安全绳缓冲器原理

在建筑、电力、电信等行业高处作业中，由于作业空间相对狭小，作业难度高，危险性较大，稍不注意就会发生坠落事故。安全带就是高处作业时作业人员佩戴的，防止作业人员发生高处坠落和保护作业人员避免或减少因坠落而造成伤害的个人防护用品。安全带由腰带、安全绳、各种金属配件等组成。

安全带的防护功能

一、 坠落伤害

在高处作业过程中，当坠落事故发生时，冲击距离越大，冲击力就越大。当冲击力小于人体重力的5倍时，一般不会危及生命当冲击力达到人体重力的10倍以上时，就会发生死亡事故。从大量事故的调查分析和理论计算都能得出，距地面2m以上的高处作业，若没有防护措施，一旦发生坠落，就可能出现伤亡事故。和世界上许多国家相同，我国规定2m以上的作业面为高处作业。为预防坠落伤亡事故，高处作业人员必须佩戴安全带。

美国生物试验结果表明，冲击力在1万9992N时会发生死亡冲击力在1万7640N时会发生伤害8000N～8900N的冲击力为人体的受力极限。德国《保护具规则》指出：人体腹部受力的安全界限为6370N，完全安全界限为3185N。安全界限还和冲击力的作用时间有关：当腹部受力为6370N时，作用时间在0.08s以内，一般不会危及生命当腹部受力为3185N时，作用时间不超过0.28s，一般不会发生人体损伤。较大的冲击力对人体的伤害可产生胸部、腹部、泌尿系统外伤，可造成脊椎断裂、肋骨骨折、血胸、气胸、内脏损伤等。所以，高处坠落事故中，当冲击力较大时，会给作业人员造成一定的伤害。

二、安全带的防护作用

安全带的防护作用在于，当坠落事故发生时，安全带首先能够防止作业人员坠落，利用安全带、安全绳、金属配件的联合作用将作业人员拉住，使之不坠落掉下。由于人体自身的质量和坠落的高度会产生冲击力， 人体质量越大、坠落距离越大，作用在人体上的冲击力就越大。安全带的重要功能是，通过安全绳、安全 带、缓冲器等装置的作用吸收冲击力，将超过人体承受冲击力极限部分的冲击力通过安全绳、安全带的拉伸变形，以及缓冲器内部构件的变形、摩擦、破坏等形式吸收，使最终作用在人体上的冲击力在安全界限以下，从而起到保护作业人员不坠落、减小冲击伤害的作用。

安全带的种类

由于各种安全带的结构不同，所采用的部件不同，因此，使用前应首先了解安全带的组成、部件的作用，以便正确选择。

一、 安全带的组成

安全带是作业人员在高处作业时佩戴的，防止人员从高处坠落，避免、减少作业人员受坠落伤害的个人防护用品，由安全绳、腰带、各种金属配件等组成。

安全绳：装配在安全带上，防止人体坠落的系绳。

吊绳：装有自锁钩的绳。使用时将其事先垂直或倾斜挂好，自锁钩沿着绳子上下或倾斜移动，调升的长度可以自由调节。

围杆绳、围杆带：电工、电信和园林等工程在杆上作业时使用的带子或绳子。

护腰带：附有柔软材料、附加在腰带上保护作业人员腰部的带子。护腰带的宽度约为腰带的2倍，能将冲击力分解到较大面积上，减小腰部单位面积的受力。

金属配件：金属配件由普通碳素钢、铝合金钢或其他符合强度要求的材料制成，安装在安全带上，起连接和悬挂作用。有半圆环、葫芦钩、安全钩、攀登钩、移动钩、自锁钩等十几种。

自锁钩：带有自锁止功能的金属件。其工作原理是，当发生坠落时，在冲击力的作用下产生惯性力，自锁钩的齿牙压向安全绳，齿牙卡在安全绳上，阻止人体继续坠落。性能良好的自锁钩可在0.04m坠落距离内卡住安全绳，停止坠落，使作用在人体上的冲击力降低到2000N以内，从而起到保护作用。

