起重吊装钢丝绳安全技术.docx
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起重吊装钢丝绳安全技术
起重吊装用钢丝绳安全技术
一、钢丝绳的类型
钢丝绳是按其绳的股数和外层钢丝的数量进行分类的，共分为14组、16类（参阅GB/T8918-2006《重要用途钢丝绳》）。
每类钢丝按捻制法的不同，又可分为右交互捻、左交互捻、右同向捻和左同互捻四种。
根据钢丝表面处理又可分为光面和镀锌两种；根据绳芯又可分为纤维芯和钢丝芯两种。
二、钢丝绳的规格参数
一般起重作业常用GB/T8918-2006《重要用途钢丝绳》中6×7、6×19、6×37、35W×7等规格钢丝绳，根据实际需求也可选择标准中适合种类的钢丝绳。
当钢丝绳的端部采取编结固定时，按照JGJ196-2010《建筑施工塔式起重机安装、使用、拆卸安全技术规范》要求，编结部分的长度不得小于钢丝绳直径的20倍，并不应小于300mm，插接绳股应拉紧，凸出部分应光滑平整，且应在插接末尾留出适当长度，用金属丝扎牢，钢丝绳插接方法宜符合现行行业标准《起重机械吊具与索具安全规程》LD48的要求。
用其他方法插接的，应保证其插接连结强度不小于该绳最小破断力的75%。
当采用绳夹固接时，钢丝绳吊索绳夹最少数量应满足以下要求：
绳夹规格（钢丝绳公称直径）
Dr（mm）
钢丝绳夹的最少数量（组）
≦18
3
18～26
4
26～36
5
36～44
6
44～60
7
钢丝绳夹压板应在钢丝绳受力绳一边，绳夹间距A（下图示）不应小于钢丝绳直径的6倍。
钢丝绳吊索必须由整根钢丝绳制成，中间不得有接头。
环形吊索应只允许有一处接头。
当采用两点或多点起吊时，吊索数宜与吊点数相符，且各根吊索的材质、结构尺寸、索眼端部固定连接、端部配件等性能应相同。
钢丝绳严禁采用打结方式系结吊物。
当吊索弯折曲率半径小于钢丝绳公称直径的2倍时，应采用卸扣将吊索与吊点拴接。
三、常用起重索具、吊具计算、钢丝绳的选用标准
一、钢丝绳计算
1.钢丝绳实际受力计算
当被起吊物体重量一定时，钢丝绳与铅垂线的夹角a愈大，吊索所受的拉力愈大；或者说，吊索所受的拉力一定时，起重量随着a角的增大而降低。
（1-1）
P——每根钢丝绳所受的拉力（N）；
Q——起重设备的重力（N）；
n——使用钢丝绳的根数；
a——钢丝绳与铅垂线的夹角。
2.钢丝绳绳径选择
选择钢丝绳直径时，一般可根据钢丝绳受到的拉力（即许用拉力P），求出钢丝破断拉力总和ΣS0，再查表找出相应的钢丝绳直径。
如所用的是旧钢丝绳，则以上所求得的许用拉力P应根据绳的新旧程度，乘以0.4～0.7的系数。
详见下表1。
钢丝绳的容许拉力可按下式计算：
（1-2）
式中P——钢丝绳的容许拉力（kN）；
ΣS0——钢丝绳的钢丝破断拉力总和（kN）；
a——考虑钢丝绳之间荷载不均匀系数，对6×19、6×37、6×61钢丝绳，a分别取0.85、0.82、0.80；
K——钢丝绳使用安全系数。
见下表2
表1钢丝绳合用程度判断表
类别
判断方法
合用程度
使用场合
Ⅰ
新钢丝绳和曾使用过的钢丝绳，但各股钢丝绳的位置未有变动，无绳股凹凸现象，磨损轻微
100%
重要场合
Ⅱ
①各股钢丝已有变位、压扁及凹凸现象，但未露绳芯
②钢丝绳个别部位有轻微锈蚀
③钢丝绳表面有尖刺现象（即断丝），每米长度内尖刺数目不多于总丝数的3%
70%
重要场合
Ⅲ
①钢丝绳表面有尖刺现象，每米长度内尖刺数目不多于总丝数的10%
②个别部位有明显的锈痕
③绳股凹凸不太严重，绳芯未露出
50%
次要场合
Ⅳ
①绳股有明显的扭曲，绳股和钢丝有部分变位，有明显的凹凸现象
②钢丝绳有锈痕，将锈痕刮去后，钢丝绳留有凹痕
③钢丝绳表面上的尖刺现象，每米长度内尖刺数目不多于总丝数的25%
40%
次要场合
表2钢丝绳的安全系数
使用情况
安全系数K
使用情况
安全系数K
缆风绳用
3.5
用作吊索，无弯曲
6～7
用于手动起重设备
4.5
用作绑扎吊索
8～10
用于机动起重设备
5～6
用于载人的升降机
14
3.钢丝绳的选用
钢丝绳在相同直径时，股内钢丝越多，钢丝直径越细，则绳的挠性也就愈好，易于弯曲；但细钢丝捻制的绳不如粗钢丝捻制的绳耐磨损。
因此，不同型号的钢丝绳，其使用范围也有所不同。
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钢丝绳一般用于绳子承受弯曲场合，常用于滑轮组中，作为穿绕滑轮组起重绳等；6×61+1钢丝绳用于滑轮组和制作千斤绳（吊索）以及绑扎吊起重物等。
