起重基本知识.doc

目录第一章起重基本知识一、起重机构造与性能二、力学基础知识三、物体质量的计算方法四、起重吊点的选择及物体绑扎五、索具的联接和选取六、常用起重器具的使用七、起重作业基本安全操作方法第二章起重安全管理制度一、安全运行管理制度二、交接班制度三、起重作业人员基本要求四、起重器具检查管理规定五、起重装卸作业要求六、高空作业要求第三章起重安全操作规程一、电动葫芦式行车操作工安全操作规程二、桥式起重机驾驶员安全操作规程三、塔式驾驶员安全操作规程四、叉车驾驶员安全操作规程五、汽车吊驾驶员安全操作规程六、起重指挥、司索人员安全操作规程七、设备起重搬运安全操作规程第一章起重基本知识一、起重机的构造与性能1、起重机的主要技术参数与性能起重机械是一种应用极为广泛的机械设备，起重机以间歇、重复的工作方式，通过吊钩或其他吊具起升、横向运行及纵向运行，在空间搬运物料的一种危险性较大的特种机械设备。起重机的性能主要是通过它的主要技术参数来表征的。1.1额定起重量Gn起重机允许起升物料的最大重量称为额定起重量，对于幅度可变的起重机，如塔吊，根据幅度规定起重机的额定起重量。起重机的取物装置本身（除吊钩组以外）的重量，一般应包括在额定起重量之中，如抓斗、挂梁、及各种辅助吊具的重量。1.2起升高度H起重机吊具最高和最低工作位置之间的垂直距离成为起重机的欺生范围，起重机吊具的最高工作位置与起重机水准地平面之间的垂直距离成为起重机的起升高度H。对起升高度的测量，以吊钩钩腔中心作为测量基准点。对其他吊具以闭合状态的最低点为基准。1.3跨度s和轨距K桥架起重机两端梁车轮踏面中心线间的距离即大车轨道中心线间距离称为起重机的跨度S.起重机的跨度由安装起重机的厂房跨度而定.其关系如下式,S =L-2d式中L一厂房跨度; d一厂房两侧柱子定位纵向轴线与起重机轨道中心线之间距离。起重机跨度值应符合表1-1的数值。表1-1电动桥式起重机跨度系列m厂房跨度L9121518212427303336起重机跨度S起重量350t7.510.513.516.519.522.525.528.531.571013161922252831起重量80250t16192225283134注：表内起重机跨度S值,也适用于露天起重机.350t起重机两种跨度的选用,当厂房梁上需设安全通道时,跨度S值按731m系列选用,否则按7.531.5m系列选用。特殊情况时,也可采用本表以外的非标准跨度值.桥式起重机两条小车运行轨道中心线间的距离称为起重机的轨距K。1.4 幅度L臂架起重机置于水平场地时,空载吊具垂直中心线至回转中心线之间的水平距离称为起重机的幅度。1.5工作速度i工作速度也称额定工作速度,每一个工作机构都有各自的工作速度。1）额定起升速度vn:是指起升机构电动机在额定转速时取物装置的上升速度(m/min)。2）起重机(大车)运行速度vk:是指大革运行机构电动机在额定转速时,起重机的运行速度(m/min)。3）小车运行速度vi:是指小车运行机构电动机在额定转速时,小车的运行速度(m/min)。4）变幅速度vr:在稳定状态下,额定载荷在变幅平面内水平位移的平均速度.规定为离地平面l0m高度处,风速小于3m/s时,起重机在水平地面上,幅度从最大值至最小值的平均速度(m/min)。5）起重臂伸缩速度:起重臂伸出(或回缩时,其尖部沿臂架纵向中心线移动的速度(m/min)。6）行驶速度vo:在道路行驶状态下,起重机由自身动力驱动的最大运行速度(km/h).7）回转速度n,在旋转机构电动机为额定转速时,起重机转动部分的回转角速度(最大幅度、带额定载荷) (r/min)。2 起重机的基本构造起重机是由四大基本机构起升机构、运行机构、旋转机构、变幅机构和金属结构、电气系统以及各安全装置构成。由于起重机种类繁多,型式多种多样,其构造亦就各不相同。例如:桥式起重机是由起升机构、运行机构大、小车运行机构)和金属结构、电气系统及安全装置构成。2.1起升机构起升机构是由驱动装置、传动装置、制动装置和取物缠绕装置四种装置组成。2.2运行机构运行机构是由驱动装置、传动装置、制动装置和车轮装置组成。2.3旋转机构旋转机构是由驱动装置、传动装置、制动装置和旋转装置组成。2.4变幅机构变幅机构是由驱动装置、传动装置、制动装置、变幅装置组成。2.5金属结构各种类型的起重机其金属结构的组成也各不相同,桥式起重机的金属结构是由主梁、端梁、走台及栏杆和司机室等组成。塔式起重机的金属结构是由塔身、塔帽、起重臂、平衡臂、走台及栏杆、司机室等组成。其它类型起重机其金属结构的组成各有所不同。2.6电气系统电气系统就是围绕着电动机利用导线将所需的控制电器和保护电器等组成一完整的系统。各种类型的起重机其电气系统大致是由主回路系统、控制回路系统及保护回路组成。