格栅板在机场行李处理系统钢平台中的应用

日期: 2024-01-25   作者: 钢格板  1

  :钢平台不仅是机场行李处理系统设备的安装基础,同时也作为行李处理系统设备日常维护的通道,是行李处理系统中不可或缺的组成部分。目前机场常用的钢平台多采用花纹板,少有使用格栅板。本文通过ABAQUS有限元分析,研究了格栅板在倾斜状态下的防滑性能,发现其防滑性能优于花纹板。基于格栅板的特点,提出了其在机场行李处理系统钢平台中的应用建议,例如:消防喷淋无法多层布置的区域、对防滑性能要求高的区域、需重复拆除的上料口等应选择格栅板,斜坡钢平台建议使用格栅板,花纹钢板和格栅板都适用的情况建议使用格栅板。

  2000年前,国内机场行李处理系统多采用国外设备、技术。其中非地面设备多采用通过钢结构直接吊装固定或采用高支腿固定,少有设置检修平台;维修时,需采用升降车或其它移动平台辅助进行。近二十年来,国内机场行李处理系统经历了飞速的发展过程,已经强势崛起。非地面行李处理系统设备两侧通常配置钢平台作为检修平台,且多采用花纹板(少有采用格栅板)作为设施安装的基础面。

  然而,花纹板的通透性、可拆卸性,以及倾斜状态下的防滑性不佳等原因,使得花纹板在行李系统一些特定的场景下不足以满足某些功能要求。此时,采用格栅板以上问题迎刃而解。

  花纹板的花纹样式有扁豆形、菱形、圆豆形、扁圆混合形状。目前行李处理系统维修平台花纹板常用型号规格为:材质Q235(A/B),厚度4.5mm(不低于4mm),扁豆形花纹样式,如图1所示。

  行李处理系统钢平台的花纹板通过焊接与钢结构的主梁、次梁固定,并在下方点焊加强筋增加花纹板强度和稳定能力,如图2所示。钢平台的主次梁是主要的承载结构(输送机地脚落在次梁上或者次梁附近),花纹板起分散载荷,作为设施安装基础面的作用。

  花纹钢板由于其表面有突棱,有防滑作用,可用作地板、厂房扶梯、工作架踏板、船舶甲板、汽车底板等。然而,花纹板在被油脂污染后,表面的防滑作用大打折扣,因此作为设备维修平台时,驱动电机应配置相应的接油措施。而且,基于花纹板搭建的斜坡平台(大于10°),防滑性能较差。因而通常通过加焊折弯来防止相关人员滑倒,图3为目前机场行李系统钢平台斜坡花纹板(大于10°)加焊折弯作为踏步板的情形。

  格栅板又叫钢格板,格栅板是用扁钢按照一定的间距和横杆进行交叉排列,并且焊接成中间带有方形格子的一种钢铁制品,主要用来做水沟盖板,钢结构平台板,钢梯的踏步板等,横杆一般都会采用经过扭绞的方钢。

  格栅板按材料分为不锈钢格栅板和碳钢格栅板[1]。格栅板同样需要与钢结构的主梁、次梁连接固定,其连接方式可通过焊接固定或卡扣连接。格栅板较花纹板而言,底部无需设置焊接加强筋,可减少现场的焊接量,加快施工进度。

  机场行李系统钢平台常用格栅板规格为G 323/30/100 S G,所使用的扁钢高度为32mm、厚度为3mm,纵条间距为30mm,横杆间距为100mm,扁钢外形为齿形(S),表面处理工艺为热镀锌(G),各参数标注详见图4。

  为了避免工作人员的脚被卡在扁钢间隙之间,采用格栅板搭建通道时,应沿着横杆的方向(扁钢垂直方向)布置,图5所示为采用格栅板G 323/30/100 S G布置通道的示意图。

  本文选用ABAQUS有限元软件对格栅板和花纹板在倾斜16°状态下(行李系统输送机角度常用最大为16°)的防滑性能进行分析。

  行李系统钢平台作为设备的维修以及人员通行通道,其防滑性能大多数表现为人员通过时鞋底是否打滑。行李系统钢平台格栅板选择常用型号G 323/30/100 S G做多元化的分析,模型搭建时,做如下简化(模型示意详见图6):

