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起重技术起重技术起重作业常用计算复杂环境下的起重作业大件重物的装卸与搬运起重吊装工艺起重作业方案的编制与实施起重作业事故及预防第一章 起重作业常用计算起重作业经验十分可贵只凭经验而不做计算，不作计算，在情况或条件稍与经验不同时，就有可能产生严重事故 既要有经验，又要会进行计算既要有经验，又要会进行计算 第一节 起重吊装的计算载荷 一、计算动载荷 在设备的起吊、牵引运输起吊、牵引运输过程中，因机械传机械传动和操作时的突然启动或刹车动和操作时的突然启动或刹车，均能增大设备本身以及起重索具所承受的载荷。这个增大了的载荷，用动载系数近似计算。Gj=K1(G1+G2)具体有两种情况：垂直吊装时 设备运输时垂直吊装时在垂直吊装的场合，起升机构的最大垂直动载荷产生于由松弛钢丝绳全速起吊，使设备骤然离地和设备全速下落时的紧急制动情形。这个最大载荷等于静载荷、惯性载荷、振动载荷三者之和。因此，在吊装工程实际计算时，将静载荷乘以大于1的动载荷系数来考虑动载荷的影响。Gj=K1(G1+G2)K1=1.11.3设备运输时设备在运输过程中，因道路不平引起运输车辆振动，使设备受到的载荷增大，因此在验算设备强度时，其计算载荷应为自重乘以动载系数Kl。Gj=K1G K1=1.21.3二、计算不均衡载荷计算不均衡载荷用以考虑与设计计算的理想条件不同的不平衡因素。捆绑作业时绳索的不均匀受力。由于地质变化而产生的桅杆不均匀沉陷，引起分支单桅杆的受力不均衡。由于多台卷扬机共同使用，其卷筒直径、转速、操作启动及制动不一致引起的各套装置受力不均衡。在对起重吊索具的选择和验算时，引入不均衡系数K2，一般地，K2=1.2。Gj=K2G三、综合计算载荷在设备起吊、运输过程中，对可能在设备起吊、运输过程中，对可能同时同时承受承受冲击振动影响与不平衡载荷影响的吊索具，冲击振动影响与不平衡载荷影响的吊索具，在选择和验算时，应以静力平衡计算出的静在选择和验算时，应以静力平衡计算出的静载荷乘以动载系数载荷乘以动载系数K1与不均衡系数与不均衡系数K2，作为作为该吊索具所承受的综合计算载荷。该吊索具所承受的综合计算载荷。Gj=K1K2(G1+G2)第二节 重物搬运牵引拉力计算 一、滑运设备牵引拉力计算 1.平地滑运设备牵引拉力计算 摩擦力：FQj 实际牵引力：PKFKQj K滑动摩擦力修正系数，K=1.52启动牵引力：P起K起FK起Q j K起启动附加系数，一般取2.55。例题：有一钢质构件重150KN，在钢轨上滑动，求所需牵引力。钢质构件在钢轨上滑动，取摩擦系数 0.25，动载系数K1=1.2摩擦力为FQj 0.251.2150=45kN实际牵引力：PKF取K1.5P=1.54567.5kN该设备起动时的牵引力：取K起2.5P起K起F2.545112.5kN2.斜坡滑运设备牵引拉力计算在斜坡上拖运重物时要同时考虑摩擦力及重力在斜坡上的分力对牵引力的影响。向上滑移时：P=FQsin=Qjcos+Qjsin =Qjcos(+tg)=Qj(+1/n)向下滑移时：P+Qjsin=Qjcos P=QjcosQjsin =Qjcos(tg)=Qj(tg)=Qj(1/n)讨论：当当 tg tg 时，时，P P 0 0，要向下滑动，必须用力要向下滑动，必须用力；当当 tg tg 时，时，P P 0 0，重物能在坡上自动下滑；重物能在坡上自动下滑；当当 tg tg 时，时，P P 0 0，需要设置溜绳使重物缓需要设置溜绳使重物缓慢下滑。慢下滑。【例】某压力机车间需安装一台某压力机车间需安装一台16t的模锻锤。它的上的模锻锤。它的上砧座质量为砧座质量为100t，需用钢拖排在钢轨上从仓库滑运到车需用钢拖排在钢轨上从仓库滑运到车间。