起重机是依靠各机构来进行工作的,各机构依靠电动机来驱动,电动机的启动、制动、反转、调速则是依靠电气系统来进行控制的。2.7安全保护装置为提高起重机的安全性能，各类起重机根据其使用性能要求和使用场地的条件都应当装设必要的安全保护装置。它包括：1）限位器：限位器是用来限制机构运行极限位置的一种安全防护装置。限位器有两种：一种是保护起升机构安全运行的上升和下降极限位置限制器,另一种是限制运行机构的运行极限位置限制器。2）缓冲器：当运行极限位置限制器或制动装置发生故障时,由于惯性的原因,运行到终点的起重机或其上的小车,将与设在运行终点的止挡体相碰撞。设置缓冲器的目的就是吸收起重机或小车运动的动能,以减缓冲击。缓冲器设置在大车或小车与止挡体相碰撞的位置。在同一轨道上运行的起重机之间,以及同一起重机上双小车之间也应设置缓冲器。缓冲器的种类也较多,一般常用的有弹簧缓冲器,橡胶缓冲器和液压缓冲器。3）防碰撞装置：对于同轨多台或多层设置的桥式起重机,容易发生碰撞。在作业情况复杂、运行速度较快时,凭司机判断避免事故是很困难的。为了防止起重机在轨道上运行时碰撞相邻的起重机,应在起重机上装设防碰撞装置。当起重机运行到危险距离范围时,防碰撞装置便发出警报,进而切断电源，使起重机停止运行，避免起重机之间的碰撞。4）防偏斜和偏斜指示装置:大跨度的门式起重机和装卸桥的两边支腿,在运行过程中,由于种种原因会出现相对超前或滞后的现象,使起重机的主梁与前进方向发生偏斜,这种偏斜轻则造成大车车轮啃道,重则会导致桥架扭坏,甚至发生倒蹋事故.为了防止大跨度的门式起重机和装卸桥在运行过程中产生过大的偏斜,应在起重机上设置偏斜限制器或偏斜指示器、偏斜调整装置等,来保证起重机在运行中不出的支腿调整到正常位置,以防止桥架损坏造成事故.当起重机偏斜达到一定量时,防偏斜和偏斜指示装置应能向司机发出信号或自动进行调整，当超过允许偏斜量时,应能使起重机自动断电停止运行。5）防风装置：露天工作的桥式类型起重机,必须安装可靠的防风夹轨器或锚定装置或铁鞋,以防止起重机被大风吹走、吹倒等严重事故的发生.防风装置应能独立承受非工作状态下的最大风力而不致被吹动。6）超载限制器：超载作业所产生的过大应力,可使钢丝绳拉断、传动部件损坏,由于制动力矩相对不够而导致制动器失灵。超载作业对起重机结构危害很大,既会造成起重机主梁的下挠,上盖板及腹板出现裂纹、开焊,还会造成臂架和塔身折断的重大事故.由于超载破坏了起重机的稳定性,还会造成整机倾覆的恶性事故。额定起重量大于20t的桥式起重机,大于10t的门式起重机、装卸桥、铁路起重机、门座起重机等应安装超载限制器。其它类型起重机必要时也应安装超载限制器。当载荷达到额定起重量的90%时,超载限制器应能发出提示性报警信号。当载荷超过额定起重量时,超载限制器应能自动切断起升动力源,并发出禁止性报警信号。7）力矩限制器：动臂式起重机的工作特点是它的工作幅度可以改变。工作幅度是动臂式起重机的一个重要的参数。起重量对动臂式起重机的动臂销轴中心有一个起重力矩。如果起重量不变,当工作幅度愈大时,起重力矩就愈大.如果起重力矩不变,那么工作幅度减小时,起重量就可增加。当起重力矩大于允许的极限力矩时,就会造成臂架折断,甚至起重机倾覆。所以动臂式起重机均应安装力矩限制器,其综合误差不应大于10%,设置力矩限制器后,应根据其性能和精度情况进行调整或标定,当载荷力矩达到额定起重力短时,能自动切断起升或变帽的动力源,并发出禁止住报警信号。8）幅度指示器:流动式、塔式和门座起重机应装设幅度指示器。幅度指示器是用来指示起重机吊臂的倾角以及在该倾角下的额定起重量的装置。它有多种形式,一种是电子力矩限制器,可随时正确显示幅度;另一种形式是用一个重力摆和雷刻度盘,盘上刻有相应倾角的起重量。当起重臂改变角度时,重力摆与吊臂的夹角发生变化,摆针则指向相应的起重量,操作人员可按照摆针指示的起重量安全操作。9）联锁保护装置:进入桥式、门式起重机司机室的门和由司机室登上桥架的舱口门,应设置联锁保护装置。当门打开时,起重机不能接通电源。10）防倾翻安全钩：单主梁桥式和门式起重机,在主梁一侧落钩的小车架上应设置防倾翻安全钩,在检修小车时,安全钩应保证小车不倾翻,保证维修工作安。11）扫轨板和支撑架：在轨道上运行的桥式、门式起重机、装卸桥、塔式和门座起重机的大车运行机构上应设置扫轨板或支承架。它用来清除轨道上的障碍物，保证起重机安全运行。扫轨板距轨顶面不应大于10mm,支承架距轨顶面不应大于20mm,二者合为一体时,距轨顶面不应大于10m。12）轨道端部止挡体:起重机运行轨道的端部及起重机罩上小车运行轨道的端部应设置轨道端部止挡体,其强度应具有防止起重机脱轨的良好性能,且止挡体应与大车和小车上设置的缓冲器能相互配合。