大型設(shè)備吊裝方案設(shè)計(jì)

張本彤，袁維

（湖北新冶鋼，湖北 黃石 435000）

大型設(shè)備吊裝方案設(shè)計(jì)

張本彤，袁維

（湖北新冶鋼，湖北 黃石 435000）

在冶金設(shè)備安裝過(guò)程中，大型設(shè)備吊裝是設(shè)備安裝的重要環(huán)節(jié)，這些設(shè)備大型化、重型化、安裝位置高，導(dǎo)致設(shè)備吊裝施工技術(shù)難度大、操作復(fù)雜、風(fēng)險(xiǎn)較大。本文著重介紹我廠軋制線設(shè)備安裝過(guò)程中粗軋機(jī)立軋減速機(jī)的吊裝設(shè)計(jì)。

大型設(shè)備；吊裝；強(qiáng)度計(jì)算

我廠中棒軋制線廠房?jī)?nèi)設(shè)計(jì)安裝的粗軋機(jī)立軋減速機(jī)，重量為66 t，廠房?jī)?nèi)設(shè)有50 t行車、32 t行車各一臺(tái)，單臺(tái)行車不能滿足其吊裝要求，為了節(jié)約設(shè)備安裝成本，我們決定利用現(xiàn)有兩臺(tái)行車進(jìn)行雙機(jī)抬吊減速機(jī)，并根據(jù)吊裝需要設(shè)計(jì)雙機(jī)抬吊吊具。減速機(jī)主要參數(shù)：自重為66 T，減速機(jī)本體高度為1.25 m，寬2.16 m，減速機(jī)底座高度為13.185 m，地腳螺栓頂部標(biāo)高為13.350 m。50 t行車與32 t行車相關(guān)參數(shù)：行車軌道標(biāo)高16.2 m，行車起升極限高度為15.5 m，兩臺(tái)行車吊鉤間距7.15 m。

1 吊裝方案確定

由于減速機(jī)的重量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)廠房?jī)?nèi)單臺(tái)行車的起吊能力，因而該減速機(jī)的吊裝采用50 T和32 T行車雙機(jī)抬吊，吊具設(shè)計(jì)為一根箱形梁吊具掛減速機(jī)底部的吊裝結(jié)構(gòu)（圖1）。

減速機(jī)起升高度應(yīng)≥減速機(jī)本體高度+地腳螺栓頂部標(biāo)高+吊具高度+行車與吊具之間、減速機(jī)與地腳螺栓頂高之間的安全距離=1.25+13.35+0.7+0.3=15.6 m，由于行車起升極限高度為15.5 m，所以我們決定拆除兩臺(tái)行車吊鉤，將吊具直接安裝在兩吊鉤的銷軸上，于是起升高度可達(dá)到16.2 m，滿足起升高度要求。

圖1 吊裝結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

2 吊具載荷分布計(jì)算

根據(jù)兩臺(tái)行車靠近時(shí)兩吊鉤的間距為7150 m，一臺(tái)行車最大載荷為50 T，另一臺(tái)行車為32 T，為保證兩行車的載荷均勻，減速機(jī)吊點(diǎn)C點(diǎn)距50 T行車為1350 mm，D點(diǎn)距32 T行車為3700 mm，兩行車的受載情況(吊具自重按5 T計(jì))，如圖2。

圖2 吊具載荷分布及彎矩圖

3 吊具初步設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核

（1）吊具的截面及材質(zhì)確定。吊具采用箱形結(jié)構(gòu)，材質(zhì)Q3 4 5-B，焊縫高度為0.5 t（t為鋼材厚度），焊接處板材雙面坡口。吊具高H=700 mm，寬B=600 mm，板厚d=25 mm，Q3 4 5鋼板許用應(yīng)力[σ]=170 MP a，吊具的截面如圖3所示。

圖3 吊具截面圖

（2） 吊 具 慣 性 矩：Iy=2×d×(H-2 d)3/12+2×B×d×(H/2-d/2)2=4.561×10-3m4

吊具的抗彎系數(shù)：

W=Iy/(H/2)=4.561×10-3/0.7/2=1.303×10-2m3

彎 矩 作 用 應(yīng) 力：σ=Mmax/W=86.43×104/1.303×10-2=66.33 MP a＜ [σ]=170 MP a，故吊具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滿足承載強(qiáng)度要求。

4 銷軸強(qiáng)度校核

（1）銷軸設(shè)計(jì)。減速機(jī)吊裝時(shí)兩臺(tái)行車分別通過(guò)銷軸和吊具連接，由于50 T行車受力較大，故以此所受的力作為主要強(qiáng)度校核依據(jù)，銷軸采用45#調(diào)質(zhì)鋼，直徑為φ160 mm，受力部分長(zhǎng)度為500 mm。

（2）銷軸抗彎強(qiáng)度校核。

已知銷軸受剪切力Ra=46.22×104N

銷軸受力部分長(zhǎng)度為L(zhǎng)=0.5 m

動(dòng)載系數(shù)，取k=1.15

45#鋼許用彎曲應(yīng)力[σ]=180 MP a

M=RaL/4=46.22×104×0.5/4=5.778×104N·m

W=πd3/32=3.14×0.163/32=4.021×10-4m3

σ=k(M/W)=1.15×(57.78/4.021×10-4)=165 MP a<[σ]=180 MP a

經(jīng)校核，銷軸抗彎強(qiáng)度滿足要求。

（3）銷軸抗剪強(qiáng)度校核。

已知45#鋼施用剪應(yīng)力[τ]=100 MP a

剪力Q=Ra/2=46.22×104/2=23.11×104N

銷軸截面面積：

A=πd2/4=3.14×0.162/4=0.0201 m2

τ=k(4/3)×(Q/A)=1.15×(4/3)×(23.11×104/0.0201)=17.63 MP a<[τ]=100 MP a，

經(jīng)校核，銷軸抗剪強(qiáng)度滿足要求。

5 鋼絲繩計(jì)算

（1）鋼絲繩理論受力P計(jì)算。

（3）鋼絲繩的選用計(jì)算及校核。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式近似估算，當(dāng)公稱抗拉強(qiáng)度為1550 MP a時(shí)，S=474 d2，計(jì)算選用常用6×37(b)-1570的纖維芯鋼絲繩，抗拉強(qiáng)度為：σ=1570 MP a，則：

查鋼絲繩相關(guān)數(shù)據(jù)手冊(cè)，選取相近標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，

6×37(b)-1570，直徑d=42 mm的纖維芯鋼絲繩，其公稱最小破斷拉力[S]=816 K N>S=738 K N，滿足吊裝要求。

6 結(jié)語(yǔ)

經(jīng)過(guò)周密的技術(shù)論證和施工準(zhǔn)備，我們安全、高效、低成本的完成了本次減速機(jī)吊裝就位任務(wù)，有效保證了施工進(jìn)度。

[1]大型設(shè)備吊裝工程施工工藝標(biāo)準(zhǔn)(S H/T 3515-2003).

[2]孫愛萍，等，大型設(shè)備吊裝方案優(yōu)化[J].煤炭技術(shù)，2010，29(3)；155-157.

[3]羅頂瑞，朱兆華，大型吊裝組織設(shè)計(jì)與方案實(shí)例分析[M]，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2008.

[4]華玉潔.超重機(jī)械與吊裝[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.

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