路途上经过间。路途上经过110的坡度，求上坡及起动时的牵引的坡度，求上坡及起动时的牵引力为多少？力为多少？【解解】已知】已知 Q=100t，钢拖排在钢轨上滑动摩擦系数钢拖排在钢轨上滑动摩擦系数=0.12，取，取 K1=1.1。Q计计K1Q1.110010ll00kN S=Q计计(+1/n)=1100(0.12+1/10)=242kNS起起=K起起S 取取K起起=2.5S起起=2.5242=605kN上坡时的起动牵引拉力为上坡时的起动牵引拉力为605kN。二、滚动设备牵引拉力计算 1.平地滚运设备牵引拉力计算平地滚运设备牵引拉力计算 当滚杠的重量（当滚杠的重量（nW）可以忽略不计时可以忽略不计时2.斜坡滚运设备牵引拉力计算 沿斜坡向下滚动时3.起动时的牵引拉力 引入启动附加系数K起1.554.滚杠容许荷重与需用根数计算滚杠的容许荷重滚杠的容许荷重 W45D530D不同材料的滚杠，其容许荷重不同不同材料的滚杠，其容许荷重不同滚杠根数的计算滚杠根数的计算l滚杠有效承压长度，滚杠有效承压长度，cm。【例】今有一台今有一台150150t t30t30t桥式起重机，其主梁桥式起重机，其主梁重为重为3030t t，需从车间外运到车间内进行组装。车需从车间外运到车间内进行组装。车间内尚未作地坪。用钢轨拖排、道木和间内尚未作地坪。用钢轨拖排、道木和D=8.9cmD=8.9cm的无缝钢管滚杠进行滚运。试求起动时的牵引的无缝钢管滚杠进行滚运。试求起动时的牵引拉力和所需滚杠的根数？其中最大坡度为拉力和所需滚杠的根数？其中最大坡度为1 11010。【解】已已知知Q=30tQ=30t；D=8.9cmD=8.9cm；1 1=0.1=0.1（滚滚杠杠在在道道木木上上滚滚运运）；2 2=0.05=0.05（滚滚杠杠在在钢钢轨轨上上滚滚运）。运）。取取K K1 1=1.1=1.1；K K2 2=1.3=1.3；K K起起=2.5=2.5 Q Q计计=K K1 1K K2 2Q=1.1Q=1.11.31.3303010=429kN10=429kN 启动时的牵引力为启动时的牵引力为若若组组成成钢钢拖拖排排是是用用4 4根根1818号号的的轻轻轨轨，其其底底面面宽宽度度 B=8cm,B=8cm,滚滚 杠杠 容容 许许 载载 荷荷 W=350DN/cm,W=350DN/cm,而而D=8.9cm,D=8.9cm,每每 根根 滚滚 杠杠 上上 有有 效效 承承 压压 长长 度度 为为=4=48=328=32cmcm。需要滚杠的根数为需要滚杠的根数为：因考虑前后倒运，选用810根滚杠。5.滚杠搬运重物时拉力的估算现现场场实实际际工工作作中中，为为了了计计算算简简便便，常常将将平平地地采采用用拖拖板板滚滚杠杠运运输输时时的的牵牵引引力力计计算算简简化化为为一一个经验公式来计算：个经验公式来计算：S SfQ fQ ff综综合合滚滚动动摩摩擦擦系系数数，f f0.100.100.200.20，也有时取也有时取0.250.25。此此公公式式适适用用于于平平地地搬搬运运时时的的正正常常拐拐弯弯和和小小于于5 5的的斜斜坡坡。道道路路较较平平坦坦时时f f取取小小值值，在在道道路路条件较差，稍有坡度和急拐弯时，条件较差，稍有坡度和急拐弯时，f f取大值。取大值。作为经验系数选择因人而异。作为经验系数选择因人而异。三、运输设备的估算拉力 表16 平地滑运设备所需拉力 表15 平地滚运设备所需拉力 例题：使用下走板为木板，在滚杠上水平例题：使用下走板为木板，在滚杠上水平搬运重为搬运重为150kN的一台设备，滚杠直径为的一台设备，滚杠直径为10cm，求所需的水平拉力。求所需的水平拉力。