柴油机—发电机组整体吊装吊具开发

摘 要：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。

关键词：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GB8918-2006 Φ28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）}=36.84 MPa

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

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。

（2）吊具次横梁总共承载14.4T，此横梁两端部对称连接16×48（10节）和16×48（2节）两根起重链，各承载7.2T。16×48起重链在直吊时安全载荷8T，安全系数=4。

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8T D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8T D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8T D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。

3 验证及结论

整体吊具经试吊后，左右两侧分别进行配置，达到了整个吊具的各方向的平衡，目前我公司的伊拉克项目采用的此类型吊具使用状况良好，其他类似柴油机发电机组也可采用此类型的吊具，满足其整体吊装的要求。

参考文献：

14737-2009 《港口装卸用吊索使用技术条件》[S].

16762-2009《一般用途钢丝绳吊索特性和技术条件》[S].

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