船用貨物吊梁強(qiáng)度測試工裝設(shè)計(jì)

劉賢興，沈佳濱，賀春標(biāo)

（昆山吉海實(shí)業(yè)有限公司，江蘇蘇州 215331）

0 引言

吊梁是一種用于大型物件和結(jié)構(gòu)件吊裝的吊具，被廣泛應(yīng)用在船舶、運(yùn)輸和安裝等行業(yè)。使用吊梁可以使被吊物體在吊裝過程中受力合理，避免產(chǎn)生過大的彎曲變形、損壞等[1]。

船用貨物吊梁生產(chǎn)時(shí)，船級社有明確規(guī)定，須做強(qiáng)度測試以驗(yàn)證是否符合船級社規(guī)范要求。通常情況下，船級社會委派驗(yàn)船師到生產(chǎn)單位模擬實(shí)際使用工況進(jìn)行靜態(tài)強(qiáng)度測試。吊梁測試時(shí)需做工裝，工裝成本在吊梁生產(chǎn)中占比很大，有時(shí)甚至超過吊梁本身。因此1 套好的工裝，對吊梁接單至關(guān)重要。本文根據(jù)所生產(chǎn)過的吊梁，分析其共性，設(shè)計(jì)了1套吊梁通用測試工裝，該工裝已完成兩百多根吊梁的測試，取得了較好的經(jīng)濟(jì)效益[2]。

1 吊梁結(jié)構(gòu)型式

昆山吉海實(shí)業(yè)有限公司生產(chǎn)的吊梁型式主要有3 種，即方型吊梁、工字型吊梁及圓管吊梁。

1.1 方型吊梁

方型吊梁的外形呈方型，中間向兩端逐漸縮小，吊點(diǎn)對稱分布，上下吊點(diǎn)由圓管組成。起吊方式有2種，一種是雙機(jī)起吊，另一種是單機(jī)起吊；起吊載 荷對稱分布，重心在吊梁中心軸線上，使用工況見圖1。

吊梁參數(shù)：載荷F1＝80 t～150 t，載荷F2＝40 t～75 t，自重Wt＝6.1 t～18.0 t，長度L＝10 820 mm～18 200 mm，寬度W＝840 mm～1 421 mm，高度H＝1 370 mm～1 915 mm。

圖1 方型吊梁使用工況

1.2 工字型吊梁

工字型吊梁的外形呈工字型，中間向兩端逐漸縮小，吊點(diǎn)對稱分布，上下吊點(diǎn)由眼板組成。起吊方式有2 種，一種是雙機(jī)起吊，另一種是單機(jī)起吊，起吊載荷對稱分布，重心在吊梁中心軸線上，使用工況見圖2[4]。

吊梁參數(shù)：載荷F1＝50 t～180 t,載荷F2＝25 t～90 t，吊梁自重Wt＝4.1 t～25.8 t，吊梁長度L＝10 300mm～18 500 mm，寬度W＝500 mm～1 000mm，高度H＝1 475 mm～2 503 mm。

圖2 工字型吊梁使用工況

1.3 圓管吊梁

外形呈圓形，吊點(diǎn)分布兩端，上下吊點(diǎn)由圓管組成，起吊方式為單機(jī)起吊，起吊載荷對稱分布，重心在吊梁中心軸線上，使用工況見圖3。

吊梁參數(shù)：載荷F2＝60 t～75 t，吊梁自重Wt＝2.8 t～3.6 t，吊梁長度L＝14 800 mm～15 620mm，寬度W＝700 mm～896 mm，高度H＝575mm～625mm。

圖3 工字型吊梁使用工況

2 吊梁測試載荷及外形尺寸

根據(jù)上述可知，雙吊機(jī)起吊時(shí)最大起吊力F1＝180 t，單吊機(jī)起吊時(shí)最大起吊力F2＝90 t。吊梁最長長度L＝18 500 mm，最大寬度W＝1 421mm，最高高度H＝2 503 mm。

3 通用工裝設(shè)計(jì)

工裝設(shè)計(jì)時(shí)，分析各吊梁特點(diǎn)，找出其共性，設(shè)計(jì)出3種吊梁型式都能使用的通用工裝。為降低工裝成本及提高測試效率，考慮將2根吊梁組合在一起測試；對于單根吊梁，另外生產(chǎn)1根大型吊梁作為工裝的一部分，輔助單根吊梁進(jìn)行測試。

