1、浅析大型游乐设施设计使用寿命及报废条件摘要：本文根据大型游乐设施设计应遵循的总体原则，总结监督检验中发现与设计使用寿命相关的安全隐患，对各类大型游乐设施设计使用寿命及报废条件之间的矛盾进行分析，提出了个人观点及建议。 关键词：大型游乐设施设计；使用寿命；报废 中图分类号：S611 文献标识码：A 1、大型游乐设施设计 大型游乐设施的设计必须满足，监管体系中法律、法规、部门规章、技术规范和相应国家标准的安全技术要求，设计单位对设计的大型游乐设施的安全技术性能负责。设计时应遵循安全第一原则和审慎保守原则。安全第一原则主要体现为：保证人身安全。设计产品的任何经济或技术性能指标都应绝对服从安全指标要求
2、；不允许游乐设施设计存在任何涉及人身安全方面的不确定性；对于可能影响乘客人身安全的主要受力部件、机械或电气系统或部件，必须留有足够的安全冗余，绝不能有导致设备严重损坏或造成人员严重伤害的不可检测的单一失效点或潜在的单一失效点。审慎保守原则主要体现为：采用成熟技术优于采用新开发技术；开发的全新游乐设施产品或新技术用于游乐设施，必须经过严格论证、多程序和多种方法检验与试验，以及足够的时间考验；重要设计就繁不就简；考虑安全系数影响因素就多不就少；载荷或载荷组合选取就重不就轻；选取材料强度值就低不就高等原则。 游乐设施的零部件和构件在运行中承受循环应力，根据疲劳强度理论和疲劳试验数据，决定其合理的结构
3、和尺寸。机械零件和构件对疲劳破坏的抗力，称为零件和构件的疲劳强度。常规疲劳强度设计是以名义应力为基础的，可分为无限寿命设计和有限寿命设计。 1.1 无限寿命设计 技术规范游乐设施安全监察规程第七条，重要轴（销轴）类零部件，其设计寿命应大于 8 年(在设计说明书中有特殊规定的除外)，不易拆卸的轴类（指拆装工作量占整机安装工作量的 50%以上）按无限寿命设计。当循环载荷的最大计算应力小于材料的疲劳极限时，零部件为无限寿命，计算的疲劳安全系数满足下表。 将工作应力限制在疲劳极限以下，即应用 S-N 曲线的水平段进行设计，零件的疲劳寿命假设是无限的。 1.2 有限寿命设计 当循环载荷的最大计算应力大于
4、材料的疲劳极限时，用疲劳载荷谱计算零部件的使用寿命。通常采用超过疲劳极限的工作应力，以减小零件截面，减轻重量或者采用廉价的材质，以降低成本。假设零件承受循环应力，当其最大和最小应力的数值固定不变时，有限寿命设计的方法与无限寿命设计相同，只是在强度判据中，以有限寿命的条件疲劳极限替代疲劳极限。 同类型、同质量的大型游乐设施的使用寿命，跟设备的使用频率有着密切的关系。陆地游乐设施和水上游乐设施使用时间有着很大差别，在四川的水上游乐设施使用营业时间最多 3 个月，一线大城市和经济落后地区的小县城游乐设施的使用频率也有着很大的差别。因为不同地区的游乐设备使用率是不一样的，要根据不同的游乐设施设备，事实
5、求是的计算游乐设施设备使用年限。 2、游乐设施设计使用寿命与实际需要相结合 我国大部分地方，特别是经济较落后的地区，还是以个体经营模式为主，经济效益不好，操作人员均以中老年为主，普遍素质偏低，99%未购买设备及人员保险，基本无事故责任承受能力。一些问题较为突出，制造厂家资料缺失，甚至有些连使用说明书都没有，更没有制造厂家的日常维护保养记录表格；大部份设备未进行定期大修检查，大修时主要受力焊缝及主要销轴未进行必要的无损检测；乘人设施所用玻钢件老化破损的较多；主要结构件的锈蚀、磨损疏于检查；设备每天运行前的检查、空载运行工作未得到有效执行，设备运行记录造假；电气设备的金属外壳未接地现象较多，特别是
