1、游乐设备的设计应有设计说明书、计算书、使用说明书及符合国家有关标准的全套施工图。
2、游乐设备及其辅助设施的设计,应计算正确、结构合理,能保证乘人安全。无法进行精确计算时,可采用实验数据验算。游乐设备设计应规定其整机及主要部件设计使用寿命,整机使用寿命不小于23000 h。
3、高大游乐设备的设计,除考虑永久载荷、变载荷外,必要时还应考虑地震等特殊载荷及温度对整体结构的影响。
4、重要的机械零件所用的金属材料,其力学性能、热处理性能、焊接性能等均应满足工况要求。
5、儿童游乐设备材料的选用应根据结构的重要性、载荷特征、结构形式、应力状态、连接方法和工作环境等因素综合考虑。
6、当游乐设备载荷理论计算值与实际测试值有较大差别时,对理论计算结果应重新进行验算。
7、乘人本身的载荷,用Q1表示,规定如下:乘坐成人1~2人时按750 N/人计算,2人以上按700 N/人计算。儿童(身高不超过1.2 m或10岁以下)按400 N/人计算。
8、在乘人支承物设计时,应考虑乘坐物在正常运行及启动、制动和紧急状况时乘人对扶手、支撑、脚蹬及靠壁等约束物处施加的力。这些力成人不应小于500 N/人,儿童专用的游乐设备不应小于300 N/人,用Q2表示。
9、在运动过程中发生碰撞力,一般只验算直接发生碰撞的零部件,且假设发生在最不利的位置。应按照满载进行计算,任何情况下碰撞载荷应:大于等于0.3 mg
10、游乐设备的设计,按最大运行风速15 m/s计算工作状态下的风载荷。在静止状态下(非工作状态)应能承受当地气象数据提供的风载荷,风载荷用Q7表示。风载荷的取值及计算方法参照GB 50009中的规定执行。
二、设计计算要求
设计计算总体要求:游乐设备的设计应根据具体结构作相应计算:应力计算、刚度计算、疲劳强度计算、稳定性计算、抗倾覆计算、防侧滑计算等。
应力计算:零部件及焊缝应进行应力计算,其承受的最大应力与材料极限应力的比值为安全系数,得出的安全系数n,必须满足表2的要求。
无限寿命计算:当循环载荷的最大计算应力小于材料的疲劳极限时,零部件为无限寿命,计算的疲劳安全系数。应满足表3的要求。
有限寿命计算:当循环载荷的最大计算应力大于材料的疲劳极限时,用疲劳载荷谱计算零部件的使用寿命。
稳定性计算:为防止结构失稳,对细长、薄壁结构件需要进行整体和局部稳定性计算。
防止侧滑计算:游乐设备运行中,有可能发生整体侧向滑移时应进行该计算。
防止倾覆计算:游乐设备运行中,有可能发生整体倾覆时应进行该计算。
刚度计算:对游乐设备有变形要求的某些构件,应进行刚度计算。
强度验算:重要的轴、销轴及焊缝除按4.5.2做应力计算外,宜按4.5.3做疲劳强度验算,两者都应满足给定的安全系数。对于难以拆卸的重要轴及销轴,应按无限寿命设计。
速度允许值:4.6.1 边运行边上下乘人的游乐设备,其运行速度应不大于0.3 m/s。为使乘人不受到伤害,游乐设备乘人的加速度应限制在一定的范围内,图1给出了人体空间坐标系,其允许加速度值见图2~图5(用实际加速度与重力加速度g的比值表示)。
人体坐标系:4.7.2 计算或测量加速度的参考点一般应在座席上方600 mm处。在测量加速度做加速度随时间变化的历程图时,应使用10 Hz低通高频滤波器(滤波器边界斜度最小6 dB/倍频程)。持续时间小于等于0.1 s的加速度为冲击加速度,持续时间大于0.1 s的加速度为稳态加速度。
