_起重机易损零部件安全技术（DOC 23页）

起重机易损零部件安全技术第一节吊钩吊钩是起重机最常使用的取物装置，与动滑轮组合成吊钩组，通过起升机构的卷绕系统将被吊物料与起重机联系起来。吊钩在起重作业中受到频繁、冲击重载荷的反复作用，一旦发生断裂，可导致重物坠落，造成重大人身伤亡事故。因此，要求用钩有足够的承载力，同时要求有一定韧性，避免突然断裂的危险，以保证作业人员的安全和被吊运物料不受损害。一、概述吊钩组是起重机上应用最普遍的取物装置，它由吊钩、吊钩螺母、推力轴承、吊约横梁。滑轮、滑轮轴以及拉板等零件组成。1．吊钩的分类目前常用的吊构按形状分为单钩和双约（见图6一互）。按制造方法分为模锻钩和叠片钩。图6一回吊钩（a）锻造吊钩（b）锻造双钩（C）叠板单钩（d）叠板双钩（1）模锻吊钩为整体锻造，成本低，制造使用都很方便，缺点是一旦破坏即要整体报废。模锻单钩在中小起重机（80t以下）上广泛采用。双钩制造较单钩复杂，但受力对称，钩体材料较能充分利用，主要在大型起重机（起重量80t以上）上采用。（2）叠片式吊钩（板钩）是由切割成形的多片钢板叠片铆接而成，并在吊钩口上安装护垫板，这样可减小钢丝绳磨损，使载荷能均匀地传到每片钢板上。叠片式吊钩制造方便，由于钩板破坏仅限于个别钢板，一般不会同时整体断裂，故工作可靠性较整体锻造吊钩为高。缺点是：只能做成矩形截面，钩体材料不能充分利用，自重较大，主要用于大起重量或冶金起重机（如铸造起重机）上。一般不允许使用铸造钩，因为铸造在工艺上难以避免铸造缺陷；由于无法防止焊接产生的应力集中和可能产生的裂纹，不允许焊接制造吊钩，也不允许用补焊的办法修复吊钩。2吊构材料起重机吊构除承受物品重缓外，还要承受起升机构启动与制动时引起的冲击载荷作用，应具有较高的机械强度与冲击韧性。由于高强度材料通常对裂纹和缺陷敏感，吊钩一般采用优质低碳镇静钢或低碳合金钢制造。3．吊钩的结构吊构的结构以锻造单钩为例说明。吊钩可以分为钩身和钩柄两部分。钩身是承受载荷的主要区段，制成弯曲形状，并留有钩口以便挂吊索。它最常见的截面形状是梯形，最合理的受力截面是T形（但锻造工艺复杂）。钩柄常制有螺纹，便于用吊钩螺母将构子交承在吊钩横梁上。二、吊钩的强度计算计算载荷考虑起升载荷动载系数φ2。吊钩危险断面（见图6－2）有三个，水平断面A－A、垂直断面B－B、钩柄螺纹根部C－C断面。按平面弹性曲杆理论对吊构的受载状况进行受力分析。图6－2吊钩计算简图l．钩身水平断面A－AA－A断面受力最大。起升载荷PQ对A－A断面的作用为偏心拉力，在断面上形成弯曲和拉伸组合应力作用。断面内侧应力为最大拉应力σ1，断面外侧为最大压应力σ2，计算公式如下：式中：[σ]——吊钩许用应力，；φ2——起升载荷动载系数；Q——额定起重量的重力；FA——A－A断面面积；K——曲杆断面的形状系数，。对梯形断面：e1，e2——断面形心至钩内、外侧的距离；h——梯形断面的高；。B，b——梯形断面的大、小边长；D——钩口直径；n——安全系数，一般用途时，n=1．3；用于吊熔化金属时，n=2．5。2．钩身垂直断面B－BB－B断面虽然受力不如A－A断面大，却是吊索强烈磨损的部位。随着断面面积减小，承载能力下降，应按实际磨损的断面尺寸计算。危险的受力情况是当系物吊索分支的夹角较大时，吊索每分支受力为：分解此力，偏心拉力为Psinmaxtan2Q；切力为Pcos2Q。偏心拉力产生与A——A断面相似的受力情况按αmax=45º考虑，B－B断面的内侧拉应力σ3为：切应力为：式中：FB——B－B断面面积。3．钩柄尾部的螺纹部位C－C断面螺纹根部应力集中，容易受到腐蚀，会在缺陷处断裂。螺纹的强度计算只验算拉应力：式中：Fc——螺纹根部断面面积；d1——螺纹根部直径；n——安全系数，通常取n=4。三、吊钩的安全检查经常和定期安全检查是保证吊钩安全的重要环节。安全检查包括安装使用前检查和在用吊钩的检查。危险断面是安全检查的重点。亚．