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吊具的使用
吊具的使用
按行业习惯,我们把用于起重吊运作业的刚性取物装置称为吊具,把系结物品的挠性工具称为索具或吊索。
吊具可直接吊取物品,如吊钩、抓斗、夹钳、吸盘、专用吊具等。
吊具在——般使用条件下,垂直悬挂时允许承受物品的最大质量称为额定起重量。
吊索是吊运物品时,系结勾挂在物品上具有挠性的组合取物装置。
它是由高强度挠性件(钢丝绳、起重环链、人造纤维带)配以端部环、钩、卸扣等组合而成。
吊索可分为单肢、双肢、三肢、四肢使用。
吊索的极限工作载荷是以单肢吊索在一般使用条件下,垂直悬挂时允许承受物品的最大质量。
除垂直悬挂使用外,吊索吊点与物品间均存在着夹角,使吊索受力产生变化,在特定吊挂方式下允许承受的最大质量,称为吊索的最大安全工作载荷。
第一节吊具、索具的通用安全规定
吊具、索具是直接承受起重载荷的构件,其产品的质量直接关系到安全生产,因此应遵守以下安全规定。
一、吊具、索具的购置
外购置的吊具、索具必须是专业厂按国家标准规定生产、检验、具有合格证和维护、保养说明书的产品。
在产品明显处必须有不易磨损的额定起重量、生产编号、制造日期、生产厂名等标志。
使用单位应根据说明书和使用环境特点编制安全使用规程和维护保养制度。
二、材料
制造吊具、索具用的材料及外购零部件,必须具有材质单、生产制造厂合格证等技术证明文件。
否则应进行检验,查明性能后方可使用。
三、吊具、索具的载荷验证
自制、改造、修复和新购置的吊具、索具,应在空载运行、试验合格的基础上,按规定的试验载荷、试验方法试验合格后方可投入使用。
1.静载试验
静载试验载荷:
吊具取额定起重量的1.25倍(起重电磁铁为最大吸力)。
吊索取单肢、分肢极限工作载荷的2倍。
试验方法:
试验载荷应逐渐加上去,起升至离地面100~200mm高处,悬空时间不得少于10分钟。
卸载后进行目测检查。
试验如此重复三次后,若结构未出现裂纹、永久变形、连接处未出现异常松动或损坏,即认为静载试验合格。
2.动载试验
动载试验载荷:
吊具取额定起重量的1.1倍(起重电磁铁取额定起重量)。
吊索取单肢、分肢极限工作载荷的1.25倍。
试验方法:
试验时,必须把加速度、减速度和速度限制在该吊索具正常工作范围内,按实际工作循环连续工作1小时,若各项指标、各限位开关及安全保护装置动作准确,结构部件无损坏,各项参数达到技术性能指标要求,即认为动载试验合格。
四、吊、索具使用
1.吊具与索具应与所吊运物品的种类、环境条件及具体要求相适应。
2.作业前应对吊具与索具进行检查,当确认各功能正常、完好时,再投入使用。
3.吊挂前,应确认重物上设置的起重吊挂连接处是否牢固可靠;提升作业前应确认绑扎、吊挂是否可靠。
4.吊具不得超过其额定起重量,吊索不得超过其最大安全工作载荷。
5.作业中不得损坏吊重物品与吊具、索具,必要时应在吊重物品与吊具、索具间加保护衬垫。
第二节绳索
绳索是起重吊运过程中用于绑扎固定物品不可缺少的工具,也是构成吊索的主要挠性元件。
一、白棕绳及合成纤维绳
白棕绳以剑麻为原料,具有滤水、耐磨和富有弹性的特点,可承受一定的冲击载荷。
由聚酰胺、聚脂、聚丙烯为原料制成的绳和带,因具有比白棕绳更高的强度和吸收冲击能量的特性,已广泛地使用于起重作业中。
1.白棕绳及合成纤维绳的承载计算
白棕绳及合成纤维绳起重作业时的安全性是以不破断为前提的。
通常以绳索的破断拉力值除以一个安全系数来保证工作强度,这个值我们称为绳索的极限工作拉力,可由下式求得:
式中:
极限工作拉力——白棕绳或合成纤维绳的极限工作拉力(正常情况下)。
S破——白棕绳或合成纤维绳的破断拉力值,见表5—1,表5—2。
表5—1白棕绳破断拉力
直径
(mm)
14
16
20
22
25
29
33
38
破断拉力
(daN)
950
1150
1600
1850
2400
2600
2900
3500
表5-2三股聚脂复丝绳索最低断裂强力
参考直径
(mm)
10
12
14
16
18
20
22
最低断裂强力
(daN)
