机电工程技术桅杆式起重机的稳定性校核.docx

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机电工程技术桅杆式起重机的稳定性校核

1H412124了解桅杆式起重机的稳定性校核

桅杆式起重机是非标准起重机，一般用于受到现场环境的限制、其他起重机无法进行吊装的场合。

在现场环境限制较多、被吊设备或构件几何尺寸大、重量重的机电设备安装和大型结构安装工程中，使用标准起重机往往技术上不可行或会使工程造价大幅攀升。

因此，目前桅杆式起重机还在工程建设中扮演着重要角色。

一、缆风绳拉力的计算及缆风绳的选择

缆风绳是桅杆式起重机的稳定系统，它直接关系到起重机能否安全工作，也影响着桅杆的轴力。

缆风绳的拉力分为工作拉力和初拉力。

1．初拉力是指桅杆在没有工作时缆风绳预先拉紧的力来源建设工程教育网。

初拉力决定了桅杆头部在工作时偏移量的大小，若偏移量太大，会导致被吊装设备或构件就位位置的变化和其他系统如滑轮组不能正常工作。

在大多数精度要求不高的情况下，初拉力按经验公式计算就能够满足要求。

一般按经验公式，初拉力取工作拉力的15％～20％．

2．缆风绳的工作拉力是指桅杆式起重机在工作时，缆风绳所承担的载荷。

由于桅杆式起重机工作形式较多，缆风绳的工艺布置不一样，必须对具体的布置进行受力分析和计算。

在正确的缆风绳工艺布置中，总有一根缆风绳处于吊装垂线和桅杆轴线所决定的垂直乎面内，这根缆风绳称为“主缆风绳”。

在进行工作拉力的计算时，以这个垂直平面为准，所有缆风绳的拉力转化为这个平面内的等效拉力，吊装载荷、桅杆压力和缆风绳等效拉力等各力在这个垂直来源建设工程教育网平砸内形成平面汇交力系。

