起重机械讲座(2003版).ppt

华越机械 起重机械讲座 阳泉煤业集团华越机械有限公司 内容提要 工作特点 1 行政性法规 2 起重机分类与主要参数 3 起重机构造和主要零部件的通用安全技术 4 重机的维护保养 5 序 起重机械是现代化生产不可缺少的设备 被广泛地应用于冶金 煤炭 电力等各行业的各种物料的起重 运输 装卸安装和人员输送等作业中 从而大大减轻了体力劳动的强度 提高了劳动生产效率 同时一些起重机械还能在生产过程中进行某些特殊的工艺操作 使生产过程实现机械化和自动化 起重机是以间歇 重复的工作方式 通过起重吊钩或其他吊具起升 下降 或升降与运移物料的机械设备 它在搬运物料时 经历上料 运送 卸料及返回原处的过程 工作范围大 危险因素很多 因而要求的安全程度较高 一 工作特点 综合起重机械的作特点 从安全技术角度分析 可概括如下 1 起重机械通常具有庞大的结构和比较复杂的机构 能完成一个起升运动 一个或几个水平运动 例如 桥式起重机能完成起升 大车运行和小车运行三个运动 门座起重机能完成起升 变幅 回转和大车运行四个运动 作业过程中 常常是几个不同方向的运动同时操作 技术难度较大 2 所吊运的重物多种多样 载荷是变化的 有的重物重达几百乃至上千吨 有的物体长达几十米 形状很不规则 还有散粒 热融状态 易燃易爆危险物品等 使吊运过程复杂而危险 3 大多数起重机械 需要在较大的范围内运行 有的要装设轨道和车轮 塔吊 桥吊等 有的要装设轮胎或履带在地面上行走 如汽车吊 履带吊等 还有的需要在钢丝绳上行走 如客运 货运索道 活动空间大 一旦造成事故的影响面积也较大 4 有些起重机械 需要直接载运人员在道轨 平台或钢丝绳上做升降运动 电梯等 其可靠性直接影响人身安全 返回内容提要 5 暴露的活动的零部件较多 且常与吊运作业人员直接接触 吊钩 钢丝绳等 潜在许多偶发的危险因素 6 作业环境复杂 从大型钢铁联合企业 到现代化港口 建筑工地等都有强磁等危险因素 对设备和作业人员形成威胁 7 作业中常常需要多人配合 共同进行一个操作 要求指挥 捆扎 驾驶等作业人员配合熟练 动作协调 互相照应 作业人员应有处理现场紧急情况的能力 多个作业人员之间的密切配合 存在较大的难度 二 行政性法规 返回内容提要 随着我国起重行业的发展 起重机械的立法管理也在不断完善 目前 在 特种设备安全监察条例 下 已有 特种设备质量监察与安全监察规定 等40多个规章 规范性文件和一系列相关标准及技术规定 初步形成了一整套安全监察法律法规体系 体系的建立 为推进特种设备安全监察工作法制化 规范化 科学化 进一步加快和完善相关安全法制建设提供了保障 1 我国解放后发布的起重运输机械方面的技术标准达100多个 这些技术标准基本上可以概括为6大类 2 特种设备安全监察条例2003年3月11日中华人民共和国国务院令第373号公布 根据2009年1月24日 国务院关于修改 特种设备安全监察条例 的决定 修订 修订后的条例自2009年5月1日起施行 本条例共8章103条 第二章总则 第一条为了加强特种设备的安全监察 防止和减少事故 保障人民群众生命和财产安全 促进经济发展 制定本条例 第二条本条例所称特种设备是指涉及生命安全 危险性较大的锅炉 压力容器 含气瓶 下同 压力管道 电梯 起重机械 客运索道 大型游乐设施和场 厂 内专用机动车辆 第三章特种设备的使用 第二十五条特种设备在投入使用前或者投入使用后30日内 特种设备使用单位应当向直辖市或者设区的市的特种设备安全监督管理部门登记 登记标志应当置于或者附着于该特种设备的显著位置 第二十六条特种设备使用单位应当建立特种设备安全技术档案 安全技术档案应当包括以下内容 一 特种设备的设计文件 制造单位 产品质量合格证明 使用维护说明等文件以及安装技术文件和资料 二 特种设备的定期检验和定期自行检查的记录 三 特种设备的日常使用状况记录 四 特种设备及其安全附件 安全保护装置 测量调控装置及有关附属仪器仪表的日常维护保养记录 五 特种设备运行故障和事故记录 六 高耗能特种设备的能效测试报告 能耗状况记录以及节能改造技术资料 第二十七条特种设备使用单位应当对在用特种设备进行经常性日常维护保养 并定期自行检查 第二十八条特种设备使用单位应当按照安全技术规范的定期检验要求 在安全检验合格有效期届满前1个月向特种设备检验检测机构提出定期检验要求 第三十条特种设备存在严重事故隐患 无改造 维修价值 或者超过安全技术规范规定使用年限 特种设备使用单位应当及时予以报废 并应当向原登记的特种设备安全监督管理部门办理注销 第三十八条锅炉 压力容器 电梯 起重机械 客运索道 大型游乐设施 场 厂 内专用机动车辆的作业人员及其相关管理人员 以下统称特种设备作业人员 应当按照国家有关规定经特种设备安全监督管理部门考核合格 取得国家统一格式的特种作业人员证书 方可从事相应的作业或者管理工作 第四十条特种设备作业人员在作业过程中发现事故隐患或者其他不安全因素 应当立即向现场安全管理人员和单位有关负责人报告 第七章法律责任 第八十三条特种设备使用单位有下列情形之一的 由特种设备安全监督管理部门责令限期改正 逾期未改正的 处2000元以上2万元以下罚款 情节严重的 责令停止使用或者停产停业整顿 一 特种设备投入使用前或者投入使用后30日内 未向特种设备安全监督管理部门登记 