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近期消防液压破拆工具标准的改进研究

发布时间:2018-08-21 09:31 文章来源:《消防设备研究》(转载请注明)

  公安消防部队在处置交通事故、建筑物倒塌等灾害事故时,会借助各类消防应急救援装备。其中液压破拆工具作为主战装备,可用于扩张、剪切、撑顶、牵引、挤压等救援作业,可直接清除被埋压或受困人员的障碍,其性能和效率往往直接决定救援效果。

  液压破拆工具由破拆工具、动力源和附件组成,破拆工具包括扩张器、剪切器、剪扩器和撑顶器,而动力源包括机动泵和手动泵。目前,全国消防部队配备液压破拆工具在20000件以上,每年还以新配4 000件的速度快速增长。为保证液压破拆工具产品的质量,我国在产品检测时采用GB/T 17906—1999{液压破拆工具通用技术条件》(以下简称“破拆工具标准”)。该标准在制定时较全面地考核了液压破拆工具的综合性能,较好地满足了消防部队的需要,因此沿用至今。随着液压破拆工具新技术、新材料、新工艺的不断涌现,以及“以人为本”的观念逐步深入人心,原有消防液压破拆工具标准已难以满足要求,主要存在以下不足:原有标准仅适用于中型产品,而缺乏系列化的要求,造成具有较强破拆能力的大型产品和便于携行的小型产品均无法进入消防部队;对产品使用安全性的要求较少,产品的使用存在一定隐患;产品缺乏统型,不同厂家生产的产品无法互配,造成消防部队之间缺乏联动。因此,亟待开展液压破拆工具标准化技术的改进研究,为“破拆工具标准”的修订奠定技术基础。

  1 国内外液压破拆工具标准的比较研究

  国际上最具代表性的液压破拆工具标准为德国标准和美国标准。德国标准化委员会从2O世纪8O年代初,陆续颁布了DIN 14751《消防液压救援设备》系列标准。

  2004年,将该系列标准的第1、第2和第3部分合并,并经欧洲标准化委员会(CEN)批准,形成为欧洲标准DINEN 13204—2005~消防和救生用双动液压救生工具》(以下简称“欧洲破拆工具标准”)。而美国国家标准化委员会从1999年就开始制定NFPA 1936《动力救援工具标准》,经过两次修订,目前该标准使用的是2010版,该标准涉及的动力源不仅包括液压,还包括了电动和气动。

  目前,我国消防部队进口的液压破拆工具主要为欧洲生产,故比较了我国标准与欧洲标准,如表1所示。

  

 

  表1 我国与欧洲液压破拆工具标准的对比结果

  由表1可以看出,相同部分包括:术语和定义、基本性能参数、破拆器具技术要求(高低温、密封、自锁、受控换向阀、可靠性等性能)、动力源技术要求(高低温、安全阀、可靠性、满载工作时间等性能)、试验方法 不同部分包括:型号、破拆器具技术要求(质量、强度、抗偏心力、抗滑移、安全性、振动、活塞的弯曲稳定性等性能)、动力源技术要求(质量、动作、抗翻转启动、抗滑移等性能)、附件技术要求(液压软管、接头)。

  2 液压破拆工具的标准化技术研究

  2.1 分类和基本参数标准化研究

  鉴于当时我国的液压技术水平,我国标准中液压破拆工具仅按照额定工作压力分为31.5、63.0 MPa两类。从现有国内外液压破拆工具产品看,有31.5、35.0、37.5、63.0、70.0、75.0 MPa等多种额定工作压力,并且技术已成熟。因此,建议修订标准时取消液压破拆工具额定工作压力为31.5、63.0 MPa的限制。

  而在分类时,町参考“欧洲破拆工具标准”,依据工作能力,将液压破拆工具分为轻型、中型和重型3类,并结合我国消防部队实战专业化的需求,确定各类液压破拆工具的性能参数,如表2所示。

  

 

  表2 液压破拆工具的分类和基本参数

  2.2 抗偏心力性能和抗滑移性能标准化研究

  液压破拆工具在使用过程中,由于受到抢险救援现场环境的限制,往往无法保证工具始终置于最佳的受力方向和工作位置上。可以参考“欧洲破拆工具标准”,增加液压破拆工具的抗偏心力和抗滑移性能要求,以提高液压破拆工具在恶劣环境下的救援能力。抗偏心力性能和抗滑移性能的试验测试方法为:

  和抗滑移性能的试验测试方法为:

  (1)抗偏心力试验时,将扩张器、剪扩器扩张至最大扩张距离的50 ,在扩张臂顶端5O 的宽度上施加最大扩张力1.25倍的偏心力,持续60 s, 应出现持续性泄漏、可见的永久变形、断裂或机械损坏现象,如图l所示。

  

 

  图l 扩张器和剪扩器的抗偏心力性能试验

  (2)抗滑移试验时,将扩张器、剪扩器扩张臂顶端伸入试验装置内,伸入长度为25 mm;撑顶器展开至撑顶长度的95 ,然后加压至额定工作压力,持续60 s,不应出现滑移弹出现象,如图2所示。

  

 

  图2 扩张器和剪扩器的抗滑移性能试验

  2.3 安全性标准化研究

  为提升液压破拆工具的使用安全性,可对原有标准作如下修订。

  (1)液压破拆工具强度试验压力从额定工作压力的1.3倍提高到1.5倍,以避免液压系统失效造成的危险。

  (2)规定破拆工具上把手的设计应防止操作人员张开手指时接触到任何处于运行状态的部件(如机臂、刀片或钳夹),距离超过180 miD.,避免手指卷入运动部件,如图3所示。

  

 

  图3 安全距离要求

  (3)对液压软管的技术要求增加了防扭转、抗拉、防渗漏等,提高了町靠性和易用性。

  2.4 液压接头的标准化与统一化

  液压接头为液压破拆工具的标准配件。然而,无论是国内标准还是国外标准,都没有对液压破拆工具用快速接头的结构和尺寸进行统? 规定,造成国内外不同企业生产的液压破拆工具所使用的快速接头都不相同,各企业生产的破拆工具都不能匹配。因此,消防部队在采购液压破拆工具时只能成套采购,在报废液压破拆工具时也只能成套报废,造成采购经费的很大浪费,严重削弱了消防部队的协同作战能力和适应复杂环境的能力。

  通过液压破拆工具快速接头的标准化和统一化研究,将新型接头的结构型式和尺寸参数写入标准。

  (1)液压破拆工具使用的快速接口应带有锁止功能和防尘装置。

  (2)在未连接状态下,快速接口在额定工作压力下。保持60 s,不应出现渗漏现象。

  (3)在连接状态下,向快速接口施加1 000 N 的轴向拉力,保持60 S。卸荷后增压至额定工作压力,保持60S,应无破损、渗漏或永久性变形。

  3 液压破拆工具标准化试验装置的研究

  为开展液压破拆工具的综合性能试验,研制了液压破拆工具标准化试验装置。该系统分为工作平台、液压及电器控制柜、计算机主控台3部分,如图4所示。该装置采用了气动液压增压一双动力源复合液压系统结构,最高工作压力达到150 MPa,完全满足强度试验的需要;采用了基于PID柔性控制技术的分级控制策略,实现了新标准中工作力、工作行程、强度、密封性、可靠性、自锁性能、手控换向阀性能等的智能控制,并在国内首次实现抗偏心力性能和抗滑移性能试验。经检测,该装置的测量精度达到检测要求。

  4 液压破拆工具性能试验

  为验证研究的结果,选取了5种国内外典型液压破拆工具产品,在液压破拆工具标准化试验装置上开展了试验,结果如表3、表4所示。

  

 

  表3 扩张器验证试验结果

  

 

  表4 撑顶器验证试验结果

  液压破拆工具的基本参数、抗偏心力性能和抗滑移性能的标准化研究具有可行性和准确性。

  5 结 论

  开展了液压破拆工具的安全性、分级化、抗偏心力和抗滑移性能研究,研制了新型液压破拆工具全性能试验装置,开展了快速接头标准化关键技术研究,为我国修订液压破拆工具标准奠定了技术基础,对于促进消防破拆救援装备行业的技术进步,提高消防破拆装备产品的整体质量,为消防部队选购到高性能、高质量、安全可靠的破拆装备,提高消防部队灭火、抢险救援中破拆作业的效率都具有重要意义。

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