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1、起重机指挥,第二章 力学基础知识,第一节 力的基本概念 第二节 力的合成与分解 第三节 力矩,一、力的基本概念 力的概念： 力是物体间相互的机械作用,分析： 人拉小车前进，人对车有一向前的力F,车轮与地面间产生一反方向的力f(摩擦力),f,F,力的外效应：力使物体的机械运动状态发生变化 力的内效应：力使物体的形状发生变化 物体间相互作用的形式： 直接接触作用； 间接接触作用-“场力”,二、力的单位： 国际单位（法定计量单位）： 牛顿 “N” 常用单位：公斤力（吨力） “kgf” “Tf” 换算：1（kgf）=9.8（N）10 N 1KN=1000N,三、力的三要素： 力的三要素：力的大小、方向
2、、作用点 力的作用效果：,力的作用效果,力的大小不同，作用的效果不同 力的方向不同，作用的效果不同 力的作用点不同，作用的效果不同,力的图示： 矢量：即有大小，又有方向的量 标量：只有大小，没有方向的量 矢量图：“ F ” 用有向线段表示力的方法 例：用矢量图表示F=400N的力 用1cm长的线段表示100N的力 100N 则F=400N表示为4cm F =400N,A,B,四、静力学的基础定律 1.两力平衡定律 作用在一个物体上的两个力，大小相等方向相反，且作用在同一条直线上。 F1 = -F2 此定律仅适用于刚体,F1,F2,2.加减平衡力系定律 在任意一个已知力系上，加上（或减去）任意的
3、平衡力系，不会改变原力系对刚体的作用效果。 例：力的可传性 力的作用线A B F在A点时，推车前进,F力作用在B点时，拉车前进 结论：作用在A点或B点，其作用效果相同,3.力的平行四边形法则 作用在物体上某一点的两个力，可以合成一个合力。其大小和方向，由这两个已知力为邻边所做的平行四边形的对角线表示。,表达式 R=F1+F2,4.力的作用与反作用定律 两物体间的作用与反作用力，大小相等方向相反，且作用在一条直线（作用线）上。（牛顿第三定律）,第二节 力的合成与分解,一、力的合成 力的合成 合力：物体同时受几个力的作用时，若有一个力的作用效果，与原来几个力的作用效果相同，则这个力叫做原来几个力的
4、合力 力的合成：求几个已知力的合力的方法 作用在同一直线上力的合成：（代数法）,F2=300N,F1=400N,a),b),F1=400N,F2=300N,例：求图所示的合力,解：a) R=F1+F2 = -400+（-300） = -700 （N） 答：合力R大小为700N，方向指向左方,解：b) R=F1+F2 =400+(-300) =100(N) 答：合力R大小100N， 方向指向右方。,作用在同一直线上各力的合力，其大小等于各力的代数和，其方向与计算结果的符号方向一致。通常以X坐标轴方向为正（+），反方向为负（-）,两个共点力的合成 共点力：作用于同一点并互成角度的力称为共点力。 共
5、点力合成：图解法、三角函数计算法 图解法： 例：已知：F1、F2两力夹角为70， F1=800N. F2=400N 求：R = ？,解：平行四边形法,解：三角形法：,三角函数（计算）法 利用正弦定理和余弦定理计算合力,例：已知：F1、F2两力夹角为70， F1=800N. F2=400N 求：R = ？ 解： =1009.4N,二、力的分解 力的分解：由合力求分力的方法。 它是力的合成的逆运算。 力的分解方法： 图解法、计算法（三角函数计算法） 图解法： （平行四边形法） 分解的条件： 已知合力的大小 、方向 已知两个分力的方向（即分力与合力R的夹角）,例：如图合力R ，已知分力F1与R的夹角
6、为，分力F2与R的夹角为，试分解合力R,三角函数法（计算法） 分力的计算公式： F1 = F2 =,吊索受力计算 如图3、1-13 用N根钢丝绳吊装一重物，钢丝绳的承受力F： F = K1 （其中 K1 = ） :吊索与铅垂线间的夹角 K1:吊索与吊垂线夹角变化的系数 G:吊物的重力 n:吊索的根数,例：已知一重物的重力为G=10 KN，使用两根吊索时，当吊索与吊垂线夹角分别为0、30、45、60时，试求每根吊索受力的大小。 解：当= 0时 F1=K1G/n =110/2 =5（KN） 当= 30时，F1=K1G/n=1.1510/2 =5.75（KN） 当= 45 时，F1=K1G/n=1.