6、较旧的设备；有个别人为短接电气安全装置现象（如遨游太空的移动平台） ；有的设备过于陈旧，设计满足不了现在的标准要求。 设计使用寿命，关系人身安全，责任承担问题。与设备主要零部件材质、设备安装、运行时间、使用环境、维护保养息息相关。设计单位可以根据客户的条件进行设计，另外游乐设施的类别、品种太多，无法统一确定设计使用寿命年限，只能具体问题具体分析。国家为了使用单位的利益，为了节约国家宝贵的资源，为了充分发挥游乐设施的功能，更好地为公众安全服务，给出了一个最低的设计使用年限。 3、游乐设施的整机及主要部件设计使用寿命 GB8408-2008游乐设施安全规范中明确规定：游乐设施设计应规定其整机及主要
7、部件设计使用寿命，整机使用寿命不小于 2300h。在正常使用的情况下，要保证 23000 小时安全运转。美国 SM 材料分支协会的F24 标准规定，所有骑乘类游乐设备、设施的主结构（例如：轨道、立柱、连接件、大臂）按最低运行时间为 35000 小时进行估算和分析进行设计。游乐设施安全监察规程中清楚的说明，设计单位应在设计文件中明确主要受力部件，并规定整机及关键零部件设计使用寿命。作为设计厂家，有责任有义务向用户公开设计思想和理论。是按 23000 小时设计的，还是按 100 小时设计的，必须在设计文件或使用说明书中明确，使用单位依据设计使用说明，制定整机及关键零部件运行、大修、报废等相应设备管
8、理办法。 4、游乐设施的受力部件和构件的报废 （1）受力结构与其重要零件：支柱、梁、臂、拉杆、轨道、滑道、导轨、支撑件、吊挂构件、可动结构、蹦极与滑索滑道塔架等 （2）载客装置与其重要零件； （3）载人提升系统与其重要零件(牵引装置、载人用链条或钢丝绳、冗余保险用钢丝绳、滑轮轴，卷筒轴、重要吊挂件、坐席与链条或钢丝绳连接节点等)； （4）重要轴系与其重要零件(主轴、中心轴、车轮轴、座舱吊挂轴与销轴，坐席支承臂上下销轴、各重要油缸或气缸上下支撑销轴、焊接轴系、轴套等) ； （5）其它重要部件与其重要零件。如回转支承、重要轮系(滑行类的轮轴架)、车辆连接器、联轴器等； （6）机械类型安全装置（安全
9、压杠与安全压杠锁紧装置、制动装置、止逆装置、防倾翻装置、乘人部分的吊挂保险装置、断绳保护装置、安全带与安全把手、车辆连接保险装置、门锁紧装置、防碰撞装置、缓冲装置、限位装置等） 。 （7）传动系统。包括重要轴承、卷筒轴、驱动轴、链轮轴、齿轮轴、皮带轮轴、滑轮轴、链条、钢丝绳与传输带、重要螺栓螺钉等受力分析计算。 以上部件经过常规疲劳强度设计方法设计出来的机械产品，必须保证机械在给定的寿命内的安全运行。经过一定次数的应力变化循环后，由于疲劳损伤的积累，才形成裂纹，裂纹在应力循环下继续扩展，直至发生全截面脆性断裂。裂纹形成前的应力循环数，称为无裂纹寿命；裂纹形成后直到疲劳断裂的应力循环数，称为裂纹
10、扩展寿命。零件总寿命为两者之和。为了保证游乐设施运行的绝对安全，零部件和构件应运行在裂纹形成前的无裂纹寿命阶段，一旦发现裂纹形成，应立即进行报废处理，不再修复和改造。 5、结语 我国目前游乐设施设计总体水平不高，各设计制造单位设计能力相差较大，参差不齐。对于超过设计使用寿命的设备，应根据设备自身使用环境和使用频率，确定其有无继续使用价值，还有使用价值的设备应找原设计制造单位或具备相应设计制造资格能力的单位进行维修或大修改造，对设备进行重新校验，作出鉴定结论，确定可继续使用年限，无改造维修价值的应根据特种设备安全监察条例坚决予以报废。对于那些设计、校验能力不强的单位，为确保改造大修质量，建议在关键大修阶段或完成全部检查换件工作后，委托具有相应资格、具备技术较强能力的科研技术机构或大专院校对其改造大修关键部位进行技术把关，必要时采用不同方法重新进行验算校核。
