起重机安全技术基础知识.doc

起重机安全技术基础知识

教学课时：2课时
教学目的:了解起重机各构件基础知识、掌握起重机作业安全技术。
教学重点：起重机主要零部件安全技术
教学难点：滑车与滑轮构造及安全技术。

起重机作业人员职业资格培训教案

主要零部件及附属设施安全技术
起重机械的索具包括：麻绳、钢筋绳
第一节 麻绳
1．麻绳的种类：可分为白棕绳、线麻绳和混合绳。白棕绳用龙舌兰麻制成，线麻绳用大麻或苎麻制成。混合绳用龙舌兰麻和苎麻各半混合制成。这三种麻绳中，白棕绳抗拉力和抗阻力较强，而且耐腐蚀、耐摩擦、有弹性，当突然受到冲击时不易断裂，在起重作业中用得较多。
2．麻绳的强度计算：Fmax ≤ Fn / K
式中：Fmax——麻绳的工作拉力，N；Fn——麻绳的破断拉力，N；K——麻绳的安全系数。
如果不知道麻绳的破断拉力，可根据许用应力来计算麻绳的工作拉力：Fmax=2.45πd2·σ·N
式中：d——麻绳的直径。 σ——麻绳的许用应力。
麻绳的安全系数K值表 麻绳许用应力σ值表
使 用
情 况
绳 类 名 称
白棕绳
线麻绳
地面水平运输设备
3
5
高官系挂或吊先设备
6
8
用慢速机械操作载人
10~15
不准用
种类
起重用麻绳
捆把用麻绳
线麻绳
5.5×105