4.钢丝绳选取中的经验公式
（1）.在施工现场缺少钢丝破断拉力数据时，也可用经验公式近似估算的方法：
当公称抗拉强度为1400Mpa时，ΣS0=428d2
当公称抗拉强度为1550Mpa时，ΣS0=474d2
当公称抗拉强度为1700Mpa时，ΣS0=520d2
当公称抗拉强度为1850Mpa时，ΣS0=566d2
当公称抗拉强度为2000Mpa时，ΣS0=612d2
式中ΣS0——钢丝绳的破断拉力，N；
d——钢丝绳的直径，mm。
目前市场上有的钢丝绳公称抗拉强度为1470、1570、1670、1770、1870等型号，可按其抗拉强度数值进行修正。
如抗拉强度为1470Mpa的钢丝绳，其破断拉力总和的经验公式为
（2）.在已知钢丝绳实际拉力P0时，则可按下式估算钢丝绳直径：
式中d——钢丝绳直径（mm）
P0——钢丝绳实际承受的最大拉力（N）
5.钢丝绳曲率半径对吊索安全起重量的影响
上面是一般钢丝绳强度计算方法，用作绑扎吊索的安全起重量不仅与绳索的夹角有关，而且与绑扎时钢丝绳的曲率半径有关，如下图，一般曲率半径大于绳径6倍以上时，起重能力不受影响；当曲率半径为绳径的5倍时，起重能力降低到原起重能力的85%，4倍时降低到80%；3倍时降低到75%；2倍时降低到65%；1倍时降低到50%。
6.绑扎方式对安全起重量的影响
绑扎吊索的绑扎方式也影响吊索安全起重量，因此在进行绑扎吊索的强度计算时，其安全系数应取得大些。
在估算钢丝绳直径时，应按此进行折算。
7、钢丝绳的选用参数
6×19钢丝绳（GB1102-74）
直径
钢丝总断面积mm2
参考重量（N/100m）
钢丝共称抗拉强度（Pa）
钢丝绳
钢丝
140×107
155×107
170×107
185×107
200×107
钢丝破断拉力总和不小于（N）（1KN=102.4kg力）
15.5
17.0
18.5
20.0
21.5
23.0
24.5
26.0
28.0
1.0
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
89.49
108.28
128.87
151.24
175.40
201.35
229.09
258.63
289.95
845.7
1023
1218
1429
1658
1903
2165
2444
2740
125000
151500
180000
211500
245500
281500
320500
362000
405500
138500
167500
199500
234000
271500
312000
355000
400500
449000
152000
184000
219000
257000
298000
342000
389000
439500
492500
165500
200000
238000
279500
324000
372000
423500
478000
536000
178500
216500
257500
302000
350500
402500
458000
517000
579500
6×37钢丝绳（GB1102-74）
直径
钢丝总断面积mm2
参考重量（N/100m）
钢丝共称抗拉强度（Pa）
钢丝绳
钢丝
140×107
155×107
170×107
185×107
200×107
钢丝破断拉力总和不小于（N）（1KN=102.4kg力）
15.5
17.0
18.5
21.5
24.0
26.0
28.0
30.0
32.5
34.5
36.5
39.0
0.7
0.8
0.9
1.0
1.1
1.2
1.3
1.4
1.5
1.6
1.7
1.8
85.39
111.52
141.16
174.27
210.87
250.95
294.52
341.57
392.11
446.13
503.64
564.63
802.7
1048
1327
1638
1982
2359
2768
3211
3686
4194
4734
5308
119500
156000
197500
243500
295000
351000
412000
478000
548500
624500
705000
790000
132000
172500
218500
270000
326500
388500
456500
529000
607500