13）导电滑线防护板：起重机由裸线供电时,在大车滑线侧的端梁下,应设防护板,以防止吊具或钢丝绳与滑线的意外接触。当司机室位于大军滑线端时,通向起重机的梯子和走台与滑线间应设置防护板,以防止人员通过时发生触电事故.在多层布置的桥式起重机的下层起重机滑线应沿全长设置防护板。对裸滑线凡易发生触电的部位均应设置防护板。除上述安全防护装置外,还有许多种安全防护装置,例如流动式起重机上的水平仪、防止吊臂后倾装置以及极限力矩限制装置等,这里不一一叙述。对前述起重机构造性能有了初步了解之后,司索人员和指挥人员可正确地选择起重机械并指挥作业。当发现起重机有不符合技术要求或有故障时,应禁止司机操作,以确保安全,待故障排除后方可进行作业。二、力学基本知识1 力的基本概念1.1 力的概念力的概念是人们在长期的生活和生产实践中经过观察和分析,逐步形成和建立的。当人们用手握、拉、掷、举物体时,由于肌肉紧张而感受到力的作用。这种作用广泛地存在于人与物及物与物之间。例如用手推小车,小车受了力,由静止开始运动,用锤子敲打会使烧红铁块变形等。人们从大量的实践中,形成力的科学概念,即力是物体间相互的机械作用,这种作用一是使物体的机械运动状态发生变化,称为力的外效应；另一个是使物体产生变形,称为力的内效应。物体间相互的机械作用有两种：一种是直接接触作用,另一种是间接作用,即所谓的场力作用,如地球与地球表面上的物体间的作用,电磁铁的动、静铁芯间的磁力作用等。1.2 力的单位在国际单位制中,力的单位是牛顿,简称牛,国际符号是N。注：在工程中,也经常采用工程单位制,以公斤力或吨力作为力的单位.它们的换算关系是:l公斤力1kgf=98牛N10牛N1.3 力的三要素实践证明,力作用在物体上所产生的效果,不但与力的大小和方向有关,而且与力的作用点有关.我们把力的大小、方向和作用点称为力的三要素.改变三要素中任何一个时,力对物体的作用效果也随之改变。例如用手推一物体,如图2-1所示,若力的大小不同,或施力的作用点不同,或施力的方向不同都会对物体产生不同的作用效果。 图2-1 图2-2在力学中,把具有大小和方向的量称为矢量。因而,力的三要素可以用矢量图带箭头的线段表示,如图2一2所示。作矢量图时,从力的作用点A起沿着力的方向画一条与力的大小成比例的线段AB(如用lcm长的线段表示10ON的力,那么400N就用4cm 长的线段,再在线段末端B画出箭头,表示力的方向,文字符号用黑体字F表示,并以同一字母非黑体字F表示力的大小,书写时则在表示力的字母F加一横线表示矢量。1.4 静力学的基本定理在长期的生产实践中,人们经过经验的积累和实践的验证,逐步认识了力所遵循的客观规律,其中最基本的规律可归纳以下四条静力学定律：图2-31）两力平衡定律物体在两个力的作用下保持平衡的条件是:这两个力的大小相等,方向相反,且作用在同一条直线上.如图2-3所示,用矢量式表示即：F1=-Fz 上述的平衡条件只适用于刚体(刚体是指在外力作用下可忽略几何形状改变的物体.2）加减平衡力系定律图2-4在任意一个已知力系上加上或者减去任意的平衡力系,不会改变原力系对刚体的作用效应.从上面的两条定律中,我们可以得出一个重要推论:作用在刚体上的力,其作用点可沿其作用线作用线即通过力的作用点,沿力的方向的直线)滑移到任何位置不会改变此力对刚体的作用效应,即为力的可传性.如图2-4所示.当力作用在A点,AB是力F的作用线,此时是推车,当力作用在B点时,则是拉车.只要力F的大小、方向不变,无论作用于A点或B点,其作用效果是完全相同的.3）力的平行四边形法则作用在物体上某一点的两个力,可以合成一个合力.其合力的大小与方向由这两个已知力为邻边所构成的平行四边形的对角线来表示,这个法则称为平行四边形法则.如图2-5所示,其矢量合成式为2页=FI+FZ4）力的作用与反作用定律力是物体间的相互作用,若将两物体间相互作用之一的受力称为作用力,则另一个就称为反作用力.两物体间的作用力与反作用力大小相等,方向相反且沿用一条作用线,分别作用在两个物体上.如图2-6中,一绳索的下端吊一重物,绳索给以重物的作用力为T,重物给绳索的反作用力为T,T和T等值、反向、共线且分别作用于两个物体上.图2-6图2-5 应注意:作用力与反作用力是分别作用在两个相互作用的物体上,因此不能将作用力与反作用力看成一平衡力系而互相抵消。2 力的合成与分解2.1 力的合成当一个物体同时受到几个力的作用时,如果找到这样的一个力,其产生的效果与原来几个力共同作用的效果相同,则这个力叫做原来那几个力的合力。求几个已知力的合力的方法叫做力的合成。1）作用在同一直线上力的合成作用在同一直线上各力的合力,其大小等于各力的代数和,其方向与计算结果的符号方向一致。