名揚游樂(lè )分享|大型游樂(lè )設施設計使用壽命有關(guān)說(shuō)明

　　社會(huì )經(jīng)濟的快速發(fā)展使人們對生活品質(zhì)的追求也越來(lái)越高，由于大型游樂(lè )設施能夠滿(mǎn)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(shí)，國家也將其納入特種設備管理范疇?！队螛?lè )設施安全技術(shù)監察規程》規定：“設計單位應在設計文件明確主要受力部件，并規定整機及關(guān)鍵零部件設計使用壽命”。國家質(zhì)檢總局責令運營(yíng)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(wú)改造、維修價(jià)值的設備，運管使用單位應按《特種設備安全監察條例》規定及時(shí)予以報廢并辦理注銷(xiāo)手續。達到設計使用期限仍有改造、維修價(jià)值的設備，運營(yíng)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(jìn)行維修、重大維修或改造，確定繼續使用期限和使用條件游樂(lè )設施在給人們提供休閑娛樂(lè )的同時(shí)，安全性不容忽視，實(shí)際使用年限接近設計使用年限，安全隱患就會(huì )增加。

　　雖然法規對使用壽命做了明文規定，但是從目前來(lái)看，并沒(méi)有得到很好的落實(shí)，有哪些因素會(huì )影響游樂(lè )設施的使用壽命?本文就這些話(huà)題展開(kāi)討論。大型游樂(lè )設備使用壽命的規定游樂(lè )設施的使用壽命，就是設備在規定的使用條件下，從正式開(kāi)始使用到被徹底淘汰的整個(gè)時(shí)間內，保持穩定安全的工作能力，還包括維護和保養時(shí)間?！队螛?lè )設施安全技術(shù)監察規程(試行)》第十七條規定了設計單位應在設計文件中明確主要受力部件，并規定整機及關(guān)鍵零部件設計使用壽命。并在第七條明確了凡失效時(shí)會(huì )導致乘客人身傷害的軸、銷(xiāo)軸類(lèi)零部件，如主軸、中心軸、座席吊掛軸、車(chē)輪軸、油(氣)缸上下支撐銷(xiāo)軸、座席支承臂上下銷(xiāo)軸等，其設計壽命應大于8年(在設計說(shuō)明書(shū)中有特殊規定的除外)，不易拆卸的軸類(lèi)(指拆裝工作量占整機安裝工作量的50%以上)按無(wú)限壽命設計。GB8408-2018《大型游樂(lè )設施安全規范》6.1.1.6也明確規定：游樂(lè )設施應規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(lè )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(lè )設施安全規范》，游樂(lè )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(gè)標準，就說(shuō)明這個(gè)產(chǎn)品質(zhì)量太出廠(chǎng)年限超過(guò)12年(不含12年)的游樂(lè )設施，由于使用年限過(guò)久游樂(lè )設備設計，存在設備結構疲勞、銹蝕、變形等安全隱患。游樂(lè )設施在實(shí)際使用過(guò)程中，已經(jīng)超過(guò)了使用年限，就會(huì )存在很大的安全隱患。很容易出現安全隱患。國家通過(guò)上述安全技術(shù)規范及標準對設計使用壽命實(shí)施行政監察，判別已超過(guò)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(lè )設施的功能，為公眾安全服務(wù)，節約國家寶貴的資源，是非常必要的。使用壽命有關(guān)因素與游樂(lè )設施使用壽命有關(guān)的兩個(gè)因素1)游樂(lè )設施在使用中，受應力、應變影響，幾乎所有結構、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。常規疲勞強度設計認為：假設材料沒(méi)有初始裂紋，經(jīng)過(guò)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，稱(chēng)為無(wú)裂紋壽命;裂紋形成后直到疲勞斷裂的應力循環(huán)數，稱(chēng)為裂紋擴展壽命。零件總壽命為兩者之和。一般來(lái)講，設備的結構壽命是決定整個(gè)設備自然使用壽命的基礎。每一次應力循環(huán)都會(huì )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(shí)，零件將發(fā)生疲勞破壞。

