柴油機(jī)-發(fā)電機(jī)組整體吊裝吊具開發(fā)

牛春紅,欒寶偉（南車四方車輛有限公司,山東青島　266000）

柴油機(jī)-發(fā)電機(jī)組整體吊裝吊具開發(fā)

牛春紅,欒寶偉
（南車四方車輛有限公司,山東青島266000）

根據(jù)卡特柴油機(jī)-發(fā)電機(jī)組的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，簡(jiǎn)要分析了機(jī)組整體吊裝吊具的各部分組成及各點(diǎn)所承受載荷，并對(duì)各點(diǎn)的應(yīng)力及強(qiáng)度進(jìn)行校核計(jì)算，以確保吊具的安全性。

吊具；結(jié)構(gòu)；強(qiáng)度；校核；安全性

0　引言

內(nèi)燃機(jī)車或動(dòng)車由于柴油機(jī)、發(fā)電機(jī)組在車上組裝后，安裝座的位置誤差較大，因此多采用車上組裝后現(xiàn)場(chǎng)焊接車體安裝座的方式，以此保證柴油機(jī)、發(fā)電機(jī)組裝后的精度，但是總裝時(shí)現(xiàn)場(chǎng)焊接安裝座，往往造成車體變形大而現(xiàn)場(chǎng)無調(diào)整手段的局面，此時(shí)若采用先油漆后焊接的工藝流程，對(duì)表面油漆破壞較大，為實(shí)現(xiàn)先油漆后總裝的流程，卡特柴油機(jī)與發(fā)電機(jī)采用的是車下預(yù)組到公共底架，然后整體吊裝至動(dòng)車車體安裝的方式，此方式可以保證柴油機(jī)-發(fā)電機(jī)組組裝質(zhì)量，但預(yù)組裝后的柴油機(jī)-發(fā)電機(jī)組重約20噸，重心位置不對(duì)稱吊裝位置較高，距地面約為2米，且為三點(diǎn)吊裝，三點(diǎn)的承載不同，同時(shí)由于廠房天車吊鉤高度的限制（僅為8.5米），因此柴油機(jī)的吊具設(shè)計(jì)難度較大，需要設(shè)計(jì)專用的吊具吊裝此機(jī)組。

1　設(shè)計(jì)方案確定

根據(jù)柴油機(jī)組重心位置，柴油機(jī)組吊點(diǎn)位置，同時(shí)考慮廠房天車最大鉤高8.5m，柴油機(jī)最小起吊高度（公共底座底面距地面）4.6m，確定吊具的最大高度不能超過3m，確定吊具組成：主橫梁、次橫梁、卸扣、鏈條卸扣、環(huán)形繩和起重鏈，主梁及次梁分別選用Q345的工字鋼。見圖1。

根據(jù)吊點(diǎn)、重心位置確定各吊點(diǎn)載荷分配比例：柴油機(jī)吊點(diǎn)1須承載至少4980kg，柴油機(jī)吊點(diǎn)2承載。

2　設(shè)計(jì)強(qiáng)度校核

2.1以下為主橫梁強(qiáng)度校核

主橫梁選用一根28a工字鋼，材料為16Mn，如圖2所示。

主橫梁通過一個(gè)次橫梁和一根16×48（12節(jié)）起重鏈與主橫梁下吊耳連接，承擔(dān)將柴油機(jī)安全吊起的活動(dòng)。主橫梁截面如圖4所示。

主橫梁承載20T，根據(jù)柴油機(jī)及發(fā)電機(jī)吊點(diǎn)載荷分配比例，計(jì)算出橫梁的每端受載荷分別為14.4T和5.6T，主橫梁主要承載866mm和1634mm處的彎應(yīng)力。

經(jīng)計(jì)算橫梁抗彎斷面系數(shù)=1404，材料的允許應(yīng)力117.5MPa，安全系數(shù)4，左端實(shí)際應(yīng)力87.04MPa，87.04MPa＜117.5Mpa,實(shí)際安全系數(shù)5.4，符合設(shè)計(jì)要求。

材料的允許應(yīng)力117.5MPa，安全系數(shù)4。

左端實(shí)際應(yīng)力87.04Mpa,87.04MPa＜117.5Mpa,實(shí)際安全系數(shù)5.4，符合設(shè)計(jì)要求。

右端實(shí)際應(yīng)力63.87Mpa,63.87MPa＜117.5Mpa,實(shí)際安全系數(shù)7.4，符合設(shè)計(jì)要求。

2.2環(huán)形繩強(qiáng)度校核

主橫梁上采用2根Φ28×450的環(huán)形繩。

兩根環(huán)形繩載荷=20T，吊帶之間的夾角小于90°

兩根環(huán)形繩相當(dāng)于4根鋼索，因此根據(jù)GB8918-2006Φ28鋼索夾角小于90°時(shí)，安全載荷20.16T，安全系數(shù)=4，20.16T大于20T實(shí)際安全系數(shù)4.03，符合設(shè)計(jì)要求。

2.3次橫梁強(qiáng)度校核次橫梁通過一根16×48（10節(jié)）起重鏈和一根16×48（2節(jié)）起重鏈與次橫梁下吊耳連接，承擔(dān)將柴油機(jī)安全吊起的活動(dòng)。次橫梁截面如圖8所示。

次橫梁承載14.4T，次橫梁每端承載7.2T，次橫梁主要承載884mm處的彎應(yīng)力橫梁抗彎斷面系數(shù)=857.83，材料的允許應(yīng)力117.5MPa，安全系數(shù)4，實(shí)際應(yīng)力=7200×9.8×0.884/857.83=72.71MPa