通常以X坐标轴方向为正+,反方向为负（-）。例:求图2一7a所示之合力解： R=F1+F2图2-7=-40+(-30)=-70(N答：合力R大小为7ON,方向指向左方。求图2一7b所示之合力解： R= F1+F2=40+-30=10N答：合力R大小为1ON,方向指向右方.2）两个共点力的合成作用于同一点并互成角度的力称为共点力,其合力可用图解法和三角函数法计算。1图解法 例：已知F1、F2两力夹角为70, F1即AB为800N,F2即AD为400N,求合力RAC为多少?图2-8解：力的平行四边形法则解法。取比例线段1cm代表200N,并沿力的方向将AB和AD二力按比例画出.取AB 长4cm代表800N,取AD长2cm代表400N,经过B点及D点分别作AD与AB的平行线交于C点,连结AC,量取AC 长5cm,表示合力AC为1000N,如图2-8所示。由此可见,求两个互成角度的共点力的合力,可用表示这两个力的有向线段作邻边作平行四边形,其对角线就表示合力的大小和方向.这就叫做力的平行四边形法则。图2-9力的三角形法解:取比例线段lcm代表200N,沿力的方向将AB画出,AB 长4cm代表800N,从B点沿力的方向按比例画出BC长2cm,代表400N,连结AC,量取AC长5cm,表示合力ACR为1000N。如图2-9所示。由此可见,求两个互成角度的共点力的合力,也可按矢量图法做出第一个力,由第一个力的终点,按第二个力的大小和方向做第二个力,连接第一个力的起点和第二个力的终点即得两力的合力.合力的大小可用比例尺量得,合力的方向由第一个力的起点指向第二个力的终点,见图2-9所示,这就叫做力的三角形法则。2三角函数法力的合成除了上述的图解法,还可以根据力的三角形利用正弦定理和余弦定理计算出合力.如图2-10所示,两力F1、F2之间夹角为,其合力R按下式计算.如图2-10例:如图2-10所示,已知F1=800N, F2=400N, F1与F2夹角为70,求合力R。答:合力为1009.4N。2.2 力的分解一个已知力合力作用在物体上产生的效果可以用两个或两个以上同时作用的力分力来代替。由合力求分力的方法叫做力的分解。例如分析物体放在斜面的受力时,常将物体的重力分解为沿斜面的下滑力和垂直于斜面的正压力。1）图解法力的分解是力的合成的逆运算,同样可用平行四边形法则。把已知力作为平行四边形的对角线,平行四边形的两个邻边就是这个已知力的两个分力。已知两个分力的方向,求两个分力的大小,可通过这个已知力的作用点沿分力的方向即与合力R的夹角分别作直线A-I、A- ,再经过这个已知力的终点C分别作两个分力F1、F2作用线的平行线,与A一I、A-直线分别交于B、D两点,得一平行四边形ABCD-其两邻边AB、AD就是要求的两个分力。分力的大小可以用比例尺量得,分力的方向由力的作用点A沿直线A-I、A-射出,如图2一11所示。 图2-112）三角函数法计算时,也可利用三角函数公式求力的分解,如图2-11所示。例：已知钢管重G=10000N,吊索长8m,两吊点间距离为4m,用二根钢丝绳吊装,求钢丝绳承受的拉力。如图2-12所示。 图2-12 图2-13答:每根吊索承受的拉力为5164.7N。一般用n根钢丝绳吊装一重物,如图2-13所示,计算钢丝绳的承受力,可采用下式： 式中：a一吊索与铅垂线间夹角；G一吊物的重力；n一吊索的根数；K1一随吊索与吊垂线夹角变化的系数,见表2-1.例:已知一重物的重力为G =l0KN，使用两根吊索时,当吊索与吊垂线夹角分别为0、30、45、60时,试求每根吊索受力的大小。解：(1根据上式,并查表2-1将计算结果列于表2-2中。解(2):用图解法求当吊索与吊垂线间夹角分别为0、30、45、60时,每根吊索受力情况,用平行四边形法则,如图2-14所示。图2-15为两根吊索悬吊1000N的载荷,当两根吊索处于不同夹角时吊索受力变化的示意图。图2-15图2-142.3 力的平衡条件在介绍力的平衡条件前先介绍几个概念:1） 力系 同时作用在同一个物体上的几个力称为力系。2）平面力系 凡是作用线都在同一个平面内的力系,称为平面力系。3）空间力系 凡是作用线在同一个平面的力系,称为空间力系。4）在这两类力系中,作用线交于一点的力系称为汇交力系；作用线任意分布的力系称为一般力系。在两个或两个以上力系的作用下,物体保持静止或做匀速直线运动状态,这种情况叫做力的平衡。几个力达成平衡的条件是,它们的合力等于零。3 力矩力的作用可以改变物体的运动状态,或者使物体发生形变。力还可以使物体发生转动。当用扳手拧螺母,螺母就绕螺杆转动.力使物体转动的效果,不仅跟力的大小有关,还跟转动轴心到力的作用线的距离即力臂有关.物体转动的效应与力、力臂大小成正比.