應(yīng)能承受 2 倍的最大作用載荷；軌道的安裝應(yīng)牢固平直，接縫處導(dǎo)軌平面高差值不應(yīng)大于 2mm,伸縮縫的間隙不大于 3mm；軌道與預(yù)埋件或預(yù)埋支架的連接必須牢固可靠，不得松動(dòng)；軌道及軌道連接附件和錨固件應(yīng)作防銹、防腐處理；軌道于圓弧轉(zhuǎn)彎段，一般不宜留伸縮縫；在最大作用載荷下，軌道兩個(gè)支撐點(diǎn)之間的撓度不應(yīng)超過(guò)其跨距的 1/250；在軌道始點(diǎn)、終點(diǎn)應(yīng)設(shè)置限位擋塊。轉(zhuǎn)向點(diǎn)和分 岔點(diǎn)應(yīng)設(shè)置定位裝置。 表 23 擦窗機(jī)軌距、輪距選擇表 軌距與樓頂結(jié)構(gòu)空間、擦窗機(jī)工作幅度、整機(jī)重量等密切相關(guān)。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，第二章 單臂伸縮型擦窗機(jī)設(shè)計(jì) 6 通常按表 23 選擇。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況分析，軌道高差問(wèn)題會(huì)影響到擦窗機(jī)的通過(guò)性能和美觀，應(yīng)引起足夠的重視。軌道高差問(wèn)題最為嚴(yán)重的是軌道轉(zhuǎn)彎處 [3]。轉(zhuǎn)彎處軌道高差有兩種：內(nèi)外軌之間的高度差和同一軌道工字鋼內(nèi)外緣高度差。內(nèi)外軌之間的高度差主要是由于內(nèi)外基礎(chǔ)存在高差造成的，可利用水平尺等工具通過(guò)增加墊片的方式予以解決。同一軌道工字鋼內(nèi)外緣高度差是由于軌道制造加工引起的。彎軌的制造方法通常有高 頻淬火拉彎、冷拉彎和冷壓彎 3 種。高頻淬火拉彎自動(dòng)成形，效果最好，但成本很高。冷壓彎變形太大，一般很少采用。現(xiàn)在國(guó)內(nèi)廠家一般以經(jīng)濟(jì)實(shí)用的冷拉彎為主。由于最大轉(zhuǎn)彎半徑等于最小轉(zhuǎn)彎半徑與軌間距之和（即 R ＝ r ＋ B），應(yīng)以最小轉(zhuǎn)彎半徑為決定因素進(jìn)行分析?，F(xiàn)以Ⅰ 22b 工字鋼為例說(shuō)明。內(nèi)軌轉(zhuǎn)彎半徑 1 000mm，本件展開(kāi)長(zhǎng)度（以中心線為基準(zhǔn)）約為 1 571mm。這樣，在拉彎制作過(guò)程中內(nèi)緣須壓縮 8 8 m m ，外緣須拉伸 8 8 m m。一般情況下工字鋼未作工藝處理直接拉彎，勢(shì)必造成內(nèi)外緣高差（一般在 5 m m～ 1 2 m m 左右）。具體的工藝措施是在內(nèi)緣均勻增開(kāi) 3 至 5個(gè)缺口（其目的是釋放壓縮量），如圖 22 所示，待彎折后將缺口處焊牢磨平。 圖 22 彎軌 軌道式擦窗機(jī)通過(guò)軌道系統(tǒng)與建筑物結(jié)構(gòu)相連 , 軌距一般為 0. 8～ 2. 0m, 兩條軌道的設(shè)置可在一個(gè)平面也可不在一個(gè)平面上。軌道系統(tǒng)由基座、連接件和軌道三部分組成?；A(yù)埋件由 1 塊預(yù)埋鋼板和 4 根 ? 16 地腳螺栓組成 , 用螺母將預(yù)埋螺栓與預(yù)埋鋼板固定 , 在建筑物結(jié)構(gòu)封頂前交土建單位澆注擦窗機(jī)基座 , 基座高度應(yīng)高于屋面面層 80mm 以上?；┕ね戤?后通過(guò)調(diào)節(jié)預(yù)埋螺栓上的螺母將所有預(yù)埋鋼板調(diào)至同一平面 , 二次灌漿填滿縫隙后固定預(yù)埋鋼板 , 最后用軌道連接件 ( 壓板 ) 將軌道固定在預(yù)埋鋼板上。擦窗機(jī)軌道選用工字形鋼或 H 形南京工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 7 鋼 , 一般將軌道直接焊接在預(yù)埋鋼板 , 由于施工簡(jiǎn)便、可靠 , 擦窗機(jī)運(yùn)行平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)而被大量采用。軌道安裝完成后基座與屋面統(tǒng)一做防水處理。 普通標(biāo)準(zhǔn)型軌道式擦窗機(jī)有 4 個(gè)行走輪。