轻型吊杆类型与受力分析
(一) 轻型吊杆类型
1. 轻型吊杆组成
轻型吊杆主要由起重柱、吊杆装置和起货机三大部分组成。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。
2. 普通轻型单吊杆
普通型单吊杆使用操作时，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；装货过程则一有节定位索夹头
3.K-7式单吊杆
该吊杆是在普通型单吊杆基础上改进的一种轻型单吊杆。它配置有两套专用动力绞车的牵索索具，使吊杆既能回转又能变幅。由于两根牵索是以相反的方向缠绕在以卷筒绞车上的，当一只卷筒放出牵索时，另。一卷筒将收进相同长度的牵索，即左右牵索的长度之和为一定值。因此，吊杆顶端的运动轨迹是一椭圆弧，而实际吊杆顶端只能作圆弧运动。两者的差异将造成牵索会出现松弛或绷紧的现象，称为吊杆的失稳。为此，实际装置中是将千斤索和牵索以某种方式联系起来，通过连接点的位移来补偿由于牵索长度之和为定值丽带来的松弛或绷紧现象，使
吊杆能稳定地回转。
4. 双千斤索单吊杆
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。它的两台千斤索绞车均为双卷筒式。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简上，绞车转动时．两根千斤索一收一放，使吊杆回转。
5. 千斤一牵索单吊杆
由千斤索和牵索相互贯通的两组索具操纵吊杆操作的吊杆装置。每一根千斤索的起端固定在桅肩上，千斤索经吊杆头部通向牵索下滑车，再回到吊杆头部的滑车和桅肩处的导向滑车。末端通向千斤索双卷筒绞车的一个卷筒上，千斤索绞车的一对卷筒能同时旋转或分开旋转，这样就能实现吊杆的回转与变幅运动，牵索的下滑车生根在两舷侧的牵索短柱上。
6. 液压传动单吊杆
利用强力液压装置，使吊杆仰、俯和左右摆动，操纵电动液压泵油液的流向和流量，推动液压缸内的活塞，使双连杆转转动，带动三角形回转承座转动，从而使吊杆向舷外转出。改变液缸油液的流向，就能改变吊杆的转动方向。
在装卸货物时，由于吊货钩上吊有货物，此时吊货索不但能吊货，而且还能起千斤索的作用。
在吊杆没有负荷时，活塞式液压缸3也能起千斤索的作用。它由另一个油泵供给油压，用以调节吊杆与桅杆之间的夹角。
7. 单吊杆受力分析
吊杆在装卸货物过程中，由于船舶的倾斜、外力和货物摆动过程中的惯性等影响，各部分的构件及属具可能超出最大工况时的受力，正确地分析和计算某一工况时的各部分受力，对确保装卸货物的安全及发生装卸事故后的正确处理有着极其重要的指导意义。
下面仅就普通型单吊杆为例来分析其受力。
1. 图解法
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。
2. 解析法对单杆操作受力分析
(1)吊杆头部受力情况：
载荷Q ＝Ws ＋△W （吊钩、滑车组重力）－一般△W 为Ws 的2%
吊杆轴向压力R ；
吊货索张力Q ′
吊杆自重G/2
(2)吊杆根部的受力情况
吊货索张力Q ′的反作用力和通向绞车卷筒上的拉力K ′
(3)千斤索眼板处的受力情况
千斤索张力的反作用力T 和通向绞车卷筒上的拉力T
解析法求R 、T
令ac 表示吊杆头上的荷重Q 与吊杆重量之半G/2的和，记作[Q]。根据力三角形abc 与几何三角形ABC 相似，即可得
R =L
H [Q ]+Q '
L
H L T =[Q ]() -22cos Q 1+1 H
Q 1—吊杆与铅垂线之夹角。
由解析法可以得出如下结论：
1. 在同样载荷条件下，吊杆的轴向力R 与仰角无关，而取决于比值L/H(吊杆长度L 与支悬高度H 之比) 及吊货滑车组的滑轮数目m 有关，比值L/H越大,m 越小(即Q ′越大) ，则R 值越大。