缓冲器：缓解冲击的装置。缓冲器的工作原理是，当发生坠落时，缓冲器内部的结构发生改变，部件间的摩擦、局部变性和允许的部件破坏来吸收一部分能量，从而减小人体受到的冲击力。安全带与缓冲器配合使用时，一般可使冲击力下降40%～60%。使用3m以上的长绳发生坠落时，冲击力接近或超过人体耐受力的极限(8820N)，直接威胁作业人员的生命安全，这种情况下必须加缓冲器联合使用。

防坠器：防坠器也叫速差式自控器，带有锁止功能的装置。防坠器的工作原理是，利用速差控制坠落，当绳子从自锁器拉出的速度小于1m/s时，在自控器内弹簧的作用下，绳子可以自由伸缩当绳子拉出的速度大于1m/s时，绳子带动原盘快速转动，使内部的棘爪由于惯性的作用产生离心力，卡住转盘上的凸角，使转盘停止转动，绳索不能继续拉出，从而起到防止坠落的作用。具有良好性能的防坠器能在0.5m内锁住，而冲击力仅为1960N左右。

二、安全带的分类、代号及品种

1.安全带的分类

目前，我国安全带标准中，安全带分为3类，即围杆作业类、悬挂作业类和攀登作业类，共有18个品种。每种规格的安全带用3个汉语拼音字母表示，第一个字母代表安全带的工种第二个字母代表安全带的作业分类第三个字母代表安全带的结构。字母的下角标用来区分同一种类安全带的不同型号，如：

J1XY——代表架子工、悬挂类、单腰带式。

T2XB——代表通用Ⅱ型、悬挂类、双背带式。

2. 安全带的代号

为了清楚地表述每一种安全带的工种、分类和结构，我国安全带标准中定义了工种、分类和结构形式的代号

3.安全带的品种

围杆作业类：适用于电工、电信工、园林工等杆上作业，有以下5种规格的安全带可供作业人员选用。

(1)DW1Y——电工围杆带单腰带式，用于一般电工工种。

(2)DW1F——电工围杆带防下脱式，具有防下脱的功能，作业人员在杆上作业时，上下移动，不易滑脱。

(3)T1W1Y——通用Ⅰ型围杆带单腰带式。这是围杆和悬挂两用的安全带，使用者可根据作业场所的需要灵活调整。

(4)T2W2Y——通用Ⅱ型围杆绳单腰带式。这种结构形式的安全带轻便简单，一根安全绳子，一根腰带，在杆上作业时可根据需要调节围杆绳的长度。

(5)DxW2Y——电信工围杆绳单腰带式。这种安全带使用时与电工围杆带式类似，所不同的是，电信工围杆绳单腰带式安全带，可以通过调节3个调节环实现调节围杆绳长短，满足作业人员操作的需要。

悬挂作业类：适用于建筑、造船、安装等行业，分单腰带式和双背带式2种。

单腰带式有6种规格的安全带可供作业人员选择。

(1)J1XY——架子工Ⅰ型悬挂单腰带式。

(2)J2XY——架子工Ⅱ型悬挂单腰带式。

(3)LXY——铁路调车悬挂单腰带式。

(4)DxXY——电信工悬挂单腰带式。这种安全带适用于电信工在线路上作业使用，操作人员在吊篮内可以根据工作需要变换作业位置。

(5)T1XY——通用Ⅰ型悬挂单腰带式。这种安全带使用的安全绳长达3m，使用时工作范围相对加大。

(6)T2XS——通用Ⅱ型悬挂自锁式。这种安全带适用于特殊作业场所，如高层建筑外墙装修、粉刷、清洗等作业，在作业者活动的高度或坡度范围内，将一根安全带和自锁钩配套的合成纤维或钢丝绳固定，自锁钩可以在绳上自由活动，作业者将安全钩连接在自锁钩上，只要将自锁钩移动到工作需要的位置上即可进行工作。

双背带式有4种规格的安全带可供作业人员选择。

(1)T1XB——通用Ⅰ型悬挂双背带式。在发生坠落时，双背带可以减轻一部分人体腰部受力，以达到更好的保护作用。

(2)T2XB——通用Ⅱ型悬挂双背带式。此种安全带有背带和胯带，在发生坠落时将冲击力分散在双臂、双胯和腰部，使作用在腰部的冲击力降低到最小，以达到最好的保护作用。

