名扬游乐分享|大型游乐设施设计使用寿命有关说明

　　社会经济的快速发展使人们对生活品质的追求也越来越高，由于大型游乐设施能够满足人们的感官刺激和冒险心里，相应的主体公园正在蓬勃发展，并向高空、高速、高刺激的发展趋势。同时，国家也将其纳入特种设备管理范畴。《游乐设施安全技术监察规程》规定：“设计单位应在设计文件明确主要受力部件，并规定整机及关键零部件设计使用寿命”。国家质检总局责令运营使用单位联系原制造单位确认设备设计使用期限。达到设计使用期限且无改造、维修价值的设备，运管使用单位应按《特种设备安全监察条例》规定及时予以报废并办理注销手续。达到设计使用期限仍有改造、维修价值的设备，运营使用单位可委托设备原制造单位或具备相应制造许可资格的单位进行维修、重大维修或改造，确定继续使用期限和使用条件游乐设施在给人们提供休闲娱乐的同时，安全性不容忽视，实际使用年限接近设计使用年限，安全隐患就会增加。

　　虽然法规对使用寿命做了明文规定，但是从目前来看，并没有得到很好的落实，有哪些因素会影响游乐设施的使用寿命?本文就这些话题展开讨论。大型游乐设备使用寿命的规定游乐设施的使用寿命，就是设备在规定的使用条件下，从正式开始使用到被彻底淘汰的整个时间内，保持稳定安全的工作能力，还包括维护和保养时间。《游乐设施安全技术监察规程(试行)》第十七条规定了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。并在第七条明确了凡失效时会导致乘客人身伤害的轴、销轴类零部件，如主轴、中心轴、座席吊挂轴、车轮轴、油(气)缸上下支撑销轴、座席支承臂上下销轴等，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。GB8408-2018《大型游乐设施安全规范》6.1.1.6也明确规定：游乐设施应规定其整机及主要部件设计使用寿命，整机设计计算寿命应不小于35000h。游乐设施按照每天工作8h,每年工作360天,则35000h相当于12年，因此按照2018版《大型游乐设施安全规范》，游乐设施的最小设计使用年限为12年。设计使用寿命不能太短，最低设计使用寿命是12年，且其设计使用期限不得低于整机设计使用期限。

　　低于这个标准，就说明这个产品质量太出厂年限超过12年(不含12年)的游乐设施，由于使用年限过久游乐设备设计，存在设备结构疲劳、锈蚀、变形等安全隐患。游乐设施在实际使用过程中，已经超过了使用年限，就会存在很大的安全隐患。很容易出现安全隐患。国家通过上述安全技术规范及标准对设计使用寿命实施行政监察，判别已超过设备设计使用寿命，存在重大安全隐患，立即停止使用，对于充分发挥游乐设施的功能，为公众安全服务，节约国家宝贵的资源，是非常必要的。使用寿命有关因素与游乐设施使用寿命有关的两个因素1)游乐设施在使用中，受应力、应变影响，几乎所有结构、零部件的形状和尺寸都在相对改变承受疲劳载荷，它们的主要失效形式是疲劳破坏。常规疲劳强度设计认为：假设材料没有初始裂纹，经过一定的应力循环后，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，称为裂纹扩展寿命。零件总寿命为两者之和。一般来讲，设备的结构寿命是决定整个设备自然使用寿命的基础。每一次应力循环都会对零部件造成一定量的损伤，这种损伤是可以积累的;当损伤积累到临界值时，零件将发生疲劳破坏。

　　2)在游乐设施使用中，另一种影响使用的是磨损寿命。物体相对运动时，在摩擦的作用下，摩擦面上的物质不断耗损，如轴和轴承之间、齿轮牙齿的磨损、导轮与导轨之间相对运动时的耗损，它们破坏了零部件配合尺寸和强度，当磨损量超过允许极限的时候，会导致设备的失效。疲劳寿命在19世纪40年代，铁路车辆轮轴在重复交变载荷的作用下，发生了破坏，由此，人们开始认识到疲劳破坏。游乐设施的零部件和构件在运行中承受循环应力，疲劳损伤发生在受交变应力作用的零件和构件，零件和构件在低于材料屈服极限的交变应力的反复作用下，经过一定的循环次数以后，在应力集中部位萌生裂纹，裂纹在一定条件下扩展，最终突然断裂，这一失效过程称为疲劳破坏。结构材料在疲劳破坏前所经历的应力循环数称为疲劳寿命游乐设施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。

　　因为游乐设施大都为单件或小批量生产。重要的零部件即使采用有限寿命，其成本也降低不了多少，还会给用户带来一定的麻烦。游乐设备原则上不采用有限寿命，也即表明不采用每天、每年多少次，能用多少年的算法。而应该用无限寿命设计，无限寿命设计对应的是安全系数 3.2 有限寿命设计 当循环载荷的最大计算应力大于材料的疲劳极限时，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 标明游乐设施的整机使用寿命不小于35000h。不同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，事实求是的计算游乐设施设备使用年限。

　　因此要科学的 对待游乐设备的设计使用年限。 3.3 剩余寿命设计 根据疲劳寿命理论计算设备剩余寿命时，可根据游乐设备所承受的实际载荷，统计出每 天实际运行的次数(应力循环次数)和每次运行的时间，用每天实际运行的次数乘以每次运 行的时间的乘积，再加上必要的维修保养所占的时间，最后按每天8 小时全年运行365 合为实际运行使用的日历年。最后用设计使用寿命减掉实际使用的日历年，就是剩余寿命。根据《条例》规定，要求大型游乐设施每日必须填写运行日志、维护保养、设备故障与事故 处理记录等是使用单位的主体责任，是定期检验必查的内容，也是计算设备剩余寿命非常重 要的依据。 对于零部件由于其工作环境、工作条件及使用维护保养的不同，磨损寿命也不同，当设 备的磨损量超过允许极限的时候，就要报废或更新，此时零部件不存在剩余寿命。 4建议与展望 如何对达到游乐设施设计使用寿命的安全评估? 为保障游乐设施的安全使用，提高游乐设施安全评估技术与质量，统一评估方法，建议 出台《游乐设施安全评估技术规定》。该规定应明确： (1)游乐设施需评估的重要零部件及部位;如关键的轴、轴承、销、关键的焊缝、主要 承载的钢结构件等。

　　(2)评估检测的内容应包括： 使用单位应提供游乐设施的设计、制造、购置、安装资料。包括购销合同、制造许可证、产品合格证、制造监督检验证明、安装使用说明书、注册登记等原始资料; 使用单位应提供运营、保养情况记录包括验收、定期检验报告、定期自行检查记录、定期维护保养记录、维修和技术改造记录、运行故障和生产安全事故记录、累计运 转记录等运行资料; 对全部结构、机构、安全装置和电气系统等进行评估，规定评估内容与评估方法及评估合格结论的判定条件。 规定整机安全性能的载荷试验。(3)评估机构，必备检测检验仪器设备。 在安全评估中，发现钢结构疲劳裂纹、严重锈蚀、主材壁厚变薄、轴销磨损、齿轮磨损 等情况，达到一定参数时，评估结论属于不合格，则按报废处理。如果没有上述缺陷，或对 不合格的零部件进行替换，属于评估合格，规定评估合格后确定最长有效期限，并确定检验 频次，达到继续安全使用的目的。