如图2-16所示,若作用在扳手的力为F,力臂为L,拧螺母的转动效应的大小可用两者的乘积FL来度量。表示力对物体绕某点的转动作用的量称为力对点之矩,以M0表示.图2-16力对点之矩为一代数量,它的大小为力F的大小与力臂L的乘积,它用正负号表示力矩在平面上的转动方向。一般规定力使物体绕矩心逆时针方向旋转为正,顺时针方向旋转为负,如图2-17,计算公式如下：M0（F）= FL力矩的国际单位为牛顿米,简称牛米,国际符号Nm。三、物体质量的计算方法和重心估测在起吊搬运各种设备或重物时,首先应该知道被起吊、搬运的设备或重物的重力,根据设备或重物的重力和外形等情况选择合适的起重机械,确定合理的施工方案。这样,就要求每个起重司索工都应掌握有关的面积、体积、密度、质量、重力及单位等基本概念和简单的计算方法。1 面积体积的计算1.1 面积计算 经常遇到的面积计算公式列在表3-1中。表3-1 平面几何图形面积的计算公式 单位：序号名称几何图形计算公式1正方形2长方形3平行四边形4三角形5梯形6圆形7圆环形8扇形在实际工作中,遇到的设备或物体不一定是我们上面所介绍的几种规则形状,往往是不规则的几何图形居多。当遇到不规则形状的物体时,我们可以把它们分割成几种规则或近似规则的图形,分别计算出结果,然后相加,就得到总面积。图3-1如图3-1所示的图形,看上去不规则,但实际是由三个规则形状的图形所组成,梯形1、长方形2、半圆形3.在计算其面积时,可分别算出三个图形的面积,然后相加即可。1.2 体积计算要计算物体的质量,就需要知道物体的体积。几种常见的几何形体的体积计算公式列在中。遇到组合形体时,可分块计算再求和。表3-2 常见的几何形体的体积计算公式 单位：m3序号名称几何图形计算公式1正方体2长方体3圆柱体4空心圆柱体5球体6圆台体7任意三棱体8四棱台例:有一物体,其外形的尺寸如下图3-2所示,求它的体积。解：从图中可知,物体是由一长方体和一四棱台所组成,求其体积时,可分别计算出长方体和四棱台的体积长方体体积： Vl=abc=110.5=0.5(m3)四棱台体积： V2=h/6(2a+a1)b+(2a+a)b1=1/6(21+0.5) 1+20.5+1 0.5图3-2=0.58(m3)总体积：V=V1+V2=0.5+0.58=1.08(m3)2 物体质量的计算2.1 密度计算物体质量时,必须知道物体材料的密度。所谓密度就是指某种物质的单位体积内所具有的质量,其单位是kg/m3千克/米,各种常用物体的密度及每立方米的质量见表3-3。表3-3 各种常用物体的密度及每立方米的质量表物体材料密度kg/m3每立方米体积的质量t物体材料密度kg/m3每立方米体积的质量t钢，铸钢7.851037.85混凝土2.41032.4铸铁（7.27.5）1037.27.5碎石1.61031.6铸铜，镍（8.68.9）1038.68.9水泥（0.91.6）1030.91.6铝2.71032.7砖（1.42.0）1031.42.0铅11.3410311.34煤（0.60.8）1030.60.8铁矿（1.52.5）1031.52.5焦炭（0.350.53）1030.350.53木材（0.50.7）1030.50.7石灰石 （1.21.5）1031.21.5粘土1.91031.9造型砂（0.81.3）1030.81.32.2 物体质量的计算物体的质量等于构成该物体的材料密度与体积的乘积,其表达式为：m =V式中：m物体的质量； 物体的材料密度； V物体的体积。例:试计算一块长为3m,宽为1m,厚为50mm的钢板质量。解:计算体积时必须统一单位：长为3m,宽为1m,厚为5Omm,即0.05m.查表3一3得知:钢材的密度 =7.85103kg/m3计算体积:V=abc=3l0.05=0.15m3计算质量: m=V =7.851030.15=1.18103kg2.3 物体质量的估算法吊装作业中,在没有详细资料的情况下多是采用估算方法来确定物体的质量。为了安全起见,估算物体质量,一般须略大于实际质量。几种基本形状物体的质量估算法:2.3.1 钢板质量的估算在估算钢板的质量时,只须记住每平方米钢板1mm厚时的质量为7.8kg,就可方便地进行计算,其具体估算步骤如下:1先估算出钢板的面积。2再将估出钢板的面积乘以7.8kg,得到该钢板每毫米厚的质量。3然后再乘以该钢板的厚度,得到该钢板的质量。 例：求长5 m,宽为2m,厚为1Omm的钢板质量。解：（1)该钢板的面积为：52=10m2（2）钢板每毫米厚质量为：107.8=78 （kg）（3）10mm厚钢板质量为: 7810=780（kg）2.3.2 钢管质量的估算方法如下:1先求每米长的钢管质量z公式为:m1=2.46钢管壁厚钢管外径一钢管壁厚,式中:m1每米长钢管的质量,单位为kg.