白棕绳
1×105
5×105

例：一直径为d=20毫米的Ⅱ级白棕绳、在作千斤绳时允许带多少重量？
解：由表查得知 安全系数K=5破断拉力Fn=2110kg，则Fmax ≤ 2110/5=422 kg
答：作千斤绳时该绳允吊422 kg
经过验算推荐，如果在使用过程中缺少麻绳的破断拉力的数据时，可用下列公式计算：
F=0.5 d2 （d——麻绳的直径毫米）
3．麻绳的使用安全技术
（1）、麻绳使用前必须认真检查、若发现有黄斑应降级使用。有鼠尿的禁止使用，做千斤绳时，麻绳的负荷不许大于使用拉力。
（2）、麻绳一般用于重量较轻的物体的捆绑，吊装及桅杆。
（3）、用于滑车式滑轮组的麻绳所承受的附加弯曲及磨损，滑轮
的直径应比麻绳直径大10倍以上，绳槽的半径应比麻绳的半径大四分之一。
（4）、使用中，如果麻绳有扭曲时，应设法抖直，以免损伤麻绳的内部纤维，不容许麻绳在尖锐或粗糙的物体上拖拉，以免降低麻绳的强度，短缩使用寿命。
（5）、在捆扎物件时，应避免麻绳直接与物件尖锐处接触处须与麻袋或木头等衬垫。
（6）、旧麻绳表面均匀磨损不超过直径百分之三十，局部损伤不超过直径的百分之十。
（7）、麻绳不宜在腐蚀作用的化学物品（如酸、碱）的地方使用。存放应在通风良好干燥的地板上，不要受潮湿烘烤。
（8）、新麻绳开卷使用，应按缠绕方向展开，使用绳头的一端放在下面，从卷内拉出绳头，以免打结。
（9）、编结麻绳时，拧松的长度约为麻绳直径的10倍左右，每个麻绳要求穿压三花以上偏按长度在20~30厘米为宜。以上基本概述麻绳使用中的技术规范望切记避免事故发生。
4．麻绳的绳结（实际操作）
第二节 钢丝绳
钢丝绳在起重机中用作起重绳，小车牵了绳，变幅绳。在装卸中用作货物的捆绑。钢丝绳具有饶性好，承载能力大，过载能力强，自重轻和转动平稳无噪音等优点。
1．钢丝绳的构造及特性：
（1）、钢丝绳采用优质碳素钢（50﹟ 60﹟ 65﹟）钢丝冷拉后经热处理制成，抗拉强度1400~2200N/mm2（140~220kgf/ mm2）
（2）、钢丝绳芯有 纤维芯（麻绳）石棉芯和金属芯三种。起重用钢丝绳一般都是有机纤维芯，它能拧油以润滑内部钢丝、并能防止生锈。但是在高温环境工作的钢丝绳应采用石棉芯。
麻芯有油侵麻芯、油侵石棉芯、油侵棉纱芯等；麻芯的作用是防止内部钢丝生锈及减轻工作时钢丝间的摩擦，使钢丝具有抗挤压、抗冲击，增强柔性和载荷分布均匀的特点。
（3）、起重用的钢丝直径一般大于0.5毫米。按钢丝韧性将钢丝绳分为二特别号：Ⅰ号和Ⅱ号三级；特别号韧性最好，Ⅰ号韧性较好，Ⅱ号韧性一般。起重作业中通常采用Ⅰ号钢丝绳。
（4）、钢丝绳按其股绕念方向不同，可分为左旋钢丝绳和右旋钢丝绳，它们的特征和用途并无区别，但习惯上多用右旋钢绳。
（5）、钢丝绳的捻绕法有顺绕、交绕（递绕）混合绕三种，交绕钢丝绳在负荷时不会扭动和松散在起重机械和起重作业中广泛采用。
（6）、钢丝绳按断面结构分，可分为普通型、符合型、密闭型三种。按钢丝间的接触状况不同，又分为点接触、线接触和面接触三种。
(7)、普通钢丝绳又称点接触钢丝绳，通常是由六个钢丝股围绕一个绳芯捻制成；在起重作业中常用的有6×19+1和6×37+1等；它们的绳芯均是麻芯。钢丝绳股中钢丝排列规则是中心是一股钢丝，第一层包上六根钢丝，以后每层都比里层多六根钢丝。
2．钢丝绳型号规格符号含义
图标举例
钢丝绳D —6×37 + 1 — 35 — 150 — 特 — 5 — 甲
钢丝绳类型代号
公称抗拉强度为150kg/mm2
钢丝绳的直径毫米
钢丝绳的有机物芯（例如麻芯）
钢丝绳每股的钢丝数
钢丝绳的股数
钢丝绳的型号（例如D型、X—D型）

3．钢丝绳的安全系数与合理选用（见书68页）
安全系数—预先给予钢丝绳的一种储备能力，这种储备能力就是安全系数。
（1）、见表3-1机构用钢丝绳安全系数
见表3-2 其它用途钢丝绳安全系数
（2）、钢丝绳的选择：如作为吊装重物或穿绕滑车用的钢丝绳，则应选择6×37+1或6×61+1的钢丝绳，如用作缆风绳或拖拉机应选择6×19+1的钢丝绳，又如在起重作业时，可选用光面钢丝绳。
4．钢丝绳的许用拉力计算 P=Sb/K
式中：P—钢丝绳许用拉力，公斤力
Sb—钢丝绳的破断拉力，公斤力
K—钢丝绳的安全系数 Sb和K可查表取得
例；有一直径为30毫米钢绳6×37+1；钢丝的抗拉强度为185公斤力/毫米2，用它来起吊设备，使用性质为机动中型
问：钢绳允许起吊多少重量？
解：查钢丝绳安全系数表K=5.5，，破断拉力Sb=63150×0.82=51780公斤力，
则允许吊重为 P=Sb/K=51780/5.5=9420公斤力，对于结构为绳6×19+1强度极限为140~155公斤力/毫米2。钢丝绳的破断拉力可用下列公式近似计算，破断拉力Sb=45d2 d—绳径以毫米代入，如果去安全系数K=5时，可用下式计算许用拉力，许用拉力P=0.01 d2 d—绳径以毫米代入，许用拉力T力
5合理选择卷筒式滑轮与钢丝绳的直径比
钢丝绳绕过卷筒式滑轮时产生反复弯曲，引起钢绳的疲劳，反复弯曲到一定次数引起钢绳断裂，因此为保证钢绳有一定的使用寿命，因此对卷筒式滑轮直径与钢绳的比值作了一定的规定，以保证起重机械工作的安全可靠。
即 D轮径≥L d d—绳径 L—导数
（一般取12~30， 其中手动取12~20，机动取20~30）
6．滑车与钢丝绳直径比
我厂基本采用桅杆式（手动）D≥16d，一吨以下手动卷扬机）D≥12d，带抓斗起重机 一类轻型D≥20d 二类重型D≥30d
7．吊挂捆扎用钢丝绳的容许拉力计算
最大拉力P=Q/nCosα Q—物体重量 公斤力 n—钢绳根数
例：有一重物为10吨力，用四根等长的钢丝绳吊装，钢
α 绳之间最大夹角为900
问：每根绳承受的拉力是多少？
解：因为钢丝绳之间的最大交角为900
每根钢绳承受的最大拉力为P= Q/nCosα

