滑车组吊装技术

浅述滑车组吊装技术
一、前言
大型构件和设备安装技术，是建设工程重要的技术组成部分。

起重吊装技术是大件安装技术的主要内容，它是人类在广泛生产活动的基础上形成的，并在人们反复实践认识的基础上发展完善起来的。

现代工业技术的发展，促使大件安装水平飞跃，形成当今种类繁杂、手段先进、装备强大的一门专业学科。

大型构件和设备安装技术分为整体吊装、综合整体吊装和散件吊装三种情况。

整体吊装的优势在于提高工件的工厂化制造程度、有利于产品的质量控制、减少高空作业量、缩短施工现场的安装工期以及减少工程造价等，整体安装代表了大件安装的一个发展方向。

当今的大件安装技术是以确保安全作业为前提，以解决高、重、大、精、尖、特、新等吊装难题为目的，有机结合了材料科学、经典力学、计算机控制技术、液压技术、机械工艺学等多门学科而形成的实用专业技术。

将来，大件安装行业会不断遇到新课题，仅仅依靠现有的技术还不能满足发展的需要，要求不断革新工艺，技术创新，推动施工技术进步，更好地为建设工程服务。

滑车组吊装技术广泛地应用在各个施工领域，动滑轮能减少牵引力，不能改变拉力方向，定滑轮能改变方向，但不能减少牵引力，滑轮组则及能减少牵引力，又能改变拉力方向，吊装作业中，多使用各式滑轮组，以便以较少的牵引力吊装重量较大的设备，例如，2000年，淮化1830改扩建工程合成、气化装置中的合成塔（180吨）和三台气化炉（86吨）的吊装，采用大型滑车组利用50米和39米的混凝土框架，2005年宁夏捷美集团银川项目化肥扩能改造合成氨
装置CO
2再生塔、CO
2
闪蒸槽，采用用200t/56m双桅杆抬吊，吊装滑车组选用250t、
200t的铜套滑车，9轮在下，8轮在上与桅杆上部滑轮箱组成9*10的滑车组，双出头，地面经过3个导向，完成吊装任务。

论文的目的，全面阐述滑车组使用的吊装技术，从钢丝绳、滑车、卷扬机、锚点的选用及计算出发，说明了当今滑车组的吊装技术，该计算理论依据实践性很强，多年的实践证明，该技术能指导现场的施工，这次以论文的形式进行总结，供爱好钻研这门吊装技术的工程技术人员借鉴，同时希望共同探讨及批评指正。

二、滑车组吊装技术的基本要点
（一）、钢丝绳的选用与计算
钢丝绳有抗拉强度高、弹性大、挠性好、耐磨损、寿命长、价格适中等诸多优点，故
用得非常广泛。

视组成钢丝绳股数和钢丝数目的多少、捻制方法的差异及有无麻芯等，把钢丝绳分成十余种。

设备吊装中一般只使用其中由6股组成的3种。

1、设备吊装用钢丝绳的种类和用途
设备吊装中常用由1根麻芯和6股钢丝组成的3种钢丝绳，以6×19+1、6×37+1和6×61+1表示其组成，其中6表示为6股、1表示有1根麻芯，而19、37、61则表示每股内的钢丝数。

以同直径者相比较，钢丝多且细，则绳的挠性好，而耐磨性则稍差。

此3种钢丝绳的用途和标记举例：
(1)、6×19钢丝绳：作拉索、缆风绳及在其他少弯曲、受磨损时采用；
(2)、6×37钢丝绳：宜用于滑车组及其他呈弯曲时采用；
(3)、6×61钢丝绳：用于滑车组，制作吊索、起吊绑绳和重型起重机械。

标记举例(GBll02—74)，标记简化如下：
钢丝绳6×19－15－1700表示6股，每股19丝，钢丝绳直径φ5mm，钢丝绳抗拉强为1700MPa。

2、钢丝绳的规格（略）
3、钢丝绳的许用拉力
钢丝绳的许用拉力可按式(1-1)计算
T
(1-1)
P
K
式中T——钢丝绳的破断拉力，N；
K——钢丝绳的安全系数，按表1-6选用。