擅自将其投入使用的 二 未依照本条例第二十六条的规定 建立特种设备安全技术档案的 三 未依照本条例第二十七条的规定 对在用特种设备进行经常性日常维护保养和定期自行检查的 或者对在用特种设备的安全附件 安全保护装置 测量调控装置及有关附属仪器仪表进行定期校验 检修 并作出记录的 四 未按照安全技术规范的定期检验要求 在安全检验合格有效期届满前1个月向特种设备检验检测机构提出定期检验要求的 五 使用未经定期检验或者检验不合格的特种设备的 六 特种设备出现故障或者发生异常情况 未对其进行全面检查 消除事故隐患 继续投入使用的 七 未制定特种设备事故应急专项预案的 八 未依照本条例第三十一条第二款的规定 对电梯进行清洁 润滑 调整和检查的 九 未按照安全技术规范要求进行锅炉水 介 质处理的 十 特种设备不符合能效指标 未及时采取相应措施进行整改的 特种设备使用单位使用未取得生产许可的单位生产的特种设备或者将非承压锅炉 非压力容器作为承压锅炉 压力容器使用的 由特种设备安全监督管理部门责令停止使用 予以没收 处2万元以上10万元以下罚款 第八十四条特种设备存在严重事故隐患 无改造 维修价值 或者超过安全技术规范规定的使用年限 特种设备使用单位未予以报废 并向原登记的特种设备安全监督管理部门办理注销的 由特种设备安全监督管理部门责令限期改正 逾期未改正的 处5万元以上20万元以下罚款 第八十六条特种设备使用单位有下列情形之一的 由特种设备安全监督管理部门责令限期改正 逾期未改正的 责令停止使用或者停产停业整顿 处2000元以上2万元以下罚款 一 未依照本条例规定设置特种设备安全管理机构或者配备专职 兼职的安全管理人员的 二 从事特种设备作业的人员 未取得相应特种作业人员证书 上岗作业的 三 未对特种设备作业人员进行特种设备安全教育和培训的 第八十七条发生特种设备事故 有下列情形之一的 对单位 由特种设备安全监督管理部门处5万元以上20万元以下罚款 对主要负责人 由特种设备安全监督管理部门处4000元以上2万元以下罚款 属于国家工作人员的 依法给予处分 触犯刑律的 依照刑法关于重大责任事故罪或者其他罪的规定 依法追究刑事责任 一 特种设备使用单位的主要负责人在本单位发生特种设备事故时 不立即组织抢救或者在事故调查处理期间擅离职守或者逃匿的 二 特种设备使用单位的主要负责人对特种设备事故隐瞒不报 谎报或者拖延不报的 第一百零三条本条例自2003年6月1日起施行 1982年2月6日国务院发布的 锅炉压力容器安全监察暂行条例 同时废止 三 起重机分类与主要参数 返回内容提要 1 分类按构造类型起重机械可分为轻小型起重设备 起重机和升降机三大类 1 1轻小型起重设备轻小型起重设备一般只有一个升降机构 常见的有千斤顶 电动或手拉葫芦 绞车 滑车等 1 2起重机当起重设备除了具有起升机构以外 还有其他运动机构时 其结构组成必然比单机构的轻小型起重设备复杂得多 我们称这类起重设备为起重机 根据金属结构的类型不同 起重机可分为桥架类型起重机和臂架类型起重机两大类别 1 2 1桥架类型起重机桥架类型起重机的最大特点 是以桥形金属结构作为主要承载构件 取物装置悬挂在可以沿主梁运行的起重小车上 桥架类型起重机通过起升机构的升降运动 小车运行机构和大车运行机构的水平运动 在矩形三维空间内完成对物料的搬运作业 桥架类型起重机根据结构形式不同还可以进一步分为桥式起重机 俗称为天车 行车 门式起重机 被称为带支腿的桥式起重机 包括装卸桥和集装箱门式起重机 和缆索起重机 由于跨度太大 用缆索取代了桥形主梁 等 1 2 2臂架类型起重机臂架类型起重机的结构特点是 都有一个悬伸 可旋转的臂架作为主要受力构件 其工作机构除了起升机构外 通常还有旋转机构和变幅机构 通过起升机构 变幅机构 旋转机构和运行机构等四大机构的组合运动 可以实现在圆形或长圆形空间的装卸作业 例如 流动式起重机 汽车起重机 轮胎起重机 履带起重机 塔式起重机 门座起重机等 除了按构造类型分类外 起重机还可以按行驶性能分为有轨运行起重机和无轨运行起重机 有轨运行起重机装有车轮 可以在铺设的轨道上在有限范围内工作 例如 各种桥架类型起重机 塔式起重机 门座起重机等 无轨运行起重机的运行装置配备橡胶轮胎或履带 常见的各种流动式起重机 它们机动性好 可以在各种路面上长距离行驶 灵活转换作业场地 大多数起重机是通用式的 广泛应用于仓储料库的堆垛起重机 还有专大多数起重机是通用式的 广泛应用于车间 仓库 露天堆放场等处 也有许多起重机是专门为特定工作场所或某种工艺服务的 例如 兑铁水起重机 脱锭起重机等冶金起重机 铸造起重机 锻造起重机等服务于热加工的起重机 门座起重机 卸船机等专门用于港口装卸作业的起重机门用于海上作业的浮式起重机等 起重机在许多重要国民经济部门得到广泛使用 成为现代物流和制造业组织生产的基础装备之一 起重机今后发展的方向是进一步增大起重性能 向大型化发展 扩大作业范围 增加科技含量 实现机电一体化 提高计算机技术应用水平 增强安全可靠性和作业的舒适性 2 起重机主要参数起重机主参数是表示起重机主要技术性能指标的参数 是起重机设计的依据 也是起重机安全技术要求的重要依据 下面我们仅就与安全关系较大的起重机主参数介绍如下 A 额定起重量Gn是指起重机能安全吊起的物料连同可分吊具质量的总和 