高处作业吊篮培训教材新.docx
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高处作业吊篮培训教材新
建筑机械作业人员培训教材
高处作业吊篮装拆和使用
上海建机进修学校
上海市建设机械行业协会
二○○九年八月
前言
本教材系上海市建设机械行业协会培训部组织行业内从事机械安装检测操作的部分专业工作者编写的建筑高处作业吊篮相关岗位的工人技能知识读本。
本书对建筑高处作业吊篮的机械构造、安装拆卸工作程序和要点，以及正确使用做了较为详实的讲解和通俗的表述，可作为建筑高处作业吊篮上岗作业的工作人员培训和使用，亦可供相关专业人员参考。
上海市建设机械行业协会培训部
目录
第一部分基础知识
第一章力的基本概念
第一节力和运动、力的平衡
第二节力的三要素、力的合成和分解
第二章电工学基础及现场用电安全
第一节交流电原理
第二节基本电路和常用电气元件
第三节三相交流电动机
第四节现志临时用电安全
第三章高处作业安全知识
第一节高处作业概述
第二节临边及洞口作业
第三节攀登与悬空作业
第四节操作平台与交叉作业
第五节防护设施验收及安全防护用品
第二部分专业知识
第一章概论
1-1高处作业吊篮的概念及适用范围
1-2高处作业吊篮在我国的发展历史和发展趋势
第二章高处作业吊篮的构造
2-1名词术语
2-2高处作业吊篮的构造
2-3吊篮分类和型号
2-4高处作业吊篮的主要性能参数
第三章高处作业吊篮主要机构的工作原理与典型结构
3-1提升机工作原理
3-2提升机典型结构
3-3安全锁工作原理
3-4安全锁典型结构
3-5电气控制原理
3-6电气控制元件
3-7悬挂机构原理
3-8悬挂机构典型结构
第四章高处作业吊篮的安装和拆卸
4-1高处作业吊篮的安装流程
4-2高处作业吊篮的拆卸程序
第五章高处作业吊篮的安全操作规程
5-1对操作人员的要求
5-2对使用操作环境的要求
5-3悬挂机构
5-4悬吊平台和提升机
5-5安全锁
5-6限位
5-7安全带及安全绳
5-8电气系统
5-9钢丝绳
第六章在施工过程中的应急措施
第七章高处作业吊篮的维修与保养
7-1提升机维修和保养
7-2安全锁维修和保养
7-3钢丝绳维修和保养
7-4结构件维修和保养
7-5电气系统维修和保养
7-6日常检查
7-7定期检修
7-8定期大修
7-9常见故障原因分析及其排除方法
附录：
高处作业吊篮国家标准（GB19155-2003）
第一部分基础知识
第一章力的基本概念
第一节力和运动、力的平衡
任何机械设备都是通过特定零部件的有规则运动来完成其作业的。
产生物体运动的最基本因素就是“力”的作用。
伟大的物理学家牛顿受到苹果落地的启发，为人类揭开了重力即地球引力的奥秘，并发现和提出了著名的三大定律。
其中“牛顿第一定律”即惯性定律，“牛顿第二定律”即动量定律，奠定了物理学中力学、运动学、动力学的基础。
一、牛顿定律
1．牛顿第一定律的含义是：
任何物体都具有保持静止或匀速直线运动状态的特性，直到有外力影响改变这种状态为止。
这是对物体在理想状态下的描述，任何物体始终处于受力状态，地球上的任何物体都受到重力作用，重力的大小因物体密度而异，这就是重量。
手提物品失手或物体离开支持面后均会以越来越快的速度坠落，这是重力改变了物体的静止状态，如施工现场脚手架等高空不慎掉下的材料、工具、杂物。
2．牛顿第二定律科学地阐说了力和运动的关系，任何物体在外力作用下会改变原有的静止或匀速直线运动状态。
如汽车及升降机的起步在发动机或电动机的牵引力作用下，从零速度到稳定的恒速度有一个加速过程，我们把单位时间（每秒）里速度的增量称为“加速度”；同样在制动器的制阻力作用下，汽车及升降机会逐步减速，由恒定速度到零速度有一个减速过程，我们把单位时间（每秒）里速度的减量称为“负加速度”。
牛顿第二定律的含义是：
