建筑机械基础知识.ppt

章节 第一章第一节 教学目的 1 了解建筑机械的基本概念与基本知识2 掌握钢丝绳的结构与性能3 熟悉钢丝绳的使用注意事项重点 钢丝绳的结构与性能难点 使用注意事项教学方法 讲授法与图片展示课时 两节 常用建筑机械欣赏 推土机 推铲多功能挖掘机 塔式起重机 履带式起重机 履带式起重机 装载机 轮式装载机 平路机 多功能铺路机 压路机 桩工机械 混凝土搅拌运输车 小型混凝土搅拌站 混凝土搅拌站 混凝土搅拌站 混凝土搅拌站 机械是机器与机构的总称 什么是机器 什么是机构 在人类漫长的发展历史中 人们为减轻和免除繁重的劳动 生产出比手工操作更高质量的产品 发明了多种多样的机器 机器都有以下特点 1 人为的实物的组合体 2 各实物之间有确定的相对运动 能传递和变换运动 3 能变换能量或完成有用的机械功 构件即是机构的组成元件 又是机构的运动单元 零件是机械的制造单元 只要若干个零件固定地装配成一体 彼此间不再有相对运动 就只是一个构件 第一节建筑机械的基本知识 一 机械系统的组成 现代机械通常为一个机械系统 它主要由动力机 传动装置和工作机三个主要部分组成 动力机 机械系统的动力部分 将自然界的能源或其它形式能转变为机械能 如电动机 内燃机 工作机 机械系统的执行部分 利用机械能改变材料或工作的形状和位置 以进行生产或达到其它的预定目的 传动装置 将动力机输出的机械能传到工作机的部分 1 机械传动 摩擦 齿轮 链条 带等 2 流体传动 液压 气压 液力或气液组合 3 电力传动 通常与机械或流体传动结合使用 二 标准化 通用化和系列化1 标准化 对产品 零件 部件 机械 的型号 规格 构造 尺寸 材料 加工质量 检验标准和画法等制定的统一规定和要求 2 通用化 同一种形式和规格的零部件能在机械的不同部位乃至在不同机械中通用 3 系列化 同一类型产品的规格按一定规律分档 形成系列化产品 以减少产品的规格 且能满足各种不同的需要 1 钢丝绳的特性与种类 1 1特性强度高 承载能力大 过载能力强 弹性好 耐冲击 自重小 挠性较好 运行平稳 高速运动时噪音小 工作可靠 不会突然断裂 由于上述特点 钢丝绳广泛应用于起重机的各个机构及其他使用场合 1 钢丝绳的特性与种类 1 2构造与类型 1 构造钢丝 优质碳素钢经热轧 冷拔和热处理而成直径 0 5 2mm 强度 1400 2000N mm2钢丝分级 特级 反复弯曲和扭转的次数较多 韧性好 A级 反复弯曲和扭转的次数一般 韧性较好 B级 韧性一般 1 构造 由丝捻制成股 再由股绕绳芯捻制成绳 绳芯的作用 支撑和固定绳股的作用 并可用作贮存润滑油和增加钢丝绳的挠性 根据适用的不同场合 绳芯又可分为以下几种 金属芯 用软钢丝制成 可耐高温并能承受较大的挤压应力 因挠性较差 只适用于高温或多层缠绕的场合 有机芯 常用浸透润滑油的麻绳制成 也有采用棉芯的 因易燃 不可用于高温场合 石棉芯 用石棉绳制成 耐高温 合成纤维芯 用合成纤维制成 强度高 1 钢丝绳的特性与种类 2 类型按捻绕次数分 单绕绳 由若干断面相同或不同的钢丝一次捻制而成 僵性大 绕性差 易松散 不宜用作起重绳 可作张紧绳用 密封钢丝绳一般只用作承载绳 其他场合较少采用 