对于吊钩起重机其额定起重量就是其安全起吊物料的质量 但对带可分吊具 如抓斗 电磁吸盘 平衡梁等 的起重机 其吊具和物料质量的总和是额定起重量 允许起升物料的质量是有效起重量 起重机标牌上标定的起重量 通常都是指起重机的额定起重量 起重量标牌应醒目显示在起重机结构的明显位置上 这是起重机安全检查的内容之一 以提示操作者避免超载 需要说明的是 对于臂架类型起重机来说 其额定起重量是随幅度增大而变小的 这类起重机的起重特性指标是用起重力矩来表示 标牌上标定的值是专指在臂架处于最小幅度时的最大起重量 明确这一点对安全操作起重机是非常重要的 B 起升高度H是指起重机运行轨道顶面 或地面到取物装置上极限位置的垂直距离 有些起重机的取物装置允许下放到地面或轨道顶面以下 其下放的距离称为下降深度 这时 起重机的起升范围即是起升高度和 下降深度之和 即吊具最高和最低工作位置之间的垂直距离 在起重机实际作业中 不得超过起升高度允许值 因为超限度会使卷绕在起升机构卷筒上的钢丝绳绳尾固定措施超载失效 将导致重物坠落事故发生 C 跨度S是指桥式类型起重机运行轨道中心线之间的水平距离 桥式类型起重机的小车运行轨道中心线之间的距离 地面有轨运行的臂架式起重机的运行轨道中心线之间的距离 都称为轨距 保持起重机的大车运行轨道的跨度和小车运行轨道的轨距平行 是起重机安全检查的内容之一 D 幅度L旋转臂架式起重机的幅度 是指旋转中心线与取物装置铅垂线之间的水平距离 单位是米 非旋转类型的臂架起重机的幅度 是指吊具中心线至臂架后轴或其他典型轴线的水平距离 当臂架倾角最小 或小车位置与起重机回转中心距离最大时的幅度为最大幅度 反之为最小幅度 对于臂架类型起重机来说 不同幅度对应的安全起重量是不同的 E 工作速度V起重机工作机构在额定载荷下稳定运行的速度 包括起升速度Vq 大车运行速度Vk 小车运行速度Vt 变幅速度Vl和旋转速度 对于流动式起重机在道路行驶状态下的工作速度 是用行走速度Vo来描述 当起重机的某一工作机构可以多挡位操作时 一般情况下 载荷越大 工作速度越低 对于臂架式起重机 应控制其旋转速度 防止由于旋转速度太大 吊载产生的离心力导致起重机倾翻 3 起重机工作级别起重机工作级别是表征起重机工作特性的一个重要概念 又是关系起重机安全的一个重要依据 是安全检查 事故分析计算和确定零部件报废标准的依据 一般来说 工作级别不同 安全系数就不同 报废标准也不同 起重机的工作级别 起重机金属结构工作级别和起重机机构的工作级别是有区别的 我们下面将分别予以讨论 3 1 起重机工作级别起重机的利用等级是表征起重机在整个设计寿命期间的使用频繁程度 按设计寿命期内总的工作循环次数分为U0 U9共10级 起重机的载荷状态是表明起重机受载的轻重程度的指标 按名义载荷系数分为轻 中 重和特重四级 综合考虑利用等级和载荷状态 按对角线原则 起重机工作级别分为A1 A8共8级3 2 起重机金属结构工作级别起重机金属结构工作级别按结构件中的应力状态的应力循环次数分为A1 A8级 划分方式与起重机工作级别的划分方式相同 3 3 起重机机构工作级别利用等级即机构工作的繁忙程度 按各个机构设计总使用寿命期内处于运转状态的总小时数分为T0 T9共10级 载荷状态表明机构受载程度分为轻 中 重和特重四级 工作级别根据利用等级和载荷状态 按对角线原则 分为M1 M8共8级 这里 首先需要指出 起重机工作级别与起重机的起重量是两个不同的概念 起重量是指一次被起升物料的质量 工作级别是起重机综合工作特性参数 起重量大 工作级别未必高 起重量小 工作级别未必低 即使起重量相同的同类型起重机 只要工作级别不同 则零部件的安全系数就不相同 如果仅仅看起重吨位而忽略工作级别 把工作级别低的起重机频繁 满负荷使用 那么就会加速易损零部件报废 使故障频发 甚至引起事故 另外需要说明 起重机和金属结构的工作级别与机构工作级别是不同的 对于同一台起重机 由于各个工作机构受载的不一致性和工作的不等时性 即使是同一台起重机 不同机构的工作级别与起重机的工作级别往往是不一致的 这在不同机构的零部件报废和更新时要特别注意 4 起重机载荷起重机在作业过程中 承受载荷种类复杂 载荷作用方向不同 这不仅表现在运行过程中起重机要受到包括静载荷 动载荷 交变载荷等各种载荷的作用 而且随着起重机作业的工况改变 即使是同类载荷也表现出多变的特征 受到载荷作用的起重机械各承载零件和结构件会产生相应的应力和变形 当应力和变形超过一定的限度 就会使零 构件丧失功能 甚至破坏 造成危险 起重机载荷状态是表明起重机受载的轻重程度 起重机载荷状态按名义载荷谱系数分为Q1 Q4四级 起重机工作级别 四 起重机构造和主要零部件的通用安全技术 返回内容提要 1 组成结构普通桥式起重机一般由起重小车 桥架运行机构 桥架金属结构组成 起重小车又由起升机构 小车运行机构和小车架三部分组成 起升机构包括电动机 制动器 减速器 卷筒和滑轮组 电动机通过减速器 带动卷筒转动 使钢丝绳绕上卷筒或从卷筒放下 以升降重物 小车架是支托和安装起升机构和小车运行机构等部件的机架 通常为焊接结构 起重机运行机构的驱动方式可分为两大类 一类为集中驱动 即用一台电动机带动长传动轴驱动两边的主动车轮 另一类为分别驱动 即两边的主动车轮各用一台电动机驱动 中 小型桥式起重机较多采用制动器 减速器和电动机组合成一体的 三合一 