7、4110/2 =7.05（KN） 当= 60 时，F1=K1G/n= 210/2 =10（KN）,力的平衡条件 力系：同时作用在同一个物体上的几个力。 平面力系：凡是作用线都在一个平面内的力系。 空间力系：凡是作用线不在一个平面内的力系。 汇交力系：上述两类力系中，作用线交于一点 的力系。 力的平衡：在两个或两个以上力系的作用下，物体保持静止或做匀速直线运动状态，这种情况叫做力的平衡。 力的平衡条件：合力等于零。（R=0）,第三节 力矩,力的作用可以改变物体的运动状态，或者使物体发生形变。力还可以使物体发生转动。 例：扳手拧螺丝 力臂：从转动轴（点）到力的作用线的距离。用 “L” 表示。 力矩
8、：力对物体绕某点转动的量。 公式：M0 (F) = FL 方向：逆时针为正，顺时针为负。 单位：牛顿米 Nm,例：如图4所示，求：M0（F）=？ 解：力臂L=BD 力矩M0（F）= -FL = -2000.4 = -80 (Nm) 答：力对钉的力矩为-80 Nm，使钉顺时针转动。,第四章 起重吊点的选择及物体绑扎,第一节 物体重心计算 第二节 物体的稳定 第三节 物体吊点选择的原则 第四节 吊装物体的绑扎方法,第一节 物体重心计算,物体内部各点所受重力的合力的作用点就是物体的重心。 几何形状简单的物体重心位置如：长方形物体的重心位置在其0对角线的交点上；圆柱形物体的重心位置在其中间截面的圆心上
9、；三角形物体的重心位置在其3条中心线的交点上。 在生产中一般用悬挂法（简单）和计算的方法来求重心。,第二节 物体的稳定,物体稳定的条件：一是物体放置时应保证有可靠的稳定性；二是吊装运输过程中，保证正常吊运中不倾斜或翻转，吊钩吊点与被吊物重心在同一条铅垂线上。,稳定状态,不稳定状态,稳定平衡状态,倾覆状态,第二节 物体吊点选择的原则 一 试吊法选择吊点 1.估计起吊物件的重心位置。 2.采用低位试吊方法逐步找准物件的重心。 3.确定吊点的绑扎位置。 注意：对起重物体重量不清时，严禁试吊。 二 有起吊耳环的物件 1.使用耳环作为连接物件的吊点。 2.吊装前注意检查耳环是否完好。,三 长形物体吊点的
10、选择 1.对于长形物体,若采用竖吊,则吊点应在重 心之上。 2.用一个吊点时，吊点位置应在距离起吊端 0.3L(L为物体长度)处， 起吊时,吊钩应向长形 物体下支撑点方向移动 以保持吊点垂直,避免 形成拖拽，产生碰撞。,3.如采用两个吊点时，吊点距物体两端的距 离为0.2L处。 4.采用三个吊点时，其中两端的吊点距两端 的距离为 0.13L，而中间吊点的位置应在物体 中心。,5.采用四个吊点时,两端的两个吊点距两端 的距离为0.095L ,中间两个吊点的距离为0.27L。,四 方形物体吊点的选择 1.吊装方形物体一般应选择四个吊点,四个吊点应选择在 四边对称的位置上。 2.吊点应与吊物重心在同
11、一条铅垂线上,使吊物处于稳定 的位置。 3.提升前应做试吊,直到使吊物获得平衡为止以防止提升 时发生滑动或滚动。,五 机械设备安装平衡辅助吊点 如果机械设备安装精度要求较高时,为了 保证安全顺利装配,可采用选择辅助吊点配合 简易吊具调节机件平衡的吊装法。,用手拉葫芦调节平衡吊装法示意图,如果设备在吊装中要求严格，吊装中要求有一定的位置，可用手拉葫芦来调整机件的水平位置，以保证机件的安装要求。,六 两个起重机吊同一物件时吊点的选择 1.吊运方式 通常采用两台起重机使用平衡梁吊运方式。 2.使用平衡梁吊运应满足的条件 （1）被吊装物体的重量与平衡梁重量之和 应小于两台起重机额定起重量 ,且每台起重