2. 在同样载荷条件下，千斤索张力T 与吊货滑车组的滑轮数目m 无关，而与比值L/H和仰角θ有关，L/H越大, θ角越小) ，则T 值越大)
由上可见，千斤索的受力与吊杆工作时的仰角θ 有关，我国起货设备规范中规定，受力计算时，轻型吊杆取仰角θ =15度，或按实际可能出现的最小仰角计算。
稳索受力较小，可按载荷的20%计算。
(二) 轻型双吊杆
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
每根吊杆只有一根千斤索，其中一根吊杆放在舷外，另一根放在舱口上方。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
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。
2. 改良型的轻型双吊杆
它在桅杆旁边增加两台千斤索绞车3，而千斤索滑车组的索端，通过导向滑车4到绞车3，于吊杆座同一横向轴线的两舷侧，各设一根支柱7，用以固定吊杆稳索。吊杆的升降是用千斤索绞车操纵的。在升降过程中，吊杆上端只会上下移动，不会左右偏移，而且不必调整吊杆间牵索。因此，只要先用吊杆稳索，把吊杆左右位置固定好，就可以用千斤索绞车来调整吊杆的高低。这种改进可以缩短布置吊杆的时间。
3. 双杆作业布置及受力分析
双杆作业布置
1. 双杆作业布置比较复杂，装卸货之前需近1h 的时间进行整理准备，在装卸货物过程中，根据货物的堆垛情况进行适当调整。
2. 双杆作业布置的正确与否，直接关系到装卸货物的安全和避免事故的发生，值班驾驶人员必须知晓这方面的知识，以便指导水手和装卸工人的操作。
3. 双杆作业的布置形式随着货物吊放位置的远近而有所不同。设计使用时，考虑到双杆的稳定性和各部分受力的牵连性，必须确定一个许用范围，许用范围
的上下限称为极限位置，在极限位置内布置作业，一般不会出什么问题。
双杆作业布置要点
1. 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l ／4舱口长度处。最大仰角应小于75。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15。吊杆与船中线的水平投影夹角宜在45～65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. 吊货钩起升高度达安全极限时，两根吊货索的夹角应小于120。。
3. 舷内吊杆稳索的布置应尽量使其水平投影与吊杆水平投影成9()。，以减少吊杆的水平分力，同时稳索应尽量布置在舷墙或甲板的地令上，以减少稳索的张力。舷外吊杆稳索应尽量向后布置并且高一些，以减小对吊杆的作用力。
双杆作业布置结论
1. 双杆操作时，吊货索的水平分力C 是影响吊杆、稳索、千斤索受力的主要因素。负载一定时，C 的大小决定于两吊货索的夹角，C 随夹角的增大而增大。当夹角达120时，每根吊货索的张力将达到所承担的负载。
2. 双杆操作时，稳索张力可能相当大，有时会大大超过起重量，减小稳索的受力，可以减小吊杆所受的轴向压力。合理布置稳索可使稳索用较小的力稳住吊
杆。舷内吊杆稳索下端点
应接近舱口中部或稍偏前。仰角越小越好，也就是稳索下端点要布置得高一些。对于舷外吊杆的稳索，其下端点应尽量向后。使吊杆与稳索的水平夹角不小于
20。。同样也要布置得稍高一
点。实际使用中不允许随意移动，以免受力过大发生事故。
3. 双杆操作时，吊货索和稳索引起的指向起重柱的水平分力町以减轻千斤索的负荷，但不应使千斤索的张力降至零或出现负值，否则会造成吊杆上仰而失去控制，所以稳索的下端点
也不应布置过高。
4. 双杆操作时，在轴向压力相同的条件下，其安全工作负荷约为单杆操作的0.4～0.6。通常所指的3/5t吊杆或5/10t吊杆，即指单杆操作时的起重最为5 t 或10 t，双杆操作时的起重量为3 t或5t
