铁路救援起复常用吊索具
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铁路救援起复常用吊索具在吊复法作业中,有两类常用吊索:一是用于捆绑、搬运和提升被吊物体的吊索,如钢丝绳、链条、尼龙绳、合成纤维吊带等;二是与起重机配套的、用于起升机构工作的吊索,如卷筒吊索。
主要介绍前一类吊索。
一、钢丝绳钢丝绳又称钢索,它由高强度碳素钢丝捻制而成。
具有断面相等、强度高、耐磨损、自重轻、成本低等优点,是起重吊装工作及吊复法作业中最常用的吊索之一。
(一)钢丝绳分类与结构形式钢丝绳是由几股钢丝子绳与一根植物纤维绳芯捻成的。
而每一股钢丝子绳又是由许多根直径为0.3~3mm的钢丝组成的。
吊复法作业中最常用的是由每股19根、37根、61根钢丝子绳组成的吊索。
一般而言,每股的钢丝丝数越多,钢丝绳的柔软性越好。
1.钢丝绳分类钢丝绳的种类很多,根据它们的结构形式大致可分为:普通式、复合式、闭合式三种。
复合式钢丝绳是由不等径钢丝分6股或多股与一根或多根有机或无机芯捻制而成的。
它的结构紧凑,强度高,耐磨性好,但制造困难,造价高,一般用于起重速度快的机械上。
闭合式钢丝绳是由外层异形钢丝,内包一束等径钢丝,采用特殊方法捻制而成的。
它的结构紧密,强度高,耐磨损,表面光滑,但柔性不好,不易弯曲。
这种钢丝绳一般用于缆索式起重机。
普通式钢丝绳是由等径钢丝6股与一根含油有机芯捻制而成的。
虽然它的性能不及复合式钢丝绳,但是因其自重较轻、价格低廉,故广泛用于起重吊装工作及吊复法作业中。
2.钢丝绳型号的表示法按照国家标准GB1102的规定,普通圆股钢丝绳型号的表示法如下:如公称抗拉强度1667MPa(170kZ/mm2)、I号甲组镀锌钢丝制成的6股37丝、直径43mm、右同向捻钢丝绳的标记为,“钢丝绳6×37-43-170-I-甲-镀-右同”。
按GB1102规定的标记法,钢丝绳三字后面有7项,在订购钢丝绳时,如有要求,应将各项标出;如无特殊要求,则应将第一项(编织法)、第二项(钢丝绳公称直径)和第六项(镀锌表面或光面)标出。
铁路救援起复机车车辆吊具使用指南一、吊具设计的一般要求吊具专指支撑梁装置。
救援列车的吊具需要有很强的通用性。
因受经费限制,各救援列车一般仅装备1~2套吊具,所以该吊具要能很好地兼顾所管辖区段的所有机车车辆的吊复作业。
在对某一型号的事故车进行具体吊复作业时,吊索长度是定值,事故车的重量和车辆定距也是定值。
要想适应不同车型的作业只能通过调整起重机工作幅度和工作高度来解决。
这些数值的变化将引起吊索间的工作夹角、支撑梁受力和吊索内力的变化。
设计支撑梁时,一般要考虑配属救援起重机的型号、机车车辆的重量、吊点间距、吊复作业方式等情况,组合几种工作状况,分别计算吊具和吊索的受力,在几个结果中取最大值作为设计依据,同时还要符合国家有关技术标准。
一种吊具的设计是否成功,其衡量标志是通用性、方便性和轻量化;其检验方法是形式试验。
形式试验需要模拟事故救援状况,使用机车车辆进行实际试验。
由于组织一次试验需要耗费大量人力物力和许多部门的配合,因而这种试验是十分昂贵的,轻易不能使用。
因此检验一种吊具的设计是否成功是很困难的。
近年来,随着计算机技术的发展,在吊具设计中已开始采用计算机辅助设计和动态仿真技术来模拟实际作业情况,较好地解决了缺乏试验手段的问题,开发的产品较好地适应了现场情况。
下面介绍的吊具是近年来根据主型机车车辆的发展变化,最新研制并经过技术鉴定的产品。