加速度的组合:当同时存在侧向加速度ay和垂直加速度az,还应满足图4的比值ay/[ay]和az/[az]。其中,ay、az为侧向、垂直实际加速度值;[ay]、[az]为侧向、垂直加速度允许值。ay和az是在0.3 s时间内承受的最大加速度值,也就是在0.3 s时间差内出现的最大值,应进行合成。加速度持续时间为0.05 s,当az值为1.8 g时,最大允许的ay值为2.7 g。
三、电气要求
1、电气系统
各种电气、电子元器件(如开关、接触器、继电器容量等)的设计选型应合理,应符合国家相应电气技术规范、标准要求。设计应正确合理,应能保证安全并满足运行工况。导线的设计选型(如导线截面、绝缘强度等级及对环境温度适应性等)应正确,应符合国家相应电气技术规范、标准的要求。游乐设备在满载和设计允许偏载状态下,电动机电流应不大于电动机的额定电流。对于频繁起动的电动机选型应合理,起动电流宜不大于额定电流值的4.5倍。安装在水泵房、游泳池等潮湿场所的电气设备以及使用非安全电压的装饰照明设备,应有剩余电流动作保护装置。在间接接触防护中,采用自动切断电源的剩余电流保护器时,应正确地与电网的接地型式相配合。
2、控制系统
控制系统必须满足游乐设备运行工况和乘客安全。采用逻辑程序控制时,逻辑控制应合理可靠,能满足设备安全运行要求。安有维修保护模式:采用自动控制或连锁控制,当误操作时,设备不允许有危及乘客安全的运动。还应有安有维修(维护)模式,应使每个运动能单独控制。需安有报警系统:采用无线遥控和接近开关等控制时,应充分考虑发射和接受感应组件抵抗外界干扰能力和对工作环境的敏感性,并应有故障检测及信号报警系统。
3、安全防护装置
在安装、维护、检验时,需要察看危险区域或人体某个部分(例如手臂)需要伸进危险区域的设施,应有防止误起动控制装置,控制或连锁元件设置于危险区域,并只能在此处闭锁或启动;具有可拔出的开关钥匙。游乐设备应设置用于起动前提示乘客注意安全的音响等信号装置。轨道带电在地面行驶的游乐设备,如儿童小火车等,轨道电压应不大于50 V。架空行驶的游乐设备,如架空列车等,滑接线高度低于2.5 m处应设置安全栅栏和安全标识。
4、接地与避雷
电气设备中正常情况下不带电的金属外壳、金属管槽、电缆金属保护层、互感器二次回路等必须与电源线的地线(PE)可靠连接,低压配电系统保护重复接地电阻应不大于10Ω。接地装置的设计和施工应符合GB J 65、GB 50169的规定。高度大于15 m的游乐设备和滑索上、下站及钢丝绳等应装设避雷装置,高度超过60 m时还应增加防侧向雷击的避雷装置。引下线宜采用圆钢或扁钢,圆钢直径不应小于8 mm,扁钢截面不应小于48 mm2,其厚度不应小于4 mm。引下线宜在距地面0.3 m~1.8 m之间装设断接卡或连接板,并应有明显标志。避雷装置的接地电阻应不大于30 Ω。避雷装置的设计和施工应符合GB 50057的规定。
四、传动系统
传动系统的设计,必须保证运行安全,在系统出现失效的情况下,游乐设备应处于安全状态。设计应考虑所有部件、组件的选择应用及安装调整,当发生失效时,对人员的安全性以及对系统和环境产生的危险。整机应运行正常,不允许有爬行和异常的振动、冲击、发热及声响。滚动轴承端盖处温升不大于30℃,且最高温度不大于65℃。滑动轴承进油孔处温升不大于35℃,且最高温度不大于70℃。提升乘人装置用的卷筒、滑轮直径与钢丝绳直径之比应不小于30倍。当钢丝绳对滑轮包角不大于90°时,滑轮直径与钢丝绳直径之比不小于20倍。设计时应规定钢丝绳使用寿命。乘人部分由油缸或气缸支撑升降,当压力管道、软管及泵等损坏时,乘人部分下降速度不应大于0.5 m/s,否则应设有效的缓冲装置。
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