轻型吊杆类型与受力分析
(一) 轻型吊杆类型
1. 轻型吊杆组成
轻型吊杆主要由起重柱、吊杆装置和起货机三大部分组成。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。
2. 普通轻型单吊杆
普通型单吊杆使用操作时，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；装货过程则一有节定位索夹头
3.K-7式单吊杆
该吊杆是在普通型单吊杆基础上改进的一种轻型单吊杆。它配置有两套专用动力绞车的牵索索具，使吊杆既能回转又能变幅。由于两根牵索是以相反的方向缠绕在以卷筒绞车上的，当一只卷筒放出牵索时，另。一卷筒将收进相同长度的牵索，即左右牵索的长度之和为一定值。因此，吊杆顶端的运动轨迹是一椭圆弧，而实际吊杆顶端只能作圆弧运动。两者的差异将造成牵索会出现松弛或绷紧的现象，称为吊杆的失稳。为此，实际装置中是将千斤索和牵索以某种方式联系起来，通过连接点的位移来补偿由于牵索长度之和为定值丽带来的松弛或绷紧现象，使
吊杆能稳定地回转。
4. 双千斤索单吊杆
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。它的两台千斤索绞车均为双卷筒式。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简上，绞车转动时．两根千斤索一收一放，使吊杆回转。
5. 千斤一牵索单吊杆
由千斤索和牵索相互贯通的两组索具操纵吊杆操作的吊杆装置。每一根千斤索的起端固定在桅肩上，千斤索经吊杆头部通向牵索下滑车，再回到吊杆头部的滑车和桅肩处的导向滑车。末端通向千斤索双卷筒绞车的一个卷筒上，千斤索绞车的一对卷筒能同时旋转或分开旋转，这样就能实现吊杆的回转与变幅运动，牵索的下滑车生根在两舷侧的牵索短柱上。
6. 液压传动单吊杆
利用强力液压装置，使吊杆仰、俯和左右摆动，操纵电动液压泵油液的流向和流量，推动液压缸内的活塞，使双连杆转转动，带动三角形回转承座转动，从而使吊杆向舷外转出。改变液缸油液的流向，就能改变吊杆的转动方向。
在装卸货物时，由于吊货钩上吊有货物，此时吊货索不但能吊货，而且还能起千斤索的作用。
在吊杆没有负荷时，活塞式液压缸3也能起千斤索的作用。它由另一个油泵供给油压，用以调节吊杆与桅杆之间的夹角。
7. 单吊杆受力分析
吊杆在装卸货物过程中，由于船舶的倾斜、外力和货物摆动过程中的惯性等影响，各部分的构件及属具可能超出最大工况时的受力，正确地分析和计算某一工况时的各部分受力，对确保装卸货物的安全及发生装卸事故后的正确处理有着极其重要的指导意义。
下面仅就普通型单吊杆为例来分析其受力。
1. 图解法
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。
2. 解析法对单杆操作受力分析
(1)吊杆头部受力情况：
载荷Q ＝Ws ＋△W （吊钩、滑车组重力）－一般△W 为Ws 的2%
吊杆轴向压力R ；
吊货索张力Q ′
吊杆自重G/2
(2)吊杆根部的受力情况
吊货索张力Q ′的反作用力和通向绞车卷筒上的拉力K ′
(3)千斤索眼板处的受力情况
千斤索张力的反作用力T 和通向绞车卷筒上的拉力T
解析法求R 、T
令ac 表示吊杆头上的荷重Q 与吊杆重量之半G/2的和，记作[Q]。根据力三角形abc 与几何三角形ABC 相似，即可得
R =L
H [Q ]+Q '
L
H L T =[Q ]() -22cos Q 1+1 H
Q 1—吊杆与铅垂线之夹角。
由解析法可以得出如下结论：
1. 在同样载荷条件下，吊杆的轴向力R 与仰角无关，而取决于比值L/H(吊杆长度L 与支悬高度H 之比) 及吊货滑车组的滑轮数目m 有关，比值L/H越大,m 越小(即Q ′越大) ，则R 值越大。
