3. 钢丝绳受力均衡的装置
载荷由多根钢丝绳支承时,宜设置能有效地保证各根钢丝绳受力均衡的装置。如果结构上无法消除载荷在各钢丝绳之间分布的不均匀性,则应在设计中予以考虑。
(五)滑轮(组)和卷筒 1.滑轮和卷筒的卷绕直径
按钢丝绳中心计算的滑轮和卷筒的卷绕直径: D?h?d
h —卷筒、滑轮和平衡滑轮的卷绕直径与钢丝绳直径之比值卷筒h1滑轮h2平衡滑轮
h3根据机构工作级别查表。
采用抗扭转钢丝绳时,h值按比机构工作级别高一级的值选取;对于流动式起重机及某些水工工地用的臂架起重机,建议取 滑轮h1=16,卷筒h2=18,与工作级别无关。 思考11:起重机滑轮直径与钢丝绳直径之比为什么要保持一定的值?过大过小有何影响?
为提高钢丝绳的使用寿命,必须降低钢丝绳经过滑轮时的弯曲应力和挤压应力,所以滑轮不能过小;如果过大又会影响结构的整体布置和紧凑。
2. 绳槽半径
(思考12:钢丝绳的使用寿命的影响因素及限定绳槽半径的原因)
钢丝绳的使用寿命不仅与其弯曲半径,即滑轮、卷筒的直径密切有关,还与其和沟槽之间的比压等因素有关。滑轮、卷筒的绳槽半径r与钢丝绳名义直径d的比值也应有确定的值:
r?(0.53~0.6)d。
_____________________________________________________________________________ 3.钢丝绳允许偏斜角及排列要求(思考13:)
(1)钢丝绳绕进或绕出滑轮槽时的最大偏斜角(即钢丝绳中心线和与滑轮轴垂直的平面之间的夹角)不应大于5°。
(2)钢丝绳绕进或绕出卷筒时,钢丝绳中心线偏离螺旋槽中心线两侧的角度不应大于3.5°。
(3)对于无绳槽多层卷绕卷筒,当未采用排绳器时钢丝绳中心线与卷筒轴垂直平面的偏离角度不应大于1.7°。
(4)钢丝绳在卷筒上应能按顺序整齐排列。只缠绕一层钢丝绳的卷筒,宜做出绳槽。用于多层缠绕的卷筒,宜提供排绳装置或便于钢丝绳自动转层缠绕的凸缘导板等结构。
4.钢丝绳在卷筒上绳端的固定
4.1多层缠绕的卷筒,应有防止钢丝绳从卷筒端部滑落的凸缘。凸缘应高出最外层钢丝绳直径的2(1.5?)倍。
4.2 当吊钩处于工作位置最低点时,卷筒上缠绕的钢丝绳,除固定绳尾的圈数外,不应
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少于2圈(塔式起重机不应少于3圈)。当吊钩处于工作位置最高点时,卷筒上还宜留有至少1整圈的绕绳余量。
4.3 卷筒上钢丝绳尾端的固定装置,应安全可靠并有防松或自紧的性能。如果钢丝绳尾端用压板固定,固定强度不应低于钢丝绳破断拉力的80%,且至少应有两个相互分开的压板夹紧,并用螺栓将压板可靠固定。
设计安装压板时一定要注意各压板受力的均匀性,否则第一个压板很难达到要求。钢丝绳尾端拉力的计算,按欧拉公式:
S固=Smax????(11) ??e(α=2π,S固=0.533Smax;α=4π,S固=0.286Smax;α=6π,S固=0.152Smax。大致规律是当μ
n=0.1时,每增加1圈,S固约减小1倍,即基本符合S固=[(1/2) ]Smax,若在前4圈作较精确的估算,则S固=[(1/2)+0.03 ]Smax。
思考14:GB3811-2008对钢丝绳在卷筒上缠绕的安全圈数是怎样规定的?如果已知绕入卷筒的钢丝绳最大静拉力为25000N,安全圈数是2圈,请现场估算卷筒上固定钢丝绳的压板处的拉力约为多少。
当吊钩处于工作位置最低点时,卷筒上缠绕的钢丝绳,除固定绳尾的圈数外,不应少于2圈(塔式起重机不应少于3圈)。当吊钩处于工作位置最高点时,卷筒上还宜留有至少1整圈的绕绳余量。
S固=[(1/2)+0.03 ]Smax=25000N*[(1/2)+0.03 ] =25000*0.28=7000N(或粗略为6250N) 5. 滑轮组倍率(教材P50)
思考15:现场检验一台起重量为80吨用于吊运熔融金属的通用桥式起重机,起重机的工作级别为A7,引入卷筒的钢丝绳为2根,吊钩组有5个滑轮。请问: (1)何为滑轮组倍率?该台设备的滑轮组倍率为多少?
