摘要：在输电、配网中低压高空作业2米及以上的高空作业的区域中，作业人员所使用的半腰式安全带对安全生产起着决定性作用。此外，经过良好设计的半腰式安全带可以在确保安全性的情况下，大幅化简操作流程，节约人力。文中所介绍的针对供高空作业人员使用的半腰式安全带设计，针对现行产品卡扣部件和速差自控器进行优化设计，望对此类工程的发展贡献些许力量。
关键词：半腰式安全带；金属卡扣；电动速差自控器
1、背景技术
社会经济的飞速发展，带动了科学技术的不断进步，方便了人们生产生活的同时，对工程行业的发展也起到了推进作用，特别是在进行输电、配网中低压高空作业2米及以上的高空作业的过程中，科学技术的发展更有效的保障了作业的质量。而现行产品所采用的按压式金属卡扣和钢丝绳安全限位器存在一定的设计缺陷，导致安全带损耗加剧，操作简易程度低，且限位器起到安全限位作用是对作业人员身体负荷过大，不够人性化。因此本文针对上述两处部件对半腰式安全带在输电、配网中低压高空作业2米及以上的高空作业情景出发，进行优化创新。
2、背景技术的技术问题
2.1金属按压式卡扣分析
现行安全带由于卡扣采用金属按压式设计，由于部件齿合设计时存在齿合部件接触过小，极易产生应力集中，在安全带佩戴时间过长，金属构件长时间使用容易产生塑性变形；且为了满足国家相关规范中的强度要求，迫使生产厂家选用强度较高的的不锈钢合金材料。此外，由于部件齿合方式的设计缺陷，导致操作人员在解开和系紧按压式金属卡扣部件时耗时较长，因而需要更多的人力和时间，对现场施工人员来说并不十分方便友好。因此，我将综合上述两点设计缺陷进行优化，通过调整齿合部件几何尺寸和造型来降低对材料抗剪，抗弯强度的要求；通过调整齿合部件相互齿合的方式，来简化操作难度和操作时长。
2.2钢丝绳安全限位器分析
现行安全带由于安全限位系统多采用钢丝绳配合带限位器的卷线器的组合。但这种组合存在两处设计缺陷：一是钢丝绳挂钩需穿过安全带，长期使用极易破坏织物致密完整的结构，因此容易在开口处容易产生应力集中，优先破坏，进而发展至整条安全带破坏；二是，使用带有限位器的卷线器做安全限位装置时，当发生意外跌落时，人员只有跌落过预定距离限位器才能发挥作用紧急制动，一方面，人员跌落一段距离在低空作业时极为不安全，可能在达到限位距离时就已经发生碰撞，另一方面，达到限位距离后，由于刚性限位器作用下落运动立即停止，此时整个装置的冲量极大，因此各构件受力极大，因而需要强度更高的材料才能满足规范要求。因此我将综合上述两点，调整挂钩与半腰式安全带的连接方式以优化长期使用安全带带来的耐久性破坏问题，并采用电气化限位装置来使得下落运动转化为以匀减速运动完成优化上述缺陷。
2.3在改进中，最重要、关键的技术问题
（1）改进后的金属卡扣式安全带须符合GB/T6096-2009中第四节的测试方法，并达到相应指标[1]；
（2）改进后的金属卡扣式安全带需本着便于操作的目的进行对应优化；
（3）充分利用现有技术整合创新。
3、优化创新
3.1金属卡扣优化设计
请结合参照图1-图2，为半腰式安全带实施例提供的一种金属卡扣装置，所述装置包括：金属卡扣1、山字形插销7和尼龙安全带8。
进一步的，所述金属卡扣1与尼龙安全带8的一端连接，所述山字形插销7与的与所述尼龙安全带8的另一端连接，所述尼龙安全带8通过山字形插销7尾部空洞与尼龙安全带8缝合成所述尼龙针脚9。
进一步的，所述的金属卡扣1包括一对解锁按钮2、一对复位弹簧3、一个弹簧螺丝4、一对曲柄转轴5及一对曲柄卡扣6。其中：弹簧螺丝4与曲柄转轴固结在金属卡扣1外壳上。一对复位弹簧3通过弹簧螺丝4固定在金属卡扣内部，并且另一端与一对曲柄卡扣6的长端内侧铰接。一对解锁按钮2与一对曲柄卡扣6长端外侧连接。一对曲柄卡扣6与一对曲柄转轴5连接。
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图1
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图2
可选的，解锁按钮2与曲柄卡扣6的长端相连，设置成固定导轨槽的轴承相连，使其可以充分转动和相对滑动，但连接方式不限定，在具体实施方式中，连接方式选择的很广泛；复位弹簧3与曲柄卡扣6的可用铰接，但同样连接方式不唯一；同理曲柄卡扣铰接在曲柄转轴上，一般可采用轴承链接，同理，连接方式可以选用相同或不同的方式。
可选的，各部件需满足GB/T6096-2009中4.9中对零部件的静态负荷测试、4.10中对零部件动态负荷测试的要求及4.14中对零部件抗化学品性能测试预处理[2]，所选用的材料一般为表面钝化钢制零部件，但材料的选择并不唯一，可结合具体情况进行适当调整。
进一步的，所述金属卡扣1与尼龙安全带8的一端连接，所述山字形插销7与的与所述尼龙安全带8的另一端连接，所述尼龙安全带8通过山字形插销尾部空洞与尼龙安全带缝合成所述尼龙针脚9固结。