1560
2230
3120
3980
4980
6230
7470
K——安全系数,见表5—3。
表5-3安全系数K
使用情况
K值
一般绑扎
缆风绳用
≥3
≥6
2.白棕绳及合成纤维绳的安全使用
除通用安全规定外应符合下述要求:
(1)使用前必须逐段仔细检查,避免带隐患作业;
(2)不允许和有腐蚀性的化学物品(如碱酸等)接触;
(3)使用中不应有扭转打结现象,如有应放劲抖直;
(4)应放在干燥木板通风良好处储存保管(白棕绳);
(5)合成纤维绳应避免在紫外线辐射条件下及热源附近存放。
二、钢丝绳
钢丝绳一般是由数十根高强度碳素钢丝先绕捻成股,再由股围绕特制绳芯绕捻而成。
钢丝绳具有强度高、耐磨损、抗冲击、类似绳索的挠性,是起重作业中使用最广泛的工具之一。
图5—1
1.钢丝绳的类型
钢丝绳是按其绳的股数和外层钢丝的数目进行分类的,共分为14组、16类(参阅GB/T8918—1996《钢丝绳》)。
每类钢丝按捻制法的不同,又可分为右交互捻、左交互捻、右同向捻和左同向捻四种,如图5—1所示。
根据钢丝表面处理又可分为光面和镀锌二种;根据绳芯又可分为纤维芯和钢丝芯二种。
2.钢丝绳的规格参数
一般起重作业可采用GB/T8918—1996《钢丝绳》中第二组6×19(b)类及第三组6×37(b)类,根据实际需求也可选择标准中适合种类的钢丝绳,其规格参数见表5—4、表5—5。
3.钢丝绳特性的标记方法
标记顺序及内容见例1。
(全称标记方法)
例1:
例中表示:
钢丝绳直径为18mm,光面钢丝(不镀),6股加天然纤维芯,右交互捻(钢丝绳捻向为右向捻,股的捻向为左向捻),钢丝抗拉强度等级为1770MPa,钢丝最小破断拉力为176kN,每100m重量112kg。
该例简称标记为:
18NAT6×19+NF。
钢丝绳特性标记简要说明:
钢丝表面状态:
NAT——光面钢丝;
ZAA——A级镀锌钢丝。
钢丝绳绳芯:
FC——纤维芯(天然或合成);
NF——天然纤维芯;
SF——合成纤维芯;
IWR——金属丝绳芯。
钢丝绳结构:
双捻钢丝绳由外部向中心进行标记,按层次逐层标明总股数,其后在括弧内标明股的结构。
每股结构也是由外向中心标记,标明该股的逐层钢丝根数,每层丝数用“+”号隔开,绳芯也用“+”号将股分开。
如上例结构型式6(9+9+1)+NF表明是钢丝绳为6股天然纤维芯,每股19丝,每层丝是9根,加一根钢丝芯。
4.钢丝绳的选用
钢丝绳绳芯的材料有天然纤维芯、合成纤维芯和钢丝芯,天然纤维芯使用量最大。
钢丝绳绳芯中的润滑油是起减小每股绳及钢丝之间的摩擦和防腐蚀作用的。
钢丝绳在同直径时公称抗拉强度低,每股绳内钢丝愈多,钢丝直径越细,则钢丝绳的挠性也就越好,但钢丝绳易磨损。
反之,每股绳内钢丝直径越粗,则钢丝绳挠性越差,钢丝绳耐磨损。
因此不同型号的钢丝绳,它的使用范围也不同。
根据起重吊装作业的实际需要,一般情况下,钢丝绳的选用可考虑为:
(1)6×19+NF(6×19)钢丝绳:
用作缆风绳、拉索及制作起重吊索索具,一般用于受弯曲载荷较小或遭受磨损的地方。
(2)6×37+NF(6×37)钢丝绳:
用于起重作业中捆扎各种物件、设备及穿绕滑车组和制作起重用吊索索具。
绳索受弯曲时采用。
(3)6×61+NF(6×61)钢丝绳:
用于绑扎各类物件。
绳索刚性较小,易于弯曲,用于受力不大的地方。
同向捻的钢丝绳,表面较平整、柔软,具有良好的抗弯曲疲劳性能,比较耐用。
其缺点是绳头断开处绳股易松散,悬吊重物时容易出现旋转,易卷曲扭结。
因此在吊装中不宜单独采用。
5.钢丝绳的承载计算
从表5—4中可以看出,制造钢丝绳钢丝的公称抗拉强度分别为1470MPa、1570MPa、1670MPa、1770MPa和1870MPa五个强度等级。
在相应强度等级下给出了不同直径、不同绳芯钢丝绳的最小破断拉力,与前述白棕绳承载选择方法相同,以钢丝绳的最小破断拉力除以一个安全系数,即得到钢丝绳极限工作拉力,可由下式求得:
式中:
F0——钢丝绳最小破断拉力(kN);
ku——钢丝绳安全系数。