驱动方式 大起重量的普通桥式起重机为便于安装和调整 驱动装置常采用万向联轴器 起重机运行机构一般只用四个主动和从动车轮 如果起重量很大 常用增加车轮的办法来降低轮压 当车轮超过四个时 必须采用铰接均衡车架装置 使起重机的载荷均匀地分布在各车轮上 如下图 2 主要零部件的安全技术2 1起重机取物装置2 1 1概述取物装置是将物料与起重机联系起来进行物料吊运的执行装置 大多数取物装置通过挠性卷绕系统或刚性构件悬挂在可沿主梁运行的起重小车上 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 吊钩横梁 滑轮 滑轮轴以及拉板等零件组成 按形状有单钩和双钩之分 单钩常用于较小的起重量 起重量较大时多采用双钩 吊钩在起重作业中 受到频繁 冲击重载荷的反复作用 一旦出现故障就可能导致重物坠落 造成重大人身伤亡或财产损失 因此 吊钩的基本安全要求就是避免发生突然断裂或脱钩 保证作业人员的安全和被吊运物料不受损害 吊钩安全性能需要正确的结构设计 合理选材 适宜的制造方法来保证 并且在使用中要加强安全检查 发现超过标准规定的缺陷要及时报废更新 使取物装置保持持续安全状态 吊钩的基本安全要求如下 1 吊钩的材料起重机吊钩除承受物品重量外还要承受起升机构起动与制动时引起的冲击载荷作用 它应该具有较高的机械强度和较好的冲击韧性 一般采用优质低碳镇静钢或低碳合金钢制造 由于机械强度高的材料往往脆性也大 通常对应力集中和裂纹缺陷敏感 所以一般不采用高碳钢材料制造 2 吊钩的制造工艺按制造方法分有模锻钩和叠片钩 模锻吊钩为整体锻造 由于成本低 制造使用都很方便 使用量非常大 缺点是一旦破坏即要整体报废 叠片式吊钩 板钩 是由切割成形的多片轧制钢板叠片铆接而成 在钩口上装护垫以减小对钢丝绳磨损 同时使叠片均匀受力 由于板钩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好 主要用于大起重量或冶金起重机 如铸造起重机 上 由于铸造在工艺上难以完全避免铸造缺陷 一般不允许使用铸造钩 由于无法防止焊接产生的应力集中和可能产生裂纹 不允许焊接制造吊钩 也不允许用补焊的办法修复吊钩 3 吊钩的结构以锻造单钩为例 吊钩可以分为钩身和钩柄两部分 钩身制成弯曲形状 并留有钩口以方便挂 取吊索 吊链 该区段是承受吊物载荷的主要部分 最常见的截面形状是梯形 钩柄常制有螺纹 它借助与之相配合的螺母将整个吊钩悬挂在动滑轮组的横梁上 二 吊钩承载安全的强度计算 1 吊钩的危险断面按平面弹性曲杆理论对吊钩的受载状况进行受力分析可知 吊钩危险断面主要在三个部位 水平断面A A 垂直断面B B和钩柄螺纹根部C C断面 参见下图 危险断面附近的吊钩状态是安全检查的重点 1 钩身水平A A断面起升载荷对A A断面的作用为偏心拉力 所以该断面受到弯曲和拉伸组合应力作用 断面内侧应力为最大拉应力 断面外侧为最大压应力 A A断面是吊钩受力最大的断面 2 钩身垂直B B断面 受力虽然不如A A断面大 却是吊索强烈磨损的部位 随着断面面积减小 承载能力逐渐下降 在操作时应注意控制系物吊索分支的夹角 分支的夹角越大 断面受力就越大 也就越容易发生脱钩 3 钩柄尾部的螺纹部位C C断面螺纹根部应力集中 还会受到腐蚀 容易在缺陷处断裂 2 吊钩的计算载荷和安全系数在进行承载安全的强度计算时 吊钩受到的载荷不能仅按最大起升质量的静力作用计算 而应该考虑由于起升质量突然离地起升或下降制动 重力载荷将产生的动态增大效应 吊钩的计算载荷必须在静载荷基础上乘以起升载荷动载系数 2 一般起升速度越大 起升系统的刚度越大 司机操作越猛烈 2值也越大 其取值在1 0 2 0范围内 在对吊钩进行强度校核时 应该注意安全系数n的取值 对于钩身 一般用途的起重机n为1 3 用于吊运熔化金属等危险品的起重机n为2 5 而对于钩柄螺纹部位 通常n取4 吊钩的安全检查与报废1 安装使用前的检查 吊钩应有制造厂的检验合格证明 必要时应对吊钩进行材料化学成分检验和必要的机械性能试验 使用前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 吊钩表面应该光洁 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 特别是用于大起重量时 应该安装防止吊物意外脱钩的安全装置 5 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10 5 吊钩危险断面或吊钩颈部产生塑性变形 6 吊钩螺纹被腐蚀 7 叠片钩衬套磨损达原尺寸的50 时 心轴磨损达原尺寸的5 时 应更换衬套或心轴 2 2起重机钢丝绳安全技术2 2 1概述钢丝绳是起重机使用率很高的构件之一 这是由于它的独有特性所决定 与刚性构件相比 钢丝绳具有强度高 自重轻 柔韧性好 耐冲击等特点 特别突出的是它的安全可靠性 在正常情况下使用的钢丝绳一般不会发生突然破断 即使破坏也是有前兆的 一般总是从个别 局部断丝开始 逐渐发展到整个绳 是有一段时间过程的 除非因为载荷超过其极限破断力而发生整绳突然破坏 这就提供了这样一种可能 只要平常加强对钢丝绳的安全管理和使用 那么 由钢丝绳引发的事故是可以避免的 但是钢丝绳的受力状况多变 工作环境复杂 