12、机 的起重量应留有1.2倍的安全系数。 （2）利用平衡梁合理分配载荷,保证两台起 重机均不得超载。,3.吊点的选择 （1）当两台起重机的起重量相等时(G1=G2) 则吊点应选在平衡梁中点处。见图a1、图a2,（2）当两台起重机的起重量不相等时(G1G2) 则应根据力矩平衡条件选择吊点的具体位置。,七 物体翻转时吊点的选择 1.大型铸、锻件在垂直面内的翻转 （1）通常采用兜翻的方法, 吊点选择在物件 重心之下靠近物件的底部 或侧面的下角处。 （2）为防止物件连续倾 翻,避免起重机受到冲击 可在物件上角部加挂副 绳（保险绳）。见图a,2.柱子、横梁等大型构件的翻转 （1）采用兜翻的方法。如果水平面
13、内翻转， 吊点选在构件重心两侧。见图b （2）水平放置的构件在垂直面内翻转，吊 点选择在构件重心之上。见图c,3.特殊形状或大型物件的翻转 （1）一般采用绑扎后利用机组滑车或主副钩 或两台起重机在空中完成翻转作业。 （2）翻转绑扎时应根据物体的重心位置、形 状特点选择吊点，保证物体在空中能顺利安全 翻转。,封头空中翻转180见图ac,八 吊运大直径薄壁物体及大型桁架构件 吊点的选择 吊装大直径薄壁型物体及大型桁架构件时， 应特别注意所选吊点是否满足物体整体刚度或 构件结构局部强度、刚度的要求，以防物体起 吊后整体或局部变形造成的构件损坏。必要时 应采取临时加固措施。,为了保证物体在吊装过程中安
14、全可靠，吊装之前应根据物体的 重量、外形特点、精密程度、安装要求、吊装方法，合理选择 绑扎法及吊索具 一、柱形物体的绑扎方法 （一）平行吊装绑扎法 (有两种) 1.采用一个吊点-仅适用于短小、重量轻的物件。 （1）绑扎前找准物件的重心 （2）使被吊装的物件处于水平状态 （3）通常采用单支吊索穿套结索法吊装作业。根据所吊物 件的整体和松散性，选用单圈或双圈穿套结索法。（见图a、b）,第四节 吊装物体的绑扎法,2.采用两个吊点-适用于较长、较重的物件 （1）绑扎在物件的两端 （2）通常采用双支穿套结索法和吊篮式结索 法吊装作业。,（二）垂直斜形吊装绑扎法 1.用于吊装较重、较长的柱子，而起重机 起
15、重杆不够长及对物件的安装有特殊要求的 场合； 2.绑扎点多为一点，绑扎点位置应选在重 心以上,采用双圈或双圈以上穿套结索法，以 防物件起吊后发生滑脱； 3.绑扎时应根据物件的重量选择吊索；,4.为防止物件下部摆动，及方便物件拨正 就位可在物件下部绑扎一根麻绳作为拖拉绳。,二、长方形物体的绑扎方法 1.采用平行吊装两点绑扎法（适用于重心 不居中的物件吊装）。 2.采用兜挂法直接吊装（适用于重心居中 的物件吊装）。,四、拖拉长形物件的绑扎方法 1.拖拉长形物件时，一般多采用顺长的方向 拖拉，此时绑扎点应在重物的前端。(见图a),2.如果采用横拉时，两个绑扎点应在距物件 重心等距离的两端。(见图b)
16、,五、绑扎安全要求注意事项：,1、绑扎用钢丝绳吊索、卸扣的选择要留有 一定的安全裕量，绑扎前必须进行严格 检查，发现损坏应及时更换，未达到报 废标准时，应在出现异常部位处做出明 显标记。 2、用于绑扎的钢丝绳吊索不得用插接、打 结或绳卡固定连接的方法缩短或加长。绑扎 时，锐角处应加防护衬垫，以防钢丝绳损坏 造成事故。,3、绑扎后的钢丝绳吊索提升重物时，各分支受力应均匀，支间的夹角一般不应超过90，最大时不得超过120。 4、采用穿套结索法，应选用足够长的吊索以确保挡套处角度不超过120，且在挡套处不得向下施加损坏吊索的压紧力。,三、绑扎安全要求注意事项：,5、吊索绕过吊重的曲率半径应不小于该绳径的2倍。 6、绑扎吊运大型或薄壁物件时，应采取加固措施。 7、注意风载荷对物体引起的受力变化。,三
