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        船用貨物吊梁強度測試工裝設(shè)計

        2020-10-23 09:20:00劉賢興沈佳濱賀春標
        機電設(shè)備 2020年5期
        關(guān)鍵詞:吊梁吊機吊點

        劉賢興,沈佳濱,賀春標

        (昆山吉海實業(yè)有限公司,江蘇蘇州 215331)

        0 引言

        吊梁是一種用于大型物件和結(jié)構(gòu)件吊裝的吊具,被廣泛應用在船舶、運輸和安裝等行業(yè)。使用吊梁可以使被吊物體在吊裝過程中受力合理,避免產(chǎn)生過大的彎曲變形、損壞等[1]。

        船用貨物吊梁生產(chǎn)時,船級社有明確規(guī)定,須做強度測試以驗證是否符合船級社規(guī)范要求。通常情況下,船級社會委派驗船師到生產(chǎn)單位模擬實際使用工況進行靜態(tài)強度測試。吊梁測試時需做工裝,工裝成本在吊梁生產(chǎn)中占比很大,有時甚至超過吊梁本身。因此1 套好的工裝,對吊梁接單至關(guān)重要。本文根據(jù)所生產(chǎn)過的吊梁,分析其共性,設(shè)計了1套吊梁通用測試工裝,該工裝已完成兩百多根吊梁的測試,取得了較好的經(jīng)濟效益[2]。

        1 吊梁結(jié)構(gòu)型式

        昆山吉海實業(yè)有限公司生產(chǎn)的吊梁型式主要有3 種,即方型吊梁、工字型吊梁及圓管吊梁。

        1.1 方型吊梁

        方型吊梁的外形呈方型,中間向兩端逐漸縮小,吊點對稱分布,上下吊點由圓管組成。起吊方式有2種,一種是雙機起吊,另一種是單機起吊;起吊載 荷對稱分布,重心在吊梁中心軸線上,使用工況見圖1。

        吊梁參數(shù):載荷F1=80 t~150 t,載荷F2=40 t~75 t,自重Wt=6.1 t~18.0 t,長度L=10 820 mm~18 200 mm,寬度W=840 mm~1 421 mm,高度H=1 370 mm~1 915 mm。

        圖1 方型吊梁使用工況

        1.2 工字型吊梁

        工字型吊梁的外形呈工字型,中間向兩端逐漸縮小,吊點對稱分布,上下吊點由眼板組成。起吊方式有2 種,一種是雙機起吊,另一種是單機起吊,起吊載荷對稱分布,重心在吊梁中心軸線上,使用工況見圖2[4]。

        吊梁參數(shù):載荷F1=50 t~180 t,載荷F2=25 t~90 t,吊梁自重Wt=4.1 t~25.8 t,吊梁長度L=10 300mm~18 500 mm,寬度W=500 mm~1 000mm,高度H=1 475 mm~2 503 mm。

        圖2 工字型吊梁使用工況

        1.3 圓管吊梁

        外形呈圓形,吊點分布兩端,上下吊點由圓管組成,起吊方式為單機起吊,起吊載荷對稱分布,重心在吊梁中心軸線上,使用工況見圖3。

        吊梁參數(shù):載荷F2=60 t~75 t,吊梁自重Wt=2.8 t~3.6 t,吊梁長度L=14 800 mm~15 620mm,寬度W=700 mm~896 mm,高度H=575mm~625mm。

        圖3 工字型吊梁使用工況

        2 吊梁測試載荷及外形尺寸

        根據(jù)上述可知,雙吊機起吊時最大起吊力F1=180 t,單吊機起吊時最大起吊力F2=90 t。吊梁最長長度L=18 500 mm,最大寬度W=1 421mm,最高高度H=2 503 mm。

        3 通用工裝設(shè)計

        工裝設(shè)計時,分析各吊梁特點,找出其共性,設(shè)計出3種吊梁型式都能使用的通用工裝。為降低工裝成本及提高測試效率,考慮將2根吊梁組合在一起測試;對于單根吊梁,另外生產(chǎn)1根大型吊梁作為工裝的一部分,輔助單根吊梁進行測試。

