吴乾进

摘 要 在工业生产工厂中起吊吊具在设备的吊装转运中经常会使用到。所以在转运设备或货物的情况下需要冲力学的基础上去对起吊吊具进行受力分析，对吊具具体的受力情况，在受到拉力和剪切力的作用下对吊具的强度进行校核。从而在生产中安全使用，保证起吊的安全性。在设计吊具的过程中若设计结构不满足强度条件时，需要对结构给出改进建议，并重新校核。根据受力情况对各受力强度进行核算校核，从理论计算值判断其是否超出材料的许用应力。

关键词 起吊吊具 ；强度校核 ；设计

中图分类号 F407.42

Abstract The Lifting hoisting equipment was often used in lifting and transshipment of equipment in the industrial production.The force analysis of lifting hoist and the check of it was carried out under the tension and shear force.It was used in the production and ensured the safety of lifting. In the process of designing hangers， if the design structure didnt meet the strength conditions， it was necessary to give suggestions for structural improvement and re-check.According to the force situation， the strength of each force was checked and calculated in order to whether it exceeded the allowable stress.

Key words lifting hoist ； strength checking ； design

在實际的生产应用中，大的箱体设备需要从下起吊的情况下就会涉及到吊装转运吊具。比较常规的吊具基本为槽钢型材使用背对背或是面对面组合焊接为吊具吊梁。在实际的生产中需要考虑对吊具强度，需规定一个基本的设计强度校核方法。以下笔者考虑设备不偏心的情况下对吊具强度进行核算；若是偏心的情况，可根据实际重心位置对起吊孔进行位置调节来进行受力平衡考虑核算。

1 受力情况分析

条件：吊具为对称结构（图1），对称钢丝绳均等长，起吊角不可以>60°，单边在垂直方向不可以>30°。在条件允许的情况下，角度尽可小一些（下面计算中假设夹角均为60°，实际计算要求出角度后，按实际角度计算）。

根据力的平衡理论可以知道，如果设备无偏心，即在XOY平面内的重心位置与此面内的几何中心重合，则可以知道FM=FN，进而FA=FB=FC=FD。由于MP与NP作为吊索是二力平衡的[1]，所以必然有：

2.3 强度校核

[σ]的值根据钢板厚度、材质有不同，根据国家规范GB 50017-2003，常用的材料为Q235：δ曑16mm，抗拉、抗压、抗弯[σ]=215 N/mm2，抗剪 [τ]=125N/mm2 ；δ斁16 ～ 40 mm，抗拉、抗压、抗弯[σ]=205N/mm2，抗剪 [τ]=120 N/mm2；δ斁40～60 mm，抗拉、抗压、抗弯[σ]=200 N/mm2，抗剪 [τ]=115 N/mm2。

常用的型材为槽钢，按GB 707-88计算，得到槽钢的截面特性参数[2]（表1），槽钢截面尺寸参数（图5）。

通过受力分析情况可以判断，该吊具属于弯曲与拉压共存的组合受力，要求强度计算中正应力为合成总应力。

2.3.1 吊具主体弯曲强度校核

由弯矩图分析，受弯矩最大的点在M、N两点，但实际中此处的截面大，抗弯截面模量亦变大，所以不一定是最薄弱环节，这与小吊板的选择有关；而吊具中心几何形状最小，所受弯矩相对较大，也是薄弱环节，要校核。其中WZ可查表1求得。注意设计采用的结构形式为槽钢面对面或背对背（图6中a、b），在实际计算中应将WZ乘二，此亦说明a、b 2种结构的弯曲截面模量是相同的，即抗弯能力相同，但扭转截面模量不同，其抗扭能力不同，这在偏心结构中要涉及到。计算中可以取MMAX和吊具中心WZ，这样可保证强度计算的可靠性。

按照计算结果，弯曲正应力小于许用应力时，吊具主体弯曲强度才满足要求。如果弯曲正应力大于许用应力，则需要提高WZ的值，既提高槽钢型号，直到满足条件为止。

2.3.2 吊具主体剪切强度校核

在弯曲强度计算中，正应力为主要校核因素，但如果梁的跨度较小（如图2中L1较小），或支点附近有较大载荷时，此处弯矩较小，但剪力可能很大，要进行校核。

QMAX为在前诉力的分析中可以得到最大剪力；tw为槽钢腹板宽，可查；t为槽钢翼板宽，可查；h为槽钢高，可查。

按照计算结果，弯曲剪应力小于许用剪应力时，吊具主体剪切强度才满足要求。如果弯曲剪应力大于许用剪应力，则需要适当增加总长L，减小Y-Y向分力来降低剪切力的值，直到满足条件为止。如无法调整，则增加槽钢截面积，即提高槽钢型号，直到满足条件为止。注意其他力因此发生的变化并要进行复核，且角度应满足前诉要求。

2.3.3 吊具主体扭转强度

由于是非偏心结构，在图1中Z方向上不应产生非平衡力，所以不会产生扭转力矩。

2.3.4 起吊孔强度

2.3.4.1 上吊耳（见图6）

3 小结

在美国变压器安装标准中规定吊具的安全系数应曒5。此安全系数为整体起吊时材料许用应力与综合总的应力的比值。从理论上考虑，按照加工工艺的不确定及使用环境、承受应力的不确定性，安全系数应为3～4。在实际设计中，考虑到经济适用的因素，吊具上起吊孔的计算安全系数要求曒5，尤其是焊接处的强度计算，必须保证安全系数曒5的要求[3]。

参考文献

[1] 哈尔滨工业大学理论力学教研组编. 理论力学[M]. 北京：高等教育出版社，1997.

[2] 机械设计手册编委会编著. 机械设计手册[M]. 北京：机械工业出版社，2004.

[3] 夏志斌，姚 谏. 钢结构-原理与设计[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2004.