双绕绳 先由钢丝绕成股 再由股绕成绳 双捻绳挠性好 制造也不复杂 起重机广泛采用 三绕绳 把双绕绳作为股 在由几股捻成绳 挠性好 制造工艺复杂 成本高 钢丝较细 易磨断 2 类型 按捻向分 同向捻 由钢丝绕成股和由股绕成绳的绕向相同 外观上股中钢丝与绳轴线成一个较大角度 它的挠性好 寿命长 但有强烈扭转的趋势 容易自行松散 打结 仅适用于沿刚性导轨提升或牵引并经常保持张紧的地方 不宜用作起重绳 2 类型 交互捻 由钢丝捻成股的捻制螺旋方向与由股捻成绳的捻制螺旋方向相反 外观上钢丝基本顺着绳的轴线方向 这种钢丝绳股与绳的扭转趋势能起到一定的抵消作用 起吊重物时不易扭转和松散 因而被广泛用作起重绳 但股间外层钢丝接触状况较差 易磨损 寿命短 挠性较差 混合捻 由两种相反绕向的股捻成的钢丝绳 性能介于同向捻和交互捻之间 制造困难 2 类型 按股的形状分类 圆形股 异型股 2 类型 按股中相邻二层钢丝的接触状态分 点接触 绳股中各层钢丝直径相同 每层钢丝节距不同 反复弯曲时钢丝容易磨损折断 线接触 钢丝直径不同 但每层钢丝的节距相同 外层钢丝位于内层钢丝的沟槽中 钢丝间接触应力小 磨损小 钢丝绳寿命长 钢丝绳有可能选用较小的直径 2 类型 线接触型又分为 外粗型 西鲁型 S型 股中同一层钢丝的直径相同 不同层钢丝的直径不同 内层细 外层粗 钢丝绳耐磨 挠性稍差 粗细型 瓦林吞型 W型 外层采用粗 细两种钢丝 粗钢丝位于内层钢丝的沟槽中 细钢丝位于粗钢丝之间 这种钢丝绳断面填充率较高 挠性较好 承载能力大 是起重机常用的钢丝绳 填充型 Fi型 在股中外层钢丝形成的沟槽中 填充细钢丝 断面填充率更高 承载能力大 挠性好 2 类型 面接触 绳股中钢丝与钢丝之间是面接触 接触应力小 磨损小 强度大 但其挠性较差 一般也做成双捻钢丝绳 不宜作起升绳 在索道 缆索起重机中用做承载索 2 类型 按钢丝表面处理分 光面钢丝钢丝绳 镀锌钢丝钢丝绳按钢丝绳股的数目分 6股绳 8股绳 18股绳按绳芯种类分 有机芯 石棉芯 金属芯 1 钢丝绳的特性与种类 1 3钢丝绳标记代号采用英文字母与数字相结合的方法表示 1 钢丝的表面状态光面钢丝 NAT A级镀锌钢丝 ZAA B级镀锌钢丝 ZBB 2 钢丝绳芯用代号标记天然纤维芯 NF 合成纤维芯 SF 金属丝绳芯 IWR 纤维芯 天然或合成 FC 1 3钢丝绳标记代号 3 捻向捻制方向用两个字母 Z或S 表示 第一个字母表示绳的捻向 第二个字母表示股的捻向 Z 右 S 左 1 钢丝绳的特性与种类 1 4钢丝绳全称标记法结构形式 由钢丝绳的外部向中心标记 按层次逐层标明总股数 其后在括号内标明股的结构 每股的结构由外向中心进行标记 标明该股的逐层钢丝根数 股的每层钢丝用 隔开 之后再用 把绳芯隔开 实例 1 5钢丝绳简称标记将全称标记中股的总数与每股的钢丝总数用 隔开 其后再用 与芯的代号隔开 对于线接触钢丝绳 在钢丝总数后标出结构代号 2 钢丝绳的选择 1 钢丝绳的受力特征受载时 钢丝绳中产生拉伸应力 弯曲应 挤压应力以及钢丝绳捻制时的残余应力等 当钢丝绳绕过滑轮时 受到交变应力作用 使金属材料产生疲劳 最终由于钢丝绳与绳槽 钢丝绳之间磨损而破断 试验表明 