解：用滚杠搬运时移动速度较低，取用滚杠搬运时移动速度较低，取K1=1.0，钢对木的摩擦系数钢对木的摩擦系数1 1=0.1=0.1，钢钢对钢的摩擦系数对钢的摩擦系数2 2=0.05=0.05，牵引力为牵引力为启动附加系数取K起2.5P起K起S2.52.25=5.625kN 第四节 常用索具的计算 一、钢丝绳 1.钢丝绳的种类及性能 它的优点是：自重不大，挠性好，使用灵活，耐磨损，且能承受冲击载荷；在高速运行时运转稳定，噪声小；钢丝绳破断前有断丝预兆，整根钢丝绳不会立即断裂等。种类：（1）按捻制方法分：同向捻（左同向、右同向），交互捻（左交互、右交互）。起重作业中常用右交互钢丝绳。（2）按绳芯材料分：麻绳、石棉绳、钢丝。起重作业中常用麻绳作绳芯的钢丝绳。（3）按 每 股 丝 数 分：619+1、637+1、661+1，起 重 作 业 中 常 用619+1和637+1两种钢丝绳。2.钢丝绳的破断拉力计算钢丝绳的破断拉力与钢丝质量的好坏和绕捻结构有关，对其破断拉力作精确计算是困难的，只能作近似计算。Sb=500d2 （N)d钢丝绳的直径，mm。3.钢丝绳的安全系数 为了保证起重作业安全，钢丝绳允许拉力只是其破断拉力的几分之一。破断拉力与许用拉力之比为钢丝绳的安全系数。4.钢丝绳的许用拉力计算 钢丝绳在使用中，受到拉伸、弯曲、挤压和扭转的作用，为保证起重吊装作业安全，须将钢丝绳的破断拉力除以安全系数，作为钢丝绳容许受到的最大拉力，即许用拉力。5.钢丝绳吊索的受力计算图中每一根吊索的受力为：吊索与铅垂线之间的夹角。n受力绳的根数。可见夹角越大，钢丝绳受力越大。一般规定：吊索间的夹角为60o，不超过90o，最大也不超过120o。例题：有一台设备重Q20kN，用一对千斤绳吊装，千斤绳与铅垂线之间的夹角为30o，问需多粗的钢丝绳？解：每根钢丝绳的受力为：钢丝绳的安全系数取K=7 则Sb=500d2KS故至少选用11mm粗的钢丝绳。6.钢丝绳安全系数校核在实际工作中，经常是先凭经验选择绳子，然后校核其安全系数。如图，一重物Q=20t，选用30mm粗的一对钢丝绳绳扣进行起吊，校核其安全系数。作图求出吊索的拉力S=13t，求其安全系数：符合安全要求.7.钢丝绳的报废标准 钢丝绳使用到一定的损坏程度时，必须按规定报废，其报废标准如下：（l）每一节距（也称捻距，指钢丝绳中的任何一股缠绕一周的轴向长度）内钢丝断裂的数目超过10%时应报废。钢丝绳断丝数量不多，但断丝增加很快时也应报废。（2）钢丝绳整股断裂即应报废。（3）钢丝绳的钢丝磨损或腐蚀达到或超过原来钢丝直径的40%以上时，即应报废。在40以内者应降级使用。当整根钢丝绳的外表面受腐蚀而形成的麻面达到肉眼很容易看出时，应予报废。（4）钢丝绳受过火烧或局部电弧作用应报废。（5）钢丝绳压扁变形、有绳股或钢丝挤出、笼形畸变、绳径局部增大、扭结、弯折时应报废。（6）钢丝绳绳芯损坏而造成绳径显著减少时应报废。8.钢丝绳使用时的注意事项（l）钢丝绳要正确开卷。（2）在捆绑或吊运物件时，钢丝绳应避免和物体的尖角棱边直接接触，应在接触处垫以木块、麻布或其它衬垫物。（3）严禁钢丝绳与电线接触，以免被打坏或发生触电。靠近高温物体时，要采取隔热措施。（4）钢丝绳在使用中应避免扭结，一旦扭结，应立即抖直。使用中应尽量减少弯折次数，并尽量避免反向弯折。(5)钢丝绳套插接长度一般不小于钢丝绳直径的15倍,或不小于300mm 。（6）钢丝绳与卷筒或滑车配用时，卷筒或滑轮的直径至少比钢丝绳直径大16倍。不能穿过已经破损的滑轮，以免磨损钢丝绳或使绳脱出滑轮，造成事故。（7）钢丝绳穿过滑轮时，滑轮槽的直径应比钢丝绳的直径大12.5mm。如滑轮槽的直径过大，则绳易被压扁；过小，则绳易磨损。（8）使用前要根据使用情况选择合适直径的钢丝绳；在使用过程中，要经常检查其负荷能力及破损情况；使用后及时保养，正确存放。二、麻绳1.特点：具有质地柔软、携带方便和容易绑扎等优点，但其强度比较低。