根据力系平衡，可以计算出缆风绳的等效拉力，然后，按一定的比例将这个等效力分布到各缆风绳上，即得到主缆风绳的工作拉力。

这个分配比例与缆风绳的工艺布置有关，可以查表。

进行缆风绳选择的基本原则是所有缆风绳一律按主缆风绳选取，不允许因主缆风绳受力大，而选择较大直径的钢丝绳，其他缆风绳受力小而选择较小直径的钢丝绳。

进行缆风绳选择时，以主缆风绳的工作拉力与初拉力之和为依据，即T=Tg+To（1H412124-1）

式中T9——主缆风绳的工作拉力；

Tc——主缆风绳的初拉力。

二、地锚的种类、地锚的计算来源建设工程教育网

1．地锚的作用是：

固定缆风绳，将缆风绳的拉力传递到大地。

2．目前常用的地锚类型有：

全埋式、半埋式、活动式和利用建筑物等类型。

（1）全埋式地锚是将横梁横卧在按一定要求挖好的坑底，将钢丝绳拴接在横梁上，并从坑前端的槽中引出，埋好后回填土壤并夯实即成。

全埋式地锚可以承受较大的拉力，适合于重来源建设工程教育网型吊装。

但须破坏地面，横梁材料也不易再次使用。

计算其强度时通常需根据土质情况和横梁材料验算其水平稳定性、垂直稳定性和横梁强度。

（2）活动式地锚是在一钢质托排上压放块状重物如钢锭、条石等组成，钢丝绳拴接于托排上。

这种地锚承受的力不大，但不破坏地面，适合于改、扩建工程。

计算其强度时需要计算其水平稳定性和垂直稳定性。

在工程实际中，还常利用已有建筑物作为地锚，如混凝土基础、混凝土柱等，但在利用已有建筑物前，必须获得建筑物设计单位的书面认可。

三、钢管式桅杆式起重机稳定性的校核

（一）长度选择与校核

1．直立桅杆的长度选择应考虑的因素：

（1）工艺要求或现场环境要求被吊装设备或构件被吊起的最大高度。

（2）被吊装设备或构件的高度。

（3）吊索拴接方法及高度。

（4）滑轮组的最短极限距离。

（5）工艺要求的腾空距离。

（6）安全距离和基础高度。

上述各项参数，有的由现场情况决定，有的是吊装工艺的要求，必须根据具体情况确定。

通过几何分析和计算，确定桅杆长度。

2．倾斜桅杆的长度计算时，除了要考虑上述各项参数外，还要考虑被吊装设备或构件的几何尺寸、桅杆倾斜的角度、桅杆的直径等。

来源建设工程教育网桅杆长度的确定，通过进行投影关系计算和性能计算，取两者中的较大者为桅杆长度。

（二）桅杆的截面选择与校核

1．桅杆截面的选择．

桅杆是细长压杆，其破坏形式是失稳破坏，所以在截面选择时，应按稳定条件选择。

压杆分为轴心压杆和偏心压杆，轴心压杆只承受轴心压力，而偏心压杆除了承受压力，还要承受偏心弯矩，计算时，应按压弯组合进行。

2．选择截面的基本步骤来源建设工程教育网

（1）受力分析与计算，计算出桅杆的内力（轴力、弯矩），并画出内力图。

（2）按经验初选截面。

（3）计算初选截面的截面特性和长细比。

（4）查表查出稳定折减系数。

来源建设工程教育网

（5）按公式进行校核；如满足要求，则截面选择完成，如不满足要求，重复上述过程。

3．稳定性计算

（1）按现行国家标准《钢结构设计规范》（GB50017）规定，轴心受压构件，其稳定性按下列规定计算

式中N桅杆中部轴力；

来源建设工程教育网

Φx-轴心受压稳定系数；

A一桅杆中部截面积；

F-许用应力。

（2）按现行国家标准《钢结构设计规范》（GB50017）规定，弯矩作用在对称轴平面内的实腹式压弯构件，其稳定性按下列规定计算弯矩作用平面内的稳定性：

弯矩作用平面内的稳定性：

·式中N——桅杆中部轴力；

Φx——弯矩作用乎面内的轴心受压稳定系数；

Mx——桅杆最大弯矩；

N′Ex——欧拉临界力，，E为弹性模量；

W1x——弯矩作用平面内较大受压纤维的毛截面抵抗矩（抗弯模量）；

rx——截面塑性发展系数，对吊装工程，来源建设工程教育网桅杆直接承受动力荷载，取l．o；

βmx——等效弯矩系数，对桅杆，取1．0.

（3）弯矩作用平面外的稳定性

对吊装工程，如对桅杆截面的各向性质取为一致，本项可不作计算，如需要时，可查现行国家标准《钢结构设计规范》（GB50017）

1H412130焊接技术

1H412131掌握焊接工艺评定

一、焊接工艺评定的作用

焊接工艺评定是指为验证所拟定的焊件焊接工艺的正确性而进行的试验过程及结果来源建设工程教育网评价。

焊接工艺评定是在产品正式焊接以前，对初步拟定的焊接工艺细则卡或其他规程中的焊接工艺进行的验证性试验。

即按准备采用的焊接工艺，在接近实际生产条件下，制成材料、工艺参数等均与产品相同的模拟焊接试板，并按产品的技术条件对试板进行检验。

若全部有关指标符合技术要求，则证明初步拟定的焊接工艺是可行的，此时即可根据焊接工艺评定报告编制正式的焊接工艺细则卡，用以指导实际产品的焊接。

若检验项目指标中有一项不合格，则表明该焊接工艺不能用于生产，需作相应修改或重新拟定后，再做焊接工艺评定试验，直至全部指标合格。

焊接工艺评定是在具体条件下解决初步拟定的焊接工艺是否可行的问题，是编制合理焊接工艺卡的依据，是焊接质量保证的有效措施，是锅炉和压力容器等设备焊前准备中的重要环节。

焊接工艺评定用于验证和评定焊来源建设工程教育网接工艺方案的正确性，焊接工艺评定报告并不直接指导生产，只是焊接工艺细则卡等的支持文件，没有一份或多份焊接工艺评定报告支持的焊接工艺细则卡或规程是没有意义的。