需说明一点,旧标准中钢丝绳的破断拉力值是以钢丝绳内钢丝破断拉力总合值给出的,没有考虑钢丝经过捻制后受到的强度损失。
可按降低18%作为钢丝绳破断拉力值。
表5—6钢丝绳安全系数ku
使用情况
安全系数
使用情况
安全系数
缆风绳用
用于手动起重设备
≥4
≥5
用作吊索,绑扎
≥5
6.钢丝绳报废标准
钢丝绳的损坏是由多种因素综合积累造成的,使用前必须经过认真细致地检查,才能作出正确判断。
钢丝绳使用的安全程度由下列项目判定:
(1)断丝的性质和数量
6股钢丝绳断丝主要发生在外表,钢丝绳表面可见断丝总数超过表5—7规定的数值则应报废。
当吊运熔化或赤热金属、酸溶液、爆炸物、易燃物及有毒物品时,表5—7中断丝数应减少一半。
表5-7断丝数量
钢丝绳型号
6d内断丝数
30d内断丝数
6×19+NF
6×37+NF
5
10
10
19
(2)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。
如果断丝聚集在小于6d的长度范围内(d为钢丝绳直径)或集中在任一支绳股里,即使断丝数比表5—7所列数值小,钢丝绳也应予以报废。
(3)断丝的增加率
断丝增加率是指钢丝绳使用一段时间后出现断丝,随着断丝数逐渐增加,其时间间隔越来越短。
这种情况下,为了判定断丝的增加率,应仔细检查并作记录,摸清“规律”确定钢丝绳的报废日期。
(4)绳股断裂
当出现整股绳股断裂时,应立即报废。
(5)由于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。
(6)弹性减小
钢丝绳的弹性减小是较难发觉的,一般弹性减小伴随着下述现象:
①钢丝绳直径减小;
②钢丝绳捻距伸长;
③钢丝之间和绳股之间的空隙减小;
④钢丝绳明显的不易弯曲和直径减小,比起由于钢丝磨损而引起的也要快得多。
钢丝绳弹性减小导致在动载作用下突然断裂,凡发现弹性减小的情况,钢丝绳应立即报废。
(7)外部及内部磨损
钢丝绳内部磨损是由于绳内各绳股和钢丝之间的摩擦而引起的。
钢丝绳外部磨损是在压力作用下与滑轮和卷筒绳槽的接触摩擦产生的。
润滑不足和不清洁会加剧磨损,当外层钢丝磨损达到其直径的40%时钢丝绳应报废,当钢丝绳直径相对公称直径减小7%或更大时未发现断丝也应报废。
(8)外部和内部腐蚀
由于腐蚀,钢丝绳表面出现深坑,钢丝之间松弛,应报废。
(9)变形
钢丝绳的变形从外观上分,主要有以下几种:
①波浪形变形。
当出现波浪形变形时,在钢丝绳长度不大于25d的范围内若d1≥4/3d则钢丝绳应报废。
d——钢丝绳公称直径;
d1——钢丝绳变形后包络的直径。
②笼形畸变。
笼形畸变的钢丝绳应立即报废。
③绳股挤出。
绳股挤出的钢丝绳应立即报废。
④钢丝挤出。
钢丝挤出严重的钢丝绳应报废。
⑤绳径局部增大。
绳径局部严重增大的钢丝绳应报废。
⑥扭结。
严重扭结的钢丝绳应立即报废。
⑦绳径局部减小。
绳径局部严重减小的钢丝绳应报废。
⑧部分被压扁。
由机械事故造成的钢丝绳局部被压扁,严重的则钢丝绳应报废。
⑨弯折。
产生弯折的钢丝绳应报废。
⑩由于热或电弧作用而引起的损坏。
钢丝绳经受了特殊热力作用,其外表出现了可识别的颜色时,则钢丝绳应报废。
第三节常用索具、吊具
一、索具、吊具的常用端部配件
环眼吊钩、吊环、卸扣、绳卡等是构成吊索、吊具的端部配件(也称末端件)或连接件。
选取、使用正确与否,关系到吊具、索具的承载安全。
这些配件是按照相应的标准由专业生产厂制造的,在产品标记和技术参数中均应提供“额定载荷”及性能数据,这是正确选择的依据。
作为吊索端部配件按规定安全系数不应小于4,验证力(试验载荷)应等于额定起重量的2倍。
端配件选择:
端部配件=实际起重量×4
式中实际起重量应是吊索的额定起重量。
1.卸扣
卸扣分D型和弓型两种(见图5—2、图5—3),可作为端部配件直接吊装物品或构成挠性索具连接件。
卸扣产品规格较多,根据实际使用状况,按产品额定载荷直接选取。
表5—8、表5—9给出了D型卸扣G210型和弓型卸扣G2130型技术参数。
图5—2D型卸扣
表5—8D型卸扣G210技术参数
图5—3弓型卸扣
表5—9弓型卸扣G2130技术参数