2. 在同样载荷条件下，千斤索张力T 与吊货滑车组的滑轮数目m 无关，而与比值L/H和仰角θ有关，L/H越大, θ角越小) ，则T 值越大)
由上可见，千斤索的受力与吊杆工作时的仰角θ 有关，我国起货设备规范中规定，受力计算时，轻型吊杆取仰角θ =15度，或按实际可能出现的最小仰角计算。
稳索受力较小，可按载荷的20%计算。
(二) 轻型双吊杆
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
每根吊杆只有一根千斤索，其中一根吊杆放在舷外，另一根放在舱口上方。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
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。
2. 改良型的轻型双吊杆
它在桅杆旁边增加两台千斤索绞车3，而千斤索滑车组的索端，通过导向滑车4到绞车3，于吊杆座同一横向轴线的两舷侧，各设一根支柱7，用以固定吊杆稳索。吊杆的升降是用千斤索绞车操纵的。在升降过程中，吊杆上端只会上下移动，不会左右偏移，而且不必调整吊杆间牵索。因此，只要先用吊杆稳索，把吊杆左右位置固定好，就可以用千斤索绞车来调整吊杆的高低。这种改进可以缩短布置吊杆的时间。
3. 双杆作业布置及受力分析
双杆作业布置
1. 双杆作业布置比较复杂，装卸货之前需近1h 的时间进行整理准备，在装卸货物过程中，根据货物的堆垛情况进行适当调整。
2. 双杆作业布置的正确与否，直接关系到装卸货物的安全和避免事故的发生，值班驾驶人员必须知晓这方面的知识，以便指导水手和装卸工人的操作。
3. 双杆作业的布置形式随着货物吊放位置的远近而有所不同。设计使用时，考虑到双杆的稳定性和各部分受力的牵连性，必须确定一个许用范围，许用范围
的上下限称为极限位置，在极限位置内布置作业，一般不会出什么问题。
双杆作业布置要点
1. 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l ／4舱口长度处。最大仰角应小于75。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15。吊杆与船中线的水平投影夹角宜在45～65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. 吊货钩起升高度达安全极限时，两根吊货索的夹角应小于120。。
3. 舷内吊杆稳索的布置应尽量使其水平投影与吊杆水平投影成9()。，以减少吊杆的水平分力，同时稳索应尽量布置在舷墙或甲板的地令上，以减少稳索的张力。舷外吊杆稳索应尽量向后布置并且高一些，以减小对吊杆的作用力。
双杆作业布置结论
1. 双杆操作时，吊货索的水平分力C 是影响吊杆、稳索、千斤索受力的主要因素。负载一定时，C 的大小决定于两吊货索的夹角，C 随夹角的增大而增大。当夹角达120时，每根吊货索的张力将达到所承担的负载。
2. 双杆操作时，稳索张力可能相当大，有时会大大超过起重量，减小稳索的受力，可以减小吊杆所受的轴向压力。合理布置稳索可使稳索用较小的力稳住吊
杆。舷内吊杆稳索下端点
应接近舱口中部或稍偏前。仰角越小越好，也就是稳索下端点要布置得高一些。对于舷外吊杆的稳索，其下端点应尽量向后。使吊杆与稳索的水平夹角不小于
20。。同样也要布置得稍高一
点。实际使用中不允许随意移动，以免受力过大发生事故。
3. 双杆操作时，吊货索和稳索引起的指向起重柱的水平分力町以减轻千斤索的负荷，但不应使千斤索的张力降至零或出现负值，否则会造成吊杆上仰而失去控制，所以稳索的下端点
也不应布置过高。
4. 双杆操作时，在轴向压力相同的条件下，其安全工作负荷约为单杆操作的0.4～0.6。通常所指的3/5t吊杆或5/10t吊杆，即指单杆操作时的起重最为5 t 或10 t，双杆操作时的起重量为3 t或5t