其破坏除了机械损伤之外 结构选型不当 维护检查不当 失效的钢丝绳没有及时报废并更新等原因有关 钢丝绳的安全技术涉及钢丝绳的种类 制造方法 构造性能 受力状况 以及维护 检查 报废等多方面的问题 是个专业性比较强的技术 每个安全管理人员和技术人员都应该对钢丝绳的有关知识 受力状况和运行状态有个基本了解 我们将分几个专题分别做一介绍 2 2 2钢丝绳的构造起重机多用双绕钢丝绳 一般都是用捻绳机将若干根钢丝捻制成股 再以绳芯为中心 由一定数量股合在一起 捻绕成螺旋状的绳 1 钢丝 起承受载荷的作用 钢绳的破断拉力大小主要取决于钢丝的抗拉强度 钢丝通过冷拉拉丝获得很高的强度和耐弯折的韧性 另外 根据使用环境条件不同对钢丝进行表面处理 使钢丝绳增强防腐蚀性 2 绳芯 对绳股起支承作用以减小钢丝间的接触应力 增加钢丝绳弹性和韧性 贮存油润滑钢丝 减轻摩擦以提高使用寿命 绳芯材料有机纤维 如麻 棉 合成尼龙纤维 石棉芯 用于高温条件 或软金属等 2 2 3钢丝绳的分类在钢丝绳受力时 各层钢丝与钢丝之间互相跨越而形成接触 处于互相紧密接触挤压状态 组成钢丝绳的钢丝直径的差别 股中不同层钢丝的捻角 捻距等因素都会影响钢丝绳的性能 按股内钢丝之间的接触状态可分为点接触 线接触和面接触钢丝绳 1 点接触钢丝绳 亦称普通型 采用等直径的钢丝捻制而成 由于各层钢丝的捻距不等 各层钢丝与钢丝之间交叉形成点接触状态 在受拉力时 点接触处产主应力集中并导致磨损 压痕 过早地使钢丝断裂而报废 寿命较低 起重机的工作机构一般不采用 优点是制造工艺简单 价廉 常作为捆绑吊索 2 线接触钢丝绳 采用直径不等的钢丝捻制 将内外层钢丝适当搭配 不同层的钢丝之间在全长上呈线接触状态 由于接触面积较点接触钢丝绳的大 使受载时钢丝的接触应力降低 常见的有西尔型 外粗式 瓦林吞型 粗细型 和填充型 密集式 等 线接触钢丝绳承载力强 挠性好 寿命较高 品种也愈来愈多 起重机的工作机构应优先采用线接触钢丝绳 3 面接触钢丝绳 密封式 通常以圆钢丝为股芯 用特殊方法制造 使最外一层或几层采用异形断面的钢丝 层与层之间呈面接触状态 其特点是挠性好 强度高 耐腐蚀 但制造工艺复杂 价格高 起重机上很少使用 2 2 4钢丝绳的捻向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 可分为交互捻或同向捻钢丝绳 根据绳股的捻向可分为右交互捻 左交互捻 右同向捻左同向捻四种 1 交互捻钢丝绳 交绕绳 丝捻成股与股捻成绳的捻制方向相反 在钢丝绳受力伸长时 迫使股内钢丝相互压紧 产生阻抗转动的反力矩 使用中不易扭转和松散 因而在起重机的工作机构上得到了普遍的应用 为防止卸载后钢丝绳带动吊钩滑轮组扭转打卷伤人 起升机构一般均采用交互捻钢丝绳 2 同向捻钢丝绳 顺绕绳 丝捻成股与股捻成绳的方向相同 其挠性好 但由于旋转性较强 散股的趋向大 且稳定性较差 容易扭结 在小的滑轮槽中经过时 容易扭曲成拢状 使结构遭到破坏 一般只作为牵引绳或张紧绳 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 在起升高度较大的起重机上使用 并越来越受到重视 2 2 5钢丝绳的特性钢丝绳的特性主要表现在钢丝绳的破断拉力 耐扭转弯折的韧性和对恶劣使用环境的耐腐蚀性 是由组成钢丝绳的钢丝特性所决定 钢丝绳还具有很高的可靠性 在规定的使用条件下 在规定的寿命期限内 当执行规定功能时 极少发生无先兆突然整绳断裂的危险 表现出较好的安全性 安全工程人员对起重机实施安全管理 就应该认识钢丝绳 并对钢丝绳的性能和使用时的适用条件有个基本了解 2 2 5 1 钢丝绳的强度钢丝的抗拉强度所决定的钢丝绳的破断拉力是钢丝绳最重要的性能指标 而钢丝的抗拉强度是通过冷拔拉丝这个特殊制造工艺获得的 高抗拉强度可以提高钢丝承受动载荷和抗挤压能力 但随之韧性降低 脆性增加 在重载且反复弯曲的使用条件下容易断裂 所以 钢丝绳并不是抗拉强度越高越好 而需要综合考虑 通过实验得知 抗拉强度在1550MPa 850MPa之间的钢丝绳 其抗拉 抗挤压 耐磨损 柔韧性综合特性较好 是起重机的工作机构优先选择的用绳 2 2 5 2 钢丝绳的韧性韧性是保证钢丝绳可靠性的重要参数 是根据单根钢丝的试验结果所决定 将单根钢丝360度连续地扭转和180度不间断地反复弯折 直至断裂 根据试验钢丝不发生断裂的耐受次数进行韧性分级 耐受次数越多 钢丝绳的韧性就越好 等级也越高 按照国家标准 钢丝绳的韧性分为特 三个等级 特级韧性最好 用于重要场合 如载客电梯 矿井的载人提升机等 级韧性比特级稍低 但可靠性也不错 一般作为起重机的各个工作机构用绳 级韧性较低 但成本也低 常用于次要 更换频繁的场合 如捆绑绳 吊索等 2 2 5 3 钢丝绳的耐腐蚀性根据钢丝绳使用环境条件 按照钢丝是否进行表面处理 可分为光面钢丝绳和表面镀锌钢丝绳两种 光面钢丝绳的钢丝表面不做任何处理 用于常规无腐蚀性环境的起重机用绳 表面镀锌铜丝绳根据钢丝镀层的耐腐蚀性能分为三个等级 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 2 2 5 4钢丝绳的标记方法钢丝绳的构造 钢丝之间的接触状态 捻制方法和捻向 以及钢丝绳的机械特性和表面特征 直接影响钢丝绳的使用安全 