如钢丝绳的规格表中给出钢丝破断拉力总和时，应先求钢丝绳破断拉力，再计算钢丝绳的许用拉力，即：
钢丝绳破断拉力=换算系数×钢丝破断拉力总和
按GB1102—74标准，换算系数c值为：
6×19钢丝绳c=0．85
6×37钢丝绳c=0．82
6×61钢丝绳c=0．80
1-6 钢丝绳安全系数
4、旧钢丝绳的折减使用和报废
久用后的钢丝绳会出现磨损、锈蚀和断丝，使其破断拉力明显减小，但一般还可折减使用，如损坏严重时必须报废。

（1）、折减
按钢丝绳的断丝数，从表1-7中查得折减系数，对其破断力进行折减，若钢丝绳表面又有磨损，则按表1-8对折减系数向更小方向修正。

表1-7 钢丝绳断丝的折减系数(一个节距内)
表1-8 钢丝绳表面磨损时折减系数的修正系数
（2）、报废
如钢丝绳有断股、锈蚀严重、断丝和磨损超过标准、受热退火和发生各种严重变形时，钢丝绳应报废。

按国家规范规定，在一个节距内断丝根数达到表1—9所列根数时，钢丝绳即应报废。

5、钢丝绳附件
在使用钢丝绳时常需用套环和绳卡作为附件。

钢丝绳用套环有型钢套环、普通套环和重型套环3种，市场均有售，使用时，钢丝绳的一端嵌在套环的凹槽中，形成环状，用以保护钢丝绳承载时免受损伤；绳夹供固定钢丝绳末端时卡接之用，用时把绳端弯成圆环状以后，在并列压紧的状态下，以箍卡的方式连接起来，承受拉力，其连接强度应大于该钢丝绳的许用拉力，虽然绳夹有数种结构形式，但最常用的是标准绳夹，即GB5976--86型。

常用于缆风绳、吊索等固定端的连接上，一般与套环一起使用。

6、吊索
吊索又称千斤绳、绳扣，用其挂在起重机吊钩上或悬挂于滑车组的下滑车上，吊装设备等重物。

吊索用钢丝绳制成。

吊索用钢丝绳制作，其端头以插接法制成封闭形式的万能吊索和两端成环状的轻便吊索，如图1—3所示。

其插接长度，约等于20-30倍钢丝绳直径，而长度应根据吊装需要而定，其规格参见表1-15和表1-16。

轻便吊索的环内可装上套环，也可不装套环。

（二）、滑车与滑车组的基本技术
滑车与滑车组是一种重要的吊装工具，在设备吊装中用得非常广泛。

1、滑车类型及作用
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。

滑车有HQ系列(ZBJ80008—87)、HY系列——林业滑车和H系列(JBl204—71)，设备吊装用HQ系列和H系列。

使用滑车的目的一是承受吊装力和牵引力，二是改变牵引绳索的方向。

滑车一般用于做定滑车、动滑车、导向滑车、平衡滑车等，也常由两个滑车组成滑车组。

2、HQ系列起重滑车(ZBJ80008—87)
（1）、起重滑车规格系列(表1-19，表1-20)
表1-19 HQ系列起重滑车(ZBJ80008-87)
（2）、滑车标记形式及代号
（3）、HQ系列起重滑车规格和性能
3、HY系列起重滑车(ZBJ80008-87)
4、H系列起重滑车(JBl204—71)
H系列滑车起重量系列符合起重机械起重量系列国家标准GB783—65。

（1）、滑车的规格系列
本系列有14种起重量，11种滑轮配成17个品种103个规格，参见表1-23。

（2）、滑车标记型式及代号
滑车按其用途和装设目的有定滑车、动滑车和导向滑车3种。

（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，如图1-40，定滑车一般用其做平衡滑车和导向滑车。

考虑转动摩擦力其拉力户略有增加，即：
图1-4 滑车计算简图
Q
P η
=
(1-2)
式中 Q ——重物重力，kN ； η——单滑车效率，其值：
用于钢丝绳：η=0.94～0.98； 用于棕绳：η=0.80～0.94。

