名揚游樂分享|大型游樂設(shè)施設(shè)計使用壽命有關(guān)說明

　　社會經(jīng)濟的快速發(fā)展使人們對生活品質(zhì)的追求也越來越高，由于大型游樂設(shè)施能夠滿足人們的感官刺激和冒險心里，相應(yīng)的主體公園正在蓬勃發(fā)展，并向高空、高速、高刺激的發(fā)展趨勢。同時，國家也將其納入特種設(shè)備管理范疇?！队螛吩O(shè)施安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》規(guī)定：“設(shè)計單位應(yīng)在設(shè)計文件明確主要受力部件，并規(guī)定整機及關(guān)鍵零部件設(shè)計使用壽命”。國家質(zhì)檢總局責(zé)令運營使用單位聯(lián)系原制造單位確認設(shè)備設(shè)計使用期限。達到設(shè)計使用期限且無改造、維修價值的設(shè)備，運管使用單位應(yīng)按《特種設(shè)備安全監(jiān)察條例》規(guī)定及時予以報廢并辦理注銷手續(xù)。達到設(shè)計使用期限仍有改造、維修價值的設(shè)備，運營使用單位可委托設(shè)備原制造單位或具備相應(yīng)制造許可資格的單位進行維修、重大維修或改造，確定繼續(xù)使用期限和使用條件游樂設(shè)施在給人們提供休閑娛樂的同時，安全性不容忽視，實際使用年限接近設(shè)計使用年限，安全隱患就會增加。

　　雖然法規(guī)對使用壽命做了明文規(guī)定，但是從目前來看，并沒有得到很好的落實，有哪些因素會影響游樂設(shè)施的使用壽命?本文就這些話題展開討論。大型游樂設(shè)備使用壽命的規(guī)定游樂設(shè)施的使用壽命，就是設(shè)備在規(guī)定的使用條件下，從正式開始使用到被徹底淘汰的整個時間內(nèi)，保持穩(wěn)定安全的工作能力，還包括維護和保養(yǎng)時間。《游樂設(shè)施安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程(試行)》第十七條規(guī)定了設(shè)計單位應(yīng)在設(shè)計文件中明確主要受力部件，并規(guī)定整機及關(guān)鍵零部件設(shè)計使用壽命。并在第七條明確了凡失效時會導(dǎo)致乘客人身傷害的軸、銷軸類零部件，如主軸、中心軸、座席吊掛軸、車輪軸、油(氣)缸上下支撐銷軸、座席支承臂上下銷軸等，其設(shè)計壽命應(yīng)大于8年(在設(shè)計說明書中有特殊規(guī)定的除外)，不易拆卸的軸類(指拆裝工作量占整機安裝工作量的50%以上)按無限壽命設(shè)計。GB8408-2018《大型游樂設(shè)施安全規(guī)范》6.1.1.6也明確規(guī)定：游樂設(shè)施應(yīng)規(guī)定其整機及主要部件設(shè)計使用壽命，整機設(shè)計計算壽命應(yīng)不小于35000h。游樂設(shè)施按照每天工作8h,每年工作360天,則35000h相當于12年，因此按照2018版《大型游樂設(shè)施安全規(guī)范》，游樂設(shè)施的最小設(shè)計使用年限為12年。設(shè)計使用壽命不能太短，最低設(shè)計使用壽命是12年，且其設(shè)計使用期限不得低于整機設(shè)計使用期限。