这些参数和性能指标在钢丝绳的标记中得到综合反映 是我们在选择 更换和使用钢丝绳的依据 根据圆股钢丝绳的国家标准GB1102规定 以起重机常用的右交互捻钢丝绳为例 我们来从下图认识钢丝绳技术参数的标记方法 钢丝绳6 37 15 0 1550 甲 镀 右交 此图为钢丝绳技术参数标记 其中 钢丝绳的股数 起重机常用6股绳 钢丝绳的结构型式 点接触普通钢丝绳 标记 线接触瓦林吞型钢丝绳 粗细式 标记 W 线接触西尔型钢丝绳 外粗型 标记 X 线接触填充型钢丝绳 密集型 标记 T 每股钢丝数 起重机常用的6股绳一般每股钢丝有19根和37根两种 钢丝绳的直径 mm 钢丝的公称抗拉强度b MPa 钢丝的韧性等级 根据实际级别分别标记 特 钢丝表面经过镀锌处理 根据实际级别分别标记 甲 乙 丙 钢丝表面处理特征 表面不做处理的 标记 光 或不加标记 表面镀锌处理的 标记 镀 钢丝绳的捻制方式和方向 右捻绳标记 右 左捻绳标记 左 交互捻标记 交 同向捻标记 同 2 2 6 钢丝绳的选用钢丝绳自身性能好 并不能保证在使用中不发生问题 我们必须看到 起重机械使用的钢丝绳是一种易损件 客观上钢丝绳本来受力就比较复杂 同时受到与钢丝绳配套的有关设备状态的影响 某些作业条件使钢丝绳特别容易受到意外的损伤 缺乏维护是钢丝绳寿命短的主要原因之一 特别是当机械在腐蚀性环境中运转时更是如此 我们必须合理选择和使用保养钢丝绳 保持钢丝绳的持续安全状态 钢丝绳的选用钢丝绳的工作状态是随起重机械的特性和工作条件以及用途而变化的 钢丝绳应满足两个基本条件 一是能够承受最大工作载荷的足够强度 二是有足够长的寿命 1 钢丝绳承载能力一般采用安全系数法 按所受最大工作静拉力计算选用钢丝绳 计算公式为 F0 Sn式中 F0 所选钢丝绳的破断拉力 N 可查钢丝绳性能手册获取 S 钢丝绳最大工作静拉力 N n 钢丝绳的安全系数 安全系数实质是安全储备的倍数 用在工作机构上的钢丝绳根据机构的工作级别确定 其他钢丝绳根据用途性质确定 见表1 工作级别越高 用途越重要 要求钢丝绳寿命越长的地方 安全系数就越大 特别要注意 对于吊运熔化或赤热金属 酸溶液 爆炸物 易燃物及有毒品等危险物品的起升用钢丝绳的安全系数 一般应按比设计的工作级别高一级的工作级别选用 表1钢丝绳的安全系数见表 2 钢丝绳的弯曲比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少而降低 使用中的钢丝绳弯曲的曲率越小 钢丝被反复弯折得越厉害 受力情况越恶劣 寿命就越低 所以 必须对按钢丝绳中心计算的滑轮和卷筒的卷绕直径作出限制 凡是工作级别高 要求钢丝绳寿命长的地方 都采用较大的弯曲比 见表2 对于设计要求轻巧和紧凑的流动式起重机 这个值可以取得较低 计算公式为 D0min h d式中 D0min 按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 表2滑轮或卷筒的h值 2 2 7 钢丝绳的固定钢丝绳的始末端部位一般需要与其他零构件连接或固定在起重机的其他结构上 钢丝绳尾端的固定是关系钢丝绳安全的重要环节 钢丝绳的固定要求满足两个条件 一是连接或固定的部位必须达到相应的强度和安全要求 二是连接或固定方式与使用要求相符合 钢丝绳的固定有多种方法 针对不同的使用条件和要求选择使用 钢丝绳的使用与维护 使用检验合格的钢丝绳产品 保证其机械性能和规格符合设计要求 必要时使用前应做受力计算 保证足够的安全系数 钢丝绳的维护保养应根据起重机的用途 工作环境和钢丝绳的种类而定 在起重机械上的钢丝绳投入使用之前 应确保与钢丝绳工作有关的各种装置已安装就绪并运转正常 对机械上有可能与钢丝绳发生摩擦的部位应加以适当防护 从卷轴或钢丝绳卷上抽放钢丝绳时 应在洁净的地方拖拉 采取措施防止钢丝绳弯折 扭结或粘染杂物 防止外界因素对钢丝绳的损伤 腐蚀而使其性能降低 使用中避免两钢丝绳在交叉或叠压状态下受力 合理设计卷绕系统的结构 尽量减少钢丝绳弯折次数并避免反向弯折 防止钢丝绳打结 扭曲 过度弯曲和划磨 对钢丝绳应加强检验并作好记录 以便及时根据有关信息适时更换 在任何情况下 绝对不得使用报废钢丝绳 新更换的钢丝绳一般应与原设计安装的钢丝绳类型 规格相同 如采用不同类型的钢丝绳 必须保证新钢丝绳不低于原选钢丝绳的性能 并与卷筒和滑轮上的槽形相适应 对钢丝绳应进行适时地清洗并涂以润滑油或润滑脂 特别是那些绕过滑轮时经受弯曲的部位 涂刷的润滑剂的品种应与钢丝绳相适应 为防止备用钢丝绳的损坏 应储存在清洁 通风而干燥的仓库内 钢丝绳技术参数的标记应保存良好 2 2 8 钢丝绳的报废钢丝绳承载过程中 受到拉力作用 在通过滑轮或卷筒时被强迫弯曲 钢丝与钢丝相挤压 由于钢丝绳在滑轮或卷筒的绳槽中运动时发生摩擦 在外界环境因素作用下 钢丝绳会腐蚀生锈 这些不利因素综合积累作用 会使钢丝绳在使用一段时间后 钢丝首先出现缺陷 例如断丝 锈蚀 磨损和变形等 使其他未断钢丝的应力加大 从而使断丝速度加快 强度逐渐降低 发展到一定程度 最终将导致钢丝绳无法保证正常安全工作 甚至发生破坏造成起重事故 我们只有弄清钢丝绳的报废标准 采用正确的检查养护手段 及早发现 及时更换报废的钢丝绳来保证安全 1 钢丝绳的断丝数达到报废标准钢丝绳的各种损坏一般都要表现在断丝上 