任务一 吊杆装置课件讲解

项目四船舶装卸设备

项目四船舶装卸设备船用装卸设备，亦称起货设备，是指船舶进行装卸货物时所用装置和机械的总称。船舶上通用的吊装设备主要有吊杆装置与甲板起重机两大类。吊杆装置是一般货船上传统的装卸设备，它结构简单可靠、成本低廉、维修方便、起重范围大，因此仍是货船上使用广泛的一种货物装卸设备。甲板起重机装置紧凑，操作方便，具有良好的定点着放能力。六十年代以后在船上得到广泛的应用。

任务一吊杆装置安全工作负荷（SWL):起重设备在设计作业工况下，证明能吊起的最大静载荷。按起重量不同分为：轻型吊杆（SWL≤98KN)重型吊杆（SWL〉98KN)按结构和使用形式不同可分为：轻型单吊杆轻型双吊杆一般重型吊杆“V”型重吊一、轻型吊杆装置的组成与操作

组成：轻型吊杆由起重柱(桅)、吊杆装置和起重机械（索具和起货机）三大部分。图为轻型吊杆装置1-桅2-吊杆3-舷内吊杆4-舷外吊杆5-吊杆台6-吊杆座7-千斤座8-护索环9-吊货索10-吊货滑车13-吊杆座滑车14-千斤索15-千斤滑车18-千斤索卷车19-摆动稳索20-保险稳索21-吊杆间牵索22-保险稳索链23-吊货钩24-吊货短链25-三角眼板26-吊货网兜27-起货绞车28-稳索滑车19-摆动稳索28-稳索滑车29-有节定位索30-有节定位索夹头

1.起重柱（桅）（derrickpost）

起重柱（桅）是起重设备中主要组件之一，其作用是在柱的下部设置吊杆承座，以支持吊杆旋转和承受吊杆在作业时的受力。在柱的上部设置千斤索眼板座，以承受吊杆作业时千斤索的拉力。起重柱（桅）一般为空心圆柱体或圆锥体，由钢管组成或钢板卷弯而成。起重柱在千斤索眼板处的外径一般不小于其根部外径的85%。起重柱（桅）的最小壁厚不小于6mm。兼作通风筒时最小壁厚不小于7mm。在起重柱的根部，穿过甲板处以及桅肩、吊杆承座、千斤索眼板座，桅支索眼板的固定区域等应力集中部位，均须加复板或增加板厚，所增加的板厚应不小于原板厚的40%。

起重柱（桅）至少应由两个牢固的支点。具有足够强度的上层建筑或甲板室的顶板，可作为有效的支点。支持起重柱（桅）的上层建筑顶板或甲板必须作有效地加强，并与起重柱（桅）牢固连接。装有巨大起重能力吊杆的起重柱（桅），通常要穿入舱内，直至双层底处，并尽可能支撑在船舶骨架连接处。起重柱（桅）的结构形式较多，常见的有单桅起重柱、门式起重柱、人字桅和V型起重柱。

2.吊杆（derrickboom）通常是钢质的，用以支撑吊货滑车。吊杆的结构尺寸可按其所承受的轴向压力和长度从有关标准中选取。其结构有等截面杆件和变截面杆件两种形式，在千斤索眼板、吊货滑车眼板、保险稳索眼板等部位作适当的加强或增加其厚度。吊杆头部设有吊杆环眼箍或焊有眼板，用以连接千斤索、吊货索和稳索，其根部以叉头状眼板通过吊杆转轴（俗称鹅颈头(gooseneck))与固定在起重柱或吊杆台上的吊杆承座相连，使吊杆即可左右回转，又可上下变幅。第一节吊杆装置3.索具（rigging）1）千斤索（toppinglift）承受吊杆载荷，并用来调整吊杆仰角的钢索。千斤索一端系在吊杆环眼箍或眼板处，另一端则穿过千斤索眼板座处的千斤索滑车垂直向下通至千斤索绞车上，利用千斤索绞车的收放控制千斤索的长度调整吊杆的仰角。2）稳索（guy）

调整和固定吊杆的偏转角度（吊杆的水平投影与船体纵中剖面的夹角）的钢索或纤维索。稳索的一端通常分别装在吊杆头部的两侧，另一端系在甲板地令或稳索绞车上。单杆操作时，左右稳索一收一放，既可使吊杆回转。