二、SKD型机车车辆吊具1.吊具设计特点SKI)型吊具采用分散组合式设计,由两组单元吊具组成,可组合或单独使用。
吊具支承梁的梁身采用圆环形截面,在设计上使其仅承受压力而不承受弯矩。
与传统的矩形截面吊具相比,在相同承载能力的情况下,该支承梁自重可减轻约50%~70%,同时梁身采用无缝钢管制造,大大减少了焊接工作量,提高了可靠性。
主型机车、客车的高度约为4750mm,重心较高,脱线后一旦倾斜将有较大的倾覆力矩。
为增加吊复时的稳定性,设计时将支承梁吊孔的中心距从传统的3300mm增加到3800mm。
中华人民共和国铁道部令第32号《铁路交通事故应急救援规则》已经2007年8月19日铁道部第17次部长办公会议通过,现予公布,自2007年9月1日起施行。
铁道部原发《铁路行车事故救援规则》(铁运〔1999〕118号)同时废止,前发有关文电与本规则相抵触的以本规则为准。
部长刘志军二○○七年八月二十九日铁路交通事故应急救援规则第一章总则第一条为了规范和加强铁路交通事故(以下简称事故)的应急救援工作,最大限度地减少人员伤亡和财产损失,尽快恢复铁路运输秩序,依据《铁路交通事故应急救援和调查处理条例》(国务院令第501号)及国家有关规定,制定本规则。
第二条国家铁路、合资铁路、地方铁路、专用铁路和铁路专用线发生事故,造成人员伤亡、财产损失、中断行车及其他影响铁路正常行车,需要实施应急救援的,适用本规则。
第三条事故应急救援工作应当遵循“以人为本、逐级负责、应急有备、处置高效”的原则。
第四条铁道部成立事故应急救援领导小组并设工作机构,建立健全工作制度,制定和完善事故应急救援预案,按照国家规定的权限和程序,组织、指挥、协调事故应急救援工作。
各铁路安全监督管理办公室(以下简称安全监管办)应当指导、督促铁路运输企业落实事故应急救援的各项规定,依法组织、指挥、协调本辖区内的事故应急救援工作。
第五条铁路运输企业应当相应成立事故应急救援领导小组并设工作机构,建立健全工作制度,制定和完善事故应急救援预案,加强救援队、救援列车的建设,负责事故应急救援的人员培训、装备配置、物资储备、预案演练等基础工作,积极开展事故应急救援。
第六条公安机关应当参与事故应急救援,负责保护事故现场,维护现场治安秩序,进行现场勘察和调查取证,依法查处违法犯罪嫌疑人,协助抢救遇险人员。
第七条事故应急救援工作必要时,由铁道部、安全监管办协调请求国务院其他有关部门、有关地方人民政府、当地驻军、武装警察部队给予支持帮助。
第二章救援报告第八条事故应急救援实行逐级报告制度。
铁路交通事故应急救援规则正文:---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 铁道部令(第32号)《铁路交通事故应急救援规则》已经2007年8月19日铁道部第十七次部长办公会议通过,现予公布,自2007年9月1日起施行。
铁道部原发《铁路行车事故救援规则》(铁运[1999]118号)同时废止,前发有关文电与本规则相抵触的以本规则为准。
部长:刘志军二○○七年八月二十九日铁路交通事故应急救援规则第一章总则第一条为了规范和加强铁路交通事故(以下简称事故)的应急救援工作,最大限度地减少人员伤亡和财产损失,尽快恢复铁路运输秩序,依据《铁路交通事故应急救援和调查处理条例》(国务院令第501号)及国家有关规定,制定本规则。