断丝的数目往往是判断钢丝绳是否报废的重要依据 断丝的原因有拉断 扭转 疲劳 磨损和锈蚀等 在检查断丝数时 还应综合考虑断丝的部位 局部聚集程度和断丝的增长趋势 以及该钢丝绳是否用于危险品作业等因素 1 钢丝绳在任何一段节距 指每股钢丝绳缠绕一周的轴向距离 内的断丝数达到表1的数值 应报废 表1钢丝绳报废断丝数见表 2 如果钢丝绳锈蚀或磨损时 应将表1断丝数按表2折减 并按折减后的断丝数作为判断报废的依据 表2锈蚀或磨损的折减系数表见表 3 绳端部及其附近出现断丝 如果绳长允许 即使数量少 也应将断丝部位切去重新安装 否则应报废 4 断丝的局部聚集程度高 例如聚集在小于一个节距的绳长内 或集中在任一绳股里 即使断丝数比报废标准规定的数量低 也应予以报废 5 断丝出现增长趋势 应给予充分注意 加强检查并记录断丝增长情况 辨明规律 确定报废日期 6 当钢丝绳某一绳股整股断裂 则不管由于什么原因 发生在什么部位 都应立即报废 7 吊运炽热金属或危险品的钢丝绳 在考虑磨损或锈蚀所进行的折减后 应按一般起重机钢丝绳报废断丝数的一半作为报废的依据 2 磨损和腐蚀钢丝与滑轮和卷筒的绳槽接触摩擦 会引起外层股的钢丝表面磨损成平面状 绳股和钢丝之间的摩擦会引起内部磨损 由于环境及维护等原因引起钢丝表面粗糙锈蚀 沾染灰尘和砂粒以及润滑缺陷 会使磨损和锈蚀加剧 导致钢丝绳的断面面积减小 强度降低 当有以下情况时 钢丝绳应该报废 1 当外层钢丝磨损达40 应予报废 2 磨损引起钢丝绳相对于公称直径减小达7 即使未发现断丝 也应立即报废 3 钢丝绳出现可用肉眼观察到的外部钢丝的腐蚀 当表面出现腐蚀深坑 钢丝相当松弛 应立即报废 4 存在任何内部腐蚀的迹象 经过对钢丝绳内部检验 确认有严重的内部腐蚀 应立即报废 2 2 8 钢丝绳变形超标2 2 8 1 变形超标钢丝绳失去正常形状产生可见畸变 从外观上出现波浪形 笼形畸变 绳股或钢丝挤出 绳径局部增大 扭结或局部被压扁 弯折等现象 变形部位可使钢丝绳应力分布不均而导致强度损失 严重变形还会造成钢丝绳传动不稳定或在运行过程中产生跳动 1 钢丝绳出现波浪形畸变 在不超过绳径25倍的绳长范围内 若径向波浪度达绳径的4 3 则钢丝绳应报废 2 笼形畸变 使外层绳股发生脱节或者变得比内部绳股长 脱节变长的钢丝交叉在钢丝绳表面形成笼形 笼畸变的钢丝绳应立即报废 3 绳股挤出 通常伴随笼形畸变一起产生 导致钢丝绳受力不平衡 绳股挤出的钢丝绳应立即报废 4 钢丝挤出 常由于冲击载荷而引起 形成一部分钢丝或钢丝束在钢丝绳一侧拱起形成环状 变形严重时钢丝绳应报废 5 扭结 是在钢丝绳打弯成环状的情况下被拉紧拉直而造成的 扭结的结果导致剪切应力增大而强度降低 同时由于捻距不均引起钢丝之间磨损加剧 严重扭结的钢丝绳应立即报废 6 弯折或压扁 是由于外在的机械作用 使钢丝绳受到硬伤 如钢丝绳受挤压 或被尖棱利角强制发生角度变形等 严重变形的钢丝绳应立即报废 2 2 8 2 弹性减小绳芯损坏钢丝绳直径的局部减小与纤维芯损坏甚至断裂有关 钢丝绳直径的局部增大则是因为纤维芯受潮膨胀或绳芯畸变引起 绳芯损坏可使绳股产生不平衡而定位错移 破坏了钢丝绳的润滑系统 将造成钢丝绳的僵性增大弹性减小 导致在动载作用下突然断裂 1 由于钢丝绳的纤维芯损坏或断裂而造成绳径显著减小时 钢丝绳应报废 2 由于钢丝绳纤维芯的退化膨胀而在外层股间突出 或使绳直径局部增粗 绳径严重增大时 钢丝绳应报废 3 由于绳芯损坏引起绳芯外露 绳芯挤出的钢丝绳应报废 4 钢丝绳弹性减小通常伴随绳捻距伸长 钢丝之间和绳股之间缺少空隙 绳股凹处出现细微的褐色粉末或者钢丝绳明显的不易弯曲等现象 应立即报废 2 2 8 3 过热过热使钢丝的金相组织改变 导致性能发生劣化 产生应力集中 从而使钢丝绳强度大大降低 造成使用过程中发生突然断裂事故 1 钢丝绳过烧使外表出现可识别的颜色改变 应立即报废 2 钢丝绳受到电弧打击 尽管外表颜色与正常钢丝绳难以区别 也应报废 钢丝绳的破坏表现形态各异 且多中原因交错 有些可以根据定量计算直接确定 有些需要根据检查发现的缺陷和程度定性判断 必要时利用检测仪器进行检验 最终钢丝绳是否报废 应该对各项因素进行综合考虑 按标准掌握 一旦发现钢丝绳的损坏达到了危险程度应立即更换 另外在更换新钢丝绳前 还应弄清并消除对钢丝绳有不利影响的设备缺陷 2 3起重机安全防护要求概述安全防护装置是否齐全 性能是否可靠 是起重机安全检查的重要内容 按安全检查的要求 可分 应装 和 宜装 两个要求等级 应装 是强制必须装设的 属于 应装 要求的安全防护装置及设施 如果检查发现失缺 失灵 则必须限期补齐 改正 恢复功能 宜装 是非强制性的要求 在条件不具备时暂不要求 有条件的建议最好安装 一 安全防护装置的种类由于起重机的危险点多而分散 各种类型的起重机又有不同的组成结构和运行特点 需要配置的安全防护装置也有所区别 导致起重机的安全防护装置种类很多 针对不同的防护要求 功能各异 我们可以初步进行分类如下 1 防护装置通过在起重机存在危险的某部位设置罩 门 盖 栅栏 封闭式装置等实体障碍 将人与危险隔离的装置或设施 我们统称为起重机的防护装置 例如 高处金属结构上的走台栏杆 工作机构暴露的活动零部件的防护罩 导电滑线的防护板 电气设备的防雨罩 及在起重作业现场为划分危险作业范围而临时设置的安全栅栏等 