物体在运动中产生的加速度（负加速度），和引起该加速度的外力大小成正比，和物体的质量成反比。
用公式表示为：
或F=ma；其中a为加速度、F为外力、m为质量
二、力的平衡
牛顿第一、第二定律分别解释了物体在理想状态及受外力作用时的运动状态。
在现实生活中我们经常接触到的物体即使处在受力情况下，仍保持静止或匀速直线运动状态，这种普遍的现象是力平衡的结果。
例如图1-1汽车起步后以某档速度行驶，发动机的牵引力仅仅克服了汽车自重及所载人员物品总重引起的车轮与路面间摩擦力、各传动部分的内部摩擦力，因此汽车处于力的平衡状态，不会产生加速度而以恒定速度运动；汽车及其载重由路面的支撑力平衡，可用公式表示：
T=f1+f2；W=P1+P2。
同样道理，如图1-2高处作业吊篮，启动后进入匀速提升状态时，左右钢丝绳拉力F1、F2克服升降部分自重及载荷总和G、左右提升机摩擦力f1、f2后也处于平衡状态，不会产生加速度。
用公式表示为：
F=F1+F2=G+f1+f2。
图1-2
图1-1
从以上讨论力的平衡可以发现，外力作用下二个相互接触的物体，包括机械设备中二个连接的零件，都存在有一对大小相等、方向相反的力，我们称为作用力和反作用力如汽车轮胎和地面的接触点；吊篮平台吊点的连接点等。
反作用力始终随着作用力大小的变化而变化，如果吊篮平台内所载物料增大或减少时，则钢丝绳的拉力也随之增大或减少。
内力：
以上所述是任何物体在外力平衡下的情形。
对同一物体来说，受外力的同时，其内部也会产生“力”的变化，这种物体内部的“力”称为内力。
内力处于平衡状态时，物体不会变形、破坏。
当外力超过物体材料的强度极限时，内力即失去平衡发生变形破坏，如图1-3所示。
图1-3
综合上述，失去力的平衡后会有二种结果，一种是机械设备的起动或制动时，产生加速度或负加速度；另一种是零件和材料的破环导致事故。
第二节力的三要素、力的合成和分解
1．力的三要素：
物体受到外力作用后的结果，取决于力的三个要素即力的大小、方向和作用点。
任何一个要素的改变都会改变对物体的影响。
例如在井架物料提升机中，载荷的大小就是物料重力的大小；架体根部的地脚滑轮就是为了改变钢丝绳拉力的方向，得以将卷扬机的水平牵引力变成了垂直方向的提升力；在井架使用中，要求在吊篮中均匀放置物料，实际上就是在调整物体重力对篮体的作用点。
由于力的三个要素，使“力”这个物理量不能用简单的加、减法来计算（如数量的正负值），必须借用图解方法来完成。
图1-4
2．力的合成和分解：
凡二个及二个以上已知的力，通过图解方法求出其合力的过程称为力的合成；反之，将某一个力按已知条件，通过图解方法求出各分力的过程称为力的分解。
力的合成与分解均可采用平行四边形法则来进行。
如图1-5（a），已知力的表示方法如图1-4所示。
由于力具有方向性，故称“力”这样的物理量为矢量二个分力A、B，由于大小和方向都已确定，则通过代表该二分力的矢量可画出平行四边形，那么平行四边形的对角线C就表示其作用点合力的大小及方向。
如图1-5（b），已知合力C*和其中一个分力A*的大力、方向，即可以C*为对角线画出平行四边形，该平行四边形的另一边B*就表示另一个分力的大小及方向。
从图中可以看出，由于受方向的影响，合力的绝对数值不一定大于分力，这是矢量的一个特征。
图1-5
3．力矩和力偶：
在工程现场、机械设备等生产实践活动中，经常会发现外力的作用点和构件的支撑点并不在同一个接触点。
当外力作用点距物体（如机械中某一构件）的支撑点，在垂直于力的方向上存在一定距离时，该构件会产生弯曲的倾向。
我们把作用力和相应距离
图1-6图1-7
的乘积称为“力矩”。
利用力矩平衡的原理，在起重作业中可以使用杠杆（撬棒）搬动中重物如图1-6所示。
在工程和力学范畴中，引起弯曲倾向的力矩称为弯矩。
图1-7所示，吊篮悬挂机构吊点处负荷G，对前支架支撑点有一段距离，在主梁不同距离处就会生各不相等的弯矩。