  ④鞋子的形状进行了简化,便于人员重量载荷施加,将鞋子的上表面调整为水平方向。

  选用通用接触,接触面的摩擦系数μ作为变量。分别计算摩擦系数为0.5、0.4、0.3、0.2、0.1时接触面的滑移情况。

  关于边界载荷施加。论文主要关注点在于格栅板与人员鞋底接触的情况,这里将格栅板设置为完全固定(U1=U2=U3=UR1=UR2=UR3=0)状态。

  关于鞋子的载荷施加。人的质量m按照70kg计算,人单只脚的面积S约为25000mm2,重力加速度取10m/s2。那么人对鞋子的压强P=mg/S=70×10/25000=0.028MPa。载荷施加详见示意图7。

  模型搭建时,选择Standard分析模块,分析步选择静力、通用类型。这类模型大多数都用在相对静止物体之间的接触力学分析,如果物体之间出现相对滑动,则会导致模型计算不收敛,无计算结果输出。图8(a)、8(b)、8(c)、8(d)分别是摩擦系数为0.5、0.4、0.3、0.2时,鞋子相对于格栅板的相对滑移量。摩擦系数为0.1时,无计算结果,说明鞋底与格栅板产生了相对滑动;摩擦系数大于或等于0.2时,模型计算收敛,说明鞋底与格栅板之间无相对滑动。

  ④当摩擦系数小到某些特定的程度时,则会发生滑动现象(模型计算不收敛,无计算结果)。

  当物体处于滑动的临界状态时,静摩擦力FS达到最大值Fmax,此时总反力FR与法向反力FN的夹角也最大,此时的φ称为摩擦角。当斜坡物体只受重力时,那么总反力的方向与重力相反,此时的摩擦角φ与斜坡角度α相等,详见图9所示。

  那么, 。如果在平整的斜坡面上,当摩擦因数大于0.287,斜面才具备防滑功能(达到自锁状态)。而通过有限元软件计算得知,格栅板的摩擦因数为0.2时,鞋底处于自锁状态(有计算结果输出,无滑动出现)。由此得出结论格栅板在更低的摩擦因数条件下,仍具有较强防滑性能的特点。

  此外,鞋底与格栅板接触位置的变形情况如图10所示(为了方便观察,变形量放大了10倍)。从云图中能够准确的看出,鞋底在与格栅板接触位置由于受力变形出现凹陷,这就类似鞋底被卡在了格栅板上,间接增大了防滑性能。

  针对相同工况下的花纹板钢平台做防滑性能测试,其模型简化、材料属性、相互作用以及载荷施加(如图11)的设置均相同。结果发现,当摩擦系数取0.3时,鞋底的滑移量如图12所示;而当摩擦系数取0.2时,模型计算不收敛,无计算结果。由此可见格栅板在相同工况下的防滑性能较花纹板要优越(格栅板摩擦系数取0.2时,鞋底仍然处于自锁状态;花纹板摩擦系数取0.2时,鞋底已发生相对滑动)。

  行李处理系统钢平台常用的花纹板规格为4.5mm(扁豆型),其单位面积自重为36.4 kg。花纹板单位面积需配置50×4的角钢加强筋做加固(间距约300mm,每平方需布置3m角钢),单位面积需用角钢重量为9.177kg(3.059×3)。则花纹板钢平台板面单位重量为45.577kg(36.4+9.177)。

  行李处理系统钢平台常采用的格栅板规格为G 323/30/100,其单位面积自重为33.3kg,比单位面积的花纹板重量轻36.8%。

  防滑性能好。相较于花纹板,格栅板的防滑性能更强。且在防滑性能提高的情况下,还保留了平台面整体的平整状态,方便人员无障碍通行。

  自重轻。钢平台板面采用格栅板较花纹板单位面积的重量轻36.8%,格栅板在重量方面具有优势。

  防腐能力强,经久耐用。相同面积的格栅板上表面较花纹板上表面面积要小得多,也就是格栅板工作面积较花纹板要小得多。在同等防腐处理工艺的前提下,格栅板防腐能力更加强劲。

  外形美观,表面亮泽。花纹板需要现场喷涂油漆,其外观不好把控,有可能会出现油漆夹渣、流挂、不均匀等外观缺陷。格栅板预制到场,其扁钢侧面光滑,镀锌后表面光泽度好,外形美观。

  易于维护。使用花纹板的钢平台,常在设备动力部分积攒油脂、润滑液,在输送机皮带间隙位置堆积灰尘,增加钢平台日常维护工作量。而格栅板钢平台,由于格栅结构的特点,其不积油脂,不积灰尘,不积水渍,能减少钢平台日常维护工作量。