钢丝绳的弯曲曲率半径对钢丝绳的影响很大 钢丝绳绕过绳轮时 绳轮与钢丝绳接触面间的压力和相对滑动 使钢丝绳磨损断 接触应力越大 断丝越迅速 点接触钢丝绳 强度损失要比线接触型大 抗疲劳性能也差 所以线接触钢丝绳比点接触钢丝绳寿命长 当钢丝绳一个捻距间的断丝数达到全部钢丝的10 时 继续使用 绳的断丝速率明显加快 短时内即出现断股 当其他条件相同时 选用的钢丝绳安全系数越高 其使用寿命越长 2 钢丝绳的选择 2 钢丝绳的破段原因主要原因是超载和磨损 它与钢丝绳在滑轮 卷筒上的穿绕次数有关 还与它所穿过滑轮或卷筒的直径有关 一般要求滑轮 卷筒 直径与钢丝绳直径之比D d大于20 30 此外 钢丝绳的破断还与工作类型 使用环境 温度 腐蚀性气体 保管 使用状况有关 2 钢丝绳的选择 3 钢丝绳的选择包括类型和直径的选择 类型的选择 绕经滑轮和卷筒工作机构的钢丝绳应优先选用线接触钢丝绳 根据工作环境选择表面形态 结合使用条件和要求确定类型 钢丝绳的搬运 钢丝绳装卸时 应采用吊车装卸 以免造成绳盘损坏和乱卷现象 地面搬运时 钢丝绳不允许在凹凸不平的地面上滚动 使钢丝绳表面压伤 没有外包装的钢丝绳搬运时 钢丝绳表面不许粘有影响使用的石块 粘土异物等 钢丝绳的储存 存放在干燥通风的仓库内 防止阳光直射或热气燥烤 库房内钢丝绳不能多层堆放 若钢丝绳长期大量存放时 应经常进行检查防止生锈发现生锈后 应急时处理并重新涂润滑油 如锈蚀严重 该段钢丝绳作报废处理 若钢丝绳放在室外时 应放在干燥的地面上 用木板垫起 并用遮雨布盖好 钢丝绳的固定 编结法绳卡法楔形套筒法 钢丝绳的固定 圆锥套筒灌铅法铝合金压头固定 钢丝绳使用注意事项 不易立即高速运转 新钢丝绳不要立即高速 重载下直接使用 要在低速 中载条件下运行一段时间 使新绳适应使用状态后 再逐步提高钢丝绳运行速度和加大提升载荷 即新钢丝绳在进行高速 重负荷作业前必须经过初期磨合阶段 严禁钢丝绳跳槽 钢丝绳和滑轮配合使用时 必须注意防止钢丝绳从轮槽中跳出 如果钢丝绳脱落了轮槽后还在继续使用 钢丝绳将会产生挤压变形 扭结 断丝 断股 严重缩短钢丝绳的使用寿命 如果发生断绳现象 往往会带来灾难性的后果 严禁钢丝绳挤压变形 钢丝绳在使用时不能受到强烈挤压 以免钢丝绳变形 导致结构破坏而出现早期断丝 这时钢丝表层将出现马氏体这一脆性层组织 断股甚至断绳 显著降低钢丝绳使用寿命并危及作业安全 严禁高速运行时和其它物体摩擦 钢丝绳在高速运行时 应避免与非匹配轮槽外的其它物体发生摩擦 因为在高速情况下 钢丝绳与这些物体相互运行时所产生的瞬间摩擦热 可导致钢丝表层出现马氏体组织 这种组织上的变化无法通过肉眼辨别 然而却是引起钢丝早期断裂的主要原因 严禁钢丝绳散乱缠绕 钢丝绳在卷筒上缠绕时 应尽可能排列整齐 如果散乱缠绕 则钢丝绳在工作时由于相互挤压也会出现导致钢丝绳结构破坏 产生早期断丝 直接影响钢丝绳使用寿命 严禁钢丝绳过载使用 钢丝绳如果过载使用 则将急速加剧其被挤压变形的程度 内部钢丝之间及外部钢丝与匹配轮槽之间的磨损程度 对作业安全性带来严重危害 同时缩短滑轮使用寿命 严禁钢丝绳受到剧烈的冲击和震动 钢丝绳使用过程中 如果运行速度频繁发生急剧变化 将造成冲击载荷 