第二条国家铁路、合资铁路、地方铁路、专用铁路和铁路专用线发生事故,造成人员伤亡、财产损失、中断行车及其他影响铁路正常行车,需要实施应急救援的,适用本规则。
第三条事故应急救援工作应当遵循“以人为本、逐级负责、应急有备、处置高效”的原则。
第四条铁道部成立事故应急救援领导小组并设工作机构,建立健全工作制度,制定和完善事故应急救援预案,按照国家规定的权限和程序,组织、指挥、协调事故应急救援工作。
各铁路安全监督管理办公室(以下简称安全监管办)应当指导、督促铁路运输企业落实事故应急救援的各项规定,依法组织、指挥、协调本辖区内的事故应急救援工作。
第五条铁路运输企业应当相应成立事故应急救援领导小组并设工作机构,建立健全工作制度,制定和完善事故应急救援预案,加强救援队、救援列车的建设,负责事故应急救援的人员培训、装备配置、物资储备、预案演练等基础工作,积极开展事故应急救援。
铁路救援起复吊复设备概述铁路救援起复吊复设备包括救援轨道起重机、专用吊具、机车车辆索具等。
1.救援轨道起重机救援轨道起重机是救援列车最重要的救援设备。
其优点是:起重吨位大、起复能力强,可处理各种复杂的事故,如机车车辆颠覆出轨、多节机车车辆脱轨、机车车辆破损、机车车辆严重冲突等重大事故。
其缺点是:救援列车的设置间隔较大,救援起重机到达事故现场的运行时间较长;救援作业受环境影响大,无法在桥梁上和隧道内作业,在接触网下作业时需拆网或拨网,回转时受线路两侧山体及电杆等设备限制;辅助作业时间长等。
目前各救援单位配备的主型救援轨道起重机是100t及160t的固定臂起重机。
近几年研究开发了100t、125t及160t 全液压伸缩臂起重机,各种起重机的性能请参考第三章内容。
2.专用吊具专用吊具是专门为救援轨道起重机起吊机车车辆而设计制造的配套设备。
由于救援轨道起重机在出厂时没有配备专用吊具,因此救援列车在购置专用吊具时,应综合考虑救援轨道起重机的性能和其管辖范围内运行的机车车辆等具体情况。
为降低投资,方便使用,本节所述各种吊具的上绳和支持梁均按起吊机车设计。
支持梁用于保护机车车辆的车体不被下绳挤伤。
按作业对象划分,专用吊具可分为机车吊具、客车吊具和货车吊具等类型。
按作业特点划分,专用吊具可分为整体吊具和单端吊具。
(1)机车吊具机车整体吊具用于整体吊起机车并复轨,它包括两根支持梁、四根上绳、四根下绳、四只承吊销,上下绳均对折双股使用。
起吊不同的机车时,使用的下绳长度和承吊销有所不同,要根据具体车型而定。
无论何种轨道起重机,在本线都不能整体吊起机车。
在标准线间距时,100t轨道起重机可在邻线整体吊起BJ、SS4、8K、8G型等四轴机车,160t轨道起重机可在邻线整体吊起各型机车。
机车单端吊具用于单端吊起机车并复轨,它包括一根支持梁、两根上绳、两根下绳、两只承吊销,其支持梁、上绳、承吊销与机车整体吊具相同,下绳的直径和长度不同。
铁路救援起复拉复设备概述拉复法、吊复法和顶复法共同构成了行车事故救援的基本方法。
拉复法是通过使用机车或牵车机沿线路方向牵引事故车,利用复轨器或线路和桥梁设备使事故车轮对抬高,并迫使其复轨的救援方法。
在几种救援方法中,拉复法使用的设备最简单,起复效率也比较高。
但是拉复法及其设备的复轨距离有限,一般来讲当事故车脱轨距离超过340mm时,就不宜再使用拉复法。
拉复法的主要设备有机车、牵车机、复轨器、逼轨器等。
1.牵车机牵车机是拉复法的动力设备,当事故现场没有机车或不具备机车牵引条件时,牵车机可提供20t的牵引力,使脱轨事故车通过复轨器复轨。