调整稳索（软盖）：双杆作业时，每根吊杆的外侧有一根摆动稳索，仅用于牵动吊杆调整吊杆的偏角用。

保险稳索（硬盖/老盖）：每根吊杆的外侧亦有一根，用于固定工作时吊杆的位置，并承受吊货时吊货索的张力。稳索中受力最大中稳索（中盖）：两根吊杆的内侧的有一吊杆间牵索，用于防止吊杆外张及吊杆晃动。稳索中受力最小3）吊货索（cargowire;cargofall）直接用于吊放货物的索具。吊货索的一端装有吊钩装置，另一端经吊杆头部的吊货滑车引至起货绞车。吊钩装置通常设有平衡装置，空钩时吊钩易下落，且不致使吊货索相互绞缠，通常加一吊货短链或平衡锤，在双杆作业时，通常用三角眼板或圆环将两根吊货索与吊钩相连，并在短链与吊钩之间设有转环。4.起货机（cargowinch）

布置吊杆与装卸货物的动力源。1）起货机的分类与特点目前船上主要是用得起货机分为电动起货机和液压起货机两种：

电动起货机线路较复杂，管理维修水平要求较高，但其操作简单、运转平稳等特点，在船上得到广泛的应用。

液压起货机重量轻、体积小、操作轻便、工作平稳、具有良好的制动性能，但制造安装较复杂、维护管理要求高、若使用不当易造成漏油。但随着液压技术的发展，船上液压起货机已得到广泛的应用。2）起货设备的一般性能要求：起货机的离合器和刹车应灵活可靠。绞车的制动器的有效制动力矩应不小于绞车额定值的1.5倍。在电动机电源中断或管路失压时，应设有防止货物落下的制动装置。起货机应设有过载保护装置。

操纵手柄的动作方向应与吊货钩的运动方向一致。3）起货机操作注意事项：（1）电动起货机的操作注意事项A、通知机舱供电，接通控制箱上的电源开关。B、使用前应顺车、倒车空转片刻，检查电磁刹车是否可靠。C、扳动手柄在相应的位置，即可控制相应的转动方向和回转速度。D、在增减运转速度时，应从低档逐渐加到高档，以防烧毁电机。若顺倒换档时，应在零位（空当）略停片刻，随后才可变换操纵方向。E、起货机在装卸作业时，副卷筒也转动，但严禁同时使用以防过载而发生事故。F、如电动机升温过高或减速箱内的油温超过规定值，应立即停止工作并请轮机人员检查。G、起货机使用完毕通知机舱停止供电。（2）液压起货机的操作注意事项A、通知机舱供电，开启高压油泵阀门。B、检查高压油泵的压力是否正常，如不正常，须调节至适当的压力。C、启动操纵控制室内油泵开关时，应先按辅助油泵开关，过1min后再按住油泵开关，并检查压力表指示是否正常。D、扳动手柄在相应的位置，即可控制相应的转动方向和回转速度。E、操纵时应缓慢加大油压，以防管接头破裂。F、使用完毕后应先关注油泵后关辅助油泵，并通知机舱停止供电，关闭油泵阀。二、轻型吊杆的操作

1．轻型单吊杆1）种类及使用操作：船用轻型单吊杆种类较多。使用操作也不尽相同，但有一共同特点是：轻型单吊杆在作业时，吊杆移动带动货物移动；一般可归结为以下几类：（1）普通型单吊杆（generalderrick）：如下图A所示，使用操作时，通常是调整好稳索、千斤索使吊杆置于某一合适的位置，吊货索也处于可用状态。当卸货时，使吊杆处于舱口上方，吊杆仰角的大小，由千斤索收放来控制，松放吊货索即入舱吊货。当绞收吊货索把货物吊至超过舱口上沿后，松出吊杆转向相反一侧的稳索，同时收入同向一侧的稳索，松放过程中，吊杆慢慢地转向卸货地点，到达合适的位置停下，松下吊货索将货物卸到指定的位置上；装货过程则相反。（2）双千斤索单吊杆（twinspanderrick）：该吊杆无牵索工具，而由左右分开的两套千斤索具来操纵吊杆。这种吊杆装置主要有两种形式：一种是维列式，如下图（a）所示。它的两台千斤索纹车均为双卷筒式。其中一台控制变幅，即将两根千斤索的一端按相同方向绕进一对卷筒，绞车转动时，两根千斤索同时收进或放出，使吊杆变幅。另一台绞车控制吊杆回转，即将两根千斤索的另一端按相反方向绕在卷筒上，绞车转动时，两根千斤索一收一放，使吊杆回转。

