起重基本知识

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〉

注：①表内起重机跨度S值,也适用于露天起重机.

②3~50t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7~31m系列选用,否则按7.5~31.5m系列选用。

③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v n: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v k: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v i: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v r: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v o: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〉=928牛〈N〉≈10牛〈N〉〕

1.3 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： 1）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

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+FZ 4）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2-3

图2-4

图2-5

图2-6

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2一7〈a 〉所示之合力 解： R=F 1+F 2

=-40+(-30)=-70(N 〉

答：合力R 大小为7ON,方向指向左方。 求图2一7〈b 〉所示之合力

解： R= F 1+F 2=40+〈-30〉=10〈N 〉 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F 1、F 2两力夹角为70°, F 1即AB 为800N,F 2即AD 为400N,求合力R 〈AC 〉为多少?

解：①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。

②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AC 〈R 〉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

图2-7

图2-8

图2-9

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F 1、F 2之间夹角为α,其合力R 按下式计算.如

例:如图2-10所示,已知F 1=800N, F 2=400N, F 1与F 2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-Ⅱ ,再经过这个已知力的终点C 分别作两个分力F 1、F 2作用线的平行线,与A 一I 、A-Ⅱ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-Ⅱ射出,如图2一11所示。 图2-11

2）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。

图2-10

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α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α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α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。

2.3 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M 0表示.

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：M 0（F ）

= ± FL

力矩的国际单位为牛顿2米,简称牛2米,国际符号N 2m 。

图2-14

图2-15

图2-16

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：㎡

几何图形计算公式

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。

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

图3-1

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

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=13130.5=0.5(m 3) 四棱台体积： V2=h/6[(2a+a1)b+(2a+a)b1]

=1/6[(231+0.5) 31+230.5+1] 30.5] =0.58(m 3)

总体积：V=V1+V2=0.5+0.58=1.08(m 3

)

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/m 3〈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

2.2 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 =ρV 式中：m —物体的质量； ρ—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 ρ=7.853103kg/m 3 计算体积:V=abc=33l 30.05=0.15〈m 3〉

计算质量: m=ρV =7.85310330.15=1.183103〈kg 〉 2.3 物体质量的估算法

图3-2

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：532=10〈m2〉

（2）钢板每毫米厚质量为：1037.8=78 （kg）

（3）10mm厚钢板质量为: 78310=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=2.463钢管壁厚3〈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： cm

2)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=2.46313〈10一1〉=2.4639=22.14(kg )

（2）5m 长钢管质量为： m =53m1=5322.14=110.7〈kg〉

2.3.3 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=0.61233102=61.23〈kg〉

〈2〉6米长圆钢质量为: m=63m1=6361.23=367.38〈kg)

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=1.53角钢边长3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,5035036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=1.53530.6=4.5〈kg〉

(2〉5m长等边角钢质量 m =53m1=534.5=22.5〈kg〉

3 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53103kg的物体,其重力为多少?

解:根据公式: G =mg=5310339.8=493103〈N〉

答:物体所受重力为493103N。

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。

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Ⅰ和Ⅱ。(见图4-2所示〉

2)求Ⅰ和Ⅱ在X 、Y 轴的坐标尺寸。

矩形Ⅰ的重心坐标尺寸C Ⅰ为：X Ⅰ=1/2=0.5mm Y Ⅰ=1/2+1=1.5mm 矩形Ⅱ的重心坐标尺寸C Ⅱ为：X Ⅱ=2/2=1mm Y Ⅱ=1/2=0.5mm 矩形Ⅰ和Ⅱ的面积为： S Ⅰ=13(2-1)=1㎡ S Ⅱ=231=2㎡ 3）求物体的重量

设物体材料的密度为ρ,物体的厚度为δ,则矩形Ⅰ、Ⅱ的重量分别为G Ⅰ = S Ⅰδρ, G Ⅱ = S Ⅱδρ物体的总重量为:

G = G Ⅰ+ G Ⅱ =δρ(S Ⅰ+ S Ⅱ)

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- G ⅠX Ⅰ-G ⅡX Ⅱ=0 Xc=（G ⅠX Ⅰ+G ⅡX Ⅱ)/ G

=（S ⅠδρX Ⅰ+S ⅡδρX Ⅱ）/δρ(S Ⅰ+ S Ⅱ)

=（S ⅠX Ⅰ+S ⅡX Ⅱ）/ (S Ⅰ+ S Ⅱ)= (130.5+231)/(1+2)=0.83m

图4-1悬挂法求重心

图4-2 计算简图

(1)对Y 轴: GYc- G ⅠY Ⅰ-G ⅡY Ⅱ=0 Yc=（G ⅠY Ⅰ+G ⅡY Ⅱ)/ G

=（S ⅠδρY Ⅰ+S ⅡδρY Ⅱ）/δρ(S Ⅰ+ S Ⅱ)

=（S ⅠY Ⅰ+S ⅡY Ⅱ）/ (S Ⅰ+ S Ⅱ)= (131.5+230.5)/(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

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。

图4-3物体翻倒的四种状态

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。

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

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 〉。

b)

图4-5吊钩的吊点应与被吊物重心在同一条铅垂线上

图4-6简化示意图