2 安全装置通过自身的结构功能 对起重作业过程中某种危险可以起到抑制或防范作用 安全装置有些仅有单一功能 有些可以与其他安全防护装置联合作用而成为组合装置 安全装置是起重机的安全防护系统的主要部分 安全装置的种类很多 如果按其安全功能归类 还可以做进一步划分 1 限制起重载荷量的装置 例如超载限制器 力矩限制器 极限力矩限制器等 2 限定行程位置的装置 例如上升极限位置限制器 下降极限位置限制器 运行极限位置限制器 防止吊臂后倾装置 轨道端部止挡等 3 安全定位装置 例如支腿回缩锁定装置 回转定位装置 水平仪 夹轨钳和锚定装置等 4 其他安全装置 例如联锁保护装置 偏斜调整装置 缓冲器 安全钩 扫轨板等 3 安全信息提示和报警用来显示起重机工作状态和信息指示 或进行信息交流的装置 是人们观察和监控系统过程的手段 有些装置与控制调整装置联锁 有些装置兼有报警功能 属于此类装置有显示装置 幅度指示计 信号 通讯 安全色标 风速风级报警器 登机信号按钮 倒退报警装置 危险电压报警器等 三 主要安全防护装置的功能1 超载限制器它是起重机防止超载的安全保护装置 也称起重量限制器 其安全功能是当起重机的吊载超过额定值时 使起升动作停止 从而避免超载发生事故 超载限制器广泛用于桥式类型起重机和升降机上 有些臂架类型起重机 例如塔式起重机 门座起重机 将超载限制器与力矩限制器配合使用 超载限制器有机械式 电子式多种类型 1 机械式 通过杠杆 弹簧 凸轮等的作用带动撞杆 当超载时 撞杆与控制起升动作的开关相作用 切断起升机构的动力源 控制起升机构 中止运行 2 电子式 由传感器 运算放大器 控制执行器和载荷指示计等部分组成 将显示 控制和报警等安全功能集于一身 当起重机吊载时 承载构件上的传感器产生变形 把载荷重量转化为电信号 经过运算放大 指示出载荷的数值 当载荷超过额定载荷时 切断起升机构的动力源 使起升机构的起升动作不能实现 2 力矩限制器力矩限制器是臂架式起重机的综合性安全保护装置 3 缓冲器它是配置在轨道运行式起重机金属结构端部的一种安全装置 具有吸收运行机构碰撞动能 减缓冲击的安全功能 缓冲器安全检查的主要指标有 1 安装是否牢固可靠 2 元件是否完好 3 吸收动能的能力大小 缓冲器的工作原理是 如果单台起重机的大车 或小车 意外冲向轨道行程终点时 缓冲器可以与处于同一水平高度的轨道端部止挡 另外一种安全装置 相互作用 如果在同一跨度轨道上的两台起重机相撞时 与设在两台起重机金属结构相对面的缓冲器发生作用 缓冲器通过自身变形 迅速将碰撞动能转化为弹性势能吸收 从而减轻碰撞力的冲击作用 避免对起重机造成破坏 常见的有橡胶缓冲器 弹簧缓冲器及液压缓冲器 1 橡胶缓冲器 利用碰撞时橡胶的弹性变形实现缓冲 由于吸收能量少 一般用在运动速度较低的起重机 2 弹簧缓冲器 可将大部分撞击动能迅速转化为弹簧的压缩势能 适合于中等运动速度的起重机 应用最广泛 优点是结构简单 对起重机仍有较大的冲击作用 不过 现在通过技术手段改造 其性能已有较大改进 3 液压缓冲器 通过油缸活塞挤压油液作功来消耗受到撞击时的动能 适合于运动速度更大的起重机 优点是可吸收更大的冲击动能 无反弹作用 缺点是构造复杂 受环境温度对油液性能的影响较大 缓冲器的功能也会随之受到影响 4 防风防滑安全装置防风防滑安全装置 是防止露天工作的起重机在大风作用下沿轨道发生滑行的安全装置 室外工作的轨道式起重机均应安装 其安全功能是 当起重机遭遇非工作状态下的最大风力时 起重机不被吹动 防止起重机在轨道端头倾覆 常见防风防滑装置有夹轨器 锚定装置和铁鞋 1 夹轨器 它广泛应用于各类露天轨道起重机 其工作原理是利用夹钳夹紧轨道头部的两个侧面 通过结合面的夹紧摩擦力将起重机固定在轨道上 使起重机不能滑移 夹轨器的设计要求是 夹轨器的夹紧力须大于起重机的滑行力 以保证在当地最大风力作用下 起重机保持不动 夹轨钳的闭合应靠装置构件自身重量或弹簧的作用 而不应只靠动力驱动装置的驱动作用 以防止在动力供应中断时 夹轨器不起作用 动力驱动的夹轨动作应滞后于运行机构制动器的动作 以消除起重机制动时可能产生的剧烈颤动 2 锚定装置 它借助插销或插板装置 链条或顶杆将起重机与轨道基础相连成一体 用于非工作状态特大风暴时起重机的固定 由于锚定装置只能设在轨道的某个特定位置 起重机要运行到该位置才能锚定 它不适于紧急情况下的即时防风 3 铁鞋 它是一种楔 xi 形装置 使用时将楔形舌尖插入车轮踏面和轨道顶面之间 铁鞋的斜坡构成对车轮滑动的阻力 5 极限位置限制器也称行程限制器 其安全功能是保证工作机构在运动中 当接近极限位置时 自动切断前进的动力源并停止运动 防止行程越位 极限位置限制器由相互作用的两部分构成 一个是触头 撞块或安全尺 安装在工作机构的运动部分上 一个是行程限位开关 是控制工作机构的运动方向或行程距离的电器 固定在极限位置的轨道或起重机的金属结构上 并串在工作机构的控制线路中 当某方向的运动接近极限位置时 触头触碰行程限位开关 切断该运动方向的控制电路 停止该方向的运行 同时接通反方向运动电路 使运行机构只能向安全方向运行 起重机的极限位置限制器有 1 上升极限位置限制器 所有类型起重机的起升机构和变幅机构至少应装一套上升极限位置限制器 吊运液体金属和其他危险品起重机的起升机构必须装两套 两套限制器开