牵车机由超高压泵站、空心往复油缸、牵引杆、牵引绳、固定装置等组成。
2.复轨器复轨器的发明已有近百年的历史,是最原始也是最有效的救援设备之一。
较早的复轨器是人字形复轨器,复轨距离只有240mm。
随着救援技术和材料技术的不断发展,近20年来复轨器也有了较大发展,主要表现在提高强度降低重量(人字形复轨器可降至50kg/只),加大复轨距离(可达到340mm),结构形式的改进等方面。
在材料选取上,采用高强度铸钢、高强度铸造铝合金、高强度钢板焊制等;在结构形式上,有人字形、海参形、组合式、多功能组合式(可在桥上、道岔等特殊场合使用)等多种形式,但其复轨原理都是相同的。
(1)人字形复轨器复轨器最原始的形式就是人字形复轨器,到目前仍在广泛使用。
现在人字形复轨器的复轨距离大多已达到340mm,选用的材料有铸钢、铝合金、高强钢板等,重量从50~100㎏不等。
从综合性能对比来看,高强钢板焊制人字形复轨器的性能较为优越,其单件重量只有50㎏,与铸造铝合金复轨器的重量基本相同,而强度比铸钢复轨器还要高,但由于高强钢板人字形复轨器的制作工艺比较复杂,因此价格也相对较高。
(2)海参形复轨器海参形复轨器以其形状酷似海参而得名,结构上有内、外侧之分。
由于结构本身的限制,它的复轨距离不大,一般只有240mm左右。
铁路救援起复160t羊角钩吊具使用指南一、羊角钩吊具的设计要点为解决电气化铁路的救援问题,铁道部要求在新造100t、125t和160t级别的伸缩臂起重机的吊臂前端设计弧形槽,即所谓的羊角钩,目的是利用该槽在电网下吊挂或悬挑重物。
但是该羊角钩应如何使用,它与起重机吊钩之间的干涉问题应如何解决,铁道部的设计任务书中没有涉及。
因此按羊角钩现状,它不能用于吊挂(悬挑)作业,必须为其专门设计配套吊具。
设计羊角钩吊具时应考虑如下方面的问题。
(1)如何加装羊角钩吊具首先需要考虑如何在现有吊臂结构上加装羊角钩吊具还不能影响起重机的其他作业功能。
因为当吊臂起升时,该吊具所受载荷随吊臂起升夹角的变化而变化。
同时载荷作用线与该装置的截面中心将产生夹角,使其产生斜弯曲。
该载荷对吊具本身以及对羊角钩与该吊具的固定约束均有重大影响。
此外为不影响起重机的主要功能,应能方便地拆卸羊角钩吊具。
(2)干涉问题以QTJSl60型起重机为例,该起重机的羊角钩中心与吊钩中心的间距仅有700mm,利用羊角钩作业时起重机本身的吊钩与被吊物体间会产生干涉问题,即吊钩碰在了被吊物体上。
需要根据主型机车车辆的结构特点逐一研究各车型的吊复方法和吊点位置,解决羊角钩与吊钩的干涉问题。
在主型货车中,P64型棚车因长度、高度较大最为典型;主型机车中,DF4c型机车因车体司机室前端距车钩钩脖吊点处尺寸最小较为典型。
研究干涉问题应以这两种车型为设计工况。
(3)作业方法按照《铁路技术管理规程》第143条规定,在区间和中间站,接触网最大弛度距轨面间距不小于5.7m。
以QTJS160型起重机为例,在此工况下,该起重机在最大起吊能力时,工作幅度为9.7m,起重量为70t,吊臂长度为12.8m。
而吊臂水平放置时,其顶端距轨面间距为4.7m,吊钩与轨面的最小间距为2.7m。
所以在电网下,吊臂羊角钩处的最大起升高度仅为1.0m,此时吊臂夹角为4.5°,该数值是制约因素。
常用索具、吊具的安全使用常识及报废标准一、吊索具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。
