起重计算(1)

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、牵引运输过程中，因机械传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=1.1～1.3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=1.2~1.3二、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，对可能同时承受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载荷乘以动载系数K1与不均衡系数K2，作为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：F＝μQj•实际牵引力：P＝KF＝KμQjK－－滑动摩擦力修正系数，K=1.5~2•启动牵引力：P起＝K起F＝K起μQjK起－－启动附加系数，一般取2.5～5。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μ＝0.25，动载系数K1=1.2•摩擦力为F＝μQj＝0.25×1.2×150=45kN•实际牵引力：P＝KF•取K＝1.5•P=1.5×45＝67.5kN•该设备起动时的牵引力：•取K起＝2.5•P起＝K起F＝2.5×45＝112.5kN2.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=F＋Qsinα=μQjcosα+Qjsinα=Qjcosα(μ+tgα)=Qj(μ+1/n)•向下滑移时：P+Qjsinα=μQjcosαP=μQjcosα－Qjsinα=Qjcosα(μ－tgα)=Qj(μ－tgα)=Qj(μ－1/n)讨论：当μ＞tgα时，P＞0，要向下滑动，必须用力；当μ＝tgα时，P＝0，重物能在坡上自动下滑；当μ＜tgα时，P＜0，需要设置溜绳使重物缓慢下滑。【例】某压力机车间需安装一台16t的模锻锤。它的上砧座质量为100t，需用钢拖排在钢轨上从仓库滑运到车间。路途上经过1／10的坡度，求上坡及起动时的牵引力为多少？【解】已知Q=100t，钢拖排在钢轨上滑动摩擦系数µ=0.12，取K1=1.1。•Q计＝K1·Q＝1.1×100×10＝ll00kN•S=Q计(μ+1/n)=1100(0.12+1/10)=242kN•S起=K起·S取K起=2.5•S起=2.5×242=605kN•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•当滚杠的重量（nW）可以忽略不计时DQnw)(QS21D)Q(S212.斜坡滚运设备牵引拉力计算)n1DQ()tgD(QcosQsinD)(QcosS212121)n1DQ(S21－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＝1.5～5）］＋（［起起起n1DQKSKS214.滚杠容许荷重与需用根数计算•滚杠的容许荷重•W＝45D～530D•不同材料的滚杠，其容许荷重不同•滚杠根数的计算•l－－滚杠有效承压长度，cm。lWQnj【例】今有一台150t／30t桥式起重机，其主梁重为30t，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D=8.9cm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1／10。•【解】已知Q=30t；D=8.9cm；μ1=0.1（滚杠在道木上滚运）；μ2=0.05（滚杠在钢轨上滚运）。•取K1=1.1；K2=1.3；K起=2.5•Q计=K1K2Q=1.1×1.3×30×10=429kN•启动时的牵引力为•若组成钢拖排是用4根18号的轻轨，其底面宽度B=8cm,滚杠容许载荷W=350DN/cm,而D=8.9cm,每根滚杠上有效承压长度为=4×8=32cm。•需要滚杠的根数为：125kN]104298.90.050.12.5[429]nQ)D([QKS21计计起起4328.9350429000WQnjl因考虑前后倒运，选用8～10根滚杠。5.滚杠搬运重物时拉力的估算•现场实际工作中，为了计算简便，常将平地采用拖板滚杠运输时的牵引力计算简化为一个经验公式来计算：•S＝fQ•f――综合滚动摩擦系数，f＝0.10～0.20，也有时取0.25。•此公式适用于平地搬运时的正常拐弯和小于5°的斜坡。道路较平坦时f取小值，在道路条件较差，稍有坡度和急拐弯时，f取大值。•作为经验系数选择因人而异。三、运输设备的估算拉力•表1－6平地滑运设备所需拉力•表1－5平地滚运设备所需拉力例题：使用下走板为木板，在滚杠上水平搬运重为150kN的一台设备，滚杠直径为10cm，求所需的水平拉力。•解：用滚杠搬运时移动速度较低，取K1=1.0，钢对木的摩擦系数μ1=0.1，钢对钢的摩擦系数μ2=0.05，•牵引力为2.25kN100.05)150(0.1D)Q(S21•启动附加系数取K起＝2.5•P起＝K起S＝2.5×2.25=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：6×19+1、6×37+1、6×61+1，起重作业中常用6×19+1和6×37+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。PSKb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。KbSP5.钢丝绳吊索的受力计算•图中每一根吊索的受力为：•α－－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。cosnQS例题：有一台设备重Q＝20kN，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=500d2＝KS•故至少选用11mm粗的钢丝绳。NnQS5774866.041020cos3mmKSd950057747500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1～2.5mm。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。P≈5～7d2•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，•[σ]－－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•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）