后支架配重合力Q，对前支架支撑点也有一段距离，产生的平衡力矩就是抗倾覆力矩。
在日常生活和生产实践中，经常会碰到旋转或扭转的物体、零件等，受到一对相反方向又拉开一定距离的外力作用，这对力称为“力偶”。
图1-8中是常见的扳手拧螺母情形，当有拧动力P施加于扳手时，六角螺母紧贴扳手的两边就会产生一对力偶，间距d基本上接近六角形的边长力偶F和距离d的乘积称为“力偶矩”，又称“扭矩”。
图1-8
扭矩在机械中被广泛应用，几乎所有转动的动力机械都会产生和传递扭矩。
如汽车发动机、建筑机械的电动机等的输出轴，产生的扭矩通过减速传动传递给工作机构。
第二章电工学基础及现场用电安全
第一节交流电原理
在现代工业、农业、各项建设事业和经济领域中，电能的应用越来越广泛。
我们对“电”的了解，掌握“电”的基本知识及规律，是保证安全用电、科学用电、合理用电的必要途径。
一、电的形成
自然界的一切物质都由分子组成，分子又由原子组成，原子则由一个带正电荷的原子核和若干带负电荷的电子组成。
因此正、负电荷是物质所固有的，既不能创造，也不能消灭，它只能从一个物体转移到另一个物体。
物质原子中所有电子负电荷的总量等于原子核的正电荷时，整个原子呈现中性，该物质就呈不带电状态，如图2-1所示。
当某物质原子失去电子时，就带正电；反之，获得额外电子时，就带负电。
人们从长期的劳动实践和科学试验中，发现了很多使物体带电的方法，主要有以下几种：
1．摩擦生电：
这是早期发现的物体带电现象。
用丝绸摩擦玻璃棒或呢绒摩擦胶木棒，我们会发现玻璃棒和胶木棒都能吸附小纸片，这是因为玻璃棒带有正电荷．胶木棒带有负电荷的结果。
图2-1
2．光电效应：
光线射到某些金属表面时，会使该金属的电子发射移动，形成电流，如太阳能电池，太阳能发电（即绿电的一种）等。
3．热电效应：
某些金属加热后，由于自由电子运动速度的加快，就会从金属表面发射出来形成电流。
4．化学反应：
利用金属在酸、碱、盐等溶液中，因自由电子游离产生电流，如铅蓄电池、碱性干电池、镍镉和镍氢干电池等。
5．电磁感应：
当金属导体在磁场中作切割磁力线的运动时，导体中会感应而产生电流。
这是电力工业应用最为广泛的产电方法。
二无论火力发电厂、水力发电站或风力发电（也是绿电的一种），其发电机组均是这一原理。
6．核电反应：
利用某些稀有重金属，如铀、钴、镭、钚等的原子核裂变或聚合反应即核反应堆．产生强大的电流。
美、英、法、俄等发达国家均建有现代化的核电站，我国也自主建设了大亚湾及秦山核电站。
二、电学的基本物理量和欧姆定律
1．电流：
电子所带电荷作有规则的定向运动，就形成电流。
人们在生产实践和日常生活中，习惯以正电荷的流向作为电流的方向，所以，电流的方向即电子运动的相反方向。
电荷量简称电量。
其基本单位是“库仑”，用符号Q表示。
我们定义单位时间t（每秒）通过导线截面的电量称为电流强度，简称“电流”用符号I表示，则得出以下数学关系式：
因此，电流就是衡量通过导体电量强弱程度的物理量。
电流的基本单位是“安培”，简称“安”以符号A表示；根据需要，电流单位也可采用kA（千安）、mA（毫安）、μA（微安），它们的关系如下：
1kA=103A；1mA=10-3A；1μA=10-6A；
例如，每秒通过导线10库仑电量、10秒通过导线100库仑电量或1分钟通过导线600库仑电量时，电流强度都是一样的，均为10安培。
2．电压：
和水位的意义类似，带电物体也有电位。
俗话“水往低处流”，指的是高处水位和低处水位存在水位差，形成水流。
带电物体的正电荷也是从高电位流向低电位。
我们通常把大地的电位作为零电位，当带正电荷的物体和大地接触时，正电荷会流入大地；当带负电位的物体和大地接触时，大地的正电荷会流入物体抵消负电荷。
