“小吊耳,大智慧”方能四两拨千斤

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  摘 要:众所周知,涉及到起重的很多设备及设备安装,尤其是港口装卸都不可避免的使用吊耳。吊耳相对整个系统的重量微不足道,然而作为一个连接的小部件,却关系到整个系统的稳定性、安全性,一旦吊耳失效,整个系统将面临崩溃,导致危险的发生,可见吊耳在设计整个系统设计的重要性。小小的吊耳设计,关系到吊耳强度的设计方法与计算方法也是多种多样,层出不穷,如何选择就需要根据使用的实际情况进行具体分析。
  关键词:港口装卸;吊耳;设计方法
  一、概述
  吊耳作为起重系统中的重要零部件,在系统中可能受到拉升、挤压、剪切、弯曲等受力,受力情况较为复杂,涉及到吊耳的受力分析方法也比较多,如何根据吊耳的具体使用情况来选择计算公式,首先就要对常用的计算公式的适用条件有初步的了解。
  R:吊耳外缘有效半径;d:孔径;δ:吊耳厚度;P:吊耳所受载荷;K:动载荷系数,一般取1.1~1.25。
  由(1)式可见,当销轴或卡环已定时,R2+r2[]R2-r2越小,吊耳所承受的应力越小,通常取R=(3~4)r,可以在耳板两侧焊加强板,加强板板厚为δ1,此时公式中的δ改为2δ1+δ0,R改为加强板半径R0,拉曼公式计算简单,但局限于吊耳内径与销轴的尺寸配合要求,只有当{d-d1(销轴直径)}≤0.02d时适用,随着使用过程中的磨损,配合精度已不能看成面接触,公式不再适用,那就要根据常用的应力公式进行计算。
  三、常用的强度校核方法
  P:载荷;δ:板材厚度;d:吊耳孔径;d1:拉伸时轴心距水平方向吊耳边缘的距离;d2:吊耳外缘理论半径与吊耳孔径的差值;d3:销轴直径;L:焊缝长度;H:轴心到母材距离。
  四、吊耳的布局对整个吊具的受力影响
  合理的布局吊耳的位置和方向,可以使组合应力得到明显改善:吊耳向外侧移动,使水平分量增大,压应力随之增大,也使得上吊系载荷增大,但系统弯矩减小,反之亦然,通过调整,使各部分强度得到充分利用,而不影响系统安全性,从而节约成本,提高使用率。以某生产车间轨道安装用的吊梁为例,轨道自重10T,通过如右图所示的吊具进行吊装。
  在上吊系夹角不变的情况下,通过上下吊耳的位置的移动,可以明显改变整个吊具的应力的分布,当a=b时,整个吊具主体只有水平方向的压力作用,可以选用普通材料及较小的規格尺寸就可以满足使用要求,当a≠b时,吊具主体除受到水平方向的压力外,还要承受弯矩的作用,a与b的差值越大,弯矩也随之增大,对吊具主体的强度要求也就越大,制造成本及危险系数增加,吊耳科学的布局可以使应力分布趋于合理,有效提高材料使用率。
  五、综述
  吊耳受力的多方面考虑以及吊耳如何合理的设计,使之满足安全的前提下,达到节省材料、便于制作、降低成本的目的。
  ①拉曼公式:对吊耳的主要尺寸进行设计,但必须满足必要的使用条件,在使用过程中的磨损及变形超出范围时要及时进行重新校核。拉曼公式的优点有:简单易记,操作方便,拉曼公式的局限性:局限在于吊耳孔径与销轴轴径的尺寸配合要求{d-d1(销轴直径)}≤0.02d,使用范围受到限制,于是还要借助常用的强度校核方法进行校核。②常用的拉伸、剪切、挤压、弯矩校核:通过对吊耳的受力分析,借助于受力截面、载荷、力臂等因素,拉伸、剪切、挤压及弯矩的强度并不一样,需要区别对待。在进行计算时,一定要正确判断受力的截面部位及数量。③吊耳的布局:吊耳的布局对整个吊系受力有着深远的影响,是设计的一个重要因素,吊耳的布局不只是影响吊耳的受力,对以吊装货物的吊具为例,由于吊耳跨度的变化,直接导致与起重机连接的钢丝绳或铁链的受力大小,两个钢丝绳或铁链的夹角越大,其所受的张力也越大,同时稳定性也随之降低。通过合理的吊耳选型与布局可以增强系统的安全性,同时有效的降低成本,缩短制造工期,延长使用寿命。
  吊耳在我们的日常生产与维修中普遍存在,其重要性与安全性不言而喻,吊耳的标准化、规范化需要我们不断的总结与研究分析,九九归一,最终科学化、数据化,达到正确指导我们的安全生产行为,实现巩固基础、屏蔽风险的目的。
  参考资料:
  [1]宋晓磊,侯德民,赵军,孙文博.大型塔设备轴式吊耳危险截面分析——兼谈吊耳的强度设计标准[J].化工设备与管道,2013,50(04):19-22.
  [2]张晓明.吊耳的设计计算及吊装[J].杭氧科技,2013(02):29-32.
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