每次冲击虽然只是瞬间加载 但隐含着极大的危害性 冲击载荷超过钢丝绳允许使用的工作应力时就会产生断绳现象 即使冲击载荷不一定导致钢丝绳断裂 但会严重缩短钢丝绳的使用寿命 对于已经使用了一段时间的钢丝绳 与新绳相比 由于伸缩性较小 耐冲击性会更低 运转速度 运转速度越低 钢丝绳的损伤越小 随着运转速度的加快 钢丝绳的损伤相应增加 为此 应避免在运行中速度急剧变化 避免突然地 剧烈地加载以及猛烈地刹车 这样可以减少钢丝绳的损伤 在中等运转速度最大负荷下工作与在高速运转中等负荷下工作相比 钢丝绳的寿命要长得多 防腐 涂抹防护油 钢丝绳在使用中应做到不沾水 不再积水和潮湿的沙土中穿过 应尽可能的在干燥的环境下使用钢丝绳 在容易生锈的条件下推荐使用镀锌钢丝绳 钢丝绳的安全系数 滑轮 卷筒直径与钢丝绳直径的比值 钢丝绳的报废 a 断丝的性质和数量 b 绳端断丝 c 断丝的局部聚集 d 断丝的增加率 e 绳股断裂 f 由绳芯损坏而引起的绳径减小 g 弹性减小 h 外部及内部磨损 i 外部及内部腐蚀 j 变形 k 由于热或电弧造成的损坏 所有的检验均应考虑以上各项因素并遵循各自的标准 因为 钢丝绳的损坏往往是由各个因素综合积累造成的 这就应由主管人员判别并决定钢线绳是报废还是继续使用 在所有情况下 检验人员应弄清钢丝绳的损坏是否由机构上的缺陷所造成 如果是这样 应建议在换新钢丝绳之前消除这缺陷 在一个捻距内断丝数达钢丝绳总丝数的10 如绳6 19 114根丝 当断丝数达12根丝时即应报废更新 如绳6 37 222根丝 当断丝数达22根丝时即应报废更新 对于由粗细丝组成的钢丝绳 断丝数的计算是细丝一根算一根 粗丝一根算1 7根 断丝的性质和数量 断丝的增加率 在某些使用场合 疲劳是引起钢丝绳损坏的主要原因 断丝则是在使用一个时期以后才开始出现 但断丝数逐渐增加 其时间间隔越来越短 在此情况下 为了判定断丝的增加率 应仔细检验并记录断丝增加情况 判明这个 规律 可用来确定钢丝绳未来报废的日期 绳端断丝 当绳端或其附近出现断丝时 即使数量很少也表明该部位应力很高 可能是由于绳端安装不正确造成的 应查明损坏原因 如果绳长允许 应将断丝的部位切去重新合理安装 断丝的局部聚集 如果断丝紧靠一起形成局部聚集 则钢丝绳应报废 如这种断丝聚集在小于6d的绳长范围内 或者集中在任一支绳股里 那么 即使断丝数的数值少 钢丝绳也应予报废 绳股断裂 如果出现整根绳股的断裂 则钢丝绳应报废 由绳芯损坏而引起的绳径减小 当钢丝绳的纤维芯损坏或钢芯 或多层结构中的内部绳股 断裂而造成绳径显著减小时 钢丝绳应报废 抗旋转绳3 其他10 微小的损坏 特别是当所有各绳股中应力处于良好平衡时 用通常的检验方法可能是不明显的 然而这种情况会引起钢丝绳的强度大大降低 所以 有任何内部细微损坏的迹象时 均应对钢丝绳内部进行检验予以查明 一经证实损坏 则该钢丝绳就应报废 对靠近绳端装置的钢丝绳尾部作内部检验 张力为零 对一段连续钢丝绳作内部检验 张力为零 弹性减小 在某些情况下 通常与工作环境有关 钢丝绳的弹性会显著减小 若继续使用则是不安全的 钢丝绳的弹性减小是较难发觉的 如检验人员有任何怀疑 则应征询钢丝绳专家的意见 