(3)T3XB——通用Ⅲ型悬挂双背带式。此种安全带为双腿带式，同样可以起到分散冲击力的作用。

(4)T4XB——通用Ⅳ型悬挂双背带式。此种安全带为双腿带和双背带式，适合于检查桥墩等需要将作业人员吊在空中的特殊作业。

攀登作业类：有3种规格的安全带可供作业人员选择。

(1)T1PH——通用Ⅰ型攀登活动带式。它适用于需要攀登爬高的作业人员使用，预防作业人员在攀登过程中坠落，如在烟囱顶上、铁塔或水塔顶上作业。使用者先系好安全带，左右手各佩戴一个与腰带相连的活动式攀登钩，两手交替将攀登钩挂在梯子或其他攀登物上，并始终保持一个攀登钩挂在梯子上，坠落发生时作业人员就会被截住。

(2)T2PH——通用Ⅱ型攀登活动带式。这是一种半开放半封闭式攀登安全带。与T1PH的不同之处是，只有一个攀登钩，另外一个是封闭的安全钩(葫芦钩)。使用时，作业人员需在途中先将安全钩(葫芦钩)挂好，然后再挂上攀登钩，作业人员可以停留在中途作业。

(3)TPG——通用攀登固定式。这是一种配有自锁钩的攀登式安全带。它适用于比较复杂的作业场所，如攀登烟囱的铁梯，梯子上先固定一根绳(这根绳可以是合成纤维绳也可以是钢丝绳，应有足够的强度)，当作业人员攀登时只需将自锁钩与固定绳连接好，起到限位和相对固定的作用，作业时沿绳子自由向上攀登，当发生坠落时自锁钩锁住，作业人员停止下滑。

安全带的技术要求

一、材料要求

安全带和绳必须用锦纶、维纶、蚕丝等具有一定强度(见表2)的材料制成。用于制作安全带的材料还应具有重量轻、耐磨、耐腐蚀、吸水率低和耐高温、抗老化等特点。电工围杆带可用黄牛皮制成金属配件用普通碳素钢、合金铝等具有一定强度的材料制成包裹绳子的绳套要用皮革、人造革、维纶或橡胶等耐磨抗老化的材料制成。

二、尺寸要求

三、零部件强度要求

作为防高处坠落的用品，组成安全带整体产品的各个零部件应首先符合规定的强度要求，检验合格后才能用于组装安全带。零部件强度要求见表2所示。

四、整体性能要求和检验

1.围杆作业类安全带要进行整体静负荷检验

按照规定的方法，当静拉力为4413N时，带、绳及金属配件应无破断。

2.悬挂作业类安全带要进行整体冲击检验

用100kg重的模拟人形砂包，悬挂点与腰带在同一水平面上，自由释放砂人，所测得的冲击力应不超过 8825N，并且安全带的构件不能有破断、脱钩现象。架子工安全带由于使用时是高挂低用，试验时需将模拟人形砂包抬高1m(腰带所在水平面较悬挂点所在水平面高1m)做冲击试验。

3.有自锁钩的安全带应做整体冲击试验

自锁钩放置在距悬挂点下方0.8m处，冲击时将100kg重的模拟人形砂包自由释放，自锁钩下滑的距离应不超过1.2m。

4.与缓冲器联合使用的安全带要做冲击试验

所测得的冲击力应不超过8820N。

5.速差式自控器应做冲击试验

试验时将速差式自控器悬挂在作业点上方，将绳索拉出0.8m，自由释放模拟人形砂包，绳索拉出长度应不超过1.2m。

五、其他要求

1.金属钩必须有保险装置(铁路专用钩除外)，金属钩舌弹簧的有效复原次数不少于2万次。钩舌与钩体咬口平整，不能偏斜。

2.自锁钩的卡齿应有足够的硬度，应大于HRC60。

3.金属件的表面应光洁、防锈，无麻点、无裂纹，边缘呈圆弧形。

4.圆环、半圆环、三角环、8字环、品字环、三道联不准焊接，调节环只允许对焊。金属件的边缘应光滑，呈圆弧状。

安全带的使用和保管在使用安全带时应注意以下9个问题。

1.应选用经检验合格的安全带产品。使用和采购之前，应检查安全带的外观和结构，检查部件是否齐全完整，有无损伤，金属配件是否符合要求，产品和包装上有无合格标识，是否存在影响产品质量的其他缺陷，发现产品损坏或规格不符合要求时，应停止使用，及时调换。

