柴油机-发电机组整体吊装吊具开发

2015-07-26牛春红栾宝伟南车四方车辆有限公司山东青岛266000

山东工业技术 2015年4期

关键词：吊耳吊具校核

牛春红,栾宝伟（南车四方车辆有限公司,山东青岛　266000）

柴油机-发电机组整体吊装吊具开发

牛春红,栾宝伟
（南车四方车辆有限公司,山东青岛266000）

根据卡特柴油机-发电机组的结构特点，简要分析了机组整体吊装吊具的各部分组成及各点所承受载荷，并对各点的应力及强度进行校核计算，以确保吊具的安全性。

吊具；结构；强度；校核；安全性

0　引言

内燃机车或动车由于柴油机、发电机组在车上组装后，安装座的位置误差较大，因此多采用车上组装后现场焊接车体安装座的方式，以此保证柴油机、发电机组装后的精度，但是总装时现场焊接安装座，往往造成车体变形大而现场无调整手段的局面，此时若采用先油漆后焊接的工艺流程，对表面油漆破坏较大，为实现先油漆后总装的流程，卡特柴油机与发电机采用的是车下预组到公共底架，然后整体吊装至动车车体安装的方式，此方式可以保证柴油机-发电机组组装质量，但预组装后的柴油机-发电机组重约20吨，重心位置不对称吊装位置较高，距地面约为2米，且为三点吊装，三点的承载不同，同时由于厂房天车吊钩高度的限制（仅为8.5米），因此柴油机的吊具设计难度较大，需要设计专用的吊具吊装此机组。

1　设计方案确定

根据柴油机组重心位置，柴油机组吊点位置，同时考虑厂房天车最大钩高8.5m，柴油机最小起吊高度（公共底座底面距地面）4.6m，确定吊具的最大高度不能超过3m，确定吊具组成：主横梁、次横梁、卸扣、链条卸扣、环形绳和起重链，主梁及次梁分别选用Q345的工字钢。见图1。

根据吊点、重心位置确定各吊点载荷分配比例：柴油机吊点1须承载至少4980kg，柴油机吊点2承载。

2　设计强度校核

2.1以下为主横梁强度校核

主横梁选用一根28a工字钢，材料为16Mn，如图2所示。

主横梁通过一个次横梁和一根16×48（12节）起重链与主横梁下吊耳连接，承担将柴油机安全吊起的活动。主横梁截面如图4所示。

主横梁承载20T，根据柴油机及发电机吊点载荷分配比例，计算出横梁的每端受载荷分别为14.4T和5.6T，主横梁主要承载866mm和1634mm处的弯应力。

经计算横梁抗弯断面系数=1404，材料的允许应力117.5MPa，安全系数4，左端实际应力87.04MPa，87.04MPa＜117.5Mpa,实际安全系数5.4，符合设计要求。

材料的允许应力117.5MPa，安全系数4。

左端实际应力87.04Mpa,87.04MPa＜117.5Mpa,实际安全系数5.4，符合设计要求。

右端实际应力63.87Mpa,63.87MPa＜117.5Mpa,实际安全系数7.4，符合设计要求。

2.2环形绳强度校核

主横梁上采用2根Φ28×450的环形绳。

两根环形绳载荷=20T，吊带之间的夹角小于90°

两根环形绳相当于4根钢索，因此根据GB8918-2006Φ28钢索夹角小于90°时，安全载荷20.16T，安全系数=4，20.16T大于20T实际安全系数4.03，符合设计要求。

2.3次横梁强度校核次横梁通过一根16×48（10节）起重链和一根16×48（2节）起重链与次横梁下吊耳连接，承担将柴油机安全吊起的活动。次横梁截面如图8所示。

次横梁承载14.4T，次横梁每端承载7.2T，次横梁主要承载884mm处的弯应力横梁抗弯断面系数=857.83，材料的允许应力117.5MPa，安全系数4，实际应力=7200×9.8×0.884/857.83=72.71MPa

72.71MPa＜117.5MPa实际安全系数6.46，符合设计要求

2.4主横梁上吊耳抗剪计算

吊耳截面图如图9所示：

吊耳材料：Q345，由于吊耳材料为Q345，

材料的允许应力345MPa，安全系数=6，

所以吊耳允许应力57.5MPa

吊耳38处为危险断面，其允许剪应力46MPa

实际承受的剪应力=10000×9.8÷{2（38×35）}=36.84MPa

36.84MPa＜46MPa符合设计要求

2.5主横梁下吊耳强度校核

图10是下吊耳的外形图，材料的允许应力345MPa，

安全系数=6，所以吊座允许应力57.5MPa

其中 port为串口类 QSerialPort的实例，read（）为串口读取函数，readyRead（）为串口port接受到数据的信号；connect（...）语句则表示每当串口port接收到数据，就执行串口读取函数read（）。

吊耳25处为最危险断面，其允许剪应力46MPa

其14.4T端部实际承受的剪应力78.4MPa＜46MPa，符合设计要求。

其5.6T端部实际承受的剪应力30.49MPa＜46MPa，符合设计要求。

2.6起重链强度校核

（1）吊具主横梁下吊耳连接次横梁和一根16×48（12节）起重链，起重链端部的横梁承载5.6T。

16×48起重链在直吊时安全载荷8T，安全系数=4.

8T大于5.6T，实际安全系数=5.71，符合设计要求。

8T大于7.2T，实际安全系数=4.44，符合设计要求。

2.7主横梁卸扣强度校核

（1）吊具主横梁上吊耳分别连接2个17T的弓形卸扣和2个15.3T的链条卸扣。主横梁两端部分别承载14.4T和5.6T。

主横梁承载14.4T的端部横梁使用一个17T的弓形卸扣和一个15.3T的链条卸扣，安全系数=4.

17T大于14.4T，实际安全系数=4.72，符合设计要求。

15.3T大于14.4T，实际安全系数=4.25，符合设计要求。

主横梁承载5.6T的端部横梁使用一个17T的弓形卸扣和一个15.3T的链条卸扣，安全系数=4.

17T大于5.6T，实际安全系数=12.14，符合设计要求。

15.3T大于5.6T，实际安全系数=10.93，符合设计要求。

（2）吊具主横梁下吊耳14.4T承载端连接一个15.3T链条卸扣，5.6T

承载端连接一个8.5T弓形卸扣、一个8.1T链条卸扣和一个8TD型卸扣。

主横梁下吊耳14.4T承载端连接一个15.3T链条卸扣，安全系数=4

15.3T大于14.4T，实际安全系数=4.25，符合设计要求。

主横梁下吊耳，5.6T承载端连接一个8.5T弓形卸扣、一个8.1T链条卸扣和一个8TD型卸扣，安全系数=4，

8.5T大于5.6T，实际安全系数=6.07，符合设计要求；

8.1T大于5.6T，实际安全系数=5.79，符合设计要求；

8T大于5.6T，实际安全系数=5.71，符合设计要求。

2.8次横梁卸扣强度校核

吊具次横梁左右吊耳分别连接2个8.5T弓形卸扣、2个8.1T链条卸扣和2个8TD型卸扣，安全系数=4。左右吊耳各承载7.2T。8.5T大于7.2T，实际安全系数=4.72，符合设计要求；8.1T大于7.2T，实际安全系数=4.5，符合设计要求；8T大于7.2T，实际安全系数=4.44，符合设计要求。