吊梁特点及其设计要点.pdf
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1、rane&LiftingForum吊装专栏吊梁特点及其设计要点谢光星森松(江苏)重工有限公司上海分公司上海2 0 0 10 0摘要重工行业各类设备的吊装都离不开吊梁,吊梁的设计是吊装技术中的关键技术。如何将吊梁设计的既安全可靠又经济实用,如何根据不同适用场景设计合适的吊梁,对于吊技术的进步有着重大意义。通过分析研究得出了几种常用形式吊梁的特点及适用场景,并且分析了吊梁设计方法及其关键点。关键词吊梁箱型吊梁吊装轴耳中图分类号TE682文献标识码B文章编号16 7 2-9 32 3(2 0 2 3)0 5-0 0 8 0-0 5吊梁是起重作业中广泛使用到的一种起重工具,特别是石油化工、电力、海洋工
2、程模块等重工业,各类型设备从工厂生产制造、发货装卸和现场安装各个环节的起吊都要用到吊梁。不同场合下不同特点的设备所用吊梁各不相同。如何将吊梁设计的既安全可靠又经济实用,这是吊装技术工作的重要一环。1吊梁的分类和特点吊梁根据主体的截面形式主要可以分成:钢管式吊梁、工字截面吊梁和箱型截面吊梁三类。根据吊梁使用场景和被吊物特点,每种截面形式的吊梁吊点设计方案各式各样,从而又衍生出更多种类和特点的吊梁。也有其他一些组合式截面的吊梁,比如双槽钢、格构式等。1.1钢管式吊梁钢管式吊梁是最简易、轻便的一种吊梁,由于其主要承受压力,非受弯构件,在相同自重情况下具有更大的承80 化工建 2 0 2.5 载能力。
3、适用于吊装高度足够但要求吊梁最轻便的场合。其主要构成包括主受力支撑钢管及起吊吊耳。其常用形式详见图1一图3。(1)吊梁形式一(图1):该形式吊梁结构简单,钢管上开槽将吊耳插焊接即可,可以根据需要设置多组吊耳,广泛应用于各种起吊场合。其缺点是不能承受弯矩,上部和下部吊索的卸扣必须挂在同一个吊耳上,且吊梁不能受弯,不可错位使用。因此使用中吊点间距改变时,吊梁上部和下部的吊索都需要拆卸更换吊耳孔位置。为此,吊具挂到吊钩上后吊钩到吊梁总高度较高,当起重机起升高度不足时这种吊梁不能满足起吊要求。(2)吊梁形式二(图2):这种形式吊梁不承受任何弯矩。其吊耳孔中心和主受力钢管轴心在同一条线上,起吊时吊梁主体
4、仅承受压力,所以更适用于起重量大的场合,如大型塔器、模块等设备的起吊。其缺点是只能两端起吊,针对不同吊点间距只能通过增加或拆除中间管段的方式吊耳钢管额定起吊SWL=XXT图1钢管式吊梁形式一rane&Lifting Forum吊装专栏来调整。的起吊。上部可以只设置一组或几组吊耳,且上部吊索具(3)吊梁形式三(图3):这是一种纯支撑式的吊梁,可以固定不动,不必频繁更换。下部吊耳与上部耳水平间主吊索挂吊钩上下部设备吊耳上;中部通过此吊梁支撑距越大其起吊能力越弱,同一根吊梁各个吊点设计最大分开;此吊梁上部两个小吊耳也用吊索挂吊钩上,主要起起吊能力各不相同,可充分发挥其起吊极限能力。到拉住吊梁的作用。
5、此吊梁两端吊索支撑的主绳槽区域(2)形式二(图5):该吊梁由钢板焊接成H型截面为圆弧形。这种吊梁形式避免了使用大卸扣连接,能进行吊梁本体。其上部吊点根据需要设置一组或者多组,一般更大吨位的吊梁,与吊索具匹配性更高,因此也是最经济不超过三组,中间1一2 组用于单钩起吊,两端一组用于双的一种吊梁。其广泛应用在各类大型塔器的安装起吊中。钩抬吊。单钩起吊时,设置两组吊耳的目的是充分利用吊实际应用中,主体截面形式不局限于钢管式,也可以是H梁的起吊能力。中间一组吊耳用于降低上部吊索具高度钢或者箱型截面等。(在相同的吊索夹角下,吊耳间距越小则吊索占用的起升1.2工字形截面吊梁高度越小),但是利用中间一组吊耳