钢管外径及壁厚的单位： cm2)再求钢管全长的质量.例:求一根长5m,外径为l00mm,壁厚为10mm的钢管质量。解：100mm=1Ocm；l0mm=lcm.（1）每米长的钢管质量为：m1=2.46110一1=2.469=22.14(kg )（2）5m 长钢管质量为： m =5m1=522.14=110.7kg2.3.3 圆钢质量的估算步骤如下:1每米长圆钢质量估算公式为:m=0.6123d2式中: m一每米长圆钢质量,单位为千克kg.d一圆钢直径,单位为厘米cm).2用每米长圆钢质量乘以圆钢长度,得出圆钢的总质量.例:试求一根长6m,直径为lOcm的圆钢质量.解:1每米长圆钢质量为:m1=0.6123102=61.23kg26米长圆钢质量为: m=6m1=661.23=367.38kg)2.3.4 等边角钢质量的估算步骤如下:1每米长等边角钢质量的估算公式为:m1=1.5角钢边长角钢厚度。式中：m1一每米长等边角钢的质量,单位为kg；角钢边长及壁厚的单位均为cm。2用每米长角钢质量乘以角钢长度得出角钢的总质量。例:求5m长,50506等边角钢的质量.解:边长5Omm=5cm；厚度6mm=0.6cm(1每米长等边角钢质量m1=1.550.6=4.5kg(25m长等边角钢质量 m =5m1=54.5=22.5kg3 物体重力计算物体所受的重力就是由于地球的吸引而产生的。重力的方向总是竖直向下的,物体所受重力大小G和物体的质量m成正比,用关系式G=mg表示。在地球表面附近,g通常取值为9.8N/kg,表示质量为lkg的物体受到的重力为9.8N。在已知物体的质量时,重力的大小可以根据上式的公式计算出来。例:起吊一质量为5103kg的物体,其重力为多少?解:根据公式: G =mg=51039.8=49103N答:物体所受重力为49103N。四、起重吊点的选择及物体绑扎1 物体重心计算由于地球的引力,物体内部各点都要受到重力的作用,各点重力的合力就是物体的重量,而合力的作用点就是物体的重心。在生产、转运过程中构件的吊装、翻转以及各种物体的运输吊装,都遵循和运用物体重力与外力平衡的规律进行作业,否则由于吊点选择不当,起吊时物体就会失去平衡,发生翻倒或滑脱事故。因此,在起重作业中,确定被吊物体的重心位置是重要的基础环节。几何形状简单的物体重心位置如：长方形物体的重心位置在其对角线的交点上；圆柱形物体的重心位置在其中间横截面的圆心上；三角形物体的重心位置在其三条中心线的交点上。图4-1悬挂法求重心对于不规则形状的物体,可用悬挂法测定其重心位置。方法是用均质薄板纸板或薄铁板按比例画出不规则物体的截面形状,并剪下来,如图4-1所示。在薄板上任取一点A,用细绳悬挂起来,过A点画一垂线AA,。之后再另选-B点,悬挂起来,过B点画一垂线BB,。那么不规则物体的重心必然在两条垂线的交点O处。如果物体是由两个或两个以上的基本几何图形组成,则重心位置可根据物理关系求得,其方法是先分别求出各基本图形的重心位置,然后用静力学力矩平衡的方法求出整个物体的重心位置。例：试求图4-2所示物体的重心位置。设该物体密度相同。解：1)设物体在XOY坐标系中,将其分成两个矩形和。(见图4-2所示2)求和在X、Y轴的坐标尺寸。矩形的重心坐标尺寸C为：X=1/2=0.5mm Y=1/2+1=1.5mm矩形的重心坐标尺寸C为：X=2/2=1mm Y=1/2=0.5mm图4-2 计算简图矩形和的面积为： S=1(2-1)=1 S=21=23）求物体的重量设物体材料的密度为,物体的厚度为,则矩形、的重量分别为G = S, G = S物体的总重量为:G = G+ G=(S+ S)4）求物体在X、Y轴的重心位置设物体横截面重心尺寸为Xc、Yc，根据物体重力对X、Y铀的力矩平衡原理得：(1)对X轴: GXc- GX-GX=0 Xc=（GX+GX)/ G =（SX+SX）/(S+ S) =（SX+SX）/ (S+ S)= (10.5+21)/(1+2)=0.83m(1)对Y轴: GYc- GY-GY=0 Yc=（GY+GY)/ G =（SY+SY）/(S+ S) =（SY+SY）/ (S+ S)= (11.5+20.5)/(1+2)=0.83m答:物体的重心位置在坐标X=0.83mz Y=0.83m 点C上。见图4-2所示。一般对于形状规则的物体,截面图形的形心即为重心。计算时可直接利用下列公式：式中：是物体各面积相应乘以其重心位置对X铀(Y轴)的距离的总和。2 物体的稳定2.1 物体翻倒的受力状态图4-3物体翻倒的四种状态一般物体从静止到倾倒都要经过四种基本状态：稳定状态、稳定平衡状态、不稳定状态和倾覆状态(见图4-3)。1）稳定状态:重力G与支反力R,大小相等,方向相反,作用线相同,通过物体支承的中点。