1,第二章,索、吊具的计算与选择,2,第一节、 钢丝绳,2.1.1、吊装常用的钢丝绳的材料、规格及其特性 1、钢丝绳的组成 钢丝绳是起重工程的重要工具之一，一般采用多股高强度钢丝束绕制，每一股钢丝束由多根钢丝绕制而成。如图2-1示。,3,图2-1 钢丝绳,4,2、材料 起重工程中常用钢丝绳的钢丝的强度极限有：1400Mpa（140Kg/mm2）、 1550Mpa（155Kg/mm2）、 1700Mpa（170Kg/mm2）、 1850Mpa（185Kg/mm2）、 2000Mpa（200Kg/mm2）等数种。,5,3、规格 钢丝绳的规格较多，起重工程常用的为： 6191 6371 6611 三种。其中，6代表绕成钢丝绳的股数，19（37、61）代表每股中的钢丝数，1代表中间的麻芯。,6,4、特性 在同等直径下，6191 钢丝绳中的钢丝直径较大，强度较高，但柔性差。 而6611 钢丝绳中的钢丝最细，柔性好，但强度低。 6371 钢丝绳的性能介于上述二者之间。,7,5、结构 按绕制的方向，可分为三种类型 （1）、顺绕 组成钢丝绳的6股钢丝束的绕制方向与每股钢丝束中的钢丝的绕制方向相同。其特点是平滑，柔软，但有自行扭转和松散的缺点。,8,（2）、交绕 组成钢丝绳的6股钢丝束的绕制方向与每股钢丝束中的钢丝的绕制方向相反。其特点是 不会自行扭转和松散，但表面不平滑，挠性小，易磨损。,9,（3）、互绕 钢丝绳的6股钢丝束中，每相邻两股的捻绕方向相反。该种钢丝绳具有前述两种钢丝绳的优点。即既平滑、柔软，又不会自行松散。,10,6、用途及安全系数 在起重工程中，钢丝绳一般用来做缆风绳、跑绳和吊索，做缆风绳的安全系数不小于3.5，做跑绳的安全系数一般不小于5，做吊索的安全系数一般不小于8，如果用于载人，则安全系数不小于1012。 不同用途的钢丝绳的许用拉力是用其破断拉力除以安全系数。,11,2.1.2、钢丝绳的技术使用 1、破坏形式 （1）、疲劳破坏 （2）、磨损 （3）、表现形式为 断丝 2、破断拉力 查表,12,3、绳轮比 式中： Dmin 钢丝绳绕过的最小轮径 d 钢丝绳直径 e1 系数,按照工作类型决定，轻型： 16；中型：18；重型：20。 e2 系数，按照钢丝绳结构决定交、互 绕：1； 顺绕：0.9,13,4、多分支吊索的夹角 采用多分支吊索，吊索与水平面的夹角一般应控制在450600之间，特殊情况下不得小于300。如图2-2示。,14,图2- 2吊索的夹角,15,第二节 滑轮组,一、H系列滑轮简介 滑轮组的规格、型号较多，起重工程中常用的是H系列滑轮组。它有11种直径、14种额定载荷、17种结构型式共计103种规格。其规格的表示为： H xxxxx x，第一个H表示该滑轮组是H系列，第二部分是数字，表示该滑轮组的额定载荷，第三部分（乘号后的第一部分）也是数字，表示门数，最后一部分是英文字母，表示结构型式。,16,17,第二节 滑轮组,结构形式代号： G 吊钩 D 吊环 W 吊梁 L 链环 K 开口（导向轮） 如： H807D 表示： H系列起重滑轮组；额定载荷为80吨；7门；吊环型。,18,第二节 滑轮组,二、材料： 起重用滑轮组常用材料有两种：铸铁和铸钢 铸铁 硬、脆，耐磨损，有自润滑机能，用于一般滑轮组 铸钢 承载能力大，常用于大吨位的特殊滑轮组。