2.种类：白棕绳有三股、四股和九股捻制等多种形式，特殊情况下有十二股捻制。其中常用的是三股捻制品。3.许用拉力的估算：在施工现场缺乏资料可查，可进行估算。P57d2当直径小于26mm时，取5；直径大于26mm时，取7。当安全系数取5时P=8d2麻绳的选用在工作现场，知道被吊物体的重量Q而选择直径d时，麻绳的许用应力，起重用麻绳取10MPa，绑扎用麻绳取5MPa。例题：用两根麻绳起吊一3kN的重物，问需多粗的麻绳？因为是两根起吊，所以单根麻绳的许用拉力为1.5kN。于是三、合成纤维绳三、合成纤维绳常用的合成纤维绳有尼龙绳和绦纶绳，可用来吊运表面精细的机械零部件、有色金属制品、瓷瓶、开关柜等。合成纤维绳具有重量轻、质地柔软、弹性好、强度高、耐腐蚀、耐油、不生蛀虫及霉菌、抗水性好等优点。但其不耐高温，使用中应避免高温及锐角损伤。合成纤维绳的破断拉力为：Sp=110d2 K安全系数。合成纤维绳的安全系数可根据工作使用状况的重要程度选取，但不得小于6。其许用拉力为第五节 滑车及滑车组的计算 一、滑车的选配原则与系列（一）滑车的作用（1）定滑车：用来改变力及绳索的运动方向，而不能改变绳索的速度，也不能省力。（2）动滑车：省力（3）导向滑车：也叫开门滑车，它同定滑车一样，既不省力，也不能改变速度，只能改变钢丝绳的走向。这种滑车的夹板可以开启，使用时将绳的中间部分从开口处放进去。（4）滑车组：一定数量的动滑车和定滑车，通过绳索穿绕而组成的。它具有定、动两种滑车的特点，既能改变力的方向，又省力。（二）选配滑车组的原则（1）设备或构件的重量和提升（下落）高度，是选配滑车组的重要依据。（2）当卷扬机的牵引力一定时，滑车的轮数越多，速比越大，起吊能力也越大。（3）要考虑滑车组的阻力，特别是重物下降时可能使重物无法自由下落，要慎用多门滑车组。（4）双跑头牵引，能增加起重能力或下放高度的一倍。（三）滑车系列 起重作业中使用的H系列滑车有14种吨位、11种直径、17种结构型式，共103个规格，常用滑车见表110。二、滑车组的穿绕方法（一）滑车组的穿绕方法 1.滑车组钢丝绳的顺穿法 单跑头顺穿法的特点是简单易穿。但在吊装时由于连向卷扬机的钢丝绳拉力最大，死头端的拉力最小，每一工作绳受力不同，常出现滑轮偏斜，工作不平衡，对吊装操作不利。一般用于5门以下的滑车组。在起吊重量很大并采用多轮滑车组时，常采用双头顺穿法。双跑头顺穿法的主要优点是滑车工作平衡，避免滑车偏斜，并可减少滑车运行阻力，加快吊装速度。（二）滑车组的倍率 滑车组的倍率（传动比或变速比）就是滑车组省力的倍数。单跑头滑车组如牵引端从定滑车绕出，这时，滑车组的工作绳数等于滑车组的总滑轮数。如牵引端从动滑车引出，此时，滑车组的工作绳数等于滑车组的总滑轮数加1。（三）滑车组在拉紧状态的最小距离 滑车组在起重安装工作中，由于钢丝绳本身在制造过程中的绕劲，穿绕时的绕劲，随着荷重的不断起升，滑轮之间的距离逐渐缩短，这些绕劲都被赶到很短的钢丝绳中，并且钢丝绳之间的夹角越来越大，受力增加，因此，在拉紧状态下，必须保持它应有的距离，方能保证安全。在现场，一般两滑轮之间的距离应大于单轮直径的5倍。三、滑轮组的计算（一）用公式计算滑车组出绳拉力 1.滑轮组出头绳从定滑车引出时E滑轮轴和滑轮套的综合摩擦系数。采用滚动轴承时，E=1.02；采用青铜滑轮套时，E=1.04；采用无衬套滑轮时，E=1.06。【例】已知起重量为400kN、采用“五四走九”滑轮组，出头绳从定滑轮引出，当滑车组的滑轮轴套为青铜套时，求滑车组的出绳拉力？【解】由题知，动滑车上的有效分支数n=9，E=1.04，利用公式S=QEn（E1）（En1）=4001.049(l.04-1)/(1-049-1)=53.8（kN）2.