板式吊耳的设计计算

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在灯泡贯流式水轮发电机组的安装和检修工作中，大型设备的吊装就位、翻身放置都要使用到吊耳。经常使用的吊耳主要分两大类：管式吊耳与板式吊耳，其中板式吊耳的应用较为普遍。

2 设计方案1套完整的板式吊耳设计方案必须包含 4个方面：吊耳的材料选择、吊耳的尺寸设计、吊耳的强度校核、吊耳的焊缝强度校核。

2.1 吊耳的材料选择吊耳的材料选择应遵循与设备母材材质相同或相近的原则，特殊情况下，也应采用比设备母材高- 个级别的材料。水电站-般都是采用碳素结构钢，如 Q235；或是低合金高强度结构钢，如 Q345，均具有较好的可焊性。根据不同材质的钢材板厚取[.厂v]值，只要满足下式的要求，吊耳的强度就可以满足实际要求 (见图 1)。

F R r2 r ]× ≤ l/v J式中， 为吊耳板孔壁承压应力 (MPa)；[fv]为吊耳板材料抗剪强度设计值 (N/rnrn2)。

收稿 日期：2013-03-20作者简介：韦东辰 (1991-)，女，主要从事水轮发电机检修维护工作。Email：337311149###qq.com· 42 ·8 -d图 1 吊耳强度计算示意2.2 吊耳的尺寸设计某水电站的灯泡贯流式机组检修，要将顶罩吊移至上游流道前放置，由于顶罩上没有吊耳，需要由检修单位根据顶罩的外形尺寸、结构特点、起吊重量、吊耳受力等情况，自行设计 、现掣接吊耳。已知顶罩的起吊重量为60 t，直径为9.5 m，为了保证起吊的平衡性和稳定性，计划使用4个板式吊耳，每个 吊耳 的起吊重量为 15 t，吊耳的材质为Q235，与顶罩的材质-样〖虑到起吊时的动载因素、安全因素、可靠因素、摩擦系数等，在实际设计计算时，每个吊耳的承载力按照20 t来考虑。根据著名的拉曼公式得知，吊耳的宽度、厚度与吊耳直径三者的关系如下：小水电 2013年第4期 (总第172期) 技术交流B (2.4～2.6)da (0.9-1.05)d≥式中， 为吊耳板的长度 (mm)； 为吊耳板孔壁厚度 (mln)；d为吊耳孔直径 (1/ln)；R为吊耳板外缘有效半径 mm)。

经过计算，6×371的钢丝绳在抗拉强度为1 850 MPa时，39 mlTl的钢丝绳采用单绳双股的形式可以起吊20 t，此时需要考虑的第-个问题是：当卸扣与吊耳连接后，卸扣与吊耳的剩余空间需满足钢丝绳穿过且钢丝绳能自由活动的要求。查阅起重手册得知，20 t的 D型卸扣销轴直径为62 mil。为了保证销轴穿入吊耳后能自由转动，设计吊耳孔时按65 mm'-I-算。下面初步设计 吊耳，检验采用39 InlTI的钢丝绳、20 t的D型卸扣是否能满足实际要求。

B(2.4-2.6)d(2.4-2.6)65156-169 mma(0.9-1.05)d(0.9-1.05)6558.5-68.25 mm≥ 7.8 45 m 已知20 t卸扣内孔 (内圆)的长度 S195 in/n，卸扣与吊耳连接后的剩余空间为：Js(195 mm)-钢丝绳直径(39 mil1)-a(70 1Tln)86 mln，满足现场的实际要求。

需要考虑的第二个问题是：如果吊耳钢板的厚度采用8.06 rain，卸扣销轴与吊耳连接受力时，由于接触面积较小，销轴受到的剪切力增大。同时，8.06 nln的钢板在焊接时，焊缝强度不能满足20 t起吊重量的要求。设计人员从安全角度出发，根据卸扣的宽度尺寸 (89 mm)来选择钢板的厚度，增加受力面积，以此达到作用力分散、减恤切力、确保焊缝承载力的目的。吊耳的最终设计尺寸为：B170 lnnl，a70 lnnl， 60 nlnl。

2.3 吊耳的强度校核板式吊耳在使用过程中，销轴与吊耳孔臂的接触形成了承压应力。吊耳受到外力作用，吊耳孔还承受着拉应力的作用，易造成不安全因素。为确保设备吊装安全，吊耳设计好之后，必须对吊耳的强度进行校验 (见表 1)。

1)承压应力的最不利位置在 1-2断面，吊耳孔壁承压应力校核：kFcj ≤ L cjj： ： 56.41 N/m 2≤ [ .]：65 cj u c- ×60 - 。 儿工儿 u -80 N/mⅡl2[ i]为Q235钢板的局部紧接承压容许应力。

2)拉应力的最不利位置在a断面，吊耳孔壁拉应力校核：2 r2r ]k ej-R2-r2≤ L k J[ok] 56.41× 102 .52 3 2.5z 69 N/turnz< lO"k J120 N/瑚m[ k]为 Q235钢板的孑L壁抗拉容许应力。

表 1 板式吊耳应力计算结果· 43 ·技术交流 SMALL HYDRO POWER 2013No4 Total ol722.4 吊耳的焊缝校核吊耳垂直焊接在顶罩的顶部，即Y方位，与母材 (Q235)焊接在-起，焊缝属于 T型和角接组合焊缝形式，双面开坡口 (见图 2)。顶罩吊移过程中，吊耳主要承受垂直方向的力，作用力与焊缝长度方向垂直，受力情况较为简单，可通过下式进行焊缝强度校核：8 60d6 l图2 吊耳的焊缝示意dKN≤8式中，A 为焊缝有效截面积；N为吊耳受力(N)；K为动载系数，取 1.1； 为正面角焊缝的强度设计值增大系数，取 1.0；ffw为角焊缝的强度设计值 (N/Ⅱ1m )，Q235钢材取 160 N/mn1 。

因 O'f 50.9 N/mm2pffw1.0×160160 N/瑚mO'f50.9 N/m珈 ≤Pff 160 N/mm上述计算结果证明，板式吊耳的设计尺寸、强度满足顶罩吊移的要求，且安全可靠。

3 结 语吊耳的设计是-项十分重要的工作，在实际工作中，经常有不正确的吊耳设计和不良施工导致事故的发生。大型设备的吊装、翻身，需自行设计吊耳时，为了保证施工过程中的人身安全和设备安全，需要认真做好吊耳的设计、计算和施工工作。