　　2)在游樂(lè )設施使用中，另一種影響使用的是磨損壽命。物體相對運動(dòng)時(shí)，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(dòng)時(shí)的耗損，它們破壞了零部件配合尺寸和強度，當磨損量超過(guò)允許極限的時(shí)候，會(huì )導致設備的失效。疲勞壽命在19世紀40年代，鐵路車(chē)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(kāi)始認識到疲勞破壞。游樂(lè )設施的零部件和構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件，零件和構件在低于材料屈服極限的交變應力的反復作用下，經(jīng)過(guò)一定的循環(huán)次數以后，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(guò)程稱(chēng)為疲勞破壞。結構材料在疲勞破壞前所經(jīng)歷的應力循環(huán)數稱(chēng)為疲勞壽命游樂(lè )設施疲勞強度設計是以名義應力為基礎的，可分為無(wú)限壽命設計和有限壽命設計。

　　因為游樂(lè )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(huì )給用戶(hù)帶來(lái)一定的麻煩。游樂(lè )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(wú)限壽命設計，無(wú)限壽命設計對應的是安全系數 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(shí)，用疲勞載荷譜計算零部件的使用壽 命。通常采用超過(guò)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(jià)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值固定不變時(shí)，有限壽命設 計的方法與無(wú)限壽命設計相同，只是在強度判據中，以有限壽命的條件疲勞極限替代疲勞極 標明游樂(lè )設施的整機使用壽命不小于35000h。不同的游樂(lè )設備使用率是不一樣的，要根據 不同的游樂(lè )設施設備，事實(shí)求是的計算游樂(lè )設施設備使用年限。

　　因此要科學(xué)的 對待游樂(lè )設備的設計使用年限。 3.3 剩余壽命設計 根據疲勞壽命理論計算設備剩余壽命時(shí)，可根據游樂(lè )設備所承受的實(shí)際載荷，統計出每 天實(shí)際運行的次數(應力循環(huán)次數)和每次運行的時(shí)間，用每天實(shí)際運行的次數乘以每次運 行的時(shí)間的乘積，再加上必要的維修保養所占的時(shí)間，最后按每天8 小時(shí)全年運行365 合為實(shí)際運行使用的日歷年。最后用設計使用壽命減掉實(shí)際使用的日歷年，就是剩余壽命。根據《條例》規定，要求大型游樂(lè )設施每日必須填寫(xiě)運行日志、維護保養、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容，也是計算設備剩余壽命非常重 要的依據。 對于零部件由于其工作環(huán)境、工作條件及使用維護保養的不同，磨損壽命也不同，當設 備的磨損量超過(guò)允許極限的時(shí)候，就要報廢或更新，此時(shí)零部件不存在剩余壽命。 4建議與展望 如何對達到游樂(lè )設施設計使用壽命的安全評估? 為保障游樂(lè )設施的安全使用，提高游樂(lè )設施安全評估技術(shù)與質(zhì)量，統一評估方法，建議 出臺《游樂(lè )設施安全評估技術(shù)規定》。該規定應明確： (1)游樂(lè )設施需評估的重要零部件及部位;如關(guān)鍵的軸、軸承、銷(xiāo)、關(guān)鍵的焊縫、主要 承載的鋼結構件等。

　　(2)評估檢測的內容應包括： 使用單位應提供游樂(lè )設施的設計、制造、購置、安裝資料。包括購銷(xiāo)合同、制造許可證、產(chǎn)品合格證、制造監督檢驗證明、安裝使用說(shuō)明書(shū)、注冊登記等原始資料; 使用單位應提供運營(yíng)、保養情況記錄包括驗收、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 轉記錄等運行資料; 對全部結構、機構、安全裝置和電氣系統等進(jìn)行評估，規定評估內容與評估方法及評估合格結論的判定條件。 規定整機安全性能的載荷試驗。(3)評估機構，必備檢測檢驗儀器設備。 在安全評估中，發(fā)現鋼結構疲勞裂紋、嚴重銹蝕、主材壁厚變薄、軸銷(xiāo)磨損、齒輪磨損 等情況，達到一定參數時(shí)，評估結論屬于不合格，則按報廢處理。如果沒(méi)有上述缺陷，或對 不合格的零部件進(jìn)行替換，屬于評估合格，規定評估合格后確定最長(cháng)有效期限，并確定檢驗 頻次，達到繼續安全使用的目的。