　　低于這個標準，就說明這個產(chǎn)品質(zhì)量太出廠年限超過12年(不含12年)的游樂設(shè)施，由于使用年限過久游樂設(shè)備設(shè)計，存在設(shè)備結(jié)構(gòu)疲勞、銹蝕、變形等安全隱患。游樂設(shè)施在實際使用過程中，已經(jīng)超過了使用年限，就會存在很大的安全隱患。很容易出現(xiàn)安全隱患。國家通過上述安全技術(shù)規(guī)范及標準對設(shè)計使用壽命實施行政監(jiān)察，判別已超過設(shè)備設(shè)計使用壽命，存在重大安全隱患，立即停止使用，對于充分發(fā)揮游樂設(shè)施的功能，為公眾安全服務(wù)，節(jié)約國家寶貴的資源，是非常必要的。使用壽命有關(guān)因素與游樂設(shè)施使用壽命有關(guān)的兩個因素1)游樂設(shè)施在使用中，受應(yīng)力、應(yīng)變影響，幾乎所有結(jié)構(gòu)、零部件的形狀和尺寸都在相對改變承受疲勞載荷，它們的主要失效形式是疲勞破壞。常規(guī)疲勞強度設(shè)計認為：假設(shè)材料沒有初始裂紋，經(jīng)過一定的應(yīng)力循環(huán)后，由于疲勞損傷的積累，才形成裂紋，裂紋在應(yīng)力循環(huán)下繼續(xù)擴展，直至發(fā)生全截面脆性斷裂。裂紋形成前的應(yīng)力循環(huán)數(shù)，稱為無裂紋壽命;裂紋形成后直到疲勞斷裂的應(yīng)力循環(huán)數(shù)，稱為裂紋擴展壽命。零件總壽命為兩者之和。一般來講，設(shè)備的結(jié)構(gòu)壽命是決定整個設(shè)備自然使用壽命的基礎(chǔ)。每一次應(yīng)力循環(huán)都會對零部件造成一定量的損傷，這種損傷是可以積累的;當損傷積累到臨界值時，零件將發(fā)生疲勞破壞。

　　2)在游樂設(shè)施使用中，另一種影響使用的是磨損壽命。物體相對運動時，在摩擦的作用下，摩擦面上的物質(zhì)不斷耗損，如軸和軸承之間、齒輪牙齒的磨損、導(dǎo)輪與導(dǎo)軌之間相對運動時的耗損，它們破壞了零部件配合尺寸和強度，當磨損量超過允許極限的時候，會導(dǎo)致設(shè)備的失效。疲勞壽命在19世紀40年代，鐵路車輛輪軸在重復(fù)交變載荷的作用下，發(fā)生了破壞，由此，人們開始認識到疲勞破壞。游樂設(shè)施的零部件和構(gòu)件在運行中承受循環(huán)應(yīng)力，疲勞損傷發(fā)生在受交變應(yīng)力作用的零件和構(gòu)件，零件和構(gòu)件在低于材料屈服極限的交變應(yīng)力的反復(fù)作用下，經(jīng)過一定的循環(huán)次數(shù)以后，在應(yīng)力集中部位萌生裂紋，裂紋在一定條件下擴展，最終突然斷裂，這一失效過程稱為疲勞破壞。結(jié)構(gòu)材料在疲勞破壞前所經(jīng)歷的應(yīng)力循環(huán)數(shù)稱為疲勞壽命游樂設(shè)施疲勞強度設(shè)計是以名義應(yīng)力為基礎(chǔ)的，可分為無限壽命設(shè)計和有限壽命設(shè)計。

　　因為游樂設(shè)施大都為單件或小批量生產(chǎn)。重要的零部件即使采用有限壽命，其成本也降低不了多少，還會給用戶帶來一定的麻煩。游樂設(shè)備原則上不采用有限壽命，也即表明不采用每天、每年多少次，能用多少年的算法。而應(yīng)該用無限壽命設(shè)計，無限壽命設(shè)計對應(yīng)的是安全系數(shù) 3.2 有限壽命設(shè)計 當循環(huán)載荷的最大計算應(yīng)力大于材料的疲勞極限時，用疲勞載荷譜計算零部件的使用壽 命。通常采用超過疲勞極限的工作應(yīng)力，以減小零件截面，減輕重量或者采用廉價的材質(zhì)， 以降低成本。假設(shè)零件承受循環(huán)應(yīng)力，當其最大和最小應(yīng)力的數(shù)值固定不變時，有限壽命設(shè) 計的方法與無限壽命設(shè)計相同，只是在強度判據(jù)中，以有限壽命的條件疲勞極限替代疲勞極 標明游樂設(shè)施的整機使用壽命不小于35000h。不同的游樂設(shè)備使用率是不一樣的，要根據(jù) 不同的游樂設(shè)施設(shè)備，事實求是的計算游樂設(shè)施設(shè)備使用年限。