图（b）为哈伦式。它的两根千斤索分别卷入各自的千斤索绞车。当两台千斤索绞车同步旋转时，吊杆就变幅。当两台纹车反向旋转或转速不同时，吊杆就回转或既变幅又回转。哈伦式对轻型吊杆和重型吊杆都适用。装卸20t~40t重的集装箱时，常用双千斤索吊杆，这比使用翻转重吊更为方便。图

双千斤索吊杆装置（a）维列式吊杆；（b）哈伦式吊杆1，17-千斤索绞车（toppingliftwinch）；2，9，18，19-千斤索（toppinglift）；3，5，7，8、21-千斤索导向滑车（toppingliftleadblock）；4-桅肩（houndpiece）；6-吊货索导向滑车（cargofallleadblock）；10-滑车（block）；11-横担（bracket）；12-牵索（guy）；13-嵌入式吊货滑车（inset-typedsheave）；14-吊货索（cargofall）；15-吊货钩（cargohook）；16-吊杆（boom）；20-起货绞车（hoistingwinch）2．轻型双吊杆1）种类及使用操作：轻型双吊杆除了在起重柱结构上与轻型单吊杆有所区别外，其他大致相同。轻型双吊杆在作业时，吊杆不动，吊货索带动货物移动。目前，船上使用的主要有以下两种类型：（1）单千斤索轻型双吊杆：如图所示，每根吊杆只有一根千斤索，其中一根吊杆放在舷外（称为小关），另一根放在舱口上方（称为大关）。在两吊杆之间用吊杆牵索（中稳索）4连接起来．并用吊杆两舷侧的吊杆稳索（保险稳索）7将吊杆系固在舷侧眼环上，这样就可以把双吊杆固定在所需的位置上。图

单千斤索轻型双吊杆1-吊货索（cargofall）；2-舷外吊杆（outboardboom）；3-千斤索（toppinglift）；4-吊杆间牵索（midshipguy）；5-桅肩（houndpiece）；6-货舱口中吊杆（hatchboom）；7-吊杆稳索（guy）

在卸货时，可利用货舱口吊杆6的起货机绞进吊货索，把货物从舱内吊出舱口一定高度之后，再用舷外吊杆2的起货机绞进吊货索，同时松出货舱口吊杆的吊货索，使货物吊至舷外，然后两根吊货索同时松出，把货物卸下。装货时的操作顺序与卸货时相反。三、轻型吊杆的受力分析与安全使用

吊杆受力分析不仅是设计起货设备有关零部件、选取规格尺寸和进行强度核算时的依据，也使吊杆布置、调整和安全使用的依据之一。轻型吊杆受力分析的方法有图解法、解析法等。但图解法简明、直观、实用。1.单杆作业受力分析1）轻型单吊杆操作时，其整个装置中各构件所受之力都作用在吊杆和千斤索所组成的垂直平面（以下简称吊杆平面）内，为简化起见，可假定这些力分别汇交于吊杆头部、根部及千斤索眼板三处。单杆受力时，各力均作用于同一垂直面内。（1）吊杆头部的受力情况作用在吊杆头部的受力有：a）作用在吊杆头部的载荷Q=Ws（安全工作负荷）＋△Ws（吊钩、滑车组的重力），为计算方便，通常△Ws这一项取Ws的2%即可。b）吊杆头部还受到千斤索张力T、吊杆轴向压力R、吊货索张力Q’及吊杆自重的作用。通常假定吊杆自重G的一半由千斤索支持，另一半通过吊杆座作用在桅杆上，故吊杆头上还受到一个大小为G/2垂直向下的力的作用。（2）吊杆根部的受力情况：在吊杆头部主动力的作用下，引起吊杆根部（吊货索导向滑车处）的受力为吊货索张力的反作用力Q’和通向绞车卷筒上的拉力K’

。（3）千斤索眼板处的受力情况：在吊杆头部主动力的作用下，引起千斤索眼板处的受力为千斤索张力的反作用力T和通向绞车卷筒上的拉力T’

