机电工程常用索吊具主要有:钢丝绳、吊索、吊具、吊梁、起重滑车、卷扬机、手拉葫芦、液压泵站等。
1. 钢丝绳、吊索吊具
1)钢丝绳
起重吊装作业常用钢丝绳为多个绳股围绕一根绳芯捻制而成的多股钢丝绳。大型吊装钢丝绳应符合《重要用途钢丝绳》GB/T 8918—2006 的要求。钢丝绳的主要技术参数如下:
(1)钢丝绳钢丝的强度极限
钢丝绳钢丝的公称抗拉强度级别有1570MPa(相当于1570N/mm2)、1670MPa、1770MPa、1870MPa、1960MPa。
(2)钢丝绳的规格
钢丝绳是由高碳钢丝制成。钢丝绳的规格较多,起重吊装常用6×19+FC(IWR)、 6×37+FC(IWR)、6×61+FC(IWR)三种规格的钢丝绳。其中6代表钢丝绳的股数,19(37、61)代表每股中的钢丝数,“+”后面为绳股中间的绳芯,其中FC为纤维芯、IWR 为钢芯。
(3)钢丝绳的直径
① 在同等直径下,6×19钢丝绳中的钢丝直径较大,强度较高,但柔性差,常用作缆风绳。6×61 钢丝绳中的钢丝最细,柔性好,但强度较低,常用来做吊索。6×37 钢丝绳的性能介于上述二者之间。后两种规格钢丝绳常用作穿过滑轮组牵引运行的跑绳和吊索。
② 6×19+1钢丝绳一般用作缆风绳、拉索,即用于钢绳不受弯曲或可能遭受磨损的地方;6×37+1钢丝绳一般用于钢绳承受弯曲的场合,常用于滑轮组中,作为穿绕滑轮组起重绳,也可用作吊索;6×61+1钢丝绳柔性好,适宜用于滑轮组、吊索和捆绑吊物等。
2)吊索
吊索俗称为千斤绳、绳扣、吊索。用其挂在起重机吊钩上或滑车组的下滑车上吊装设备、构件等重物。在大型吊装中使用最为普遍。
(1)单肢吊索、末端配件及公称长度应符合要求
起重吊装用钢丝绳吊索通常有传统的插编钢丝绳吊索和压制钢丝绳吊索,插编钢丝绳吊索又分为手工插编钢丝绳吊索和机械插编钢丝绳吊索。单肢吊索、末端配件及公称长度应符合要求。
(2)钢丝绳吊索直径及长度要求
① 单肢吊索的两端插编末端之间的距离应不小于钢丝绳公称直径的15倍,单肢吊索的两端压制接头内端之间的距离应不小于钢丝绳公称直径的10倍。
② 吊索实测长度和公称长度的差值应不大于钢丝绳公称直径的2倍,或不大于规定长度的0.5%,二者之中取大值。
(3)钢丝绳吊索外观检查要求
① 插编钢丝绳吊索,插编部分的绳芯不得外露,各股要紧密,不能有松动的现象;插编后的绳股切头要平整,不得有明显的扭曲。
② 压制钢丝绳吊索的接头表面应光滑,无裂纹、飞边和毛刺。钢丝绳端部应超出铝合金接头1~1.5 倍绳径。
(4)吊索与铅锤线的夹角要求
一般应控制在30°~45°之间,特殊情况下,不得大于60°。若采用2个以上吊点起吊时,每点的吊索与水平线的夹角不宜小于60°。
(5)吊索的使用要求
① 钢丝绳吊索主要根据吊物重量、吊索直径、根数、受力角度、钢丝绳公称抗拉强度及安全系数等参数进行选用。
② 吊索选用钢丝绳的结构要求和基本参数应符合《重要用途钢丝绳》GB/T 8918— 2006、《钢丝绳通用技术条件》GB/T 20118—2017、《粗直径钢丝绳》GB/T 20067— 2017的有关规定。
③ 吊索钢丝绳的安全系数与被吊设备、构件的精密(重要)程度及吊索捆绑方式有关,其数值应符合相关规范的要求。