工作中,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,且载荷在所有分支均等时,吊挂方式系数按表5—18选取。
-45°~60° 1.540°~90°0°~45° 2.1 90°~120°45°~60° 1.5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,只有部分分支承担全部载荷,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:双支吊索安全工作载荷=2×标记在吊索单独分肢极限工作载荷×cosβ,三、四支吊索安全工作载荷=3×标记在吊索单独分支极限工作载荷×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。
吊索安全工作载荷=吊挂方式系数×标记在吊索单独分支的极限工作载荷吊索分支数分支与铅垂线的最大夹角(βmax) 吊挂方式系数23 4 ≤45°11.41.423 4 45°<βmax≤60°1112.用三角法计算可用下面公式:双支吊索安全工作载荷=标记在吊索单独分支极限工作载荷×2cosβmax,三、四支吊索安全工作载荷=标记在吊索单独分支极限工作载荷×3cosβmax(式中βmax≤60°)。
铁路救援起复160t羊角钩吊具使用指南一、羊角钩吊具的设计要点为解决电气化铁路的救援问题,铁道部要求在新造100t、125t和160t级别的伸缩臂起重机的吊臂前端设计弧形槽,即所谓的羊角钩,目的是利用该槽在电网下吊挂或悬挑重物。
但是该羊角钩应如何使用,它与起重机吊钩之间的干涉问题应如何解决,铁道部的设计任务书中没有涉及。
因此按羊角钩现状,它不能用于吊挂(悬挑)作业,必须为其专门设计配套吊具。
设计羊角钩吊具时应考虑如下方面的问题。
(1)如何加装羊角钩吊具首先需要考虑如何在现有吊臂结构上加装羊角钩吊具还不能影响起重机的其他作业功能。
因为当吊臂起升时,该吊具所受载荷随吊臂起升夹角的变化而变化。
同时载荷作用线与该装置的截面中心将产生夹角,使其产生斜弯曲。
该载荷对吊具本身以及对羊角钩与该吊具的固定约束均有重大影响。
此外为不影响起重机的主要功能,应能方便地拆卸羊角钩吊具。
(2)干涉问题以QTJSl60型起重机为例,该起重机的羊角钩中心与吊钩中心的间距仅有700mm,利用羊角钩作业时起重机本身的吊钩与被吊物体间会产生干涉问题,即吊钩碰在了被吊物体上。
需要根据主型机车车辆的结构特点逐一研究各车型的吊复方法和吊点位置,解决羊角钩与吊钩的干涉问题。
在主型货车中,P64型棚车因长度、高度较大最为典型;主型机车中,DF4c型机车因车体司机室前端距车钩钩脖吊点处尺寸最小较为典型。
研究干涉问题应以这两种车型为设计工况。
(3)作业方法按照《铁路技术管理规程》第143条规定,在区间和中间站,接触网最大弛度距轨面间距不小于5.7m。
以QTJS160型起重机为例,在此工况下,该起重机在最大起吊能力时,工作幅度为9.7m,起重量为70t,吊臂长度为12.8m。
而吊臂水平放置时,其顶端距轨面间距为4.7m,吊钩与轨面的最小间距为2.7m。
所以在电网下,吊臂羊角钩处的最大起升高度仅为1.0m,此时吊臂夹角为4.5°,该数值是制约因素。
铁路救援起复常用吊索具在吊复法作业中,有两类常用吊索:一是用于捆绑、搬运和提升被吊物体的吊索,如钢丝绳、链条、尼龙绳、合成纤维吊带等;二是与起重机配套的、用于起升机构工作的吊索,如卷筒吊索。