6、起吊时下部边上吊点工字形截面吊梁是常见的吊梁形式,应用最为广泛,起吊能力就很小。为此,上部设置间距更大的第二组吊点,能满足各种场景的使用要求,特别适合于吊车起升高度这样虽然吊索占用的起升高度更大,但是外侧吊点的起有限的场合。其具有较大抗弯曲能力,通过缩小上部吊耳吊能力将得到提升。间距可以有效降低吊索具占用的起升高度。合理的高宽(3)形式三:该吊梁指下部需要许多间距的吊点。为比和截面设计能让吊梁钢材利用效率最大化,节约材料。此,将下部吊耳设计成一块整体的吊耳板。这种形式和吊吊梁主要由工字截面(H截面)主梁和吊耳及加强筋等构梁通用性大大增强,多用于产品种类特别多、吊点间距多成。根据不同吊装要求,吊
7、梁的形式可以设计成多种多样种多样的使用场景下。的形式,常用的形式如图4、图5所示。1.3箱型吊梁(1)形式一(图4):该吊梁主要由成品H型钢或者箱型吊梁主梁体由上下翼板和双腹板构成,吊点多工字钢为吊梁本体,每个吊点位置焊接吊耳,吊耳处H钢采用轴耳形式,主要用于特大型设备的起吊。由于工字型上加筋板加固。其制作简单,能满足不同吊点间距的重物截面吊梁多为板式吊耳的形式,所以需要穿卸扣。而大吨吊耳钢管A-AA厂B-BBALJB图2 钢管支撑式吊梁形式二钢管小吊耳主绳槽挡绳螺杆图3钢管支撑式吊梁形式三吊耳筋板H型钢O1图4工字截面吊梁形式一油化工建设 2 0 2 3.5 8 1 rane&Lifting
8、Forum吊装专栏抬吊吊耳吊耳H主梁O筋板运输用吊耳支撑用支腿!图5工字截面吊梁形式二位卸扣笨重、昂贵,且使用不方便,与吊索匹配难度大,吊索穿过卸扣时起吊能力也折损严重。因此,当设备重量特别重(50 0 t以上)时,箱型吊梁的优势可充分发挥出来,具有更大的抗弯强度和整体稳定性,采用轴耳的吊点形式更有利于钢丝绳直径的最小化,吊索绕过轴吊后对吊索起吊能力折减很小。在船上、码头等有重型吊机的场合多应用这种箱型大吊梁。箱型吊梁一般做成中间大两头小,多组轴耳设置在吊梁两侧腹板上;也有设计成多段螺栓连接或销轴连接的可拆卸形式,自由组合成不同长度和起吊工况,从而实现用途用法的多样化。两吊钩抬吊的吊梁是常见的
9、箱型吊梁演变形式,其两端设置抬吊吊点,下部设置吊耳或者吊钩用于连接吊索。这种吊梁适用于设备长度短,重量又超过单台行车起吊能力,两行车无法直接抬吊的情况。根据吊梁和吊运部件的特点,吊梁下的吊点可以设计成不同的样式。1.4吊装框架和组合吊梁吊装框架构造复杂,多针对特定设备的吊装设计,能够满足设备上多点同时起吊和各吊点都竖直起吊的要求,能有效防止设备单点的起吊受力变形,多应用于刚性差的设备模块的起吊。其缺点是制作复杂,通用性差,成本较高。其设计计算难度也最大,通常需要用到STAAD、PRO、A N SY S等结构分析软件进行模拟分析。组合吊梁顾名思义就是多根吊梁组合形成的吊梁组,应用于特殊和复杂的吊
10、装工况,是根据特定需求而进行设计。多用于起吊能力不足需要多机抬吊的场合,或者用多件吊梁组合替代吊框的作用。2吊梁的设计要点2.1设计计算标准和依据GBT26079-2010是国内吊梁设计制造的主要规范依据,其对设计计算的类别、安全系数、制造误差、焊接和8 化 速 2.5 探伤要求、涂装、载荷试验等都有具体的要求。再结合钢结构设计规范和大件吊装规范,设计出来的吊梁完全满足标准规范的要求。国外ASME规范要求和国标基本一致,其他DNV等规范要求差异较大,需参照具体规范要求进行设计计算。2.2吊梁设计安全系数吊梁设计载荷为额定起吊重量,其值不小于被吊物重量、吊索具和吊梁重量之和,还需要考虑载荷冲击、
11、动载等综合影响。结合吊梁的用途和使用环境,吊梁强度设计安全系数一般情况下取2,重要危险性大吊梁取3;连接件的安全系数(包括吊耳),一般吊梁取2.4;重要危险性的吊梁,安全系数取3.6。有特殊要求的按要求执行,但不低于此规定。对于轴向受压的构件,稳定性安全系数不低于5。参照行车,吊梁垂直挠度最大为跨度的1/7 0 0。由于吊梁垂直挠度对于起吊影响不大,为此建议吊梁垂直挠度控制在长度的1/50 0 以内即可。2.3吊梁材料及许用应力碳素结构钢Q235B等符合GB700-2006;低合金高强度结构钢Q355B等符合GB/T1591-2018,优先选用Q355B。无缝钢管符合GB/T8162-1999
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