2.端部吊钩
端部吊钩种类很多,选择不同形式的端部吊钩可以组成不同用途的吊具、吊索。
如图5—4、图5—5、图5—6所示,表5—10、表5—11、表5—12为常用端部吊钩基本参数。
(1)环眼吊钩参数
图5—4环眼吊钩
表5—10环眼吊钩
额定载荷
(t)
B
(mm)
O
(mm)
H
(mm)
W
(mm)
E
(mm)
F
(mm)
重量
(kg)
0.5
80
22
25
15
20
12
0.3
1
96
30
37
24
16
17
0.8
2
110
31
40
27
25
20
1.3
3.2
154
40
52
37
32
25
3
5
184
50
62
40
40
27
4.8
(2)鼻型钩参数
表5—11鼻型钩
额定载荷
(t)
T
(mm)
B
(mm)
D
(mm)
J
(mm)
重量
(kg)
1
20
40
30
35
1
1.5
25
145
40
35
2
3
30
205
50
42
4
图5—5鼻型钩
图5—6羊角滑沟
(3)羊角滑钩参数
表5—12羊角滑钧
链条直径
额定载荷
(Lbs)
参数
(in.)
重量
(Lbs)
H-331
A-331
A
B
C
D
1/4″
1950
2750
0.44
0.94
0.38
2.56
0.50
5/16″
2875
4300
0.50
1.06
0.44
2.87
0.75
3/8″
4000
5250
0.59
1.31
0.47
3.25
1.20
7/16″
5000
7000
0.66
1.56
0.56
3.70
2.06
1/2″
6500
9000
0.75
1.69
0.63
4.00
2.80
5/8″
9250
13500
0.91
2.00
0.75
4.94
4.75
3/4″
12500
19250
1.31
2.50
1.00
6.09
10.30
图5—7吊环
3.吊环
吊环一般是作为吊索、吊具钩挂起升至吊钩的端部件(见图5—7)。
根据吊索的分肢数的多少,还可分为主环和中间主环。
吊环的主要技术参数见表5—13、表5—14。
(1)端部吊环
表5—13吊环技术参数
额定载荷
圆吊环
(mm)
梨形环
(mm)
试验载荷
t
长吊环
(mm)
重量
(kg)
d
D
d
r
R
L
A
B
d
3
24
100
20
60
20
85
6
80
144
20
1.08
5
28
150
30
65
25
93
10
100
180
26
2.30
8
33
175
33
75
30
100
16
120
216
32
4.20
10
38
225
38
80
50
146
12
24
140
252
38
6.93
(2)中间环
表5-14组合吊环中间环技术参数
主吊环载荷
(t)
中间环载荷
(t)
A
(mm)
B
(mm)
C
(mm)
重量
(kg)
3
2.1
51
108
16
0.51
5
3.5
70
140
20
1.04
8
5.6
85
170
25
1.97
12
8.5
100
200
30
3.35
4.索具套环
钢丝绳索扣(索眼)与端部配件连接时,为防止钢丝绳扣弯曲半径过小而造成钢丝绳弯折损坏,应镶嵌相应规格的索具套环。
索具套环如图5—8所示,其技术参数见表5—15。
图5—8索具套环
表5—15索具套环技术参数
型号
钢绳直径
(mm)
套环许用载荷
(kN)
A
(mm)
B
(mm)
C
(mm)
D
(mm)
E
(mm)
F
(mm)
重量
(kg)
6
6
3.43
15.0
28.0
9.0
30
47
6.6
0.034
8
8
6.27
20.0
37.0
12.0
40
63
8.8
0.074
10
9~10
9.80
25.0
46.0
15.0
50
79
11.0
0.132
12
11~12
14.70
30.0
56.0
18.0
60
95
13.0
0.212
14
13~14
19.60
35.0
65.0
21.0
70
111
15.0
0.311
16
16
26.46
40.0
74.0
24.0
80
126