主要介绍前一类吊索。
一、钢丝绳钢丝绳又称钢索,它由高强度碳素钢丝捻制而成。
具有断面相等、强度高、耐磨损、自重轻、成本低等优点,是起重吊装工作及吊复法作业中最常用的吊索之一。
(一)钢丝绳分类与结构形式钢丝绳是由几股钢丝子绳与一根植物纤维绳芯捻成的。
而每一股钢丝子绳又是由许多根直径为0.3~3mm的钢丝组成的。
吊复法作业中最常用的是由每股19根、37根、61根钢丝子绳组成的吊索。
一般而言,每股的钢丝丝数越多,钢丝绳的柔软性越好。
1.钢丝绳分类钢丝绳的种类很多,根据它们的结构形式大致可分为:普通式、复合式、闭合式三种。
复合式钢丝绳是由不等径钢丝分6股或多股与一根或多根有机或无机芯捻制而成的。
它的结构紧凑,强度高,耐磨性好,但制造困难,造价高,一般用于起重速度快的机械上。
闭合式钢丝绳是由外层异形钢丝,内包一束等径钢丝,采用特殊方法捻制而成的。
它的结构紧密,强度高,耐磨损,表面光滑,但柔性不好,不易弯曲。
这种钢丝绳一般用于缆索式起重机。
普通式钢丝绳是由等径钢丝6股与一根含油有机芯捻制而成的。
虽然它的性能不及复合式钢丝绳,但是因其自重较轻、价格低廉,故广泛用于起重吊装工作及吊复法作业中。
2.钢丝绳型号的表示法按照国家标准GB1102的规定,普通圆股钢丝绳型号的表示法如下:如公称抗拉强度1667MPa(170kZ/mm2)、I号甲组镀锌钢丝制成的6股37丝、直径43mm、右同向捻钢丝绳的标记为,“钢丝绳6×37-43-170-I-甲-镀-右同”。
按GB1102规定的标记法,钢丝绳三字后面有7项,在订购钢丝绳时,如有要求,应将各项标出;如无特殊要求,则应将第一项(编织法)、第二项(钢丝绳公称直径)和第六项(镀锌表面或光面)标出。
3.钢丝绳捻制方法在复合式和普通式钢丝绳的种类中,按其捻制方法可分为同向捻、交互捻和混合捻三种。
同向捻钢丝绳是其每股内的钢丝捻向与钢丝绳绳股的捻向相同,即钢丝绳的股与丝捻向相同。
特点是柔性大、磨损小。
交互捻钢丝绳是其每股内的钢丝捻向与钢丝绳绳股的捻向相反,即钢丝绳的股与丝捻向相反。
混合捻钢丝绳是其每股内的钢丝捻向与钢丝绳绳股的捻向混合,即钢丝绳相邻的两股或相邻的两层捻向相反。
同向捻钢丝绳的特点是柔性大、磨损小,但容易产生自旋、松弛、压扁和搭结。
交互捻钢丝绳克服了同向捻的缺点,仍具有同向捻的优点。
混合捻钢丝绳不仅具有以上两种钢丝绳的优点,而且机械性能比前两者好,但制造困难,价格较高。
故交互捻钢丝绳广泛用于起重吊装工作及吊复法作业中。
(二)钢丝绳的破坏形式在救援吊复作业中,稍有疏忽就会使钢丝绳损坏。
因此,应根据钢丝绳的破坏现象,分析原因,找出导致破坏的主要因素,以提高钢丝绳的使用寿命,保证作业安全。
在吊复法作业中,钢丝绳在工作时要进出滑轮或卷筒作弯绕,或者在吊钩和被吊物体上作弯绕。
钢丝绳除受拉应力外,还要受接触应力和弯曲应力。
尤其是后两者的脉动特性,易引起金属疲劳,导致破坏。
理论和实践证明,这种多次弯曲造成的弯曲疲劳是钢丝绳的主要破坏形式。
破坏机理是,钢丝绳多次弯曲后,其表面钢丝发生弯曲疲劳和磨损,表面层的钢丝逐渐折断;折断的钢丝数量越多,其他未断钢丝的拉力就越大,疲劳与磨损越剧烈,使断丝速度加快。
当断丝发展到一定程度,削减了钢丝绳的安全系数时,钢丝绳便破坏报废。
从破坏形式来分析,钢丝绳在吊复法作业中的受力是十分复杂的,是拉应力、弯曲应力和各单根钢丝与钢丝股之间摩擦力相组合相关联的一种合成应力。