（2）、动滑车
动滑车随吊物同步移动，按其装设目的有省力动滑车图1-4b 和增速动滑车图1-4c 两种。

如不计摩阻力，单轮可省力一半，即：
2
Q
P =
而增速动滑车可使重物运动速度较滑车高1倍。

（3）、导向滑车
其实，导向滑车是定滑车的用途之一，只起改变受力方向的作用，图1-4d 。

导向滑车的受力大小，取决于进绳和出绳方位间夹角的大小，夹角愈大则受力愈小，即：
1
P PZ = (1-3) 式中 P 1——牵引绳的拉力； Z ——角度系数，见附表。

（4）、滑车组
滑车组是由定滑车和动滑车用绳索串连地穿绕于滑轮之间而组成。

使用时滑车组中的
定滑车位置不动，只滑轮转动，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，省力也愈大，但重物的移动速度亦相应愈慢。

①、滑车组绳索引出端拉力计算 a 、用载荷系数法计算出绳端拉力
按工作绳的数量和导向滑车的数量，计算出载荷系数，并列成表格，同时，从中选取，以简单方法计算出绳端拉力S ：
S KP = (1-4) 式中 K ——载荷系数，见表1-25； P ——计算载荷。

b 、用阻力系数法计算出绳端拉力
按工作绳的数量、导向滑车的数量及阻力系数n
E (表1-26)计算出绳端拉力S ： 绳头从定滑车引出时：
1
1
n
n E S PE E -=- (1-5) 绳头从动滑车引出时： 1
1
1
n n E S PE
E --=- (1-6) 式中 S ——出绳端拉力；
P ——计算载荷； n ——工作绳数；
E ——阻力系数(滚动轴承E=1.02，青铜衬套E=1.04，无轴套的E=1.06)。

n
c 、以滑车组效率η计算出绳端拉力
若滑车用铜质滑动轴承，其E 值为1.04,按工作绳数和滑车组效率计算出绳端拉力S ：
P
S n η
=
(1—7) 式中 P ——计算载荷； n ——工作绳数；
η——滑车组效率，表1—27。

②、滑车组在拉紧时的最短极限尺寸
滑车组在受力拉紧状态下其最短极限尺寸是计算吊装高度的重要参数之一，可按表1-28中的尺寸选用。

表1-28 滑车组在拉紧时其最小极限尺寸
注：1、最小极限尺寸中尚有500～800mm的安全距离；2．表中数字适用于HQ和H系列滑车顺穿法。

③、起重钢丝绳长度的计算
所需起重钢丝绳的长度可由下式计算：
=+++ (1-8)
(3)10
L n h d I
式中 L——钢丝绳长度，m；
n——工作绳数，根；
h——提升高度(或移动长度)，m；‘
d——滑轮直径，m；
I——定滑车至卷扬机间距离，m；
10---安全裕量，m。

④、起重滑车组钢丝绳的穿绕方法
起重滑车组钢丝绳穿绕方法分顺穿法和花穿法两种。

它是一项非常重要而且较为复杂的起重操作技术。

a、顺穿法(图1-5)
顺穿法就是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，如图1-50a；也可有一个不转动的平衡滑轮而抽出双头，如图1-5b。

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，从而易造成滑车歪斜。

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。

图1-5 滑车组钢丝绳顺穿方法
b、花穿法(图1-6)．
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。