(2)选取起升机构钢丝绳的安全系数,应主要考虑哪几方面因素? (3)本台起重机钢丝绳的安全系数应选为多少?
(1)钢丝绳倍率为:通过吊钩滑轮组的挠性件分支数与引入卷筒的挠性件根数之比。 该台设备的倍率为:532/2=5
(2)钢丝绳的安全系数与起升机构的工作级别、所吊物件的重要性及使用环境要求等因素有关。
(3)本台起重机钢丝绳选用的安全系数应为不小于7。
(六)吊钩
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n2n1. 起重机械不应使用铸造吊钩。
2. 当使用条件或操作方法会导致物品意外脱钩时,应采用带防脱绳闭锁装置的吊钩;当吊钩起升过程中有被钩挂住的危险时,应选用安全吊钩或采取其他有效措施。
四、安全防护装置设置与检验要求
安全防护装置是防止起重机械事故的必要措施。包括限制运动行程和工作位置的装置、防起重机超载的装置、防起重机倾翻和滑移的装置、联锁保护装置等,应根据起重机的用途和工作要求设置。(下降自动距离1min内稳定起升动距离的1/65)
1. 限制运动行程和工作位置的安全装置(五大类二十余种) 1.1 起升高度限位器
起升机构均应装设起升高度限位器。当取物装置上升到设计规定的上极限位置时,应能自动切断起升动力源。在此极限位置的上方,还应留有足够的空余高度,以适应上升制动行程的要求。在特殊情况下,还可装设防止越程冲顶的第二级起升高度限位器。
需要时,还应设下降深度限位器;当取物装置下降到设计规定的下极限位置时,应能自动切断下降动力源。
电动机作上述运动方向的电源切断后,仍需保留作相反方向运动的电源。
用内燃机驱动,中间无电气、液压、气压等连接环节而直接进行机械连接的起升机构,可以配备灯光或声响报警装置,以替代限位开关。
1.2 运行行程限位器
起重机和起重小车(悬挂型电动葫芦运行小车除外),应在每个运行方向装设运行行程限位器,在达到设计规定的极限位置时自动切断前进方向的动力源。在运行速度较高(如大于100m/min),或停车定位要求较严的情况下,宜根据需要装设两级运行行程限位器,第一级发出减速信号并按规定要求减速,第二级应能自动断电并停车。
如果在正常作业时起重机经常到达运行的极限位置,司机室的最大减速度不应超过2.5m/s。
1.3 幅度限位器
(1)对动力驱动的动臂变幅的起重机(液压变幅除外),应在臂架俯仰行程的极限位置处设臂架低位置和高位置的幅度限位器。
(2)对采用移动小车变幅的塔式起重机,应装设幅度限位装置以防止可移动的起重小车快速达到其最大幅度或最小幅度处。最大变幅速度超过40m/min的起重机,在小车向外运行且当起重力矩达到额定值的80%时,应自动转换为低速运行。
1.4 幅度指示器
具有变幅机构的起重机,应装设幅度指示器(或臂架仰角指示器)。 1.5 防止臂架向后倾翻的装置
具有臂架俯仰变幅机构的起重机,应装设防止臂架后倾装置(例如一个带缓冲的机械式
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的止挡杆),以保证当变幅机构的行程开关失灵时,能阻止臂架向后倾翻。()
1.6 回转限位
不设回转集电滑环或需要限制回转范围时,回转机构应装设回转角度限位器。 1.7 回转锁定装置
需要时,流动式起重机及其他回转起重机或起重机的回转部分应装设回转锁定装置。 1.8 支腿回缩锁定装置
工作时利用支腿支承作业的流动式起重机,支腿伸出定位应由液压系统实现;且应装设支腿回缩锁定装置,使支腿在缩回后,能可靠地锁定。
1.9 防碰撞装置