其軌道系統(tǒng)在設(shè)計(jì)和安裝時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn) :① 考慮擦窗機(jī)各部分重量 , 軌道自重、配重 ,運(yùn)行引起的側(cè)向力及風(fēng)荷載引起的作用力 ； ② 軌道基座的設(shè)計(jì)應(yīng)符合建筑模數(shù)且便于土 建施工 , 留出足夠的砼澆注和振搗空間 ( 如澆注孔 ) , 當(dāng)女兒墻較高時(shí)應(yīng)參照擦窗機(jī)尺寸和性能適當(dāng)提升軌道基座的高度 ； ③ 軌道的支撐點(diǎn)不宜過(guò)密 , 間距不小于 2m,支撐點(diǎn)之間考慮在最大作用荷載時(shí)將軌道簡(jiǎn)化為簡(jiǎn)支梁 , 其軌道的撓度變形不應(yīng)超過(guò)其跨度的 1/ 500； ④ 軌道錨固件和連接附件的設(shè)計(jì)強(qiáng)度應(yīng)能承受 2 倍以上的額定荷載 , 預(yù)埋件的錨固應(yīng)符合建筑設(shè)計(jì)要求 , 軌道、連接附件和錨固件應(yīng)做防銹、防腐處理 ；⑤ 考慮溫度變化引起軌道的熱脹冷縮而對(duì)軌道連接點(diǎn)和屋面裝置所產(chǎn)生的影響 , 每根軌道段的長(zhǎng)度不大于 9m, 伸縮縫間隙 不大于 3mm, 圓弧轉(zhuǎn)彎段軌道不宜設(shè)置伸縮縫 , 并保證兩條軌道伸縮縫的位置錯(cuò)開(kāi) 2020mm 以上。在溫差大的地區(qū)盡量選用小截面的型材做軌道 , 以減小溫度應(yīng)力對(duì)軌道連接點(diǎn)和屋面裝置產(chǎn)生的影響 ；⑥ 軌道端頭應(yīng)焊接限位擋板 , 擋板厚度不小于 8mm, 寬度不小于軌道寬度 , 高度應(yīng)滿足限位裝置的要求 , 一般不低 于 100mm；⑦ 當(dāng)軌道在基座外接頭時(shí)應(yīng)采用坡口焊接 , 在軌道底部應(yīng)搭焊一塊長(zhǎng)度不小于 200mm、寬度不小于軌道寬加 20mm、厚度不小于 12mm 的鍍鋅鋼板。 行走機(jī)構(gòu)是擦窗機(jī)的主要部件之一， 為保證擦窗機(jī)的行走可靠性，電機(jī)、減速機(jī)宜選用國(guó)外知名品牌 [4]。行走電機(jī)功率可按表 24 選取。 表 24 行走電機(jī)功率與機(jī)重對(duì)照表 機(jī)重 (t) 1～ 3 4～ 6 7～ 12 13～ 20 21～ 30 31～ 40 41～ 60 功率(kW) ～ 、立柱、臂架的設(shè)計(jì) 底架、立柱、臂架是擦窗機(jī)的三大主要結(jié)構(gòu)件，設(shè)計(jì)計(jì)算時(shí)，在滿足計(jì)算強(qiáng)度的第二章 單臂伸縮型擦窗機(jī)設(shè)計(jì) 8 條件下，必須有效控制結(jié)構(gòu)件的剛性變形，特別是大型的伸縮臂擦窗機(jī)，考慮到安全、可靠的條件、檢修不便、受 操作人員的心理因素等影響，臂架的撓度變形應(yīng)比汽車起重機(jī)箱形臂的撓度要小。輪載式汽車起重機(jī)的箱形臂許用撓度為： f ≤ L /30～ L /50， L 為臂長(zhǎng)，建議擦窗機(jī)的臂架撓度變形 f ≤ L /50。為控制伸縮臂擦窗機(jī)臂架的撓度，其臂架的搭接長(zhǎng)度宜取外伸長(zhǎng)度的 倍以上（汽車起重機(jī)臂架一般取 ～ ）。伸縮臂擦窗機(jī)的伸縮機(jī)構(gòu)一般選用齒輪齒條變幅型式。優(yōu)點(diǎn)是傳動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于維修，缺點(diǎn)是由于傳動(dòng)減速機(jī)、齒輪齒條的布置在每節(jié)臂上占有空間，因此多級(jí)伸縮臂臂架縮合尺寸較大。 隨著城市高層建筑 物的日益增多，對(duì)高層建筑物外墻的裝飾、維護(hù)及清潔工作也日益繁重，因此要求在樓頂平臺(tái)上安裝擦窗機(jī)。通常，為方便工人施工，擦窗機(jī)是通過(guò)伸縮吊臂來(lái)調(diào)整吊籃與建筑物立面的距離。但是目前通用型擦窗機(jī)的伸縮吊臂機(jī)構(gòu)采用導(dǎo)軌或?qū)鬃鳛閷?dǎo)向件，因而大大提高了絲杠軸線和導(dǎo)軌或?qū)字行木€的平行度要求。又由于伸縮吊臂的主體件是大型件，這樣就出現(xiàn)了加工精度高、裝配調(diào)整復(fù)雜、成本增加、不利于擦窗機(jī)的推廣應(yīng)用等問(wèn)題。我們根據(jù)擦窗機(jī)對(duì)定位精度及運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性要求不高的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種無(wú)導(dǎo)軌絲杠螺母隨動(dòng)伸縮吊臂，伸縮吊臂結(jié)構(gòu)示意如圖 23 所 示。 南京工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 9 圖 23 伸縮吊臂 伸縮吊臂中的大型件動(dòng)臂的外形面和靜臂的內(nèi)形面為非配合面。通過(guò)力學(xué)分析，我們發(fā)現(xiàn)在垂直方向上動(dòng)臂和靜臂間存在 3 個(gè)受力點(diǎn)：一是在靜臂的前下方；二是在動(dòng)臂的后下方；三是在動(dòng)臂的后上方。其中靜臂的前下方和動(dòng)臂的后上方是重要承載部分，只要在上述 3 個(gè)受力點(diǎn)處設(shè)置定位及導(dǎo)向部件，就能保證動(dòng)臂 垂直方向的定位及導(dǎo)向。因此，設(shè)計(jì)時(shí)我們?cè)陟o臂的前下方安