=10000/4×Cos450=10000/4×0.707=3536 kg公斤力
从上面计算式中可以看出当Q一定时α角越大，则P越大。一般地说α角在300~450为宜也就是说钢绳之间的夹角最好小于900（角度系数 见书72页 钢丝绳的使用与维护 见书73页 钢丝绳的检验与报废标准 见书74页）
8．钢丝绳的连接方法常用的有卡接法和编接法两种钢丝绳绳卡一般有三种形式：
骑马式、U型和人型卡接法常用于制造，编接吊索和固定缆风绳的场合，但连接处不能

与卷筒式滑轮接触。
9．使用钢丝绳绳卡接法的安全技术要求
（1）、钢丝绳卡在使用时，见书73页“绳卡压板应在钢丝绳长头一边、绳卡间距不应小于钢丝绳直径的6倍。”
（2）、使用时每个绳夹都要拧紧，以钢丝绳压扁三分之一直径为宜。
（3）、由于钢绳受力后拉伸变形，因此受力后可以进行二次拧紧。
10．钢丝绳绑接法多用来制作吊索和连接钢丝绳、编接部分长部分不得小于钢绳直径的15倍，或最少不少于三朵花，并且不得短于300毫米。
11．常用的钢丝绳结有以下几种
（1）、平接法 在固定二钢丝绳末端使用。
（2）、单锚索结 是固定钢丝绳末端使用。
（3）、环圈结 在绳的一端要求有环圈时使用。
（4）、粗索法 它是在两根钢丝绳二端连接时用，或把一根粗索与吊环等连接时用，这种方法安全可靠，解开结扣也很容易。
（5）、活套法 在吊圆形物件时用。
（6）、吊钩法 是在钢丝一端起吊物品时使用，钢丝绳的另一头用钢丝夹子或钢丝固定。
第三节 滑车（轮）与滑车组（滑轮）
1．安装在固定位置轴上的滑车（轴固定不动）叫做定滑轮。主要用来支承绳的运动，一般多作导向滑车和平衡滑车使用。在不考虑摩擦力的情况下，即（拉力）P=Q（重物重量）实际上，滑轮转动时存在运动阻力。总是P＞Q，即（拉力）P=Q/n （ n：滑车的效率 钢丝绳n =0.94~0.98 标绳n：0.80~0.94）
2．安装在运动轴上，能和被吊物一起升降或被牵引物一起移动的滑车叫做动滑车。按用途可分为省力滑车和省时滑车。
3．省力滑车在不考虑摩擦阻力的情况下，每根绳索承担的力只有物体重量的二分之一。
即 P=Q/2 P