起吊力F1及起吊力F2由2 個(gè)400 t 的液壓油缸提供，液壓油缸的行程為1800 mm～2 200 mm。

3.1 雙吊機(jī)起吊工裝設(shè)計(jì)

雙吊機(jī)起吊時(shí)，吊機(jī)方向與載荷測試方向平行，考慮2根吊梁一起測試，以工字型吊梁為例，將吊機(jī)處眼板設(shè)為固定點(diǎn)，起吊力F1處眼板與液壓油缸相連，液壓油缸對稱布置，如圖4 所示。

圖4 雙吊機(jī)起吊測試方案

固定點(diǎn)設(shè)置在測試架內(nèi)，測試架為框架結(jié)構(gòu)，測試架的承載能力大于最大起吊載荷F1及最大吊梁自重Wt一半之和，即承載能力＞192.9 t，考慮到安全等因數(shù)，將測試架的承載能力設(shè)定為250 t；吊梁的最大寬度W為1 421 mm，故將測試架內(nèi)寬設(shè)定為1 500 mm，吊梁的最高高度H為2 503 mm；考慮到液壓油缸的行程，將測試架內(nèi)長設(shè)定為6 900 mm。根據(jù)這些參數(shù)，設(shè)計(jì)出如圖5所示的測試架，重量約6 t。

圖5 測試架（單位：mm）

測試架做好后，用連接板、銷軸缸組裝起來，之后對起吊力F1進(jìn)行測試，如圖6 所示?？紤]到工裝占地空間及測試方便，測試時(shí)將整個(gè)工裝及吊梁水平放置，如圖7和圖8所示（圖7為工字型吊梁水平放置，圖8 為方型吊梁水平放置）。

圖6 組裝好后進(jìn)行起吊力F1 測試

圖7 工字型吊梁測試時(shí)水平放置

圖8 方型吊梁測試時(shí)水平放置

3.2 單吊機(jī)起吊工裝設(shè)計(jì)

單吊機(jī)起吊時(shí)，為減少場地空間，設(shè)計(jì)出圖9所示的測試方案。在90°夾角方向上設(shè)置4個(gè)固定點(diǎn)，用2個(gè)液壓油缸提供起吊力F2。借助測試架，計(jì)算好整個(gè)空間尺寸，用連接梁、連接板、銷軸與吊梁組成90°夾角，然后進(jìn)行測試，如圖10 所示。連接梁承受拉力，其抗拉能力大于最大起吊力F2及吊梁最大自重Wt一半之和，即＞102.9 t，考慮安全等因數(shù)，將連接梁的抗拉強(qiáng)度設(shè)定為150 t，再根據(jù)與測試架的配合要求，設(shè)計(jì)出如圖11 所示連接梁，其長度L1隨吊梁而變化。

與雙吊機(jī)測試起吊力F1一樣，單吊機(jī)測試時(shí)也水平放置，如圖12 和圖13 所示，圖12 為工字型吊梁水平放置，圖13 為方型吊梁水平放置。

圖9 單吊機(jī)起吊測試方案

圖10 吊梁90°起吊力F2測試

圖11 連接梁（單位：mm）

圖12 工字型吊梁水平放置（90°夾角）

圖13 方型吊梁水平放置（90°夾角）

4 通用工裝運(yùn)用

采用通用工裝，已完成兩百多根吊梁的強(qiáng)度測試，在這過程中，只有連接板、銷軸及連接梁會因吊梁的不同而進(jìn)行調(diào)整，測試架保持不變，圖14～圖17 為部分吊梁的測試照片[3]。

圖14 工字梁雙吊機(jī)強(qiáng)度測試

圖15 工字梁單吊機(jī)強(qiáng)度測試

圖16 方型梁單吊機(jī)強(qiáng)度測試

圖17 圓型梁單吊機(jī)強(qiáng)度測試

5 結(jié)論

基于昆山吉海實(shí)業(yè)有限公司現(xiàn)有吊梁設(shè)計(jì)出的通用工裝，使用方便、通用型好、測試效率高，得到了驗(yàn)船師及客戶的高度認(rèn)可，為吊梁生產(chǎn)節(jié)約了大量成本，提高了吊梁接單能力，也獲得了較好的經(jīng)濟(jì)效益。