因此在实践中,钢丝绳的应力计算是采用分析法近似求得的。
(三)钢丝绳的计算钢丝绳的计算包括滑轮与钢丝绳直径比例参数,钢丝绳的安全系数,抗拉强度和吊索的计算。
1.滑轮与钢丝绳直径比例参数钢丝绳通过滑轮或卷筒时,外部的钢丝受到摩擦,因而造成钢丝绳总强度的降低。
钢丝绳的寿命随它的弯曲次数而变化,且与D最大/d或D最小/t有关(D最大为滑轮或卷筒的最大直径;D最小为滑轮或卷筒的最小直径;d为钢丝绳直径;t为钢丝直径)。
在相同的比率时,钢丝绳的使用寿命与它的弯曲次数成反比。
因此钢丝绳使用时不能过度弯曲且弯曲半径不能过小。
滑轮与钢丝绳直径比例参数见表3—2—2。
钢丝绳缠绕滑轮或滚筒时的最小直径按下式计算:D≥e1e2d(3—2—1)式中D——滑轮或卷筒直径(m);e1——起重机工况系数:手动和轻型工作机构为16,中型工作机构为18,重型工作机构为20;e2——根据钢丝绳结构决定的系数:交互捻为1.0,同向捻为0.9;d——钢丝绳直径(mm)。
在起重吊装工作中一般采用D≥(16~20)d。
与普通起重机械工作特性的不同点在于,因吊复法作业属于工程抢险性质,每年使用的起重机和吊索具工作次数有限,每次的工作时间不长,并且满载工作的次数不多。
此外,因工程抢险时救援设备、器材大多需要靠人力搬运,为了降低设备自重,对吊复法作业使用的起重机械一般采用较小的D值,对吊索具一般采用D≥5d。
比如利用承吊销和43rnm 的钢丝绳起吊机车,承吊销与钢丝绳的接触处设计成200mm 的直径即可。
表3-2-2滑轮与钢丝绳直径比例参数2.钢丝绳的安全系数合理正确地选择安全系数是选择和计算钢丝绳的重要前提。
选择原则是,首先要保证安全可靠,然后要考虑节约和降低成本。
根据前面的分析,钢丝绳的受力情况十分复杂,其破坏是由冲击载荷和因反复出现拉伸、弯曲引起的疲劳造成的。
因此安全系数与牵引性质、操作方法、滑轮(卷筒)直径D 与钢丝绳直径d的比值以及机构工作的繁忙程度有关。
如果工作繁忙,滑轮直径较小,则应取较大的安全系数;反之取较小值。
钢丝绳安全系数K的国家标准如表3—2—3所示。
表3-2-3钢丝绳安全系数3.起重机机构的工作类型起重机机构的工作类型是表示起重机械工作的繁忙程度和工作条件的参数,是起重机械工作特性的重要标志。
根据国家标准,对机械驱动的起重机构,按照机构载荷率和工作时间率,划分成轻型、中型、重型和特重型四个级别,详见表3—2—4、表3—2—5。
机构载荷率表明起重机受载的轻重程度,它与两个因素有关,即与所起升的载荷与额定载荷之比、各个起升载荷只的作用次数与总的工作循环次数之比有关。
机构载荷率和工作时间率是表征机构载荷的特性和机构工作时间利用程度的工作特征。
因为起重机械具有重复而短暂的工作特征,各工作机构在工作时作周期性的运动,所以一个机构在一个工作周期内,有工作阶段和休息阶段,并且在工作阶段里,又分有载行程和无载行程,载行程又分满载和不满载。
这样,机构在时间上被利用的程度和无载荷波动的特征,决定了机构有不同的工作类型。
3—2—4起重机机构类型的划分表表3—2—5起重机工作类型的划分值得指出的是,从机构平均利用率看,吊复法作业涉及的机具装备的工作类型介于轻型和中型之间,属中等偏低类型。
因此可以按安全系数范围的下限取值。
4.钢丝绳的破断拉力和许用拉力的计算(1)钢丝绳的破断拉力钢丝绳的破断拉力是关系到安全作业的重要数据,采购钢丝绳时必须向制造厂或经销商索取这个资料。