(见图4一3a)。2）稳定平衡状态:在外力F作用下,物体位置发生变化,支反力R发生位移,F力产生的倾翻力矩与重力G产生的抗倾翻力矩相平衡。(见图4-3b。3）不稳定状态:此时重力作用线和支反力作用线通过支承面最边缘点,且大小相等,方向相反这是理论上的平衡状态)。在实际中这种状态不可能长时间存在,只要略有震动,物体就会向左或向右倾倒,又称为临界状态。(见图4-3c)。4）倾覆状态：如果物体继续向右倾斜,此时物体重力G的作用线已超出物体支撑面之外，将产生一个由小到大的倾翻力矩M,物体失去平衡,处在倾覆状态.见图4-3d.2.2、物体的稳定条件对于起重司索作业来说,保证物体的稳定条件可从两个方面考虑。一是物体放置时应保证有可靠的稳定性,不倾倒。如图4-4a所示。二是吊装运输过程中,亦应有可靠的稳定性,保证正常吊运中不倾斜或翻转。如图4-4b所示。放置物体时,物体的重心作用线接近或超过物体支承面边缘时(倾翻临界线,-物体是不稳定的。由此可知,物体的-重心越低,支承面越大,物体所处的状态越稳定。b) 图4-4物体的稳定性a放置物体时 b吊运输体时吊运物体时,为保证吊运过程中物体的稳定性,防止提升、运输中发生倾斜、摆动或翻转,应使吊钩吊点与被吊物重心在同一条铅垂线上。如图4-5所示。图4-5吊钩的吊点应与被吊物重心在同一条铅垂线上例如:流动式起重机工作时也应有足够的稳定性.起重机的稳定性简单地说就是起重机的自重载荷G和起吊载荷G对倾覆边的力矩之和要大于零,此条件可保证起重机不发生倾翻事故,如计算起重机稳定性简化示意图4-6所示。即图4-6简化示意图3 物体吊点选择的原则在吊装各种物体时,为避免物体的倾斜、翻倒、转动，应根据物体的形状特点、重心位置,正确选择起吊点。使物体在吊运过程中有足够的稳定性，以免发生事故。3.1 试吊法选择吊点在一般吊装工作中，多数起重作业并不需要用计算法去准确确计算物体的重心位置,而是估计物件重心位置,采用低位试吊的方法来逐步找到重心,确定吊点的绑扎位置。3.2 有起吊耳环的物件对于有起吊耳环的物件，其耳环的位置及耳环强度是经过计算而确定的，因此在吊装过程中，应使用耳环作为连接物体的吊点.在吊装前应检查耳环是否完好，必要时可加保护性辅助吊索。3.3 长形物体吊点的选择对于长形物体，若采用竖吊，则吊点应在重心之上。用一个吊点时，吊点位置应在距起吊端0.3l(l为物体长度)处，见图4一7a。如采用两个吊点时，吊点距物体两端的距离为0.2l处，见图4一7b)。采用三个吊点时，其中两端的吊点距两端的距离为0.13l处,而中间吊点的位置应在物体中心,见图4一7c。采用四个吊点时，两端的两个吊点距两端的距离为0.095l,中间两个吊点的距离为0.27l处。a) b) c)图4一7a一个吊点起吊位置 b两个吊点起吊位置图 c三个吊点起吊位置3.4 方形物体吊点的选择吊装方形物体一般采用四个吊点，四个吊点位置应选择在四边对称的位置上。吊点应与吊物重心在同一条铅垂线上，使吊物处于稳定平衡状态。提升前应做试吊，直到使吊物获得L平衡为止，防止提升时发生滑动或滚动。3.5 机械设备安装平衡辅助吊点在机械设备安装精度要求较高时， 为了保证安全顺利地装配,可采用选择辅助吊点配合简易吊具调节机件平衡的吊装法。通常多采用环链手拉葫芦来调节机体的水平位置,见图4一8。3.6 两台起重机吊同一物体时吊点的选择物体的重量超过一台起重机的额定起重量时，通常采用两台起重机使用平衡梁吊运物体的方法。此方法应满足两个条件。1）被吊装物体的重量与平衡梁重量之和应小于两台起重机额定起重量之和，并且每台起重机的起重量应留有1.2倍的安全系数。2)利用平衡梁合理的分配载荷,使两台起重机均不能超载.当两台起重机起重量相等时,即Gn1=Gn2,则吊点应选在平衡梁中点处，见图4-9所示。当两台起重机起重量不等时见图4-10,则应根据力矩平衡条件选择吊点距离a或b。在两台起重机同时吊运一个物体时,正确地指挥两台起重机统一动作也是安全完成吊装工作的关键。 图4-9起重量相同时的吊 图4-10起重量不同时的吊点3.7 物体翻转吊点的选择物体翻转常见的方法有兜翻,将吊点选择在物体重心之下见图4-11a,或将吊点选择在物体重心一侧见图4-11b。物体兜翻时应根据需要加护绳，护绳的长度应略长于物体不稳定状态时的长度，同时应指挥吊车,使吊钩顺向移动，避免物体倾倒后的碰撞冲击。图4-11物体兜翻对于大型物体翻转，一般采用绑扎后利用几组滑车或主副钩或两台起重机在空中完成翻转作业。翻转绑扎时,应根据物体的重心位置、形状特点选择吊点,使物体在空中能顺利安全翻转。图4-12辅助吊具法a)薄壁构件临时加固吊装 b)大型屋架临时加固吊装物体翻转或吊运时，每个吊环、节点承受的力应满足物体的总重量。