因此任何带电物体和大地接触时，就会和大地同电位，用电设备的接地措施，就是消除电位差，避免电流对人的威胁和伤害。
在导线和用电设备组成的电路中，任意两点的电位差称为“电压”，用符号U表示。
电压的基本单位是“伏特”，简称“伏”以V表示；根据需要，电流单位也可采用
kV（千伏）、mV（毫伏）、μV（微伏），它们的关系如下：
1kV=103V；1mV=10-3V；lμV=10-6V；
电位和水位高度一样是相对而言，因此它同接地点即零电位的选择有关；电压则是两点间的电位差，就像水位差一样和参考零点选择无关，如图2-2所示，（a）图中A、B及（b）图中A*、B*各点的电位与接地点的选择有关，是相对的；但A、B间及A*、B*间的端电压相同，均为12伏，和零电位即接地点的选择无关。
图2-2
3．电阻和电阻率：
自然界的物质有绝缘材料和导体材料之分，前者几乎没有传导电流的能力，常用于阻隔电流之用，确保用电安全。
橡胶、塑料、木材、瓷器和石料等非金属均属此类；后者具有传导电流的能力，如铜、铝、铅、锡及钢铁等金属均属此类。
导体在传导电流的同时，又存在阻碍电流通过的特性，这种特性称为“电阻率”，用符号ρ表示，电阻率因材料而异，且和温度有关。
导体阻碍电流的性能不仅和电阻率有关，而且和导体的长度成正比，和导体的横截面积成反比。
我们用“电阻”这一物理量来衡量导体的导电性能，用符号R或r表示。
电阻的基本单位是“欧姆”以Ω表示，根据需要，电阻也可以采用kΩ（千欧）、MΩ（兆欧），它们的关系是：
1kΩ=103Ω；1MΩ=106Ω；
已知导体的材料及尺寸，可用下式计算出它的电阻值：
；式中L为材料的长度（m）；S为材料的横截面积（mm2）。
电阻率的单位一般用Ω·mm2/m表示；大地土壤的电阻率单位用Ω·m2/m（即Ω·m）表示。
电阻越大，导体越不易通过电流；相反，电阻越小，越容易通过电流。
因此在同样电压下，传送相同的电流（即电阻相等），电阻率小的材料在同样长度时可采用较小的截面，更省料。
例如，铝的电阻率ρL=0.029Ω·mm2/m，如使用5mm2、100m长的铝芯导线传送电流，按上列公式计算，可知电阻R为0.58Ω；同样的电阻，使用同样长度的铜芯导线，由于铜的电阻率ρT=0.0175Ω·mm2/m，比铝材要小，根据按上列公式的逆运算，可知铜芯导线的截面积只需3mm2。
另外铜材比铝材具有更好的机械强度，故铜导线比铝导线得到了更广泛的应用。
4．欧姆定律：
电流、电压和电阻是电学的三个最基本的物理量，它们的相互关系可用“欧姆定律”类阐明：
在电路中，电流的大小与电阻两端的电压高低成正比，而与电阻的大小成反比，并可用下列公式表示：
；
；
；
根据欧姆定律，可解释电路中的两种常见现象：
当导线断裂或电路打开时，形成相当大的绝缘电阻，电流就等于零，此时称为“断路”或“开路”。
如果带电导线没有经过负载（用电器），直接和另一导线相碰，如进电“火线”和回路“地线”相碰，此时，由于电阻很小，会产生很大的电流，瞬时的高温足以熔化熔断保险装置，这就称为“短路”或“碰线”。
三、交流电的产生和输送
1．交流电的产生：
由于电流是既有大小又有方向的物理量，当其大小及方向始终保持不变的电流称为直流电，一般由化学反应产生，如干电池、蓄电池提供的就是这类电流；当其大小及方向随时间作有规律变化的电流，就称为交流电，发电厂和燃油发电机产生的就是这类电流。
我们可从感应生电来了解交流电的产生原理。
当导线（发电机的转子）在磁场（发电机定子）中旋转时，就作切割磁力线运动而产生电流。
在一对磁极中旋转一周，即一个循环，由于磁极极性改变一次，电流方向也改变一次。
如果，转子在P对磁极的定子中转动，每分钟的转速为n转，那么，电流每秒的循环次数为：
；称为频率。
它的单位是“赫兹”或周/秒。
我国电力工业的频率是50赫兹（50周/秒）。
欧洲和日本等国采用的频率也有60赫兹的。