图1-6 滑车组钢丝绳花穿方法示例
a-1×1；b-2×1；c-2×2；d-3×2；e-3×3；f-4×4；g-5×5；h-6×7；i-8×8；j-8×8
许多施工企业，在长期的吊装实践中，验证了一些有效的花穿方法，图1—6仅为其中
的一部分，起示例作用。

c、穿绕方法的选择
在选择起重滑车组钢丝绳穿绕方法时应综合考虑以下要求，视具体情况选用。

Ⅰ、穿绕方法应简单，容易操作，尽量避免采用过分复杂的穿绕方法；
Ⅱ、在负载后滑车组应不产生歪斜，或只发生轻度歪斜，避免随吊装的进行而使滑车组歪斜加剧的情况发生；
Ⅲ、牵引钢丝绳进入滑轮的偏角应控制在不大于40的范围内；
Ⅳ、在动滑车移动过程中，各段穿行的钢丝绳之间只能发生轻度摩擦，切不可产生危及安全的严重摩擦，更不可缠绕在一起；
Ⅴ、在卸载后靠吊具和动滑车的质量应能达到动滑车和绕绳顺利下降；
Ⅵ、一般花穿法要求吊物达到预定位置后，其定滑车和动滑车之间距离要稍大些。

（三）、起重机具
在起重作业中，常用卸扣、吊钩与吊环、索具螺旋扣等为连接工具。

还经常使用卷扬机、千斤顶和手拉葫芦。

图1-7 卸扣
1、卸扣(图1-7)
卸扣也称卸甲或卡扣，是在起重作业中用得最多的连接工具之一。

有用普通碳素钢制成的卸扣，分15种规格，最大者许用负荷为210kN(21tf)，为市场产品，其技术规格见表1-29。

还有用优质碳素钢制成的较大规格的卸扣，也有15种规格，最大者许用负荷为500kN(50tf)，其技术规格见表1-30。

我国也有制造厂家生产更大规格的卸扣，有13种规格，最大者许用负荷2000kN(200tf)，其技术规格列表1-31，供参考选用。

如需自行制造卸扣时，其弯环可用Q235-A、20号钢、30号钢经锻造而成，横销材料用40号钢或45号钢制造。

卸扣的构成尺寸，可参照以上数表中的数字。

对弯环和横销均需进行强度计算。

制成后应以1.5倍许用负荷进行拉力试验。

2、索具螺旋扣
索具螺旋扣也称花篮螺丝、紧线扣，按两端头形状分为OO、CC、UU、CO、CU、OU等6种，还分为开式和闭式螺旋扣，如反正扣螺纹外露则叫开式索具螺旋扣，不外露则为闭式
索具螺旋扣。

索具螺旋扣用于拉紧钢丝绳，并可起调节松紧作用，O型头用于不经常拆卸的连接，而C型头则用于经常拆卸的连接。

3、牵引设备
在设备吊装中常用的牵引设备有电动卷扬机、手动卷扬机和绞磨，一般大、中型设备吊装均用电动卷扬机。

手动卷扬机和绞磨只用在设备质量不大，要求起重速度较低或没有电源的吊装作业中。

这里着重介绍电动卷扬机的设备性能及使用方法。

①、电动慢速卷扬机
电动卷扬机广泛用于设备吊装中，它具有牵引力大、速度快、结构紧凑、操作方便和安全可靠等特点。

电动卷扬机有单筒和双筒两种，又分可逆式和摩擦式两类。

设备吊装中常用齿轮传动的可逆式慢速卷扬机，它由电动机、联轴器、制动器、减速器、带大齿轮的卷筒、控制开关和机架等组成。

钢丝绳额定拉力(kN)有3、5、10、15、30、50、80、100、120、160、200、320、500等13种，其中设备吊装最常用的有30kN、50kN、80kN、100kN等几种。

②、电动慢速卷扬机的规格和性能
因我国有多家工厂生产卷扬机，虽同型号，但各厂产品的技术参数有同有异，选购时应以机械产品目录为准。

③、电动卷扬机的安装和使用注意事项
在设备吊装中，卷扬机直接承受较大的牵引力，其安装是否稳固和正确，将危及吊装安全，必须引起我们足够的重视，其安装和使用注意事项如下：
a、电动卷扬机应安装在乎坦、开阔、前方无障碍物的地方，操作人员应能直视设备吊装过程，同时又可接受指挥信号；
b、卷扬机的安装位置宜离开吊装中心稍远一些，如用桅杆吊装时，其距离不得小于桅杆的高度；
c、第一个导向滑车距卷筒轴线距离应大于卷筒长度的25倍，以保证偏角α＜20，如图1-9所示，这样绕上卷筒的钢丝绳才可按顺序排列，不致缠绕在一起；
d、卷扬机的固定应可靠，严防倾覆和移动。