一般整根钢丝绳的实际破断拉力与组成钢丝绳的各根钢丝的破断拉力之和并不相等,相差的数值就是捻制丝的削弱值,具体数值随钢丝绳的构而定。
制造厂提供的数据一般为钢丝破断拉力总和户,它与折减系数声的乘积才是钢丝绳的最小破断拉力。
钢丝绳的破断拉力由下式决定:P′=P×Φ(3—2—2)式中P′——钢丝绳最小破断拉力(N);P——钢丝破断拉力总和(N);Φ——折减系数,对普通6×19+1钢丝绳,Φ=0.85,对6×37+1钢丝绳,Φ=0.82。
(2)钢丝绳的许用拉力在起重吊装和吊复法作业中,为安全可靠起见,在选择钢丝绳时要考虑安全系数。
钢丝绳的许用拉力按下式计算:S=P′/X(3—2—3)式中S——钢丝绳的许用拉力(N);P′——钢丝绳最小破断拉力(N);K——安全系数,见表3—2—3。
有时在救援现场因查表不方便,可用下式估算钢丝绳的破断拉力:P′=50d2(3—2—4)式中P′——钢丝绳最小破断拉力(N);d——钢丝绳的直径(mm)。
常用普通6×19+1、6×37+1钢丝绳的技术指标如表3—2—6。
(四)钢丝绳几种使用形式的受力变化吊复法作业时,钢丝绳的使用形式很多。
钢丝绳的受力与使用形式有关,举例如下。
表3-2-6常用钢丝绳技术指标绳6×19股(1+1+2)绳纤维芯主要用途:各种起重、提升和牵引设备注:Φ=0.85,P′=Φ·P绳6×37股(1+6+12+18)绳纤维芯主要用途:各种起重、提升和牵引设备1.导向滑轮如图3—2—1所示,根据简单的数学分析可知,当起吊绳索的拉力等于P时,若导向角度分别为120°、90°、60°、0°,则滑轮固定绳的受力产生相应的变化。
因此在选用导向滑轮时,应特别注意导向角度,绝对不能按起吊绳索的受力简单地确定滑轮固定吊索的拉力。
2.单滑轮吊装与导向滑轮类似,单滑轮的使用形式不同,吊索的受力也不一样。
此外,定滑轮能改变受力方向,但不能减轻动力;动滑轮能减轻动力,但不能改变受力方向。
单滑轮吊装形式和受力见图3—2—2。
3.直绳受拉当直绳一端受拉或两端受拉时,绳索的受力都相等,其道理就是作用力与反作用力大小相等,方向相反。
4.单点捆绑绳扣在吊复法作业中单点捆绑绳扣应用比较广泛,虽然单点捆绑绳扣没有角度因素的影响,但它在弯曲处同时受到拉应力和剪应力作用,钢丝绳制成的吊索的有效断面显著减小,使吊索的承载能力下降。
因此在设计和选择单点捆绑绳扣时,必须仔细分析它的受力并按照规定的安全系数进行相关计算。
有时在救援现场因查表不方便,可参照图3—2—3分析估算钢丝绳的受力。
(五)钢丝绳端部的连接方法钢丝绳采用高碳或高碳合金钢丝制造。
钢丝经过拉拔后消除了大部分的表面缺陷,金属塑性变形产生应变硬化,所以钢丝绳的强度高达1372~1962MPa(140~200㎏/mm2),约为普通碳素钢的4~5倍,钢丝绳在使用时不能像麻绳那样简单打结,所以钢丝绳接头达到等强度较为困难。
目前有6种钢丝绳接头方法:即U形卡子、楔套、锥形套浇注、手工插接、压接铝套、压接钢套。
1.U形卡子法(绳卡法)用U形绳卡将钢丝绳的端部与绳体连接的一种方法。
使用的绳卡数量与钢丝绳的直径有关,但最少不得少于三个。
使用时绳卡底板应扣在钢丝绳的工作段上,U形螺栓扣在钢丝绳的尾段上,参见图3—2—4。
绳卡间距不应小于钢丝绳直径的6倍。
按GB6067《起重机安全规程》规定,固定处的强度约为钢丝绳强度的80%,但如果绳卡装反,则固定处的强度会显著降低。