柴油機-發電機組整體吊裝吊具開發

牛春紅,欒寶偉（南車四方車輛有限公司,山東青島　266000）

柴油機-發電機組整體吊裝吊具開發

牛春紅,欒寶偉
（南車四方車輛有限公司,山東青島266000）

根據卡特柴油機-發電機組的結構特點，簡要分析了機組整體吊裝吊具的各部分組成及各點所承受載荷，并對各點的應力及強度進行校核計算，以確保吊具的安全性。

吊具；結構；強度；校核；安全性

0　引言

內燃機車或動車由于柴油機、發電機組在車上組裝后，安裝座的位置誤差較大，因此多采用車上組裝后現場焊接車體安裝座的方式，以此保證柴油機、發電機組裝后的精度，但是總裝時現場焊接安裝座，往往造成車體變形大而現場無調整手段的局面，此時若采用先油漆后焊接的工藝流程，對表面油漆破壞較大，為實現先油漆后總裝的流程，卡特柴油機與發電機采用的是車下預組到公共底架，然后整體吊裝至動車車體安裝的方式，此方式可以保證柴油機-發電機組組裝質量，但預組裝后的柴油機-發電機組重約20噸，重心位置不對稱吊裝位置較高，距地面約為2米，且為三點吊裝，三點的承載不同，同時由于廠房天車吊鉤高度的限制（僅為8.5米），因此柴油機的吊具設計難度較大，需要設計專用的吊具吊裝此機組。

1　設計方案確定

根據柴油機組重心位置，柴油機組吊點位置，同時考慮廠房天車最大鉤高8.5m，柴油機最小起吊高度（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。

根據吊點、重心位置確定各吊點載荷分配比例：柴油機吊點1須承載至少4980kg，柴油機吊點2承載。

2　設計強度校核

2.1以下為主橫梁強度校核

主橫梁選用一根28a工字鋼，材料為16Mn，如圖2所示。

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

主橫梁承載20T，根據柴油機及發電機吊點載荷分配比例，計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處的彎應力。

經計算橫梁抗彎斷面系數=1404，材料的允許應力117.5MPa，安全系數4，左端實際應力87.04MPa，87.04MPa＜117.5Mpa,實際安全系數5.4，符合設計要求。

材料的允許應力117.5MPa，安全系數4。

左端實際應力87.04Mpa,87.04MPa＜117.5Mpa,實際安全系數5.4，符合設計要求。

右端實際應力63.87Mpa,63.87MPa＜117.5Mpa,實際安全系數7.4，符合設計要求。

2.2環形繩強度校核

主橫梁上采用2根Φ28×450的環形繩。

兩根環形繩載荷=20T，吊帶之間的夾角小于90°

兩根環形繩相當于4根鋼索，因此根據GB8918-2006Φ28鋼索夾角小于90°時，安全載荷20.16T，安全系數=4，20.16T大于20T實際安全系數4.03，符合設計要求。

2.3次橫梁強度校核次橫梁通過一根16×48（10節）起重鏈和一根16×48（2節）起重鏈與次橫梁下吊耳連接，承擔將柴油機安全吊起的活動。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處的彎應力橫梁抗彎斷面系數=857.83，材料的允許應力117.5MPa，安全系數4，實際應力=7200×9.8×0.884/857.83=72.71MPa

72.71MPa＜117.5MPa實際安全系數6.46，符合設計要求

2.4主橫梁上吊耳抗剪計算

吊耳截面圖如圖9所示：

吊耳材料：Q345，由于吊耳材料為Q345，

材料的允許應力345MPa，安全系數=6，

所以吊耳允許應力57.5MPa

吊耳38處為危險斷面，其允許剪應力46MPa

實際承受的剪應力=10000×9.8÷{2（38×35）}=36.84MPa

36.84MPa＜46MPa符合設計要求

2.5主橫梁下吊耳強度校核

圖10是下吊耳的外形圖，材料的允許應力345MPa，

安全系數=6，所以吊座允許應力57.5MPa

其中 port為串口類 QSerialPort的實例，read（）為串口讀取函數，readyRead（）為串口port接受到數據的信號；connect（...）語句則表示每當串口port接收到數據，就執行串口讀取函數read（）。

吊耳25處為最危險斷面，其允許剪應力46MPa

其14.4T端部實際承受的剪應力78.4MPa＜46MPa，符合設計要求。

其5.6T端部實際承受的剪應力30.49MPa＜46MPa，符合設計要求。

2.6起重鏈強度校核

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

16×48起重鏈在直吊時安全載荷8T，安全系數=4.

8T大于5.6T，實際安全系數=5.71，符合設計要求。

8T大于7.2T，實際安全系數=4.44，符合設計要求。

2.7主橫梁卸扣強度校核

（1）吊具主橫梁上吊耳分別連接2個17T的弓形卸扣和2個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17T的弓形卸扣和一個15.3T的鏈條卸扣，安全系數=4.

17T大于14.4T，實際安全系數=4.72，符合設計要求。

15.3T大于14.4T，實際安全系數=4.25，符合設計要求。

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

17T大于5.6T，實際安全系數=12.14，符合設計要求。

15.3T大于5.6T，實際安全系數=10.93，符合設計要求。

（2）吊具主橫梁下吊耳14.4T承載端連接一個15.3T鏈條卸扣，5.6T

承載端連接一個8.5T弓形卸扣、一個8.1T鏈條卸扣和一個8TD型卸扣。

主橫梁下吊耳14.4T承載端連接一個15.3T鏈條卸扣，安全系數=4

15.3T大于14.4T，實際安全系數=4.25，符合設計要求。

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

8.5T大于5.6T，實際安全系數=6.07，符合設計要求；

8.1T大于5.6T，實際安全系數=5.79，符合設計要求；

8T大于5.6T，實際安全系數=5.71，符合設計要求。

2.8次橫梁卸扣強度校核

吊具次橫梁左右吊耳分別連接2個8.5T弓形卸扣、2個8.1T鏈條卸扣和2個8TD型卸扣，安全系數=4。左右吊耳各承載7.2T。8.5T大于7.2T，實際安全系數=4.72，符合設計要求；8.1T大于7.2T，實際安全系數=4.5，符合設計要求；8T大于7.2T，實際安全系數=4.44，符合設計要求。

3　驗證及結論

整體吊具經試吊后，左右兩側分別進行配置，達到了整個吊具的各方向的平衡，目前我公司的伊拉克項目采用的此類型吊具使用狀況良好，其他類似柴油機發電機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條件》[S].

16762-2009《一般用途鋼絲繩吊索特性和技術條件》[S].