④ 钢丝绳在绕过不同尺寸的销轴或滑轮时,其强度应根据不同的弯曲情况进行折减。
(6)钢丝绳环索(吊装带)不得使用的情况
① 禁吊标志处绳端露出且无法修复;绳股产生松弛或分离,且无法修复。不得使用。
② 钢丝绳出现断丝、断股、钢丝挤出、单层股钢丝绳绳芯挤出、钢丝绳直径局部减小、绳股挤出或扭曲、扭结等缺陷;无标牌。不得使用。
3)钢丝绳安全系数
钢丝绳安全系数为标准规定的钢丝绳在使用中允许承受拉力的储备拉力,即钢丝绳在使用中破断的安全裕度。其取值应符合下列规定:
(1)作拖拉绳时,应大于或等于3.5。
(2)作卷扬机走绳时,应大于或等于5。
(3)作捆绑绳扣使用时,应大于或等于6。
(4)作系挂绳扣时,应大于或等于5。
(5)作载人吊篮时,应大于或等于14。
4)吊耳、卸扣的使用要求
(1)吊耳使用要求
① 产品标志。包括:制造厂名称、吊具名称、吊具型号、额定载荷、吊具自重、出厂编号、出厂日期。
② 出厂文件。包括:产品合格证明书、产品使用说明书、产品主要材料检验单(需要时)、产品试验报告(需要时)、装箱单(需要时)。
③ 设备出厂前应按设计要求做吊耳检测,并出具检测报告,设备到场后应对吊耳外观质量进行检查,必要时进行无损检测。
④ 现场焊接的吊耳,其与设备连接的焊接部位应做表面渗透检测。设备到场后,技术人员要对吊耳焊接位置及尺寸进行复测。
(2)卸扣使用要求
① 吊装施工中使用的卸扣应按额定负荷标记选用,不得超载使用,无标记的卸扣不得使用。
② 卸扣表面应光滑,不得有毛刺、裂纹、尖角、夹层等缺陷,不得利用焊接的方法修补卸扣的缺陷。
③ 卸扣使用前应进行外观检查,发现有永久变形或裂纹应报废。
④ 使用卸扣时,只应承受纵向拉力。
2. 吊梁
吊梁(平衡梁)也称铁扇担,在吊装精密设备与构件时,或受到现场环境影响,或多机抬吊时,一般多采用平衡梁进行吊装。
1)吊梁(平衡梁)的作用
(1)保持被吊件的平衡,避免吊索损坏设备。
(2)减少吊件起吊时所承受水平向挤压力作用而避免损坏设备。
(3)缩短吊索的高度,减少动滑轮的起吊高度。
(4)构件刚度不满足而需要多吊点起吊受力时平衡和分配各吊点载荷。
(5)转换吊点。在同一台非标准起重机(如桅杆)的一个吊耳上,如需要挂两套及其以上的滑轮组,也需要采用平衡梁。抬吊梁用于双机抬吊来完成一些设备的吊装工作,主要起到分配起重机负荷和转换吊点的作用。
2)吊梁的结构形式
根据吊装具体要求,吊梁有多种形式。常用平衡梁和抬吊梁的结构形式有:孔板式平衡梁、滑轮式平衡梁、组合式孔板平衡梁、支撑式平衡梁、桁架式平衡梁、吊点可调节的平衡梁、双槽钢结构抬吊梁、钢板箱形结构抬吊梁。
3)吊梁的设计原则与使用
(1)吊梁的设计原则
① 吊梁应按吊件的形状特征、尺寸和质量大小、吊装机械的性能以及吊装方法等条件进行设计,可用无缝钢管、型钢、钢板箱形结构或其组合等制作而成,其具体结构形式可为实腹式或格构式。
② 撑杆式平衡梁也可按照一定吊装吨位和长度设计为可组合式的钢管法兰对接形式。
(2)吊梁依据受力形式分类
吊梁依据受力形式可分为受压杆件(撑杆)、受弯杆件和压弯组合杆件。而抬吊梁一般仅为受弯杆件。对于压弯组合受力的吊梁,多是应用在吊装一些柔性或多吊点受力的构件,起吊时以吊梁本身的刚性来保证吊件的稳定,应根据具体吊件情况对应设计。