一般用地锚、车间柱基和重物施压等为锚固点，绑缚卷扬机底座的固定绳索应从两侧引出，以防底座受力后移动；
e、用调整导向滑车位置的方法，使牵引钢丝绳从卷筒底面水平地绕人卷筒；
图1-9 第一个导向滑车的位置示意图
1一卷筒；2一第一个导向滑车
f、严禁超负荷使用卷扬机，在重大的吊装作业中，于牵引绳上应装有测力计，用其定量地检测其拉力值；
g、在使用前应全面检查卷扬机的机械装置和电气系统。

机械装置应润滑充分、动作灵活、声音正常，特别是制动器应松紧适度、制动可靠。

电气系统应绝缘良好、控制开关操作灵活、切换正确无误；
h、在起吊重型设备试吊时，应着重检查卷扬机的受力和稳固状态、牵引绳拉力值、电动机的电流值等。

还应检查绳头在卷筒上固定是否牢靠，初始绕绳数是否多于3圈等。

（四）、锚碇装置
在设备吊装和运输中，常需用锚碇装置，用以固定卷扬机、缆风绳、定滑车和导向滑车等。

锚碇装置是吊装设施的重要组成部分，它有桩式锚碇、埋置式锚碇、压置式锚碇、利用已有建筑物锚碇和灌注锚碇等多种形式。

注意事项如下：
1、锚碇埋设地点应平整、不积水，以免积水浸泡回填土壤，降低锚碇的许用拉力。

2、决定埋置式锚碇位置时，在2．5倍坑深范围内，不得有地沟、电缆、地下管网等。

3、锚碇回填时，应使用净土，每填人30cm厚则应夯实一次，回填高度应高出基坑周围地面40cm以上。

4、各式锚碇均应有足够大的安全裕度，以保证起重工作安全。

5、不能使用腐朽或有损伤的圆木为锚碇用料，使用周期较长时，木料应用沥青浸渍法防腐。

6、系结锚碇的受力钢丝绳和圆钢环，因其受力状态复杂，工作环境恶劣，其绑扎、焊接、钢丝绳插接等工作均应牢固可靠。

7、锚碇拉绳与地面的水平夹角宜较小，一般最大不应超过300。

8、选择建筑物或构筑物作锚碇时，必须进行许用拉力的核算，并应征得有关单位的同意。

9、厂房混凝土柱或钢柱作锚碇时，其棱角应用方木或锯开的钢管段保护后，再捆绑锚碇拉绳。

10、多缆风绳受力系统中，宜全部采用刚性锚碇(即受力后可视为不产生位移的锚碇，如厂房柱脚、设备基础等)，或全部采用埋置式锚碇。

两种兼用时需采取防止埋置式锚碇产生位移的措施。

11、减小埋置式锚碇的位移量，可用预拉法，即预先按等于或大于缆风绳工作载荷时的拉力数值进行预拉紧，在保持一段时间后，再恢复至初拉力的数值。

12、要的锚碇均需经试拉后，方可投入使用。

13、要的锚碇应在缆风绳上装设测力计，并派人记录其受力值和变化情况，还应观察锚碇的稳定状态，如出现危及安全的异常情况，应立即采取应急措施，以保安全。

三、结束语
本次论文的目的，阐述滑车组使用的吊装技术，该计算理论依据实践性很强，多年的实践证明，该技术能指导现场的施工，这次以论文的形式进行总结，供爱好钻研这门吊装技术的工程技术人员借鉴，同时希望共同探讨和批评指正。

总之，滑车组吊装只是吊装技术的一部分，21世纪国内外建设项目有以下特点：高（技术要求高、投入高）、大（大型、超大型）、难（地形地质复杂、技术要求高、施工难）、新（需要高新技术），这个发展方向是经济发展和技术进步的必然结果。

因此研究与发展大件安装技术，也是时代赋予我们的任务。