对大直径薄壁型物体和大型街架结构吊装，应特别注意选择吊点是否满足被吊物件整体刚度或构件结构的局部稳定性要求,避免起吊后发生整体变形或局部变形而造成的损坏.应采用临时加固法或采用辅助吊具法,见图4-12所。4 吊装物体的绑扎法为了保证物体在吊装过程中安全可靠，吊装之前应根据物体的重量、外形特点、精密程度、安装要求、吊装方法，合理选择绑扎法及吊索具。绑扎的方法很多,应选择已规范化的绑扎方法。4.1 柱形物体的绑扎方法1）平行吊装绑扎法图4-13单双圈穿套结索法a)单圈 b)双圈平行吊装绑扎法一般有两种。一种是用一个吊点,仅用于短小、重量轻的物品。在绑扎前应找准物件的重心，使被吊装的物件处于水平状态，这种方法简便实用,常采用单支吊索穿套结索法吊装作业。同时根据所吊物体的整体和松散性,选用单圈或双圈结索法,见图4-14所示。另一种是用两个吊点,这种吊装方法是绑扎在物件的两端，常采用双支穿套结索法和吊篮式结索法，见图4-14所示。图4-14单双圈穿套及吊篮结索法a) 双支单双圈穿套及吊篮结索法 b) 吊篮式结索法 2）垂直斜形吊装绑扎法图4-15垂直吊装绑扎垂直斜形吊装绑扎法多用于物件外形尺寸较长、对物件安装有特殊要求的场合。其绑扎点多为一点绑法也可两点绑扎。绑扎位置在物体端部,绑扎时应根据物件重量选择吊索和卸扣,并采用双圈或双圈以上穿套结索法，防止物件吊起后发生滑脱,见图4-15所示。4.2 长方形物体的绑扎方法.长方形物体绑扎方法较多。应根据作业的类型、环境、设备的重心位置来确定。通常采用，平行吊装两点绑扎法。如果物件重心居中可不用绑扎，采用兜挂法直接吊装,如图4-16。4.3 绑扎安全要求注意事项1）绑扎用钢丝绳吊索,卸扣的选用要留有一定的安全裕量,绑扎前必须进行严格检查，如发现损坏应及时更换，未达到报废标准时，应在出现异常部位处做出明显标记，作为继续检查的重点。图4-16 兜挂法2）用于绑扎的钢丝绳吊索不得用插接、打结或绳卡固定连接的方法缩短或加长。绑扎时锐角处应加防护衬垫,以防钢丝绳损坏造成事故。3）绑扎后的钢丝绳吊索提升重物时,各分支受力应均匀,支间夹角一般不应超过90,最大时不得超过120。4）采用穿套结索法,应选用足够长的吊索,以确保挡套处角度不超过120,且在挡套处不得向下施加损坏吊索的压紧力。5）吊索绕过吊重的曲率半径应不小于该绳径的2倍。6）绑扎吊运大型或薄壁物件时,应采取加固措施。7）注意凤载荷对物体引起的受力变化。五、常用索具的联接和选取在起重作业中,常使用绳索绑扎、搬运和提升重物，它与取物装置(如吊钩、吊环、卸扣等)组成各种吊具。常用的索具有钢丝绳、链条及自棕绳等。1 白棕绳及尼龙绳1.1 白棕绳的用途和特点白棕绳是起重作业中常用的轻便绳索,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。一般白棕绳的抗拉强度仅为同直径钢丝绳的10%左右，易磨损。因此，白棕绳主要用于绑扎及起吊较轻的物件和起重量比较小的扒杆缆风绳索。白棕绳有涂油和不涂油之分。涂油的白棕绳抗潮湿防腐性能较好，其强度比不涂泊的要低，一般要低10%20%；不涂油的在干燥情况下，强度高、弹性好，但受潮后强度降低约50%。白棕绳有三股、四股和九股捻制的，特殊情况下有十二股捻制。其中最常用的是三股捻制品。1.2 白棕绳的受力计算为了保证起重作业的安全, 白棕绳在使用中所受的极限工作载荷最大工作拉力应比试验时的破断拉力小，白棕绳的承载力可采用近似法计算。 白棕绳的安全系数见表5-1。表5-1 白棕绳安全系数k使用情况白棕绳的安全系数k地面水平运输设备3高空系挂或吊装设备5用慢速机械操作，环境温度4050101）近似破断拉力 S破断=50d2N2）极限工作拉力 S极限= S破断/k=50d2/kN式中：S破断一近似破断拉力，单位N；S极限一极限工作拉力最大工作拉力，单位N；d白棕绳直径，单位mm；k白棕绳安全系数。例：设采用16mm白棕绳吊装设备,试用近似法计算其破断拉力和极限工作拉力。解：已知d=16mm,查表5-1，k =5S破断=50d2=50162=12800NS极限= =50d2/k=50162/5=2560N常用自棕绳使用拉力参见表5-2。1.3 白棕绳使用的注意要点1）白棕绳一般用于重量较轻的捆绑、滑车作业及扒杆用绳索等。起重机械或受力较大的地方不得使用白棕绳。2）使用于滑车组的白棕绳，为了减少其所承受的附加弯曲力，滑轮的直径应比臼棕绳直径大10倍以上。3）使用中，如果发现白棕绳有连续向一个方向扭转的情况时，应抖直,有绳结的白棕绳不得穿过滑车或狭小的地方。4）在绑扎各类物件时，应避免白棕绳直接和物件的尖锐边缘接触,接触处应加麻袋、帆布或薄铁皮、木片等衬物。