(3)吊梁的使用要求
① 自行设计、制造的吊梁,其设计图纸与校核计算书应随吊装施工技术方案一同审批。
② 使用前应检查确认。主要受力件出现塑性变形或裂纹、吊轴磨损量达到原件尺寸的5%、吊梁锈蚀严重时等均不得使用。
③ 吊梁使用时应符合设计使用条件。
④ 使用中出现异常响声、结构有明显变形等现象应立即停止。
⑤ 使用中应避免碰撞和冲击。
⑥ 吊粱使用后应清理干净,应放置在平整坚硬的支垫物上,并应由专人保管。
3. 起重滑车
1)滑车与滑车组的作用
使用滑车一是承受吊装力和牵引力;二是改变牵引绳索的方向。滑车一般用作定滑车、动滑车、导向滑车、平衡滑车等,也常由多个滑车组成滑车组。
2)滑车的结构形式、规格
(1)结构形式。按滑车头部结构形式可分为吊钩型、链环型、吊环型和吊梁型;按滑车的轮数可分为单轮滑车、双轮滑车和多轮滑车,其中单轮滑车有闭口和开口两种;按滑车的作用来分,可分为定滑车、动滑车、导向滑车和平衡滑车。
(2)滑车系列。滑车有HQ系列、HY系列(林业滑车)和H系列,设备吊装常用HQ系列和H系列。滑车的规格较多,有11种直径、14种额定载荷、17种结构形式,共计103种规格。起重工程中常用的是H系列。
3)滑车的使用
滑车按其用途和装设目的分有定滑车、动滑车和导向滑车3种,定滑车和动滑车用绳索串联地穿绕于滑车之间组成滑车组。
(1)定滑车。定滑车安装在固定处,其滑轮只转动不位移,故只能改变力的方向,而力的大小不变,绳索的速度不变,定滑车一般用其作平衡滑车和导向滑车。考虑转动摩擦力其拉力略有增加。
(2)动滑车。随吊物同步移动,按其装设目的有省力动滑车,如不计摩阻力,单轮可省力一半,而增速动滑车较滑车可使重物运动速度提高1倍。
(3)导向滑车。导向滑车只能改变受力方向,而力的大小不变。
(4)滑车组。使用时,滑车组中的定滑车位置不动,只有滑轮转动,而动滑车随重物同步移动,起省力作用;且滑车组中滑轮愈多愈省力,但重物的移动速度亦相应愈慢。
4)滑车组钢丝绳穿绕方法
(1)顺穿法
将绳索的一端按顺序逐个绕过定滑车和动滑车各滑轮的一种简单穿绳方法,视卷扬机的台数不同,可抽出单头,也可有一个不转动的平衡滑轮而抽出双头。单头顺穿法会因各段绳索受力不相等(固定端受拉力最小,而后逐段受力递增,引出端受力最大),而易造成滑车歪斜。此种穿绕方法虽有穿绕简单容易的优点,但宜用于4个滑轮以下的滑车组。而双抽头顺穿法则不但能避免滑车发生歪斜,而且工作平稳、减少阻力,加快吊装速度。
(2)花穿法
在滑车组滑轮数量较多,又用一台卷扬机牵引时可用花穿法,用以改善滑车组的工作条件并降低抽出头的拉力,还可保证滑车组受力均匀而起吊平稳。
(3)穿绕方法的选择
① 在选择起重滑车组钢丝绳穿绕方法时应综合考虑。滑轮组的穿绕方法根据滑轮组的门数确定其穿绕方法,常用的穿绕方法有:顺穿、花穿和双跑头顺穿。一般3门及以下宜采用顺穿;4~6门宜采用花穿;7门以上宜采用双跑头顺穿。穿绕方法不正确,会引起滑轮组倾斜而发生事故。
② 穿绕方法应简单,易操作,在负载后滑车组应不产生歪斜,牵引钢丝绳进入滑轮的偏角应控制在不大于4°的范围内。
5)滑轮组的选用
