名揚游樂分享|大型游樂設施設計使用壽命有關說明

　　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，由于大型游樂設施能夠滿足人們的感官刺激和冒險心里，相應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備管理范疇?！队螛吩O施安全技術監(jiān)察規(guī)程》規(guī)定：“設計單位應在設計文件明確主要受力部件，并規(guī)定整機及關鍵零部件設計使用壽命”。國家質(zhì)檢總局責令運營使用單位聯(lián)系原制造單位確認設備設計使用期限。達到設計使用期限且無改造、維修價值的設備，運管使用單位應按《特種設備安全監(jiān)察條例》規(guī)定及時予以報廢并辦理注銷手續(xù)。達到設計使用期限仍有改造、維修價值的設備，運營使用單位可委托設備原制造單位或具備相應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施的使用壽命?本文就這些話題展開討論。大型游樂設備使用壽命的規(guī)定游樂設施的使用壽命，就是設備在規(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?！队螛吩O施安全技術監(jiān)察規(guī)程(試行)》第十七條規(guī)定了設計單位應在設計文件中明確主要受力部件，并規(guī)定整機及關鍵零部件設計使用壽命。并在第七條明確了凡失效時會導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，其設計壽命應大于8年(在設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)按無限壽命設計。GB8408-2018《大型游樂設施安全規(guī)范》6.1.1.6也明確規(guī)定：游樂設施應規(guī)定其整機及主要部件設計使用壽命，整機設計計算壽命應不小于35000h。游樂設施按照每天工作8h,每年工作360天,則35000h相當于12年，因此按照2018版《大型游樂設施安全規(guī)范》，游樂設施的最小設計使用年限為12年。設計使用壽命不能太短，最低設計使用壽命是12年，且其設計使用期限不得低于整機設計使用期限。

　　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)的游樂設施，由于使用年限過久游樂設備設計，存在設備結(jié)構(gòu)疲勞、銹蝕、變形等安全隱患。游樂設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規(guī)范及標準對設計使用壽命實施行政監(jiān)察，判別已超過設備設計使用壽命，存在重大安全隱患，立即停止使用，對于充分發(fā)揮游樂設施的功能，為公眾安全服務，節(jié)約國家寶貴的資源，是非常必要的。使用壽命有關因素與游樂設施使用壽命有關的兩個因素1)游樂設施在使用中，受應力、應變影響，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)疲勞強度設計認為：假設材料沒有初始裂紋，經(jīng)過一定的應力循環(huán)后，由于疲勞損傷的積累，才形成裂紋，裂紋在應力循環(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，設備的結(jié)構(gòu)壽命是決定整個設備自然使用壽命的基礎。每一次應力循環(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、導輪與導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，會導致設備的失效。疲勞壽命在19世紀40年代，鐵路車輛輪軸在重復交變載荷的作用下，發(fā)生了破壞，由此，人們開始認識到疲勞破壞。游樂設施的零部件和構(gòu)件在運行中承受循環(huán)應力，疲勞損傷發(fā)生在受交變應力作用的零件和構(gòu)件，零件和構(gòu)件在低于材料屈服極限的交變應力的反復作用下，經(jīng)過一定的循環(huán)次數(shù)以后，在應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)歷的應力循環(huán)數(shù)稱為疲勞壽命游樂設施疲勞強度設計是以名義應力為基礎的，可分為無限壽命設計和有限壽命設計。

　　因為游樂設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。而應該用無限壽命設計，無限壽命設計對應的是安全系數(shù) 3.2 有限壽命設計 當循環(huán)載荷的最大計算應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。假設零件承受循環(huán)應力，當其最大和最小應力的數(shù)值固定不變時，有限壽命設 計的方法與無限壽命設計相同，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 標明游樂設施的整機使用壽命不小于35000h。不同的游樂設備使用率是不一樣的，要根據(jù) 不同的游樂設施設備，事實求是的計算游樂設施設備使用年限。

　　因此要科學的 對待游樂設備的設計使用年限。 3.3 剩余壽命設計 根據(jù)疲勞壽命理論計算設備剩余壽命時，可根據(jù)游樂設備所承受的實際載荷，統(tǒng)計出每 天實際運行的次數(shù)(應力循環(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，要求大型游樂設施每日必須填寫運行日志、維護保養(yǎng)、設備故障與事故 處理記錄等是使用單位的主體責任，是定期檢驗必查的內(nèi)容，也是計算設備剩余壽命非常重 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 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 如何對達到游樂設施設計使用壽命的安全評估? 為保障游樂設施的安全使用，提高游樂設施安全評估技術與質(zhì)量，統(tǒng)一評估方法，建議 出臺《游樂設施安全評估技術規(guī)定》。該規(guī)定應明確： (1)游樂設施需評估的重要零部件及部位;如關鍵的軸、軸承、銷、關鍵的焊縫、主要 承載的鋼結(jié)構(gòu)件等。

　　(2)評估檢測的內(nèi)容應包括： 使用單位應提供游樂設施的設計、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。