  通透性好。花纹板结构密实,当钢平台多层重叠或空间狭小密闭情况时,格栅板具有的通风、采光、散热、防爆等性能更有优势。

  便于安装及拆卸。花纹板需要和主次梁通过焊接固定,并加焊角钢加强筋进行稳定,安装工作量大,且成型后不可拆卸。格栅板与钢结构的主次梁可焊接固定(无需加强筋)或者通过卡扣锁在一起,现场安装工作量少,且可拆卸。

  实施工程质量易把控。花纹板现场焊接工作量大,焊接质量不容易控制,板面弹跳、波浪起拱等问题常常需要多次整改。格栅板现场焊接量少,可减少焊接变形,提高平台水平度质量,施工质量把控容易。

  花纹钢板具有连续性、可密闭性好、现场加工性强等特点。因此,在如下情景时,应选择花纹钢板。

  行李处理系统设备备件种类非常之多,其中单个零备件重量超过30kg不在少数,例如普通输送机的驱动滚筒、头尾滚筒、减速电机等。上述零备件常利用手推车或地牛转运。因此,备件仓库到钢平台上设备主要检修平台通道区域应采用花纹板,不可以使用格栅板。

  行李处理系统按照功能可划分为三个区域:出发办票大厅、到港行李提取大厅、行李分拣大厅。通常会在这三个区域交界处设置防火分区边界,在防火分区边界有输送机通过的洞口需布置防火卷帘门。当遇到火情时,防火卷帘门会自动降下,并落至钢平台的花纹板上表面,将洞口的两侧完全隔离开,以达消防封隔的目的。为了达到完全隔离的作用,在跨越建筑防火分区的地方,一定要使用花纹板。

  钢平台形状怪异,种类多样,面积较大时,采用定制格栅板成本过高,且定制格栅板周期较长。而且,如果现场土建存在比较大误差时,定制的格栅板可能没办法安装(现场不宜实施格栅板加工作业)。此类情况,应采用花纹板,异形平台可在现场实际测量下料,消除异形结构和现场误差带来的影响。

  格栅板具有通透性、防滑性能好、易于检修等特点。因此,在如下情景下,应优先选择格栅板。

  当行李系统设备及钢平台为多层布置,钢平台又重叠在一起,且每层钢平台之间的间距有限时,现场消防喷淋会受输送机净空或维修通道净空限制,无法多层设置。此类情况,钢平台需要采用格栅板,让消防喷淋喷洒的水可以通过格栅板穿越每层钢平台,从而解决多层设备难以覆盖消防喷淋的问题。

  需周期性注油或添加润滑剂的设备区域,对防滑性能要求极高。如果采用花纹板作为钢平台板面,一旦粘附油渍,平台的防滑性能骤然下降,使得该处检修环境出现安全风险隐患。此类情况,应选用格栅板作为钢平台板面。格栅板本身不易积攒油渍,就算粘附了油渍,其防滑性能也不会因此有太多减弱。

  另外,作为主要通道且大于10°的斜坡钢平台,检修人员经常通行。使用花纹板时,一般会用折弯的花纹做踏步梯来防滑,这样存在人员踢脚、伤脚的风险。而使用格栅板,在兼有良好的防滑性能外,还具有通道面平滑的特点,防止人员踢脚、伤脚的风险。

  体量较大的行李处理系统,其设备布置错综复杂,导致其检修通道布置交错、设备零部件不便通过小车推行运送(检修通道可能被设备挡住,人员经过线梯跨越通过,小车无法通过)。而采用电动葫芦垂直提升零部件则变得方便,这就需设置好常用上料口,用于提升零部件。待零部件上料完成后,对洞口进行封堵,防止坠落。此类情景,运维期间上料口会反复拆卸。格栅板通过卡扣固定(如图13所示),易于拆卸,因此上料口的钢平台板面宜选用格栅板。

  本文采用ABAQUS有限元分析软件,分析了格栅板钢平台与花纹板钢平台在倾斜状态下的防滑性能,并基于花纹钢板和格栅板的结构特点,分析了在不同情景下钢平台板面形式的选择。研究之后发现:(1)格栅板相较于花纹板具有防滑性能好、自重轻、防止腐烂的性能强、外形好看、易于维护、通透性好、便于装卸、质量易把控等优点,在花纹钢板和格栅板都适用的情况下,基于格栅板的优势,建议使用格栅板;(2)钢平台板面应结合实际情景做出合理的选择,消防喷淋无法多层布置的区域、对防滑性能要求高的区域以及需重复拆除的上料口等应选用格栅板;(3)为便于人员行走,斜坡钢平台建议选用格栅板(格栅板行走面较配置防滑措施的花纹钢板更为平顺)。本文的结论能够为格栅板在行李处理系统钢平台中的运用起到推广作用。


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