        起吊力F1及起吊力F2由2 個400 t 的液壓油缸提供,液壓油缸的行程為1800 mm~2 200 mm。

        3.1 雙吊機起吊工裝設(shè)計

        雙吊機起吊時,吊機方向與載荷測試方向平行,考慮2根吊梁一起測試,以工字型吊梁為例,將吊機處眼板設(shè)為固定點,起吊力F1處眼板與液壓油缸相連,液壓油缸對稱布置,如圖4 所示。

        圖4 雙吊機起吊測試方案

        固定點設(shè)置在測試架內(nèi),測試架為框架結(jié)構(gòu),測試架的承載能力大于最大起吊載荷F1及最大吊梁自重Wt一半之和,即承載能力>192.9 t,考慮到安全等因數(shù),將測試架的承載能力設(shè)定為250 t;吊梁的最大寬度W為1 421 mm,故將測試架內(nèi)寬設(shè)定為1 500 mm,吊梁的最高高度H為2 503 mm;考慮到液壓油缸的行程,將測試架內(nèi)長設(shè)定為6 900 mm。根據(jù)這些參數(shù),設(shè)計出如圖5所示的測試架,重量約6 t。

        圖5 測試架(單位:mm)

        測試架做好后,用連接板、銷軸缸組裝起來,之后對起吊力F1進行測試,如圖6 所示??紤]到工裝占地空間及測試方便,測試時將整個工裝及吊梁水平放置,如圖7和圖8所示(圖7為工字型吊梁水平放置,圖8 為方型吊梁水平放置)。

        圖6 組裝好后進行起吊力F1 測試

        圖7 工字型吊梁測試時水平放置

        圖8 方型吊梁測試時水平放置

        3.2 單吊機起吊工裝設(shè)計

        單吊機起吊時,為減少場地空間,設(shè)計出圖9所示的測試方案。在90°夾角方向上設(shè)置4個固定點,用2個液壓油缸提供起吊力F2。借助測試架,計算好整個空間尺寸,用連接梁、連接板、銷軸與吊梁組成90°夾角,然后進行測試,如圖10 所示。連接梁承受拉力,其抗拉能力大于最大起吊力F2及吊梁最大自重Wt一半之和,即>102.9 t,考慮安全等因數(shù),將連接梁的抗拉強度設(shè)定為150 t,再根據(jù)與測試架的配合要求,設(shè)計出如圖11 所示連接梁,其長度L1隨吊梁而變化。

        與雙吊機測試起吊力F1一樣,單吊機測試時也水平放置,如圖12 和圖13 所示,圖12 為工字型吊梁水平放置,圖13 為方型吊梁水平放置。

        圖9 單吊機起吊測試方案

        圖10 吊梁90°起吊力F2測試

        圖11 連接梁(單位:mm)

        圖12 工字型吊梁水平放置(90°夾角)

        圖13 方型吊梁水平放置(90°夾角)

        4 通用工裝運用

        采用通用工裝,已完成兩百多根吊梁的強度測試,在這過程中,只有連接板、銷軸及連接梁會因吊梁的不同而進行調(diào)整,測試架保持不變,圖14~圖17 為部分吊梁的測試照片[3]。

        圖14 工字梁雙吊機強度測試

        圖15 工字梁單吊機強度測試

        圖16 方型梁單吊機強度測試

        圖17 圓型梁單吊機強度測試

        5 結(jié)論

        基于昆山吉海實業(yè)有限公司現(xiàn)有吊梁設(shè)計出的通用工裝,使用方便、通用型好、測試效率高,得到了驗船師及客戶的高度認可,為吊梁生產(chǎn)節(jié)約了大量成本,提高了吊梁接單能力,也獲得了較好的經(jīng)濟效益。

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