安装使用前检查吊钩应有制造厂的检验合格证明（吊钩额定起重量和检验标记应打印在钩身低应力区），否则应该对吊钩进行材料化学成分检验和必要的机械性能试验（如拉力试验、冲击试验）。另外，还应测量吊钩的原始开口度尺寸。2．表面检查通过目测、触摸检查吊钩的表面状况。在用吊钩的表面应该光洁，无毛刺，无锐角，不得有裂纹、折叠、过烧等缺陷，吊钩缺陷不得补焊。3．内部缺陷检查主要通过探伤装置检查吊钩的内部状况。吊钩不得有内部裂纹、白点和影响使用安全的任何夹杂物等缺陷。必要时，应进行内部探伤检查。4安全装置有条件的应该安装防止吊物意外脱钩的安全装置。四、吊钩的报废吊钩出现下列情况之一时应予报废：①裂纹；②危险断面磨损达原尺寸的10％；③开口度比原尺寸增加15％；④钩身扭转变形超过10o；⑤吊钩危险断面或吊钩颈部产生塑性变形；③吊钩螺纹被腐蚀；①片钩衬套磨损达原尺寸的50％时，应更换衬套；③片钩心轴磨损达原尺寸的5％时，应更换心轴。第二节钢丝绳钢丝绳强度高、自重轻、柔韧性好、耐冲击，安全可靠。在正常情况下使用的钢丝绳不会发生突然破断，但可能会因为承受的载荷超过其极限破断力而破坏。钢丝绳的破坏是有前兆的，总是从断丝开始，极少发生整条绳的突然断裂。钢丝绳广泛应用在起重机上。钢丝绳的破坏会导致严重的后果，所以钢丝绳既是起重机械的重要零件之一，也是保证起重作业安全的关键环节。一、概述1．钢丝绳的构造钢丝绳是由多层钢丝捻成股，再以绳芯为中心，由一定数量股捻绕成螺旋状的绳。（1）钢丝。钢丝绳起到承受载荷的作用，其性能主要由钢丝决定。钢丝是碳素钢或合金钢通过冷拉或冷轧而成的圆形（或异形）丝材，具有很高的强度和韧性，并根据使用环境条件不同对钢丝进行表面处理。（2）绳芯。它是用来增加钢丝绳弹性和韧性、润滑铜丝、减轻摩擦，提高使用寿命的。常用绳芯有机纤维（如麻、棉）、合成纤维、石棉芯（高温条件）或软金属等材料。2．钢丝绳的类型起重机用钢丝绳采用双捻多股圆钢丝绳。（1）按钢丝的接触状态分类，可分为点接触、线接触和面接触钢丝绳（见图6－3）。①点接触钢丝绳（亦称普通型，见图6－4a）是采用等直径钢丝捻制。由于各层钢丝的捻距不等，各层钢丝与钢丝之间形成点接触（见图6—3a）受载时钢丝的接触应力很高，容易磨损、折断，寿命较低，优点是制造工艺简单、价廉。点接触钢丝绳常作为起重作业的捆绑吊索，起重机的工作机构也有采用。②线接触钢丝绳是采用直径不等的钢丝捻制。将内外层钢丝适当配置，使不同层钢丝与钢丝之间形成线接触（见图6－3b），使受载时钢丝的接触应力降低。线接触绳承载力高、烧性好、寿命较高。常用的线接触钢丝绳有西尔型（亦称外粗式，见图6－4b）、瓦林吞型（亦称粗细型，见图6－4C）、填充型（亦称密集式，见图6－4d）等。《起重机设计规范》推荐，在起重机的工作机构中优先采用线接触钢丝绳。③面接触钢丝绳（也称密封式，见图6－4e）。通常以圆钢丝为股芯，最外一层或几层采用异形断面的钢丝，层与层图6－3钢丝绳中丝与丝的接触状态（a）点接触（b）线接触（c）面接触图6－4钢丝绳的断面形式之间是面接触（见图6一3c），用挤压方法绕制而成。其特点是，表面光滑、挠性好、强度高。耐腐蚀，但制造工艺复杂，价格高，起重机上很少使用，常用作缆索起重机和架空索道的承载索。（2）按钢丝绳的捻向分类。根据钢丝绳由丝捻成股的方向与由股捻成绳的方向是否一致，可分为：①交互捻钢丝绳（也称交绕绳）。其丝捻成股与股捻成绳的方向相反。由于股与绳的捻向相反（见图6－5c，d），使用中不易扭转和松散，在起重机上广泛使用。②同向捻钢丝绳（也称顺绕绳）。其丝捻成股与股捻成绳的方向相同（见图6－5a，b），挠性和寿命都较交互捻绳要好，但因其易扭转、松散，一般只用来做牵引绳。③不扭转钢丝绳。这种钢丝绳在设计时，使股与绳的扭转力矩相等，方向相反，克服了在使用中的扭转现象，常在起升高度较大的起重机上使用，并越来越受到重视。图6－5钢丝绳的捻向二、钢丝绳的选用钢丝绳按所受最大工作静拉力计算选用，要满足承载能力和寿命要求。1．