，2）图解法分析吊杆头部的各个力的步骤（1）选取两个比例尺：即重量比例尺和长度比例尺：如1cm=1m1cm=1t

以线段的长度代表力的大小；方向代表力的方向。（2）根据吊杆的仰角α（或垂直角）、吊杆长度L和千斤索眼板至吊杆承座高度H，按所选的长度比例尺绘出吊杆的侧视图。（3）过吊杆的头部C点作铅垂线ab，矢量ab=Q；过b点作bc平行于BC，矢量bc=Q’=（1+u）Q；连接ac，则矢量ac的长度即为吊货滑车的受力。（4）过c点作铅垂线cd，矢量cd=1/2G（5）过d点作AC的平行线de交BC于e点，则矢量de则为千斤索的受力T。矢量ae则为吊杆的轴向压力R.（6）按比例尺将长度换算成重量即可。eaHLABCabcdfLθ1TRQceHLABCabcdfeHLABCabcfeθHABCabfQG/2Q’3）解析法求解各个力如图所示根据△ABC与△def相似，其对应边成比例得；BC/AB=ef/df则：R=L/H（Q+G/2）+Q’（注意公式中没有吊杆仰角α）AC/AB=fe/df则：4）结论：（重点）（1）在同样载荷情况下，吊杆位置的高低对吊杆的轴向压力没有影响，而其大小取决于L/H（吊杆长度与千斤索眼板至吊杆承座高度之比）及吊货滑车组的数目。L/H越大，吊货滑车组的数目越少，吊杆的轴向压力越大。（2）在同样载荷情况下，千斤索的张力与吊货滑车组的数目无关，而其大小取决于吊杆长度与千斤索眼板至吊杆承座高度之比及吊杆的仰角。L/H越大，吊杆的仰角越小，千斤索的张力越大。（3）除吊杆头部的吊货滑车外，吊杆各部的受力在吊杆高位时的受力均小于低位，故吊杆在高位时能吊较重的货物，故吊杆的仰角不能无限小，一般轻型吊杆的仰角范围在15°~75°之间。吊货滑车组的使用，可以使原来的使用负荷成倍增大。（4）千斤索使用滑车组时，可使千斤索绞车的受力大大减少，且使起落吊杆的操作更趋缓慢、平稳。（5）斜拉货物时会使吊杆的受力变坏，因此在操作时应避免拖关、游关、甩关。（6）在作业时，起货量不允许超过吊杆所核准的负荷，既不允许超关。单杆作业时的稳索（调整稳索）只是起克服吊杆承座处的摩擦力和船舶倾斜时货物摆动的惯性力，因此，稳索受力较小，可按载荷的20％来估算。2.双杆作业受力分析1）吊货索的受力。结论一：两根吊货索的夹角不能大于120ْ。在实际工作中如何避免夹角大于120ْ

。1）避免’八字关”。2）避免司令扣过长。3）避免货物吊的太高。保险稳索吊货索2）稳索的受力（保险稳索）结论二：双杆作业的起重量较单杆作业的起重量小。仅为单杆作业的起重量的40%—60%。通常所指的3/5t吊杆或5/10t吊杆，即指单杆操作时的起重量为5t或10t，双杆操作时的起重量为3t或5t舷内稳索（保险稳索）如布置的太靠后，稳索引起的指向起重柱的水平分力T’可减轻千斤索的负荷，但当稳索引起的指向起重柱的水平分力T’>千斤索的受力时，会使吊杆产生回跳现象而造成事故。

结论三：布置时应使舷内稳索上端与吊杆的投影角度成90º为佳，而根部与甲板的水平夹角a越小越好，也就是稳索根部要布置的高且远一些（舷墙上）。舷外吊杆的稳索，如布置的靠前会影响作业，因此其根部应尽量向后，使吊杆与稳索的水平夹角不小于20º，同样也要布置的高一些（舷墙上）。

3）中稳索的受力双杆作业时，两吊杆在两根吊货索的斜拉下，彼此靠拢，中稳索基本不受力，仅用于防止吊杆晃动。

结论：双杆作业时的起重量较单杆作业时的起重量小，仅为单杆作业时起重量的40%~60%。4）双杆作业的布局要求（1）吊杆的仰角与水平角：应将舷内吊杆（大关）头的投影点置于距纵向舱口1.5m，横向舱口1/4舱口长度处。最大仰角应小于75º，舷外吊杆（小关）头的投影点应置于舱口后端延线至舷外3.5m处，仰角应大于15º。吊杆与船中线的水平投影夹角宜在45º~65º左右，这样既可以保证吊杆在舷外有一定的距离，又可以防止两吊杆头部的距离过大。（2）大关稳索略向前，或与吊杆头部的投影为90º。（3）舷外稳索尽量向后但不超过后面的起货机，稳索布置高且远。（4）中稳索防止吊杆晃动，调整稳索不受力，保险稳索受力。5）双杆作业时操作往意事项（1）严禁超关、拖关、摔关和游关。（2）货物不应吊起太高，防止两吊货索张角大于120º，以免吊货索张力剧增而导致严重后果。（3）装卸货时应避免突然的转向或急刹车。（4）在作业中发现有异常情况或异常声响应立即停止工作，待检查并消