安裝專用設(shè)備吊裝工裝設(shè)計

摘要：本文針對安裝專用設(shè)備的結(jié)構(gòu)和吊裝特點，基于INVENTOR2012設(shè)計了專用吊裝工裝，并對安裝專用設(shè)備吊點位置和吊裝工裝薄弱結(jié)構(gòu)進(jìn)行了有限元分析，確保吊裝工裝的受力狀態(tài)和變形情況滿足整體吊裝要求和吊裝過程的安全可靠性。吊裝工裝已經(jīng)應(yīng)用于工程中的安裝專用設(shè)備與容器的安裝，性能滿足實際使用要求。

關(guān)鍵詞：設(shè)備 吊裝工裝 設(shè)計 有限元分析

前言

安裝專用設(shè)備用于某建造工程多個工件與容器的精確安裝，具有質(zhì)量重、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大等特點。在工程實施前需要將安裝專用設(shè)備整體吊裝至容器法蘭上，與容器準(zhǔn)確對中安裝，安裝過程中既要確保安裝專用設(shè)備吊裝過程的平穩(wěn)性，又要防止與容器安裝時可能產(chǎn)生的碰撞。

本文通過對安裝專用設(shè)備結(jié)構(gòu)和容器安裝特點的分析，制定了吊裝方案，采用INVENTOR 軟件進(jìn)行了安裝專用設(shè)備吊裝工裝設(shè)計，并對吊裝工裝薄弱結(jié)構(gòu)進(jìn)行了有限元分析，確保吊裝工裝的受力狀態(tài)和變形情況滿足整體吊裝要求和吊裝過程的安全可靠性。

1.吊裝工裝設(shè)計要求

1.1.安裝專用設(shè)備及容器結(jié)構(gòu)技術(shù)指標(biāo)

安裝專用設(shè)備總體尺寸約Φ3600×7500mm，總重約8000kg，主要材料為碳鋼和不銹鋼，分為回轉(zhuǎn)支撐結(jié)構(gòu)和豎直方向的框架結(jié)構(gòu)兩個部分，安裝專用設(shè)備的各個運動機(jī)構(gòu)布置于兩個主體結(jié)構(gòu)中。

與專用設(shè)備安裝的容器上部容器的法蘭外徑為Φ2800mm，裝配關(guān)系為止口定位，限位塊夾緊。

1.2. 工裝設(shè)計要求

根據(jù)安裝專用設(shè)備及容器的結(jié)構(gòu)和安裝特點，對安裝專用設(shè)備吊裝工裝的設(shè)計要求進(jìn)行了分析，主要需要滿足以下幾點：

1.2.1.吊裝工裝的承重不小于7500kg，安全系數(shù)不小于1.5；吊裝工裝的吊點選擇合理，保證長跨度安裝專用設(shè)備吊裝過程的運行平穩(wěn)性。（2）吊裝工裝可以實現(xiàn)安裝專用設(shè)備吊裝過程的水平度調(diào)節(jié)，保證安裝專用設(shè)備與容器安裝過程的對中與裝配的平穩(wěn)性。（3）吊裝工裝工作過程中最大變形量不大于0.15mm，安裝專用設(shè)備吊點。（4）吊裝工裝結(jié)構(gòu)不能過于復(fù)雜，需要兼顧設(shè)計的經(jīng)濟(jì)性與可靠性。

2.吊裝工裝結(jié)構(gòu)設(shè)計

安裝專用設(shè)備吊裝工裝結(jié)構(gòu)如圖1所示，根據(jù)安裝專用設(shè)備的結(jié)構(gòu)特點和吊裝要求，將吊裝工裝設(shè)計為框架結(jié)構(gòu)，主體結(jié)構(gòu)采用槽鋼拼焊而成，工裝形狀為長方形，中間為一橫梁，采用多段加強(qiáng)筋增強(qiáng)工裝的總體剛度。工裝設(shè)置了5個吊耳共9個吊點，其中四周的吊耳1～4位置通過手動葫蘆與安裝專用設(shè)備的兩個導(dǎo)軌基座連接，通過手動葫蘆實現(xiàn)安裝專用設(shè)備整體水平關(guān)系的調(diào)節(jié)，保證了安裝專用設(shè)備與容器安裝過程的對中與裝配的平穩(wěn)性。吊耳1′～4′位置通過鋼絲繩與行吊的吊鉤連接，該4個吊耳為主承力位置，承擔(dān)了安裝專用設(shè)備的約95%的重量。吊耳5位置通過鋼絲繩與安裝專用設(shè)備頂部框架連接，主要功能是保證吊裝過程安裝專用設(shè)備的平穩(wěn)性，防止行車運行過程中安裝專用設(shè)備的晃動。

圖1 吊裝工裝結(jié)構(gòu)

安裝專用設(shè)備吊裝工裝的使用方式如圖2所示，在起吊前安裝專用設(shè)備防置于專用的安放支架上，將鋼絲繩和手動葫蘆與工裝和安裝專用設(shè)備進(jìn)行連接，然后進(jìn)行安裝專用設(shè)備的水平度調(diào)節(jié)，達(dá)到要求后進(jìn)行安裝專用設(shè)備的起吊和與容器的安裝，使用過程中保持行車運行速度平穩(wěn)，并時刻確保吊裝過程的安全。

圖2 吊裝工裝使用方式

3.吊裝工裝有限元分析

為了確保吊裝工裝的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度的可靠性，采用有限元方法利用軟件INVENTOR 2012 對吊裝工裝的重要承力點和剛度進(jìn)行了分析，保證工裝結(jié)構(gòu)設(shè)計的合理性和安全性；對安裝專用設(shè)備吊裝過程的軌道變形情況進(jìn)行了分析，驗證驗證吊點選擇的合理性，保證吊裝不影響安裝專用設(shè)備的性能。

吊裝工裝的有限元分析邊界條件設(shè)置：邊界約束為吊點1、2、3、4固定，

受力為各個吊點30000N，工裝材料為Q235，模型網(wǎng)格為系統(tǒng)自動劃分，分析結(jié)果見圖3。從圖中可以看出，工作狀態(tài)下吊裝工裝的最大應(yīng)力為58.35Mpa，位置為其中一個吊環(huán)處，小于工裝材料的許用屈服應(yīng)力235Mpa，因此吊裝工裝的強(qiáng)度滿足要求。吊裝工裝的最大變形發(fā)生在工裝的中部吊環(huán)位置，變形量為0.113mm，小于0.15mm，滿足工裝的設(shè)計和使用要求。

圖3 吊裝工裝應(yīng)力分析

4.結(jié)論

安裝專用設(shè)備吊裝工裝已經(jīng)成功應(yīng)用于工程中某安裝項目安裝專用設(shè)備的吊裝，吊裝過程平穩(wěn)，安裝專用設(shè)備與容器的安裝順利，工裝結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度均滿足實際使用要求。實際應(yīng)用證明，吊裝工裝的結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，受力狀態(tài)分析正確，有效的保證了安裝專用設(shè)備的吊裝要求和吊裝過程的安全可靠性。

參考文獻(xiàn)：

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[2]邢玉倩. 懸臂型叉車吊具的設(shè)計及應(yīng)用[ J] .叉車技術(shù)2007，04：15-16。

作者簡介：

楊彪， （1981.4-），男，遼寧省興城人，學(xué)歷：碩士，職稱：助理研究員，研究方向為機(jī)械設(shè)計與制造 單位：中國核動力研究設(shè)計院.