,19,第二节 滑轮组,三、运动阻力 滑轮组在工作时因摩擦和钢丝绳的刚性的原因要产生运动阻力，产生的机理有二： 1、摩擦阻力； 2、刚性阻力 。 3、“阻力系数”,20,第二节 滑轮组,四、滑轮组的展开图及倍率 讲其概念和确定的方法 。 五、各分支拉力变化分析与拉力计算 由于运动阻力的影响，致使每一分支跑绳的拉力不同，最小在固定端，最大在拉出端。如图 2- 3,21,图2-3 滑轮组展开图及分支拉力分析,22,第二节 滑轮组,由图可知： ,23,第二节 滑轮组, 知道了，就可按其关系，求出任一分支的拉力，工程中，一般要求求出最大分支的拉力Sn，其公式为：,24,第二节 滑轮组,实际使用时，为了方便，令 称为载荷系数，可查表。因此最大拉力又可表示为：,25,第二节 滑轮组,六、滑轮组的穿绕方法 由于每一分支跑绳的拉力不同，造成滑轮组在轴线方向受力不均，会引起滑轮组倾斜而发生事故。必须通过穿绕方法去解决。 常用的穿绕方法有： 1、单跑头顺穿 ；（见图2-3） 2、双跑头顺穿 ； （见图2-4） 3、花穿 。 （见图2-5）,26,图2- 4 双跑头顺穿,27,图2-6 花穿,28,七、 导向轮的选择 1、导向轮的作用 导向轮用于改变滑轮组钢丝绳（俗称跑绳）的方向，如图2-9所示。 2、一般用于导向轮的滑轮组规格 为便于跑绳穿入导向轮，一般采用开口滑轮组，开口滑轮组一般为1门，如H161GK。 开口滑轮组如图2-10所示。,29,图2-9 导向轮的作用,30,图2-10 开口滑轮组,31,3、导向轮的选择 由图2-9可知，导向轮的载荷是进入和拉出导向轮的跑绳拉力的矢量和，即与跑绳拉力和夹角有关。 工程中，为了简化计算，常采用跑绳最大拉力乘以一角度系数来确定导向轮的载荷。,32,即： 式中：Qd 导向轮载荷 K 导向角度系数，按查表2-3 S 滑轮组跑绳最大拉力，按2.2.4计 算,33,表2-3 导向角度系数,34,八、 滑轮组的使用注意事项 1、所选钢丝绳直径必须与滑轮组轮槽匹配； 2、钢丝绳在滑轮组中的偏角不能大于4060； 3、动、定滑轮组之间的最短距离不得小于规定的最短极限距离。（表2-4）,35,表2-4 滑轮组的最短极限距离,36,第三节 卷扬机 一、卷扬机的类型、构造及规格 1、作用： 吊装工程中，常用卷扬机作为动力装置牵引滑轮组跑绳。以达到吊装或拖动重物的目的。,37,2、类型： （1）按驱动方式可分为： 手动（俗称绞车）、电动、液动和气动。 吊装工程常用手动和电动卷扬机，液动卷扬机一般作为起重机的一部分用在标准起重机中。如常用的自行式起重机。,38,（2）按速度分可分为： 慢速卷扬机和快速卷扬机。起重工程一般采用慢速卷扬机。 （3）、按卷筒个数分可分为： 单筒卷扬机和双筒卷扬机。起重工程一般采用单筒卷扬机。,39,3、电动卷扬机的构造 电动卷扬机主要由机架、电动机、减速器、卷筒和制动器组成。见图2-11。 其中机架的功能是将各部件连接成一个整体，使用时连接地锚，将滑轮组跑绳的拉力传递给大地；卷筒的作用是卷入钢丝绳。,40,图2-11 卷扬机,41,4、电动卷扬机的技术规格 电动卷扬机按照其额定拉力确定其技术规格。目前我国生产的电动卷扬机有10320KN的各种规格的卷扬机。见表2-5,42,二、 电动卷扬机的选择 1、额定拉力的选择 电动卷扬机的额定拉力按照滑轮组跑绳的最大拉力进行选择，选择时应注意，滑轮组跑绳的最大拉力不能大于电动卷扬机额定拉力的85%。