钢丝绳承载能力的计算钢丝绳承载能力的计算有两种方法，可根据具体情况选择其中一种。（1）公式法（ISO推荐）：式中：α——钢丝绳最小直径，mm；S——钢丝绳最大工作静拉力；c——选择系数，mm／N；n——安全系数，根据工作机构的工作级别确定；k——钢丝绳捻制折减系数；ω——钢丝绳充满系数；σb——钢丝的公称抗拉强度，N／mm2。（2）安全系数法：式中：Fo——所选钢丝绳的破断拉力，N；S——钢丝绳最大工作静拉力；n——安全系数，根据工作机构的工作级别确定（见表6一1和表6－2）；k——钢丝绳捻制折减系数；ΣS丝——钢丝破断拉力总和，根据钢丝绳的结构查钢丝绳性能手册（见表6－3和表6－4）。表6－1工作机构用钢丝绳的安全系数表6－2其他用途钢丝绳的安全系数注：对于吊运危险物品的起升用钢丝绳一般应选用比设计工作级别高一级的工作级别的安全系数。2．钢丝绳的寿命钢丝绳的使用寿命总是随着配套使用的滑轮和卷筒的卷绕直径的减小而降低的，所以，必须对影响其寿命的钢丝绳卷绕直径（即接钢丝绳中心计算的滑轮和卷筒的卷绕直径）作出限制，不得低于设计规范规定的值，即：Domin≥hd式中：Domin——接钢丝绳中心计算的滑轮和卷筒允许的最小卷绕直径，mm；d——钢丝绳直径，mm；h——滑轮或卷筒直径与钢丝绳直径的比值（见表6－5）。表6－5滑轮或卷筒的h值注：且采用不旋转钢丝绳时，应按机构工作级别取高一档的数值。2对于流动式起重机，可不考虑工作组别，取h1=16，h2＝18。三、钢丝绳的标记方法根据国家标准GBI102圆股钢丝绳的规定，钢丝绳技术参数的标记方法如下：钢丝绳标记中：①——钢丝绳的股数。②——钢丝绳的结构型式，点接触普通型，标记“×”；线接触瓦林吞型（粗细式），标记“W”；线接触西尔型（外粗型），标记“X”；线接触填充型（密集式），标记“T”③——每股钢丝数。④——钢丝绳的直径，mm。⑤——钢丝的公称抗拉强度。b，N／rnm2。⑥——钢丝的韧性等级，根据钢丝的耐弯折次数分为三级。特级：用于重要场合，如载客电梯；I级：用于起重机的各工作机构；Ⅱ级：用于次要场合，如捆绑吊索等。⑦、⑧——钢丝表面镀锌处理，根据钢丝镀层的耐腐蚀性能分为三等级。甲级；用于严重腐蚀条件；乙级：用于一般腐蚀条件；丙级：用于较轻腐蚀条件。钢丝表面不做处理的，标记“光”，或不加标记。⑨——钢丝绳的捻制方式。有捻绳标记“右”；在捻绳标记“左”；交互捻标记“交”；同向捻标记“同”。四、钢丝绳的固定与连接钢丝绳与其他零构件连接或固定的安全检查应注意两个问题：第一，连接或固定方式与使用要求相符；第二，连接或固定部位达到相应的强度和安全要求。常用的连接和固定方式有以下几种（见图6－6）：图6—6钢丝绳固接1．编结连接（见图6－6a）编结长度不应小于钢丝绳直径的15倍，且不应小于300mm；连接强度不小于巧％钢丝绳破断拉力。2．樱块、樱套连接（见图6一6b）钢丝绳一端绕过楔，利用楔在套筒内的锁紧作用使钢丝绳固定。固定处的强度约为绳自身强度的75％～85％。楔套应该用钢材制造，连接强度不小于75％钢丝绳破断拉力。3．绳卡连接（见图6－6d）绳卡连接简单、可靠，得到广泛的应用。用绳卡固定时，应注意绳卡数量、绳卡间距、绳卡的方向和固定处的强度。（1）连接强度不小于85％钢丝绳破断拉力。（2）绳卡数量应根据钢丝绳直径满足表6－6的要求。表6－6绳卡连接的安全要求（3）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。4．锥形套浇铸法和铝合金套压缩法等的连接（见图6－6C）钢丝绳末端穿过锥形套简后松散钢丝，将头部钢丝弯成小钩，浇入金属液凝固而成。其连接应满足相应的工艺要求，固定处的强度与钢丝绳自身的强度大致相同。五、钢丝绳的报废钢丝绳受到强大的拉应力作用，通过卷绕系统时反复弯折和挤压造成金属疲劳，并且由于运动引起与滑轮或卷筒槽摩擦，经一段时间的使用，钢丝绳表层的钢丝首先出现缺陷。例如，断丝、锈蚀磨损、变形等，使其他未断钢丝所受的拉力更大，疲劳与磨损