P

G P1
G A省力滑车 B省时滑车

4．省时滑车：见图B拉力不是作用在动滑车的心轴上，省时滑车提升1米时，重物上升2米，这样就提高了物体的起升速度。但是拉力P同时受到物体重量Q和另一拉绳P1的作用，所以拉力P同样要增加，因此又叫做费力滑车。
5．导向滑车：它不省力也不改变速度仅改变拉力方向。导向滑车及受力分析如下图：
P1 P1
P2
α

P2

P = P1 × Z （式中：P—导向滑轮所受的力；P1—牵引绳的拉力；Z—角度系数）
导向滑车角度系数
角度α
00
150
22.50
300
450
600

Z
2
1.94
1.84
1.73
1.41
1

从上表可以看出导向滑车上钢丝绳夹角越大，拉力P越大
6．滑车组是由一定数量的定滑轮和动滑轮及绳索组成，具有定滑轮和动滑车的优点，可以用多门滑车组组成。
滑车组起吊重物时，跑绳拉力P=Q×载荷系数 式中 P—跑绳所需拉力，Q—计算载荷（包括滑车及钢绳自重）
7．起重钢丝绳的长度计算公式：L=n（h+3d）+I+1 式中：L—钢绳长度（米）；n—工作绳数； I—定滑车至卷扬机之间的距离；h—提升高度
8．使用滑车时的安全技术要求：
（1）、新滑车使用前作1.25倍起额定负荷试验。
（2）、使用前查明滑车的额定起重量，不准起负荷，无法查明时可查表。
（3）、检查滑车各零部件是否完好，装配有无问题，如有缺陷，严禁使用。
（4）、使用的钢丝绳直径必须符合规定要求，钢绳与滑轮槽偏角不超过40~60。
（5）、在受力方向变化较大的地方和高空作业中，不宜使用吊钩型滑车，应选择吊环式滑车，以防脱钩，如用吊钩型时，必须用铅丝封口。
（6）、在使用过程中，应对滑轮、轴定期加润滑油，减少轴承磨损。
（7）、在高空拆卸滑轮时，禁止从高空抛下，防止伤人和损坏滑车。
（8）、开口滑车使用过程时必须先将活络板盖好，以防钢绳弹出伤人。
（9）、滑车组穿好钢丝绳后，要逐步收紧绳索试吊，仔细检查各部是否良好，有无卡绳，摩擦之处，调整后方能使用。
（10）、若多门滑车在使用其中几门滑车时，滑车的起重量应相应降低，降低的重量接门数的比例确定。如何的五门滑车使用了门只能吊30T。
（11）、为提高滑车组的起重能力，减小阻力，在吊装大型设备时，应采用双跪头的双联滑车组，若只能采用单跪头的穿绕法时。要用花穿法。使用滑车的门数较多时，最好用大花穿法，跪绳的拉力必须在卷扬机的安全牵引力的范围内，所用钢丝绳的安全系数应不小于5。
（12）、滑车组两滑车的滑轮中心应保持一定的距离，不能小于规定的数值
9．用滑车组起吊重物时，自由端（引向绞车）所需拉力，接如下公式
求得：S=Q/（η×n）
Q—起吊物体的重量；
n—滑车组的绳数（等于定滑车和动滑车的总和）；
η—滑车的效率 接如下公式求得η=1/（n χn）×（χn-1）/（χ-1）
χ—每个滑车的阻力系数可采用1.04
例：滑车绳数为6的滑车组，起吊Q=20吨的物件，问引到绞车的牵引力是多少？
解：先求滑车效率η η=1/（n χn）×（χn-1）/（χ-1）=1/（6×1.046）×（1.046-1）/（1.04-1）
所以，S=Q/（η×n）=20/（0.87×6）=3.83吨 答：引到绞车的牵引力为3.83T。
10．滑车的安全检查与报废标准（见书81页）