72.71MPa＜117.5MPa實(shí)際安全系數(shù)6.46，符合設(shè)計(jì)要求

2.4主橫梁上吊耳抗剪計(jì)算

吊耳截面圖如圖9所示：

吊耳材料：Q345，由于吊耳材料為Q345，

材料的允許應(yīng)力345MPa，安全系數(shù)=6，

所以吊耳允許應(yīng)力57.5MPa

吊耳38處為危險(xiǎn)斷面，其允許剪應(yīng)力46MPa

實(shí)際承受的剪應(yīng)力=10000×9.8÷{2（38×35）}=36.84MPa

36.84MPa＜46MPa符合設(shè)計(jì)要求

2.5主橫梁下吊耳強(qiáng)度校核

圖10是下吊耳的外形圖，材料的允許應(yīng)力345MPa，

安全系數(shù)=6，所以吊座允許應(yīng)力57.5MPa

其中 port為串口類 QSerialPort的實(shí)例，read（）為串口讀取函數(shù)，readyRead（）為串口port接受到數(shù)據(jù)的信號(hào)；connect（...）語句則表示每當(dāng)串口port接收到數(shù)據(jù)，就執(zhí)行串口讀取函數(shù)read（）。

吊耳25處為最危險(xiǎn)斷面，其允許剪應(yīng)力46MPa

其14.4T端部實(shí)際承受的剪應(yīng)力78.4MPa＜46MPa，符合設(shè)計(jì)要求。

其5.6T端部實(shí)際承受的剪應(yīng)力30.49MPa＜46MPa，符合設(shè)計(jì)要求。

2.6起重鏈強(qiáng)度校核

（1）吊具主橫梁下吊耳連接次橫梁和一根16×48（12節(jié)）起重鏈，起重鏈端部的橫梁承載5.6T。

16×48起重鏈在直吊時(shí)安全載荷8T，安全系數(shù)=4.

8T大于5.6T，實(shí)際安全系數(shù)=5.71，符合設(shè)計(jì)要求。

8T大于7.2T，實(shí)際安全系數(shù)=4.44，符合設(shè)計(jì)要求。

2.7主橫梁卸扣強(qiáng)度校核

（1）吊具主橫梁上吊耳分別連接2個(gè)17T的弓形卸扣和2個(gè)15.3T的鏈條卸扣。主橫梁兩端部分別承載14.4T和5.6T。

主橫梁承載14.4T的端部橫梁使用一個(gè)17T的弓形卸扣和一個(gè)15.3T的鏈條卸扣，安全系數(shù)=4.

17T大于14.4T，實(shí)際安全系數(shù)=4.72，符合設(shè)計(jì)要求。

15.3T大于14.4T，實(shí)際安全系數(shù)=4.25，符合設(shè)計(jì)要求。

主橫梁承載5.6T的端部橫梁使用一個(gè)17T的弓形卸扣和一個(gè)15.3T的鏈條卸扣，安全系數(shù)=4.

17T大于5.6T，實(shí)際安全系數(shù)=12.14，符合設(shè)計(jì)要求。

15.3T大于5.6T，實(shí)際安全系數(shù)=10.93，符合設(shè)計(jì)要求。

（2）吊具主橫梁下吊耳14.4T承載端連接一個(gè)15.3T鏈條卸扣，5.6T

承載端連接一個(gè)8.5T弓形卸扣、一個(gè)8.1T鏈條卸扣和一個(gè)8TD型卸扣。

主橫梁下吊耳14.4T承載端連接一個(gè)15.3T鏈條卸扣，安全系數(shù)=4

15.3T大于14.4T，實(shí)際安全系數(shù)=4.25，符合設(shè)計(jì)要求。

主橫梁下吊耳，5.6T承載端連接一個(gè)8.5T弓形卸扣、一個(gè)8.1T鏈條卸扣和一個(gè)8TD型卸扣，安全系數(shù)=4，

8.5T大于5.6T，實(shí)際安全系數(shù)=6.07，符合設(shè)計(jì)要求；

8.1T大于5.6T，實(shí)際安全系數(shù)=5.79，符合設(shè)計(jì)要求；

8T大于5.6T，實(shí)際安全系數(shù)=5.71，符合設(shè)計(jì)要求。

2.8次橫梁卸扣強(qiáng)度校核

吊具次橫梁左右吊耳分別連接2個(gè)8.5T弓形卸扣、2個(gè)8.1T鏈條卸扣和2個(gè)8TD型卸扣，安全系數(shù)=4。左右吊耳各承載7.2T。8.5T大于7.2T，實(shí)際安全系數(shù)=4.72，符合設(shè)計(jì)要求；8.1T大于7.2T，實(shí)際安全系數(shù)=4.5，符合設(shè)計(jì)要求；8T大于7.2T，實(shí)際安全系數(shù)=4.44，符合設(shè)計(jì)要求。

3　驗(yàn)證及結(jié)論

整體吊具經(jīng)試吊后，左右兩側(cè)分別進(jìn)行配置，達(dá)到了整個(gè)吊具的各方向的平衡，目前我公司的伊拉克項(xiàng)目采用的此類型吊具使用狀況良好，其他類似柴油機(jī)發(fā)電機(jī)組也可采用此類型的吊具，滿足其整體吊裝的要求。

14737-2009《港口裝卸用吊索使用技術(shù)條件》[S].

16762-2009《一般用途鋼絲繩吊索特性和技術(shù)條件》[S].