,43,2、容绳量校核 （1）、容绳量 指卷扬机卷筒能够卷入的某种直径钢丝绳的长度。应注意的是，对不同直径的钢丝绳，能够卷入的长度是不同的。卷扬机铭牌上的容绳量只是针对某一种钢丝绳直径，如采用不同直径的钢丝绳，必须进行容绳量校核。,44,（2）、容绳量校核 计算卷扬机的容绳量是否大于需要卷入的钢丝绳长度。 需要卷入的钢丝绳长度按下式计算：,45,式中： L 需要卷入卷扬机中的钢丝绳长度，单位：m n 滑轮组工作绳数 h 提升高度，即动滑轮组上升的高度。单位：m D 卷扬机卷筒直径，单位：m 应注意与滑轮组跑绳总长度的区别。,46,卷筒容绳量按下式计算： 式中： 卷筒容绳量 d 钢丝绳直径 D 卷筒直径,47,Z0 钢丝绳在卷筒上绕的圈数，按下式计算： 卷扬机卷筒长度 N 钢丝绳可在卷筒上绕的层数，按下式计算： 对带槽卷筒：,48,对平卷筒： 式中： H 卷筒轮沿高度，见图2-12示 选择卷扬机时，必须：,49,图2-12 卷扬机容绳量计算模型,50,三、 卷扬机使用注意事项 1、钢丝绳应从卷筒下方绕入卷扬机； 2、卷筒上的钢丝绳不能全部放出，至少保留 34圈； 3、应尽可能保证钢丝绳绕入卷筒的方向与卷筒轴线垂直； 4、卷扬机与最后一个导向轮的最小距离不得小于25倍卷筒长度。,51,例 题,1、如第一章例题1，一吊装 装置，已知被吊装设备重为 Q = 100KN，=600，试选 择吊索钢丝绳、滑轮组。,52,解： （1）、滑轮组的选择 滑轮组的计算载荷,53,滑轮组规格的选择 查表2-2,选择滑轮组规格为： H163G 滑轮组钢丝绳的选择 设计为：滑轮组钢丝绳固定端固定在定滑轮组上，导向轮一个（加上定滑轮组最后一个定滑轮，共2个导向轮），则有： 工作绳数为：6； 导向轮个数为：2个,54,滑轮组钢丝绳的最大拉力为： 查表2-3得： 所以滑轮组钢丝绳的最大拉力为：,55,查表2-1，选637+1，材料抗拉强度为1400Mp的钢丝绳，安全系数取5， 选用直径为15mm，其许用拉力为 23.9KN。 再查表2-2， H163G滑轮组的适用绳径 为17mm，考虑与滑轮组的匹配，选择： 637+1，材料抗拉强度为1400Mp，直径为17mm的钢丝绳。采用顺穿。,56,（2）、吊索钢丝绳的选择 每根吊索钢丝绳的计算载荷：,57,查表2-1：安全系数取8 选择： 661+1，材料抗拉强度为1400Mp 直径为36mm的钢丝绳，其许用拉力为 84.93KN。,58,2、按例题1，如设备需要吊装高度为20m，试选择卷扬机并校核容绳量。 解： （1）、卷扬机额定拉力的选择： 按例题1解，已知： 滑轮组跑绳的最大拉力为：21.89KN 则：要求的卷扬机额定拉力不得小于： 21.89KN/0.85 = 25.75KN,59,查表2-5，可选择额定拉力为3吨（30KN）的慢速单筒卷扬机， 其容绳量为：110m（ 对12.5的钢丝绳） 卷筒直径为：340mm （2）、需要卷入卷扬机的钢丝绳长度计算： 按例题1解，已知滑轮组为H163G，即工作绳数为6,60,则：,61,显然，在步骤（1）中选择的30KN卷扬机的容绳量不符合要求，需重新选择卷扬机。 （3）、重新选择卷扬机 查表2-5，选择额定拉力为5吨（50KN）单筒慢速卷扬机，其参数为： 容绳量： 190m，（针对21mm钢丝绳） 比较步骤（2）的要求，（123.2m， 17mm钢丝绳）满足。,