691500
780500
875000
145000
189500
239500
296000
358000
426500
500500
580500
666500
758000
856000
959500
157500
206000
261000
322000
390000
464000
544500
631500
725000
825000
931500
170500
223000
282000
348500
421500
501500
589000
683000
784000
892000
四、钢丝绳拉力估算参照表及简易计算
表一（单根6×29）
钢丝绳
直径（毫米）
钢丝绳破断拉力（吨）
允许拉力（吨）
（安全负荷）
整根破断拉力（极限负荷）
12
5.78
0.96
13
6.79
1.13
14
7.87
1.31
16
10.28
1.71
18
13.02
2.17
20
16.07
2.68
22
19.44
3.24
24
23.14
3.86
26
27.16
4.53
28
31.50
5.25
30
36.16
6.03
32
41.14
6.86
注：
1、此表采用SP=1/2d2公式计算破断拉力总和，直径d是英分,即1英分=3.175毫米;
2、
=1/2（
÷3.175）2×0.81
3、0.81是此种钢丝绳的系数
表二（单根6×37）
钢丝绳
直径（毫米）
钢丝绳破断拉力（吨）
允许拉力（吨）
（安全负荷）
整根破断拉力（极限负荷）
12
5.85
0.98
13
6.87
1.15
14
7.97
1.33
16
10.41
1.74
17.5
12.46
2.08
18
13.18
2.20
19.5
15.47
2.58
20
16.27
2.71
21.5
18.80
3.13
22
19.68
3.28
24
23.43
3.91
26
27.49
4.58
28
31.89
5.32
30
36.60
6.10
32
41.65
6.94
注：
1、此表采用SP=1/2d2公式计算破断拉力总和，直径d是英分,即1英分=3.175毫米;
2、
=1/2（
÷3.175）2×0.82
3、0.82是此种钢丝绳的系数
一、现场估算钢丝绳极限负荷、安全负荷（运用公式：
SP=1/2d2，其中d为钢丝绳的直径，单位必须化为英分，1英分=3.175毫米；0.81、0.82为换算系数值；K为安全系数值）：
1、现有一根规格为6×37，直径为21毫米的钢丝绳，计算该钢丝绳的破断拉力及允许拉力。
破断拉力SP=1/2d2×0.82
=1/2×（21÷3.175）2×0.82
=1/2×43.75×0.82
=17.94（t）
允许拉力S=SP÷K=17.94÷6=2.99（t）
2、现有一根规格为6×29+1，直径为33毫米的钢丝绳，计算该钢丝绳的破断拉力及允许拉力。
破断拉力SP=1/2d2×0.81
=1/2×（33÷3.175）2×0.81
=1/2×108.03×0.81
=43.75（t）
允许拉力S=SP÷K=43.75÷6=7.29（t）
运用口诀：
钢丝直径用英分，破断负荷记为吨，直径平方被二除，即为破断负荷数
二、当知道吊物重量和钢丝绳角度时，计算钢丝绳的承受拉力（a为吊物重量；n为钢丝绳根数）：
例1.某施工现场有一个重16吨的集装箱需要吊运，有四根钢丝绳，钢丝绳与水平方向成45。
角，计算这四根钢丝绳每根在此角度时所承受的拉力。
每根钢丝绳承受拉力S=a/n.1/Sinx
=16/4.1/Sin45。
=2.83（t）
根据所算的承受拉力参考《估算参照表》可选用合适的钢丝绳
例2.某施工现场有重量为5吨的型钢，有两根钢丝绳吊运，钢丝绳与水平方向成50。
角，计算这两根钢丝绳每根在此角度时所承受的拉力。
每根钢丝绳承受拉力S=a/n.1/Sinx
=5/2.1/Sin50。
-=1.92（t）
说明：
钢丝绳的受力大小随着角度的增大而减小，角度的减小而增大，钢丝绳越长，角度越大，反之则越小。
因此，在选择钢丝绳时，可根据钢丝绳的长短和角度来控制硅酸钠钢丝绳的承受拉力。
β
90
80
75
60
45
37
30
15
0
1/Sinβ
sinβ
1
0.984
√6+√2/4
√3/2
√2/2
0.6
1/2
√6-√2/4
0
cosβ
0
0.173
√6-√2/4
1/2
√2/2
0.8
√3/2
√6+√2/4
1
a/n
