伞型外自平衡式综合拉力试验台结构设计

武汉船用机械有限责任公司 武汉 430084

造船市场对船用配套产品,如锚机、绞车等的能力要求不断提高,100 t甚至200 t的各种用途绞车越来越多地投入使用,这样,对大能力锚机、绞车试验台的需求也日益迫切。能拥有以绞车试验为主，并能进行锚机试验,最好还能进行吊车试验的综合性试验台,是船舶综合产品生产企业的期待。

图1 伞型外自平衡式综合试验

伞型外自平衡式综合试验台结构见图1,主要进行绞车拉力试验兼锚机试验和吊车试验。该综合试验台最大额定拉力为 2 000 kN，主要由架体、导向滑轮和绞车试验台架组成。

1 工作原理

参见图1，绞车(或锚机)安装在绞车试验台架上,绞车的钢丝绳与导向滑轮上的钢丝绳通过卸扣相连。负载(重块)加在架体的另一侧，通过连接的钢丝绳绕过架体上的两个滑轮到达导向滑轮，绞车卷筒通过旋转达到收绳和防绳，并拉动重块上升和下降，绞车的试验拉力与重块的重量一致，以此达到拉力试验的目的。

2 结构能力

架体为自平衡式，地基要求满足4000 kN的正压力、风载和试验过程中重物晃动偏摆产生的少量弯矩。

导向滑轮的基础需能抵抗向上和侧向各2 000 kN的拉力及由此产生的附加倾覆弯矩。

绞车试验台架应能抵抗2 000 kN的侧向拉力和因此产生的倾覆弯矩。

3 结构设计特点

3.1 伞型结构，加载方便，占地少

绞车综合试验试验台结构新颖，线条简洁，结构占地面积小。架体为伞型结构，外形上大下小，在外部加载(参见图1)，不做试验时场地还可以利用。传统的高架试验台架体呈梯形塔式结构，上小下大，在内部加载，操作不便,下部与地面连接部分占地很大(如图2)，不做试验时场地不可以利用。相同试验能力的自平衡式试验台与塔式高架拉力试验台相比，至少节省占地3/4以上。

图2 塔式高架拉力试验

3.2 稳定性好

绞车综合试验台架体试验时呈外自平衡式受力状态，架体所受外力即试验配重拉力T1与绞车拉力F1相对架体中心对称分布，且F1=T1(如图3)，加载试验时外力互相平衡，不再对架体产生附加弯矩，受力合理，稳定性好；与传统的塔式高架拉力试验台试验时，呈内自平衡式受力状态，具有同样好的稳定性。

图3 综合试验台结构及外力平衡

3.3 制造简单，可靠性高

绞车综合试验台架体主要结构均由现有供应规格的H型钢和工字钢焊接而成，生产制作简单，焊接接头少，相应减少了大量焊接接头及焊接工作量，焊接成本低，焊接质量容易保证，可靠性高，且制造周期短。塔式高架拉力试验台均用钢管焊成珩架结构，接头相贯线连接处，装配及焊接复杂，焊接质量不易保证，制造周期起码长2倍，且成本要高。

3.4 架体结构按力流走向设计，传力合理

架体结构受力设计合理，见图4，内力N1和N2相互平衡抵消，所产生的合力最终对地基产生最大垂直正压力N=4 000 kN，不产生附加弯矩，对基础及构件要求不高，可以降低成本。

图4 架体受力分析

3.5 架体安装方便

绞车综合试验台安装方便，不需要起重机，只需要绞车；试验台结构架体部分自成拔杆，将试验台整机在地面装配好后，底部与地面安装板用销轴定位连接，并计算好放置的角度，起重工人只需用绞车将台架绕销轴拉起旋转直立即可(如图5)，不需像塔式高架拉力试验台的安装，要起用大的起重设备吊装，也不需分层安装，可以节省大量时间和费用。

图5 台架旋转安装

3.6 使用方便，加载范围大

绞车综合试验台在外部加载，使用方便，不受空间及高度限制，可加载的范围大，可随意按要求在承载范围内加载，最大可载重200 kN。而塔式高架拉力试验台在架体内部加载，四周受到架体的干涉，加载非常不便。

3.7 组合结构,使用范围广

绞车综合试验台为组合式(参见图3俯视图)，为两个平行独立可单独进行试验的1 000 kN试验台焊接组成，可分别进行小于1 000 kN的拉力试验； 若大于2 000 kN则通过一接头转换将两个试验台滑轮的钢丝绳连接到吊具及试验绞车，试验的载荷范围大。塔式高架拉力试验台则没有这一特点。

3.8 建造成本低

绞车综合试验台的锚链坑沉入地下，绞车安装台架与地面平齐(参见图1)，而塔式高架拉力试验台的绞车安装台架部分起码高出地面3 m，建造成本高出很多而且建造周期长。

3.9 用途广泛

绞车综合试验台具有一物多用的特点，可以进行锚机及绞车拉力试验及静载刹车试验，又可进行钢丝绳和油缸的拉力试验；只需做一个与绞车试验台架的“T”型槽相配的吊车试验底座，还可进行相应倾覆弯矩的吊车试验。可根据生产情况最大限度地使用试验台，而以往的塔式高架拉力试验台仅有锚机和绞车的试验功能。

4 结论

此试验台已于2003年完工，顺利通过有关设备安全部门验收，并投入使用，经三年多的使用证实，达到预期要求，安全可靠，经济实用，使用方便，值得向相关行业推广。

[1] 周显德，郭宝莹，万 力等.GB3811-1983起重机设计规范[S].北京：中国标准出版社，1984：312-318.

文章编号1671-7953(2007)03-0026-03