而焊接细则卡等工艺规程也并非是简单地重复焊接工艺评定报告，其中的工艺参数可在不影响接头性能的范围内变化。

同一份焊接工艺评定报告可作为几份焊接工艺卡的依据，而同一份焊接工艺卡也可以来源于几份焊接工艺评定报告。

二、焊接工艺评定遵循的规范

根据产品对象的不同，焊接工艺评定的具体要求，应按相应的工艺评定标准的规定进。

行评定。

1．从事钢制受压容器焊接的工艺评定应按照《钢制压力容器焊接工艺评定》（JB．4708）标准的要求进行评定。

2．有机热载体锅炉的焊接工艺评定应按照《蒸汽锅炉安全技术监察规程》的规定进行评定。

3．从事火力发电焊接的工艺评定应按照《电力建设施工及验收技术规范（火力发电厂焊接篇）》（DL5007）的要求进行评定。

4．从事石油化工工程的工艺评定应按照《石油化工工程焊接工艺评定》（SHJ509）的要求进行评定。

5．从事建筑钢结构工程焊接的应按照《建筑钢结构焊接技术规程》（JGJ81，1218）

的要求进行评定。

6．石油天然气管道工程的焊接应按照《石油天然气金属管道焊接工艺评定》（SY/T0452）的要求进行评定。

7．其他工程焊接的应按照《现场设备、工业管道焊接工程施工及验收规范》（GBJ50236）的要求进行评定。

三、焊接工艺评定的一般要求

1．用于焊接工艺评定的母材，应符合设计文件和国家现行有关标准的规定，且有出厂质量证明书或复验报告。

2．焊接工艺评定所用的焊条、焊丝、焊剂应具有出厂质量证明书。

焊接用气体应符合现行有关标准的规定。

3．焊接接头的坡口型式和尺寸应符合设计要求和有关规定。

如无规定时，应遵照《气焊、手工电弧焊及气体保护焊焊缝坡口基本形式与尺寸》（GB985）、《埋弧焊焊缝坡口的基本形式和尺寸》（GB986）的规定。

4.焊接工艺评定使用的焊接设备，应具有电流表、电压表、气体流量计等测量仪表，测量仪表应处于完好状态。

5．主持焊接工艺评定的人员必须是从事焊接工作的工程师或焊接技师。

6．进行焊接工艺评定试件焊接的焊工，应是由该单位操作技能熟练、有丰富经验的焊工担任。

7．焊接工艺评定一般过程是：

拟定焊接工艺指导书、试焊试件和制取试样、检验试件和试样、测定焊接接头是否具有所要求的使用性能、提出焊接工艺评定报告。

四、焊接工艺评定的步骤

1．编制焊接工艺评定委托书。

2．按照焊接工艺评定标准或设计文件的规定，拟定焊接工艺指导书或评定方案、初步工艺。

3．按照拟定的焊接工艺指导书（或初步工艺）进行试件制备、焊接、焊缝检验（热处理）、取样加工、检验试样。

4．根据所要求的使用性能进行评定。

若评定不合格，应重新修改拟定的焊接工艺指导书或初步工艺，重新评定。

5．整理焊接记录、试验报告，编制焊接工艺评定报告；评定报告中应详细记录工艺程序、焊接参数、检验结果、试验数据和评定结论，经焊接责任工程师审核，单位技术负责人批准，存入技术档案。