弹性减小通常伴随下述现象 A 绳径减小 B 钢丝绳捻距伸长 C 由于各部分相互压紧 钢丝之间和绳股之间缺少空隙 D 绳股凹处出现细微的褐色粉末 E 虽未发现断丝 但钢丝绳明显的不易弯曲和直径减小比起单纯是由于钢丝磨损而引起的也要快得多 这种情况会导致在动载作用下突然断裂 故应立即报废 外部及内部磨损 产生磨损的两种情况 A内部磨损及挤压 这种情况是由于绳内各个绳股和钢丝之间的摩擦引起的 特别是当钢丝绳经受弯曲时更是如此 B外部磨损 钢丝绳外层绳股的钢丝表面的磨损 是由于它在压力作用下与滑轮和卷筒的绳槽接触摩擦造成的 这种现象在吊载加速和减速运动时 钢丝绳与滑轮接触的部位特别明显 并表现为外部钢丝磨成平面状 磨损使钢丝绳的断面积减小因而强度降低 当外层钢丝磨损达到其直径的40 时 钢丝绳应报废 当钢丝绳直径相对于公称直径减小7 或更多时 即使未发现断丝 该钢丝绳也应报废 外部及内部腐蚀 外部腐蚀 外部钢丝的腐蚀可用肉眼观察 当表面出现深坑 钢丝相当松弛时应报废 内部腐蚀 内部腐蚀比经常伴随它出现的外部腐蚀较难发现 但下列现象可供识别 A 钢丝绳直径的变化 钢丝绳在绕过滑轮的弯曲部位直径通常变小 但对于静止段的钢丝绳则常由于外层绳股出现锈积而引起钢丝绳直径的增加 B 钢丝绳外层绳股间的空隙减小 还经常伴随出现外层绳股之间断丝 如果有任何内部腐蚀的迹象 则应由主管人员对钢丝绳进行内部检验 若确认有严重的内部腐蚀 则钢丝绳应立即报废 变形 钢丝绳失去正常形状产生可见的畸形称为 变形 这种变形部位 或畸形部位 可能引起变化 它会导致钢丝绳内部应力分布不均匀 钢丝绳的变形从外观上区分 主要可分下述几种 波浪形 波浪形的变形是 钢丝绳的纵向轴线成螺旋线形状 这种变形不一定导致任何强度上的损失 但如变形严重即会产生跳动造成不规则的传动 时间长了会引起磨损及断丝 出现波浪形时 在钢丝绳长度不超过25倍钢丝绳直径的范围内 若钢丝绳变形后包络的直径小于4倍绳径 3 则钢丝绳应报废 笼状畸变 这种变形出现在具有钢芯的钢丝绳上 当外层绳股发生脱节或者变得比内部绳股长的时候就会发生这种变形 笼状畸变的钢丝绳应立即报废 绳股挤出 这种状况通常伴随笼状畸变一起产生 绳股被挤出说明钢丝绳不平衡 绳股挤出的钢丝绳应立即报废 钢丝挤出 此种变形是一部分钢丝或钢丝束在钢丝绳背着滑轮槽的一侧拱起形成环状 这种变形常因冲击载荷而引起 若此种变形严重时 则钢丝绳应报废 绳径局部增大 钢丝绳直径有可能发生局部增大 并能波及相当长的一段钢丝绳 绳径增大通常与绳芯畸变有关 如在特殊环境中 纤维芯因受潮而膨胀 其必然结果是外层绳股产生不平衡 而造成定位不正确 绳径局部严重增大的钢丝绳应报废 扭结 扭结是由于钢丝绳成环状在不可能绕其轴线转动的情况下被拉紧而造成的一种变形 其结果是出现捻距不均而引起格外的磨损 严重时钢丝绳将产生扭曲 以致只留下极小的一部分钢丝绳强度 严重扭结的钢丝绳应立即报废 绳径局部减小 钢丝绳直径的局部减小常常与绳芯的断裂有关 应特别仔细检验靠绳部位有无此种变形 绳径局部严重减小的钢丝绳应报废 部分被压扁 钢丝绳部分被压扁是由于机械事故造成的 严重时 则钢丝绳应报废 弯折 弯折是钢丝绳在外界影响下引起的角度变形 这种变