船用貨物吊梁強度測試工裝設計

2020-10-23 09:20:00劉賢興沈佳濱賀春標

機電設備 2020年5期

劉賢興，沈佳濱，賀春標

（昆山吉海實業有限公司，江蘇蘇州 215331）

0 引言

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

船用貨物吊梁生產時，船級社有明確規定，須做強度測試以驗證是否符合船級社規范要求。通常情況下，船級社會委派驗船師到生產單位模擬實際使用工況進行靜態強度測試。吊梁測試時需做工裝，工裝成本在吊梁生產中占比很大，有時甚至超過吊梁本身。因此1 套好的工裝，對吊梁接單至關重要。本文根據所生產過的吊梁，分析其共性，設計了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，取得了較好的經濟效益[2]。

1 吊梁結構型式

昆山吉海實業有限公司生產的吊梁型式主要有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：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：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：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 通用工裝設計

工裝設計時，分析各吊梁特點，找出其共性，設計出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

固定點設置在測試架內，測試架為框架結構，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，將測試架的承載能力設定為250 t；吊梁的最大寬度W為1 421 mm，故將測試架內寬設定為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，將測試架內長設定為6 900 mm。根據這些參數，設計出如圖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。考慮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 單吊機起吊工裝設計

單吊機起吊時，為減少場地空間，設計出圖9所示的測試方案。在90°夾角方向上設置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，將連接梁的抗拉強度設定為150 t，再根據與測試架的配合要求，設計出如圖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。