6．以焊接工艺评定报告为依据，结合焊接施工经验和实际焊接条件，编制焊接工艺规程或焊工作业指导书、焊接工艺卡，焊工应严格按照焊接作业指导书或工艺卡的规定进行焊接。

1H412132掌握焊接方法和焊接设备

一、常用的焊接方法

金属焊接是指通过适当手段，使两个分离的金属物体（同种金属或异种金属）产生原子（分子）问结合而连接成一体的连接方法。

按族系法分类：

焊接方法可分为熔化焊接、固相焊接和钎焊三大类，熔化焊按能源种类分为：

电弧焊、气焊、铝热焊、电渣焊等。

1．电弧焊

电弧焊是以电极与工件之间燃烧的电弧作为热源的，是目前应用最广泛的焊接方法，它包括：

焊条电弧焊、埋弧焊、钨极气体保护焊、等离子弧焊、熔化极气体保护焊。

（1）焊条电弧焊

它是以外部涂有涂料的焊条作为电极及填充金属，电弧是在焊条端部和被焊工件表面之问燃烧。

涂料在电弧作用下，一方面可以产生气体以保护电弧，另一方面可以产生熔渣覆盖在熔池表面，防止熔化金属与周围气体的相互作用。

熔渣更重要的作用是向熔池填加合金元素，改善焊缝金属的性能，是发展最早，目前仍然应用最广的一种焊接方法。

（2）埋弧焊

埋弧焊是以连续送进的焊丝作为电极和填充金属。

焊接时，在焊接区的上面覆盖一层颗粒状焊剂，电弧在焊剂层下燃烧，将焊丝端部和局部母材熔化，形成焊缝。

埋弧焊可以采用较大焊接电流，其最大优点是焊接速度高，焊缝质量好，特别适合于焊接大型工件的直缝和环缝。

（3）钨极气体保护焊

属于不熔化极气体保护电弧焊，是利用钨极与工件之间的电弧使金属熔化而形成焊缝。

焊接中钨极不熔化，只起电极作用，同时电焊炬的喷嘴送进氩气或氦气起保护电弧和熔池作用，还可根据需要另外填加填充（焊丝）金属，国际上简称TIG焊。

钨极气体保护焊由于能很好地控制热输入，所以它是连接薄板金属和打底焊的一种极好方法。

（4）等离子弧焊

属于不熔化极电弧焊，它是利用电极和工件之间的压缩电弧（转移电弧）实现焊接的，电极常用钨极，产生等离子弧的等离子气可用氩气、氮气、氦气或其中两者的混合气，焊接可以外填加金属，也可不填加金属。

等离子电弧挺直，能量密度大，电弧穿透能力强。

焊接时产生的小孔效应，对一定厚度内的金属可不开坡口对接，生产效率高，焊缝质量好。

（5）熔化极气体保护电弧焊

该焊接方法是利用连续送进的焊丝与工件之间燃烧的电弧作为热源，利用电焊炬喷嘴喷出的气体来保护电弧进行焊接的。

熔化极气保焊的保护气体有氩气、氮气、C02或这些气体的混合气体。

以氩气、氮气为保护气体的称熔化极惰性气体保护焊（国际上简称MIG焊），以惰性气体和氧化性气体（02、C02）的混合气体或C02或02+C02的混合气体为保护气时，称为熔化极活性气体保护焊（国际上简称MAG焊）