2.不得私自拆换安全带上的各种配件。更换新件时，应选择合格的配件。

3.应采取高挂低用，或水平悬挂的使用方式，并防止摆动、碰撞，避开尖锐物质，不能接触明火。

4.不能将安全绳打结使用，以免发生冲击时安全绳从打结处断开。应将安全钩挂在连接环上，不能直接挂在安全绳上，以免发生坠落时安全绳被割断。

5.使用3m以上的长绳时，应加缓冲器。必要时，可以联合使用缓冲器、自锁钩、速差式自控器。

6.作业时应将安全带的钩、环牢固地挂在系留点上，卡好各个卡子并关好保险装置，以防脱落。

7.在低温环境中使用安全带，要注意防止安全绳变硬断裂。

8.使用频繁的安全绳应经常做外观检查，发现异常时应及时更换新绳，并注意加绳套。

9.应将安全带贮藏在干燥、通风的仓库内，不要接触高温、明火、强酸、强碱和尖利的硬物，也不能暴晒。搬运时不能用带钩刺的工具，运输过程中要防止日晒雨淋。

安全带的问题

1. 品种问题

现行的安全带国家标准颁布于1985年，随着建筑业的快速发展，使用场所的不断增加，一些新的作业方式仍然找不到合适的品种，不 能满足市场需求。

2. 安全绳的长度

安全绳的长度直接影响冲击力，安全绳越长，冲击距离越大，冲击力就越大。对同材质、同结构、不同绳长的安全带做冲击试验，结果显示，当冲击距离为2m时，冲击力为5880N，当冲击距离为2.5m时，冲击力为6860N，当冲击距离为3m时，冲击力为7350N。考虑到一定的安全系数，我国将安全绳的最大长度规定为2.5m，架子工安全带的绳长规定为1.5m。世界各国对安全绳长度的限制不尽相同，但均规定在3m以内。美国、日本、德国均将绳长限制在2.5m以内。

在安全带的生产和使用中，有些企业和用户尚未认识到安全绳长对冲击力的直接影响，认为绳子长一点、短一点无所谓，生产或使用中随意将绳长加大。这样做会给作业人员带来很大的潜在危险，一旦发生坠落事故，后果将不堪设想，这一问题应引起生产者和使用者的足够注意。

3. 安全带的原材料

标准中规定，安全带和安全绳应使用锦纶、维纶、蚕丝料，金属配件应使用普通碳素钢。事实上，由于维纶材料的强度低，在实际生产中使用得越来越少。蚕丝材料的强度与锦纶相似，耐热性能好，比重轻，是制作安全带的好材料，但价格高，除特殊场所外很少使用。随着科学技术的不断发展，新技术、新产品的研究开发，一些强度高、重量轻、舒适性较好的新材料被用于安全带、安全绳的生产，这些材料不应被排斥在安全带生产之外。

另外，生产者在选择原材料时，应注意识别高强丝与丙纶丝。丙纶丝不耐老化，是国家明令禁止用于生产安全带的材料。如果将丙纶用于生产安全带，对使用人员的生命安全将造成极大的威胁。由于丙纶丝与高强丝在外观上很相似，非专业人员很难识别，生产厂家在购买原材料时应特别给予注意。当不能识别其真伪时，应送有关部门进行检验，检验合格后方可使用。安全带的使用者也应提高自我保护意识，购买时注意识别安全带的材料，应向生产企业索要相关的证明。不能确认时应避免使用。

4. 金属配件的生产工艺

安全带标准中明文规定，不准使用焊接的半圆环、三角环、8字环、品字环、圆环。但是，一些企业为了降低生产成本，仍然用焊接件组装安全带，一些使用者也未对这个问题引起足够的重视，这其中存在着极大的不安全隐患。焊接工艺本身是一种古老的生产工艺，焊接质量好，焊口强度不会低于配件的其他部位焊接质量不好，则金属件受力时，会首先从焊口处断开。生产焊接件的企业多是技术水平低、加工能力差、质量不能保证的非正规厂家，使用这样的配件组装安全带是很危险的。一旦发生坠落事故，伤亡在所难免。所以，无论是生产者、销售者还是使用者都应对这一问题引起足够的重视，各自把好质量关。