√2=1.414√3=1.732√5=2.236√6=2.449√7=2.646√8=2.828√10=3.162
五、钢丝绳的报废标准
钢丝绳的报废应符合现行国家标准《起重机钢丝绳保养、维护、安装、检验和报废》GB/T5972-2009的规定。
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，才能做出正确判断。
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（《起重机钢丝绳保养、维护、安装、检验和报废》表1钢制滑轮上工作的圆股钢丝绳中断丝根数的控制标准）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，表中断丝数应减少一半。
（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1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，应仔细检查并作好记录，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%时钢线绳应报废，当钢丝绳直径相对公称直径减小7%或更大时未发现断线也应报废。
（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。
其中：
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。
六、钢丝绳使用时注意事项
（1）钢丝绳使用前，质检部门和生产部门或班组应共同对钢丝绳进行验收，验收标准参照《起重机钢丝绳保养、维护、安装、检验和报废》GB/T5972-2009和JGJ196-2010《建筑施工塔式起重机安装、使用、拆卸安全技术规范》中对钢丝绳编结长度要求。
（2）公司、部门（或班组）应负责对起重指挥人员和操作人员进行安全教育、技术交底和培训考核，确保熟练掌握钢丝绳维护、使用和报废标准以及吊装作业的安全操作规程，具备相应的专业技能。
（3）部门或班组应制作正规的钢丝绳放架，标明每种钢丝绳的尺寸和额定负荷等。
（4）班组负责建立自用钢丝绳记录（档案），经过检验合格的钢丝绳打上色环，更换钢丝绳时，一律实行交旧领新制度，旧绳由部门统一进行处理。
（5）起重指挥人员在指挥（或操作人员在）吊运工做前必须对吊具索具进行检查，检查标准参照JGJ196-2010《建筑施工塔式起重机安装、使用、拆卸安全技术规范》和《起重机械吊具与索具安全规程》符合要求后，方可投入使用。
（6）起重指挥人员或操作者要根据吊运物件正确选用吊运工具和吊运方法，选择绑扎点，绑扎要牢固，尖锐边角处要用软物垫好。
（7）各级生产管理人员、班组长应每周对吊具和索具进行专项检查，吊车司机、吊车指挥人员或现场穿挂钢丝绳人员应在班前对钢丝绳进行检查，以便及时发现损坏与变形的情况，符合钢丝绳报废标准应立即报废。
（8）钢丝绳作吊索时，其安全系数不得小于6倍。
（9）严禁新钢丝绳直接在高速、重载下直接使用，而要在低速、中载条件下运行一段时间，使新绳适应使用状态后，再逐步提高钢丝绳运行速度和加大提升载荷，即新钢丝绳必须经过初期磨合阶段。
（10）严禁钢丝绳跳槽，否则钢丝绳将会产生挤压变形、扭结、断丝、断股，严重缩短钢丝绳使用寿命。
（11）严禁钢丝绳高速运行时和其他物体摩擦。
（12）严禁钢丝绳散乱缠绕。
钢丝绳在卷筒上缠绕时，应尽可能排列整齐。
如果散乱缠绕，则钢丝绳在工作时由于相互挤压也会出现导致钢丝绳结构破坏，产生早期断丝，直接影响钢丝绳使用寿命。
（13）严禁钢丝绳过载使用。
（14）严禁钢丝绳受到剧烈的冲击和振动。
钢丝绳使用过程中，如果运行速度频繁发生急剧变化，将造成冲击载荷。
每次冲击虽然只是瞬间加载，但隐含着极大危害性。
冲击负荷超过钢丝绳允许使用工作应力时就会产生断绳现象。
（15）钢丝绳在使用中应尽量做到不沾水，不在积水和潮湿的沙土中穿过。
应尽可能在干燥的环境下使用钢丝绳。
在容易生锈的条件下推荐使用镀锌钢丝绳。
（16）钢丝绳使用完毕，应用钢丝刷将上面的铁锈、脏垢刷去，对使用中的钢丝绳每月至少进行一次全绳长涂抹防锈油，并按规格分类存放于干净的地方。
（17）露天存放的钢丝绳应在下面垫高，上面加盖防雨布罩。
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