熔化极气体保护焊的优点是可以方便地进行各种位置焊接，同时具有焊接速度快、熔敷率较高等优点。

（6）药芯焊丝电弧焊

属于熔化极气体保护焊的一种类型，也是利用连续送进的焊丝与工件间的电弧作为热源的，所使用的焊丝芯部装有各种成分药粉。

焊接时外加气体主要是C0.，药粉受热分解熔化起造气、造渣、保护熔池、渗合金及稳弧作用。

药芯焊丝电弧焊不另外加保护气体时，叫自保护药芯焊丝电弧焊。

2．电阻焊

以电阻热为能源的焊接方法，包括以熔渣电阻热为能源的电渣焊和以固体电阻为能源的电阻焊，主要有点焊、缝焊、凸焊及对焊等。

3．高能束焊

（1）电子束焊：

是以集中的高速电子轰击工件表面所产生的热能进行焊接的方法。

（2）激光焊：

是利用大功率相干单色光子流聚集而成的激光束为热源进行焊接的方法。

4．钎焊

是利用熔点比被焊材料的熔点低的金属作钎料，经过加热使钎料熔化，靠毛细管作用将钎料吸入到接头接触面的间隙内，润湿金属表面，使固相与液相之间相互扩散而形成钎焊接头。

5．其他焊接方法

主要包括电渣焊、高频焊、气焊、气压焊、爆炸焊、摩擦焊、冷压焊、超声波焊、扩散焊等。

二、常用的焊接设备

1．焊条电弧焊电源

目前，我国焊条电弧焊机主要有：

交流弧焊变压器、直流弧焊发电机和弧焊整流器（包括逆变弧焊电源），前一种是交流电源，后两种为直流电源。

（1）弧焊变压器以将电网的交流电变成适宜于弧焊的交流电，与直流电源相比具有结构简单、制造方便、使用可靠、维修容易、效率高、成本低等优点。

（2）直流弧焊发电机：

其稳弧性好、经久耐用、受电网电压波动的影响小，但硅钢片和铜导线需要量大，空载损耗大，结构复杂，已被列入淘汰产品。

（3）晶闸管弧焊整流电源，其引弧容易，性能柔和，电弧稳定，飞溅少，是理想的更新换代产品。

（4）电源的选择原则：

焊条电弧焊要求电源具有陡降的外特性、适当的空载电压、短路电流良好的动特性和合适的电流调节范围。

2．埋弧焊电源

（1）电源的组成部分

·焊接电源接到导电嘴和工件之间来产生电弧。

·焊丝由焊丝盘经送丝机构和导电嘴送人焊接区。

·颗粒状焊剂由焊剂漏斗经软管均匀地堆敷到焊缝。

·焊丝及运丝机构、焊剂漏斗和焊接控制盘等通常装在一台小车上，以实现焊接电弧的移动。

（2）埋弧焊的特点

·生产效率高、焊接质量好、劳动条件好。

·由于埋弧自动焊是依靠颗粒状焊剂堆积而形成保护条件的，因而主要适用于平位置（俯位）焊接。

·由于埋弧焊剂的成分主要是Mn0、Si02等金属及非金属氧化物，跟焊条电弧焊一样，难以焊接铝、钛等氧化性强的金属及其合金。

·只适用于长缝的焊接。

由于机动灵活性差，焊接设备也比手弧焊复杂些，短焊缝显不出生产效率高的特点。

·不适合焊接薄板。

3．钨极氩弧焊设备

（1）设备组成：

通常由焊接电源、引弧及稳弧装置、焊枪、供气系统、水冷系统和焊接程序控制装嚣等部分组成。

（2）氩弧焊的特点

·氩气能充分而有效地保护金属熔池不被氧化，焊缝致密，机械性能好。

·明弧焊，观察方便，操作容易。

·穿透性好，内外无熔渣，无飞溅，成形美观，适用于有清洁要求的焊件。

·电弧热集中，热影响区小，焊件变形小。

·容易实现机械化和自动化。

4．熔化极气体保护焊设备（简称GMAW）

（1）设备组成：

GMAW设备可分为半自动和自动两种类型，设备主要由焊接电源、送丝系统、焊枪和行走系统（自动焊）、供气和冷却水系统、控制系统五个部分组成。

（2）C02气体保护焊

优点：

·生产效率高；

·成本低；

·焊接应力变形小；

·焊接质量高；

·操作简便。

缺点：

·飞溅较大；

·弧光辐射强；

·很难用交流电源焊接，设备复杂；

·不能在有风地方施焊，不能焊接易氧化的有色金属。

（3）熔化极氩弧焊的特点

熔化极氩弧焊的焊丝既作为电极又作为填充金属，所以它的焊接电流密度可以提高，热量利用率高，熔深和焊速大大增加，生产率比手工钨极氩弧焊提高3～5倍，最适合焊接铝、镁、铜及其合金、不锈钢和对稀有金属中厚板的焊接。

5．等离子弧焊及切割设备

（1）等离子弧焊设备

等离子弧焊设备组成和钨极氩弧焊一样，按操作方式可分为手工焊和自动焊两类。

等离子弧焊的特点：

·温度高，能量集中；

·具有较大冲击力；

·比一般电弧稳定；

·各项有关参数调节范围广。

（2）等离子切割设备

切割原理：

等离子弧切割是以高温高速的等离子弧为热源，将被切割的金属或非金属局部熔化，并借弧焰流的机械冲力把已熔化的金属或非金属强制排出而形成狭窄切口的过程。

等离子切割特点：

·离子弧能量集中，温度高，冲击力大，是理想切割热源；

·可以切不锈钢、耐热钢、铝、铜、钛、铸铁、钨、锆等难熔合金；

·切割速度快，生产效率高；

·切口质量好。