第四节 吊钩（83页 20号优质低碳钢整体锻制而成）
吊钩的报废标准 （见书85页）

Ⅰ—Ⅰ吊钩螺纹退口槽处 受拉伸作用

Ⅱ—Ⅱ该处弯矩最大 受弯曲作用

Ⅲ—Ⅲ该处受剪切应力最大作用

第五节 绞磨
绞磨是一种人力驱动起重设备，适用于起重速度不高，
重量不大，没有电源或机动卷扬设备的起重作业中。
1．绞磨的具体操作方法是：
先将绳索在磨芯上绕3~4圈，增加绳索与磨芯的
摩擦防止打滑，由2~4人推杆旋转磨轴，绳磨用
人拉紧，随转随收，即可起吊式牵引重物。
2．绞磨的推力计算公式：P=（Q × r × K）/ R
P——加在推杆上的力；
Q——绳索上受到的力；
r——磨芯的半径；
R——推杆上推力的中心至磨芯中心之间的距离。
K——阻力系数 K=1.1~1.2以上公式中可看出要减少推力，就是加大R即加长推杆的长度。
3．绞磨的使用安全技术
（1）、绞磨应放安在平整、无障碍的地方，并固定牢，防止磨架移动或歪斜。
（2）、跑绳的一端由磨芯的下半部引向牵引物，并接吸时针方向绕在磨芯上，另一端由磨芯的上半部引出。
（3）、跑绳应水平的引出至导向滑车，不得直接引向高处。
（4）、发现卡绳现象，立即停车，理好绳索后方能继续推动绞磨工作。
（5）、绞磨上应装有防止磨芯反转的制动机构，防止磨芯反转伤人。
（6）、绞磨在停止转动时，应将制动器上好，并将跑绳和拉绳锁牢固定后，操作人员才能离开。
（7）多人操作要分工明确，专人指挥，同一行动，严禁无关人员在跑绳及拉紧绳索的两旁停留。
卷扬机安全技术
一、卷扬机的分类：按驱动方式可分为手摇和电动两种；按卷筒分可分为单筒式、双筒式和多筒式卷扬机；按工作原理分为摩擦式、齿轮式、齿轮摩擦式、电动卷扬机可分为可递式和摩擦式两种。速度可分为快速（每分钟25~130米）慢速（7~13米/分钟）两种
二、卷扬机的构造及安全运行 92页
三、电动卷扬机的使用安全要求
（1）、电动卷扬机安装距离应在重物起吊距离15米以外，如用桅杆起重机时，其距离不得小于桅杆高度。
（2）、卷筒的中心至最近的一个导向滑车的距离应大于卷筒长度的20倍，当绳索绕到
卷筒的防绕入，当绳索绕到卷筒的中心时，绳索应与卷筒中心线垂直。
（3）、钢丝绳必须与卷筒牢靠固定，卷筒的最小允许直径为钢丝绳的16~20倍，当钢丝绳留放到需要的长度时，留在卷筒上的钢丝绳不得少于3圈。
（4）、卷扬机的固定必须牢靠、坚实、稳固，防止在起重物体时倾倒和滑移。
（5）、卷扬机电器控制要放在操作人员身上，所有电气设备应装有接地线，以防触电，电气开关需要保护等。
（6）、开车前应检查卷扬机各部分机件转动是否灵活，制动装置是否可靠灵敏。
（7）、操作人员必须熟悉卷扬机的性能、结构，有实际操作经验。
（8）、工作时，卷扬机周围两米内不准站人，跑绳的两旁及导向滑车的周围也不准站人。
（9）、卷扬机运转时，动作应平稳均匀，起吊重物时应先缓慢吊起，当跑绳已拉紧时，严禁猛摇式突然起动加速，并应检查绳扣及物件的捆绑是否结实、牢靠。
（10）、严禁起负荷使用卷扬机、不得将重物悬于半空，吊物下禁止人员逗留或行走。
（11）、操作卷扬机要严格做到，信号不明，钢绳跑偏，起负荷刹车不灵不开车。
（12）、卷扬机停止工作后，要切断电源，控制器放到零位，用保险闸制动刹紧，跑绳放木分。

7