频率的倒数T=l/f即称为周期，表示循环一次所需的时间，单位是“秒”。
一个国家的电工频率是固定统一的，因此发电机的磁极数和转速成反比，如一对磁极的发电机转子转速为3000转/分，二对磁极的就为1500转/分。
图2-3
2．单相交流电和三相交流电：
由于直流电的大小、方向恒定不变，在示波器中表现为直线；交流电的规律性变化在示波器中表现为图2-3所示，称为“正弦波”。
由一个电源产生单一的正弦电流单独供电的电路，称为革相交流电路，简称单相电；如果由三个对称的正弦交流电源联合供电的电路，称为三相交流电路，简称三相电。
所谓对称的正弦交流三相电源指的是相同电压、相同频率、相序位置依次相差120°的一组电源。
通常在一个发电机里产生，称为三相发电机。
常用的380V工业用电（动力电）就是这样的三相电。
单相电发电
机产生的单相电就是常用的220V民用电（照明电）。
3．交流电的输送：
图2-4
从发电厂或电站至用电户的输电过程如图2-4所示。
单相电的输送，一般由输电线和回网的零线组成电路回路，俗称火线和地线：
三相电的输送一般由三根输电线（称为相线或火线），以及一根中性线（工作零线）组成，简称三相四线制（星形连接），每根相线和中性线间的电压称为相电压，和单相电一样，用电户输入端为220V。
如果没有中性线的供电，称为三相三线制（三角形连接），任意二根相线间的电压称为线电压，用电户输入端为380V。
该二种电路的连接方式详见本章第二节。
根据欧姆定律知道，要输送强大的电流必须有较高的电压和较小的电阻，但是，导线的电阻受到其截面积的限制，因此一般多采用高电压方式输电，（从几千伏到几十万伏），同时为了减少输电损耗及避免导线发热，输电电压越高，输电线的截面就越大。
由于广大用电户的电器的是380V三相电或220V的单相电，还有需要更低电压或直流电源，因此变压和整流成为输电中常用的二项技术。
（1）变压：
发电厂或电站产生的电流以高压输入电网，尚不能直接进入各用电户，必须经多级变压，将万伏乃至数十万伏的高电压降至380伏或220伏的低电压，方可被用电户使用，这一过程称为“变压”，由设置在各变电站、变电所内的变压设备来完成，根据需要，可在一定范围内的用电区域设置不同容量的变压器。
变压器根据电磁感应原理，由输入和输出端的分立线圈组成，为避免电热产生的高温，由冷却油进行冷却。
它的输入端称为初级端，相应线圈称为初级线圈；它的输出端称为次级端，相应线圈称为次级线圈。
用户需要更低的电压，如工矿企业的低压灯、数控设备、商务办公的电子信息系统、居民家庭的电视、空调、音响等电器，一般在设备中均装置了最后一级变压器。
（2）整流：
在生产和日常生活中，经常需要使用直流电源，如直流电动机、电子产品、充电器等，进入电子信息时代，弱电的应用更为广泛，由于干电池、蓄电池的容量有限，产品及产电成本都较高，更困难的是经常充电带来的不便，以至无法实现连续工作。
交流电以其容量大、生产成本低、输送方便等优点被广泛使用。
把规律性变化的交流电改变成电流大小、方向恒定的直流电，称为“整流”。
整流的方式通常有机械整流式：
如直流发电机或电动机的整流子；线圈感应（电感）式：
如日光灯具的整流器；电子整流式：
利用电子管或半导体的晶体材料制成二极管、三极管进行整流，这在电子产品和数字电路中大量使用。
四、电功和电功率
1．电功：
发电厂生产和输出的电流，通过各种用电设备和器具，可转化成不同形式的能量，如电灯转化为光能；音响设备转化为声能；电动机带动机械转化为机械能；电热水器转化为热能等。
因此电流通过用电设备（负载）就会做功，称为“电功”，它是“电”的能量的体现，故也称“电能”，其基本单位是“焦耳”（瓦秒）。
电功和负载二端的电压U、通过负载的电流I、以及通电的时间成正比，根据欧姆定律，当然与负载的电阻有关，可用下列公式表示：
；式中电压单位为伏，电流单位为安，时间单位为秒。
