摘要：游乐设施的科学设计以及合理优化，在提高游乐设备视觉效果，满足游客的消费体验的同时，最大程度减少了安全事故的发生机率，是保障游乐设备平稳高效运行的基础以及前提。文章从游乐设备设计层面出发，以挑臂梁作为研究重点，系统探讨游乐设备挑臂设计方案以及结构优化途径，进而为游乐设备挑臂制造、维护以及管理提供便利。
关键词：游乐设备；挑臂梁；结构设计；优化方案
前言
我国消费体系的不断升级，使得娱乐消费体量逐步壮大，为满足消费需求，相关企业加大资源投入，不断引入新的游乐设备，打造全新娱乐项目。作为特种设备，游乐设施在设计、制造以及管理过程中，要求相关工作人员转变思路，在相关技术规范下，扎实做好各项工作。文章以游乐设备挑臂梁作为研究核心，从设备参数分析、关键部位设计以及结构优化等维度出发，不断提升游乐设备设计的科学性，以期达到减少安全事故发生，保障游乐设备安全稳定运行的目的。
1.游乐设备参数分析
对游乐设备相关参数的梳理，有助于引导设计人员从整体上，把握设计工作的相关要求，明确设计目标、设计重点，确保了整个游乐设备设计的有效性。
作为一种较为常见的游乐设备主体结构，挑臂梁在设计过程中，需要根据游乐设施的实际情况，对结构参数进行适当的调整，以此来保证挑臂梁结构的稳定性以及结构强度，进而为后续相关设计、优化工作的开展提供方向性引导。以升降飞碟为例，根据国家相关技术指标，升降飞碟乘坐游客4人，最大载重250公斤，挑臂梁长度48.75m，挑梁形式碳素合金钢[1]。在整个升降飞碟运行过程中，在重力、离心力等因素作用下，挑梁臂的受力大小会发生一定的变化。根据计算，当升降飞碟运行到最高点时，挑臂梁连接处的最大力为12450N。基于这种情况，要求设计人员在对游乐设备挑臂梁进行结构设计的过程中，从上述参数入手，制定针对性的设计方案以及优化措施，以确保挑梁臂的结构强度、运行稳定性。
2.游乐设备挑臂梁关键部位结构设计
游乐设备挑梁关键部位结构的科学设计，在保证游乐设备挑臂梁设计质效，缩短设计周期，为后续相关加工制造活动的开展产生了极大的益处。
现阶段挑梁臂大多选择箱梁结构，这是由于箱梁结构使得挑梁臂的自重相对较小，结构简单，承载能力较强。从过往情况来看，大型游乐设备结构较为复杂，在设备开启环节，挑梁臂需要进行顺时针的高速旋转，同时在竖直方向上进行一定的浮动，为游客带来更为刺激的体验[2]。为适应这一情况，在整个游乐设备挑臂梁设计环节，设计人员应当根据实际相关尺寸参数，立足于游乐设备的运行需求，对各个零部件的尺寸大小进行必要的调整，在保证挑臂梁作用发挥的同时，减少危害的发生，延长设备使用寿命。考虑到大型游乐设备的动力属性较为复杂，为了保证挑臂梁的整体结构强度，除了对挑臂梁的材质、焊接方式进行必要的优化之外，在整体结构设计环节，还需要对动力系统进行必要调整，以升降飞碟为例，在其运行的过程中，采取液压系统进行动力驱动，通过这种方式，使得其能够在大范围内进行无极调速，运行过程中的稳定性得到大大提升，同时也能够有效避免震动情况的发生，正是由于液压系统的这种技术特性，使得液压动力逐步成升降飞碟动力系统的主流方案[3]。为确保液压动力系统作用的有效发挥，设计人员在进行挑梁臂设计过程中，应当做好相应的配套工作，通过支座结构、耳板销轴等结构的合理配置，切实增强游乐设备挑臂梁与动力系统的衔接能力，在不影响游乐设备动力系统运行效果的前提下，保障了自身结构强度，延长使用寿命。
3.游乐设备挑臂梁结构优化方法
考虑到游乐设备挑臂梁结构设计基本情况，为实现设计方案的快速优化以及有效调整，相关工作人员应当转变优化思路，创新工作方法，将计算机技术与挑臂梁结构优化有效衔接起来，确保结构优化工作的顺利进行。
3.1挑梁臂三维建模方案
随着技术手段的不断成熟，挑梁臂在结构优化的过程中，逐步摒弃了传统手工计算模式，而是借助于相关系统软件，完成挑梁臂相关参数的梳理以及设计方案的评估，形成最优化的设计流程。基于这一实际，相关工作人在开展游乐设备挑臂梁结构优化的过程中，可以充分借鉴过往有益经验，使用SolidWorks等主流软件，推动挑臂梁设计的信息化，以期在保障结构优化质量的同时，缩短优化周期，降低成本投入[4]。具体来看，工作人员使用SolidWorks软件，对游乐设备挑梁臂进行整体建模，通过模型直观呈现出挑梁臂在运行过程中，其应力变化情况，全面掌握结构强度以及稳定状态，进而为后续相关结构调整工作的开展提供方向性引导。其模型如图1所示：
由于游乐设备在高速运转的过程中，极易造成挑梁臂结构强度的下降，甚至在某些极端情况下，极易出现挑梁臂断裂的情况。为了应对这一情况，在结构优化的过程中，借助于模型，在挑臂梁内部增加隔板，以此来提升整体结构强度，从而避免动力系统推力过大的情况，避免结构变形，延长挑梁臂的使用寿命。以升降飞碟为例，在最终的结构设计过程中，设计人员根据相关参数，在挑臂梁内没有设置横向隔板，后续的结构优化过程中，通过建模分析，为保障挑臂梁整体结构强度，增加12mm的横向隔板，以此来避免游乐设备在高速运行的过程中，出现挑梁臂结构损伤的情况[5]。并同时使用耳板对挑梁臂结构强度进行提升。
3.2挑梁臂结构优化设计
在整个优化优化过程中，应当率先转变思路，在掌握游乐设备挑臂梁相关参数的基础上，明确结构优化设计的基本方法，以此为参考，通过相应模型，掌握整个挑梁臂的设计情况，明确其应力耐受度以及结构强度。根据模型，整合各类数据、资源，有针对性地进行结构的优化设置，以此确保挑梁臂结构强度，切实满足实际的游乐设备运行需求。
结语
挑臂梁作为游乐设备重要组成，在游乐设备运行的安全性、稳定性等方面发挥着关键性作用。为保障挑臂梁结构设计方案的实用性，简化后续部件加工、维护工作流程，文章在分析游乐设备基本参数的基础上，从关键零件结构设计以及结构优化两个维度出发，构建完备的设计优化机制，在保障挑臂梁运行效果的同时，增强游乐设备的安全系数。
参考文献：
[1]刘文正.浅析游乐设施挑臂梁设计及其结构优化[J].内燃机与配件，2018（14）：98-98.
[2]刘治华，刘博见，张银霞.飞碟游乐设施驱动轴疲劳失效分析[J].郑州大学学报（工学版），2017（5）：64-65.
[3]段睿.机械构件在游乐设备中的应用[J].山西科技，2018（3）：74-75.
[4]为民.关于残余应力对构件强度影响的研究与讨论[J].科技传播，2017（6）：85-85.
[5]马为笑.海盗船的典型问题分析与对策研究[J].中国特种设备安全，2017（7）：102-103.
论文作者:龙艳寒
论文发表刊物:《电力设备》2019年第8期
论文发表时间:2019/9/15
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