18.0
0.514
5.钢丝绳夹
钢丝绳夹是制作索扣的快捷工具,如操作正确,强度可为钢丝绳自身强度的80%。
其正确布置方向如图5—9所示,为减小主受力端钢丝绳的夹持损坏,夹座应扣在钢丝绳的工作段上,U型螺栓扣在钢丝绳尾段上,绳夹的间距A等于6~7倍钢丝绳直径。
钢丝绳的紧固强度取决于绳径和绳夹匹配,以及一次紧固后的二次调整紧固。
绳夹在实际使用中,受载一次后应作检查,离套环最远处的绳夹不得首先单独紧固,离套环最近处的绳夹应尽可能地靠紧套环,但不得损坏外层钢丝。
钢丝绳夹所用的数量与绳径相关,按表5—16选取。
表5—16钢丝绳夹数量的选用
绳夹公称尺寸
钢丝绳公称直径(mm)
<7
≥7~16
≥16~20
≥20~26
≥26~40
钢丝绳夹最少数量(组)
3
5
6
7
8
图5—9钢丝绳夹正确布置方向
A型钢丝绳夹如图5—10所示,其技术参数见表5—17。
图5—10A型钢丝绳夹
表5—17A型钢丝绳夹技术参数
型号
(mm)
A
(mm)
B
(mm)
C
(mm)
D
(mm)
E
(mm)
F
(mm)
G
(mm)
重量
(kg)
6
22.5
14
17
5
12
14
24
0.025
8
28
17
21
6
15
16
30
0.045
10
38
21
28
8
19
20
37
0.09
12
45
27
34
10
24
25
47
0.18
15
52
32
40
12
29
30
57
0.28
20
62
38
47
14
36
36
71
0.48
22
69
43
52
16
40
39
78
0.62
二、吊索
吊索是以使用挠性元件不同如钢丝绳吊索、合成纤维吊带和吊链的总称,是起重作业中最基本和使用最广泛的工具。
1.吊索的基本形式
吊索可由钢丝绳、合成纤维带、起重短环链制作成以下形式(见图5—11)。
2.吊索最大安全工作载荷
图5—11吊索
钢丝绳吊索、吊链、人造纤维吊索(带)的极限工作载荷是以单肢垂直悬挂确定的。
它们的使用形式是随着物品形状、种类的不同,而有着不同的悬挂角度和吊挂方式,使吊索的许用载荷发生变化。
我们是通过一个吊挂方式系数对吊索的极限工作载荷进行修正,来达到安全使用的目的。
其表达式为:
最大安全工作载荷;吊挂方式系数×标记在吊索单独分肢上的极限工作载荷
工柞中,只要实际载荷小于最大安全工作载荷,即满足吊索安全使用条件。
不同的工作条件,吊挂方式系数不同,可参照下列条件选择。
当物品具有对称分布,且载荷在所有分肢均等时,吊挂方式系数按表5—18选取。
表5—18对称分布载荷吊挂方式系数
吊索安全工作载荷=吊挂方式系数×标记在吊索单独分肢极限工作载荷
吊挂
分肢数
肢间夹角α
与铅垂线角度β
吊挂方式系数
1
-
-
1
2
0°~90°
0°~45°
1.4
90°~120°
45°~60°
1
3
-
0°~45°
2.1
-
45°~60°
1.5
4
0°~90°
0°~45°
2.1
90°~120°
45°~60°
1.5
注:
1.表中吊索各分肢处于“直拉”状态,不穿套;当穿套时,除钢丝绳吊索外,其余吊索单独分肢极限工作载荷应减少20%。
2.当多肢吊索提升物品,只有部分分肢承担全部载荷,而其余分肢只起平衡作用时,计算吊索安全工作载荷的吊挂方式系数应按实际不承载的分肢数相应进行减少。
3.用三角法计算可用下面公式:
双肢吊索安全工作载荷=2×标记在吊索单独分肢极限工作载荷×cosβ,三、四肢吊索安全工作载荷=3×标记在吊索单独分肢极限工作载荷×cosβ。
当物品具有非对称分布,载荷在吊索分肢不均等时,吊挂方式系数按表5—19选取。
表5—19非对称分布载荷吊挂方式系数
吊索安全工作载荷=吊挂方式系数×标记在吊索单独分肢的极限工作载荷
吊索分肢数
分肢与铅垂线的最大夹角(βmax)
吊挂方式系数
2
3
4
≤45°
1
1.4
1.4
2
3
4
45°<βmax≤60°
1
1
1
注:
1.表中吊索各分肢处于“直拉”状态,不穿套。
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