安裝專用設備吊裝工裝設計

摘要：本文針對安裝專用設備的結構和吊裝特點，基于INVENTOR2012設計了專用吊裝工裝，并對安裝專用設備吊點位置和吊裝工裝薄弱結構進行了有限元分析，確保吊裝工裝的受力狀態和變形情況滿足整體吊裝要求和吊裝過程的安全可靠性。吊裝工裝已經應用于工程中的安裝專用設備與容器的安裝，性能滿足實際使用要求。

關鍵詞：設備 吊裝工裝 設計 有限元分析

前言

安裝專用設備用于某建造工程多個工件與容器的精確安裝，具有質量重、結構復雜、體積大等特點。在工程實施前需要將安裝專用設備整體吊裝至容器法蘭上，與容器準確對中安裝，安裝過程中既要確保安裝專用設備吊裝過程的平穩性，又要防止與容器安裝時可能產生的碰撞。

本文通過對安裝專用設備結構和容器安裝特點的分析，制定了吊裝方案，采用INVENTOR 軟件進行了安裝專用設備吊裝工裝設計，并對吊裝工裝薄弱結構進行了有限元分析，確保吊裝工裝的受力狀態和變形情況滿足整體吊裝要求和吊裝過程的安全可靠性。

1.吊裝工裝設計要求

1.1.安裝專用設備及容器結構技術指標

安裝專用設備總體尺寸約Φ3600×7500mm，總重約8000kg，主要材料為碳鋼和不銹鋼，分為回轉支撐結構和豎直方向的框架結構兩個部分，安裝專用設備的各個運動機構布置于兩個主體結構中。

與專用設備安裝的容器上部容器的法蘭外徑為Φ2800mm，裝配關系為止口定位，限位塊夾緊。

1.2. 工裝設計要求

根據安裝專用設備及容器的結構和安裝特點，對安裝專用設備吊裝工裝的設計要求進行了分析，主要需要滿足以下幾點：

1.2.1.吊裝工裝的承重不小于7500kg，安全系數不小于1.5；吊裝工裝的吊點選擇合理，保證長跨度安裝專用設備吊裝過程的運行平穩性。（2）吊裝工裝可以實現安裝專用設備吊裝過程的水平度調節，保證安裝專用設備與容器安裝過程的對中與裝配的平穩性。（3）吊裝工裝工作過程中最大變形量不大于0.15mm，安裝專用設備吊點。（4）吊裝工裝結構不能過于復雜，需要兼顧設計的經濟性與可靠性。

2.吊裝工裝結構設計

安裝專用設備吊裝工裝結構如圖1所示，根據安裝專用設備的結構特點和吊裝要求，將吊裝工裝設計為框架結構，主體結構采用槽鋼拼焊而成，工裝形狀為長方形，中間為一橫梁，采用多段加強筋增強工裝的總體剛度。工裝設置了5個吊耳共9個吊點，其中四周的吊耳1～4位置通過手動葫蘆與安裝專用設備的兩個導軌基座連接，通過手動葫蘆實現安裝專用設備整體水平關系的調節，保證了安裝專用設備與容器安裝過程的對中與裝配的平穩性。吊耳1′～4′位置通過鋼絲繩與行吊的吊鉤連接，該4個吊耳為主承力位置，承擔了安裝專用設備的約95%的重量。吊耳5位置通過鋼絲繩與安裝專用設備頂部框架連接，主要功能是保證吊裝過程安裝專用設備的平穩性，防止行車運行過程中安裝專用設備的晃動。

圖1 吊裝工裝結構

安裝專用設備吊裝工裝的使用方式如圖2所示，在起吊前安裝專用設備防置于專用的安放支架上，將鋼絲繩和手動葫蘆與工裝和安裝專用設備進行連接，然后進行安裝專用設備的水平度調節，達到要求后進行安裝專用設備的起吊和與容器的安裝，使用過程中保持行車運行速度平穩，并時刻確保吊裝過程的安全。

圖2 吊裝工裝使用方式

3.吊裝工裝有限元分析

為了確保吊裝工裝的結構強度和剛度的可靠性，采用有限元方法利用軟件INVENTOR 2012 對吊裝工裝的重要承力點和剛度進行了分析，保證工裝結構設計的合理性和安全性；對安裝專用設備吊裝過程的軌道變形情況進行了分析，驗證驗證吊點選擇的合理性，保證吊裝不影響安裝專用設備的性能。

吊裝工裝的有限元分析邊界條件設置：邊界約束為吊點1、2、3、4固定，

受力為各個吊點30000N，工裝材料為Q235，模型網格為系統自動劃分，分析結果見圖3。從圖中可以看出，工作狀態下吊裝工裝的最大應力為58.35Mpa，位置為其中一個吊環處，小于工裝材料的許用屈服應力235Mpa，因此吊裝工裝的強度滿足要求。吊裝工裝的最大變形發生在工裝的中部吊環位置，變形量為0.113mm，小于0.15mm，滿足工裝的設計和使用要求。

圖3 吊裝工裝應力分析

4.結論

安裝專用設備吊裝工裝已經成功應用于工程中某安裝項目安裝專用設備的吊裝，吊裝過程平穩，安裝專用設備與容器的安裝順利，工裝結構強度和剛度均滿足實際使用要求。實際應用證明，吊裝工裝的結構設計合理，受力狀態分析正確，有效的保證了安裝專用設備的吊裝要求和吊裝過程的安全可靠性。

參考文獻：

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[2]邢玉倩. 懸臂型叉車吊具的設計及應用[ J] .叉車技術2007，04：15-16。

作者簡介：

楊彪， （1981.4-），男，遼寧省興城人，學歷：碩士，職稱：助理研究員，研究方向為機械設計與制造 單位：中國核動力研究設計院.