在生产和日常生活中，我们通常用“千瓦时”作为电功的实用计算单位，1千瓦时即通常所说的“l度电”，以kW·h表示
2．电功率：
在各种形式的能量中，我们把单位时间内所耗的能量（即所做的功），称为“功率”，因此用电负载在单位时间内所耗的电能，就称为“电功率”，以符号P表示，根据上述电功的含义，电功率可用下式表示：
P=UI=I2R=U2/R；它的基本单位是“瓦特”简称“瓦”，以W表示。
式中电压单位为伏，电流单位为安。
在实际应用尤其在工程中，常以“千瓦”作为电功率计算单位，以kW表示，功率的其他单位有“马力”、英制及电工“马力”，分别以PS、hp表示，这些单位的关系如下：
1kW=1000W=1.36PS=1.341hp（英制）=1.34hp（电工）；
1PS=735W；1hp（英制）=745.7W；1.34hp（电工）=746W；
在交流电路中，电网上的电流所作的功包括二部分，其中大部分用于用电设备的耗能，即有功电流作的功，其相应的功率称为“有功功率”；另一小部分则用于电力产生和输送过程中的电感磁场、电容等的能量交换之中，不能表示用电设备实际的电能消耗，无功电流耗去的功率称为“无功功率”，其单位为“乏”或“千乏”，对一个供电系统来说，无功功率是不变的常数。
图2-5
在三相交流电路中，把电能的总功率称为“视在功率”。
用电设备（即负载）所耗的有功功率P、电网上的无功功率Q及视在功率S的关系如图2-5所示。
为了衡量用电设备利用电能的优劣程度，我们把比值P/S=cosφ称为“功率因素”。
cosφ值越高，电能利用率就越高。
一般交流异步电动机的cosφ值在0.7~0.85左右，在低负载时，由于消耗的有功功率P减少，而无功功率Q不变，此时的功率因素cosφ值可能会降
低至0.5以下，造成电能的浪费。
根据图2-5可知，有功功率P、无功功率Q及视在功率S有下列关系：
P=S·cosφ；Q=S·sinφ；S=
；
有关三相电路的计算，详见本章第二节。
第二节基本电路和常用电气元件
用导线连接电源和负载电阻（用电设备），组成的电气回路称为电路。
一、单相交流电的电路及计算
单相交流电一般由火线和零线连接负载电阻，组成电路，按负载的接入方法分为串联和并联二种基本电路。
1．串联：
参见图2-6（a），将负载电阻依次接入同一电路回路，不存在各条支流，各负载的两端电压因负载电阻而异，并按先后排列，这样的连接称为串联。
假如电源电压U=220V，串入的电阻R1=5Ω、R2=6Ω，可计算如下：
电路的总电阻（等效电阻）R=R1+R2=11Ω
图2-6
电路的电流
二个负载电阻产生的电压降，即端电压分别为：
U1=I·R1=100V；U2=I·R2=120V；
因此，电源电压U=U1+U2=100+120=220V；
由以上的计算分析，可知道串联电路的特性是：
（1）各负载二端的端电压因各负载的电阻而异，电阻越大，则形成压降越大；
（2）电源电压等于所有负载端电压（电压降）之和；
（3）电路的等效电阻等于各负载电阻之和；
（4）通过各负载的电流相同，且等于电路的系统电流。
根据上述特性，串联电路可等效为图2-6（b）所示。
2．并联：
参见图2-7（a），将负载电阻并列接入同一回路，形成各条并列的分支电路，各负载的二端电压相同，均等于电源电压，这样的连接称为并联。
假如电源电压U=220V，并接的电阻R1=10Ω、R2=5Ω，可计算如下：
通过二个负载电阻的电流分别为：
电路回路的总电流：
图2-7
；
电路回路的总电阻（等效电阻）：
；（二条分支）
由以上的计算分析，可知并联电路的特性是：
（1）通过各分支电路的电流，因其负载电阻而异，电阻越大，则电流越小；
（2）电路回路的总电流，等于各分支电流之和
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