根据受力分析与计算确定的滑轮组载荷选择滑轮组的额定载荷和门数;计算滑轮 组跑绳拉力并选择跑绳直径;注意所选跑绳直径必须与滑轮组相配;根据跑绳的最大拉力和导向角度计算导向轮的载荷并选择导向轮;滑轮组动、定(静)滑轮之间的最小距离不得小于1.5m。跑绳进入滑轮的偏角不宜大于5°。
6)起重滑车的使用要求
(1)起重吊装中常用的是HQ系列起重滑车(通用滑车)。滑车应按出厂铭牌和产品使用说明书使用,不得超负荷使用。多轮滑车仅使用其部分滑轮时,滑车的起重能力应按使用的轮数与滑车全部轮数的比例进行折减。
(2)滑车组动、定(静)滑车的最小距离不得小于1.5m;跑绳进入滑轮的偏角不宜大于5°。
(3)滑车组穿绕跑绳的方法有顺穿、花穿、双抽头穿法。当滑车的轮数超过5个时,跑绳应采用双抽头方式。若采用花穿的方式,应适当加大上、下滑轮之间的净距。
4. 卷扬机
1)卷扬机的分类
卷扬机在起重工程中应用较为广泛。卷扬机可按不同方式分类:
(1)按动力方式可分为:手动卷扬机、电动卷扬机和液压卷扬机。起重工程中常用电动卷扬机。
(2)按传动形式可分为:电动可逆式(闸瓦制动式)卷扬机和电动摩擦式(摩擦 离合器式)卷扬机。
(3)按卷筒个数可分为:单筒卷扬机和双筒卷扬机。起重工程中常用单筒卷扬机。
(4)按转动速度可分为:慢速卷扬机和快速卷扬机。起重工程中一般采用慢速卷扬机。
2)卷扬机的基本参数
(1)额定牵引拉力:额定拉力从0.5t到50t(5~500kN)的慢速卷扬机(额定速度小于20m/min)共有20种规格。
(2)工作速度:即卷筒卷入钢丝绳的速度。
(3)容绳量:即卷扬机的卷筒允许容纳的钢丝绳工作长度的最大值。每台卷扬机 的铭牌上都标有对某种直径钢丝绳的容绳量,选择时必须注意,如果实际使用的钢丝绳的直径与铭牌上标明的直径不同,还必须进行容绳量校核。
5. 手拉葫芦
1)手拉葫芦使用检查
(1)使用前须检查起升结构的完好性、运转部分的灵活性及润滑是否良好,拉链应灵活自如,不应有跑链、掉链和卡滞现象。
(2)使用时应将链条摆顺,逐渐拉紧,两吊钩受力在一条轴线上,经检查确认无问题后,再进行起重作业。
2)手拉葫芦使用要求
(1)手拉葫芦吊挂点承载能力不得低于1.05倍的手拉葫芦额定载荷;当采用多台葫芦起重同一工件时,操作应同步,单台葫芦的最大载荷不应超过其额定载荷的70%。
(2)手拉葫芦在垂直、水平或倾斜状态使用时,手拉葫芦的施力方向应与链轮方向一致,以防卡链或掉链。
(3)如承受负荷的手拉葫芦需停留较长时间,必须将手拉链绑在起重链上,以防自锁装置失灵。
(4)已经使用3个月以上或长期闲置未用的手拉葫芦,应进行拆卸、清洗、检查并加注润滑油。对于存在缺件、结构损坏或机件严重磨损等情况,必须经修复或更换后, 方可使用。
6. 液压泵站
1)液压泵站的组成
(1)液压泵站是液压提升系统的动力设备,是由油泵、油箱、控制阀、电机、仪表、提把等组成的微型液压系统,分单油路和双油路两种。
(2)调速方式有:一种是使用电液比例阀的液压系统,一种是采用变频器的变频调速液压系统。液压泵额定工作压力为 20~60MPa,额定提升速度为6~10m/h。
2)液压泵站的选用
液压泵站工作压力、流量应根据泵站配置提升油缸的数量、载荷和提升速度来确定;一般情况下,一台液压泵站可供4台左右小载荷提升油缸工作,供2台大载荷提升油缸工作。