　　因此要科學(xué)的 對待游樂設(shè)備的設(shè)計使用年限。 3.3 剩余壽命設(shè)計 根據(jù)疲勞壽命理論計算設(shè)備剩余壽命時，可根據(jù)游樂設(shè)備所承受的實際載荷，統(tǒng)計出每 天實際運行的次數(shù)(應(yīng)力循環(huán)次數(shù))和每次運行的時間，用每天實際運行的次數(shù)乘以每次運 行的時間的乘積，再加上必要的維修保養(yǎng)所占的時間，最后按每天8 小時全年運行365 合為實際運行使用的日歷年。最后用設(shè)計使用壽命減掉實際使用的日歷年，就是剩余壽命。根據(jù)《條例》規(guī)定，要求大型游樂設(shè)施每日必須填寫運行日志、維護保養(yǎng)、設(shè)備故障與事故 處理記錄等是使用單位的主體責(zé)任，是定期檢驗必查的內(nèi)容，也是計算設(shè)備剩余壽命非常重 要的依據(jù)。 對于零部件由于其工作環(huán)境、工作條件及使用維護保養(yǎng)的不同，磨損壽命也不同，當設(shè) 備的磨損量超過允許極限的時候，就要報廢或更新，此時零部件不存在剩余壽命。 4建議與展望 如何對達到游樂設(shè)施設(shè)計使用壽命的安全評估? 為保障游樂設(shè)施的安全使用，提高游樂設(shè)施安全評估技術(shù)與質(zhì)量，統(tǒng)一評估方法，建議 出臺《游樂設(shè)施安全評估技術(shù)規(guī)定》。該規(guī)定應(yīng)明確： (1)游樂設(shè)施需評估的重要零部件及部位;如關(guān)鍵的軸、軸承、銷、關(guān)鍵的焊縫、主要 承載的鋼結(jié)構(gòu)件等。

　　(2)評估檢測的內(nèi)容應(yīng)包括： 使用單位應(yīng)提供游樂設(shè)施的設(shè)計、制造、購置、安裝資料。包括購銷合同、制造許可證、產(chǎn)品合格證、制造監(jiān)督檢驗證明、安裝使用說明書、注冊登記等原始資料; 使用單位應(yīng)提供運營、保養(yǎng)情況記錄包括驗收、定期檢驗報告、定期自行檢查記錄、定期維護保養(yǎng)記錄、維修和技術(shù)改造記錄、運行故障和生產(chǎn)安全事故記錄、累計運 轉(zhuǎn)記錄等運行資料; 對全部結(jié)構(gòu)、機構(gòu)、安全裝置和電氣系統(tǒng)等進行評估，規(guī)定評估內(nèi)容與評估方法及評估合格結(jié)論的判定條件。 規(guī)定整機安全性能的載荷試驗。(3)評估機構(gòu)，必備檢測檢驗儀器設(shè)備。 在安全評估中，發(fā)現(xiàn)鋼結(jié)構(gòu)疲勞裂紋、嚴重銹蝕、主材壁厚變薄、軸銷磨損、齒輪磨損 等情況，達到一定參數(shù)時，評估結(jié)論屬于不合格，則按報廢處理。如果沒有上述缺陷，或?qū)? 不合格的零部件進行替換，屬于評估合格，規(guī)定評估合格后確定最長有效期限，并確定檢驗 頻次，達到繼續(xù)安全使用的目的。