滑车组出头绳从动滑车绕出时【例】已知起重量Q=100kN，采用“二二走五”滑子，出头绳自动滑车引出，当滑轮组的轴套为青铜套时，求出头拉力？3经过导向滑车时 以上计算所得的值，只是绳索自滑车组引出的出头拉力，如出头从滑车组引出后，还须穿过一个或几个导向滑车才能绕到卷扬机滚筒时，那么，每经过一个转向滑车绳索拉力就要增加一次，出绳经导向滑车后拉力的计算公式为：SK=SEKK导向滑车的个数。【例】已知起重量Q=100kN，采用“二二走四”滑车组，出头自定滑车引出，经过一只导向滑车，轴套均为青铜套。求最后出头绳的拉力？（二）查表计算滑车组出绳拉力 为了便于计算，滑车组出头绳拉力也可根据表112求得。（三）选择吊装用滑车组的计算 1.选择滑轮组的计算根据 及导向滑轮的布置情况，查表113选择滑轮组。【例】用起重量为50kN的卷扬机吊装Q为430kN的重物，试选择一组具有3个导向滑轮的滑车组（其中一导向轮装在定滑车上）。【解】先求得K=43050=8.6 导向滑车3个从表113查得接近并较大的K值为9.10，得知滑车组应有13支工作绳，下面的动滑车为6轮，上面的滑车为7轮（其中一轮作导向轮），另外再加两个导向轮，应采用“七六走十三”的滑车组。显然，这个滑轮组的门数较多，原因是卷扬机选择得太小。若换成100kN的卷扬机 则 查表得K=4.80，需要一个走数为6，工作滑轮总数为5的滑车组，结合一个导向滑车在定滑车上，应采用三三走六的滑车组。2.选择卷扬机的计算根据滑车组及导向滑轮的布置情况，在表113中查出K值。再由 计算出卷扬机拉力，确定卷 扬机功率。【例】吊起重力为150kN的构件，使用具有7根工作绳数和2个导向滑车（其中1个装在定滑车上）的滑车组，求在卷扬机上绳索的作用力？【解】由工作绳数为7、导向滑车为2，查表113，得：K=5.72，P=Q/K1505.7226.2kN因此，起吊该构件时可用起重能力为30kN的卷扬机。（四）穿绕滑车组所需钢丝绳长的计算 穿绕滑车组所需钢丝绳的长度为Ln（h3d）l 10 (m)l定滑车至卷扬机之间的距离，m 10钢丝绳端头固定所需绳长，单跑头取10，双跑头时取20。【例】某吊装现场，设置的滑车组工作绳数为6根，滑轮直径350mm，起升高度为20m，定滑车至卷扬机之间的距离为15m，求所需钢丝绳的长度？【解】L n（h3d）l 10 6（20+30.35）+15+10 151.3m（五）导向滑车的选择计算 导向滑车有其铭牌起重量，选用导向滑车，其受力不得超过铭牌吨位值。导向滑车的选择需根据其通过的钢丝绳角度计算出受拉力后选定。导向滑车的受力分析用图解法和解析法均可。图解法求导向滑车受力解析法求导向滑车受力跑绳进入和拉出间的夹角 两绳间的夹角愈小，导向滑车受力愈大。利用滚杠拖运一台100吨重的变压器，综合摩擦系数取0.25，请选用滑轮组及穿绕滑轮组的钢丝绳。解：拖运变压器所需的拉力为T=fQjfK1Q=0.251.1100=27.5t选用32kN卷扬机时:K=Q/P 275/320.99.5 由K=9.5及一个导向滑车查表113，K=9.88，工作绳数为13，滑轮总数为12，再加上一个定滑轮，应采用七六走十三的滑轮组。选用50kN卷扬机时:K=Q/P 275/500.96.1 由K=6.1及一个导向滑车查表113，K=6.69，工作绳数为8，滑轮总数为7，再加上一个定滑轮，应采用四四走八的滑轮组。采用四四走八的滑车组时，取E1.04，查表112，滑车组出绳拉力为S=0.15T0.1527541.25kN取钢丝绳的安全系数K=5Sb=KS541.25206.25kN有由Sb=500d2应选用637121.5的钢丝绳穿绕滑车。动滑车所受拉力为27.5吨，为一四门滑车，应选用H324D型滑车。定滑车受力为定滑车也应选用H324D型滑车。