当两台或两台以上的起重机或起重小车运行在同一轨道上时,应装设防碰撞装置。在发生碰撞的任何情况下,司机室内的减速度不应超过5m/s。
1.10 缓冲器及端部止挡 6.3.5 缓冲器
缓冲器应按碰撞动能及最大碰撞力,并考虑缓冲行程来选用,允许的最大减速度为4m/s。
在轨道上运行的起重机的运行机构、起重小车的运行机构及起重机的变幅机构等均应装设缓冲器或缓冲装置。缓冲器或缓冲装置可以安装在起重机上或轨道端部止挡装置上。
轨道端部止挡装置应牢固可靠,防止起重机脱轨。
螺杆和齿条等变幅驱动机构,还应在变幅齿条和变幅螺杆的末端装设端部止挡防脱装置,以防止臂架在低位置发生坠落。
1.11 偏斜指示器或限制器
跨度大于40m的门式起重机和装卸桥应装设偏斜指示器或限制器。当两侧支腿运行不同步而发生偏斜时,能向司机指示出偏斜情况,在达到设计规定值时,还应使运行偏斜得到调整和纠正。
1.12 水平仪
利用支腿支承或履带支承进行作业的起重机,应在下车架或底座上装设水平仪,检查起重机底座的倾斜程度。
2. 防超载的安全装置 2.1 起重量限制器 2.2 起重力矩限制器 2.3 极限力矩限制装置
对有自锁作用的回转机构,应设极限力矩限制装置。保证当回转运动受到阻碍时,能由此力矩限制器发生的滑动而起到对超载的保护作用。
3. 防倾翻和抗风防滑安全装置 3.1 抗风防滑装置
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(思考16)抗风防滑安全性是指起重机在正常工作状态和非工作状态下抵抗风力作用而发生滑行的能力。工作状态下的抗风防滑安全性通常用制动装置加以保证,非工作状态下的抗风防滑安全性一般用防风夹轨器、锚定装置来保证。
(1)室外工作的轨道式起重机应装设可靠的抗风防滑装置,并应满足规定的工作状态和非工作状态抗风防滑要求。
(2)工作状态下的抗风制动装置可采用制动器、轮边制动器、夹轨器、顶轨器、压轨器等,其制动与释放动作应考虑与运行机构联锁并应能从控制室内自动进行。
(3)起重机只装设抗风制动装置而无锚定装置的,抗风制动装置应能承受起重机非工作状态下的风载荷;当工作状态下的抗风制动装置不能满足非工作状态下的抗风防滑要求时,还应装设牵揽式、插销式或其他形式的锚定装置。起重机有锚定装置时,锚定装置应能独立承受起重机非工作状态下的风载荷。
(4)非工作状态下的抗风防滑设计,如果只采用制动器、轮边制动器、夹轨器、顶轨器、压轨器等抗风制动装置,其制动与释放动作也应考虑与运行机构联锁并宜能从控制室内自动进行。
(5)锚定装置应确保在下列情况下起重机和起重机相关部件的安全可靠: a) 起重机进入非工作状态并且锚定时;
b) 起重机处于工作状态,起重机进行正常作业并实施锚定时;
c) 起重机处于工作状态且在正常作业,突然遭遇超过工作状态极限风速的大风而实施锚定时。
(6)起重机抗风防滑安全性计算
a.正常工作状态
起重机正常工作状态设定为带载、顺风、下坡运行制动,此时按下式计算:
PZ1?1.1P??PD?Pf? ????(12)式中: WⅡ+ PPZ1—制动装置产生的总抗风阻力(N); P; WⅡ—起重机承受的工作状态风载荷(N)
P?—自重载荷与起升载荷沿坡道产生的滑行力(N);
PD—起重机运行停车减速惯性力(N),按水平惯性力计算,取?5=1; Pf—起重机运行摩擦阻力(N),此时不应含运行附加摩擦阻力;
Pf???(PQ?PG)
?——运行摩擦阻力系数,见表;
PQ?PG——额定起升载荷与自重载荷产生的总轮压(N)。
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