可选的，山字形插销7与曲柄卡扣6应与使用时相对位移方向成一定锐角，即可以在使用时产生相对滑动趋势时，结构朝着更加稳定的趋势发展，但并不局限与上图所示齿合方式。对于山字形插销7和尼龙安全带8连接方式可为环绕构件并使用尼龙针脚进行固定，但连接方式并不仅限于图中所显示方式，只需不破坏织物完整结构并且连接处满足GB/T6096-2009中4.8即可[3]。
进一步的，半腰式安全带实施例提供的一种金属卡扣装置操作流程如下：操作人员先手持金属卡扣1和山字形插销7，随后按下一对解锁按钮2。将山字形插销7插入金属卡扣1并松开一对解锁按钮2，一对解锁按钮2在复位弹簧3的作用下重新回复到初始锁死状态。在使用过程中，山字形插销7会和金属卡扣4发生相对位移，相对远离时，借助插销和曲柄卡扣的几何尺寸，决定了在构件出现塑性变形之前，卡扣运动的趋势是越来越近；相对接近时，曲柄卡扣受到复位弹簧3作用回复到初始齿合状态。山字形插销7与曲柄卡扣6脱离，相互不再影响，相对位移距离收山字形插销7几何尺寸决定。
解锁时，作业人员现将山字形插销7向金属卡扣1方向推进一段距离，待到山字形插销7与曲柄卡扣6不在直接接触，作业人员保持并同时按下一对解锁按钮2，最后抽出山字形插销7即可。
3.2电动速差自控器优化设计
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图3
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图4
请结合参阅图3-图4，为实施例提供的一种电动速差自控器，所述电动速差自控器包括：安全带扣11和电动差速紧线器12。
所述安全带扣11包括：金属挂钩1、尼龙安全带2、尼龙锚固带3、回字形金属扣4、尼龙针脚5和锚固螺丝6；所述金属挂钩1与所述回字形金属扣4通过所述一组锚固螺丝6连接；所述尼龙锚固带3通过所述尼龙针脚5与所述尼龙安全带2相连；所述尼龙锚固带3通过所述尼龙针脚5与所述回字形金属扣4相连。
可选的，所述金属挂钩1与所述回字形金属扣4连接方式不仅限于通过所述锚固螺丝6连接，但应满足GB/T6096-2009中4.9中对零部件的静态负荷测试、4.10中对零部件动态负荷测试的要求及4.14中对零部件抗化学品性能测试预处理[4]。
可选的，所述尼龙安全带2与所述尼龙锚固带3连接方式不仅限于通过所述尼龙针脚5连接；所述尼龙锚固带3与回字形金属扣的不仅限于通过所述尼龙针脚5连接，但只需不破坏织物完整结构并且连接处满足GB/T6096-2009中4.8即可[5]。
所述电动速差紧线器12包括：卷线端金属挂扣7、卷线盒8、六角螺杆9、加速度传感器10和电动卷扬机11；所述卷线端金属挂钩7与所述卷线盒8连接通过安全钢丝绳连接；所述六角螺杆9内设一螺丝与钢丝绳连接；所述六角螺杆9穿过卷线盒与电动卷扬机连接；所述加速度传感器10置于所述电动卷扬机外侧11与所述电动卷扬机电气系统相连；所述电动卷扬机11与电动速差紧线器外壳12焊接。
可选的，所述六角螺杆表9面应设有摩擦增强涂料，以保证卷线效果较好，不发生打滑；并且所述六角螺杆9与钢丝绳连接方式不仅限于螺丝锚固，需满足GB/T6096-2009中4.9中对零部件的静态负荷测试、4.10中对零部件动态负荷测试的要求及4.14中对零部件抗化学品性能测试预处理[6]。
可选的，所述线可以为钢丝绳，所述钢丝绳具有较强的机械强度，在紧线的过程中不易发生断裂，实用性和安全性极高。
进一步的，所述电动差速自控器工作流程如下：操作人员在佩戴好尼龙安全带2后，将所述金属挂钩1与卷线端金属挂钩7连接，之后即可进行作业。当作业人员发生意外跌落时，所述加速度传感器10将检测到所述六角螺杆9加速转动的信号，并将信号发送至所述电动卷扬机11。所述电动卷扬机11接收到信号后将以钢丝绳段1m/s-2的加速度进行匀减速运动[7]，以保证在确保安全的情况下避免操作人员和各部件因急速停止而带来的损伤。
4、结束语
总而言之，进行输电、配网中低压高空作业2米及以上的高空作业的过程中，安全问题总是最重要的问题之一。社会经济的飞速发展，科学技术的不断进步，越来越多的新技术开始投入到上述作业中，这就极大的促进了配套安全设施，尤其是半腰式安全带的发展，相信在不远的将来，随着科学技术的发展，半腰式安全带产品得到进一步的发展成熟，操作人员的安全问题会得到进一步的改善。
参考文献
[1]-[6]安全带测试方法GB/T6096-2009.
[7]佘守宪、赵雁. 加加速度（加速度的时间变化率）——冲击、乘坐舒适度、缓和曲线[J] .物理与工程, 2001,11（3）.
论文作者:郭式贵
论文发表刊物:《电力设备》2018年第22期
论文发表时间:2018/12/12
标签：所述论文; 安全带论文; 尼龙论文; 曲柄论文; 金属论文; 插销论文; 字形论文; 《电力设备》2018年第22期论文;