船用货物吊梁强度测试工装设计

刘贤兴，沈佳滨，贺春标

（昆山吉海实业有限公司，江苏苏州 215331）

0 引言

吊梁是一种用于大型物件和结构件吊装的吊具，被广泛应用在船舶、运输和安装等行业。使用吊梁可以使被吊物体在吊装过程中受力合理，避免产生过大的弯曲变形、损坏等[1]。

船用货物吊梁生产时，船级社有明确规定，须做强度测试以验证是否符合船级社规范要求。通常情况下，船级社会委派验船师到生产单位模拟实际使用工况进行静态强度测试。吊梁测试时需做工装，工装成本在吊梁生产中占比很大，有时甚至超过吊梁本身。因此1 套好的工装，对吊梁接单至关重要。本文根据所生产过的吊梁，分析其共性，设计了1套吊梁通用测试工装，该工装已完成两百多根吊梁的测试，取得了较好的经济效益[2]。

1 吊梁结构型式

昆山吉海实业有限公司生产的吊梁型式主要有3 种，即方型吊梁、工字型吊梁及圆管吊梁。

1.1 方型吊梁

方型吊梁的外形呈方型，中间向两端逐渐缩小，吊点对称分布，上下吊点由圆管组成。起吊方式有2种，一种是双机起吊，另一种是单机起吊；起吊载 荷对称分布，重心在吊梁中心轴线上，使用工况见图1。

吊梁参数：载荷F1＝80 t～150 t，载荷F2＝40 t～75 t，自重Wt＝6.1 t～18.0 t，长度L＝10 820 mm～18 200 mm，宽度W＝840 mm～1 421 mm，高度H＝1 370 mm～1 915 mm。

图1 方型吊梁使用工况

1.2 工字型吊梁

工字型吊梁的外形呈工字型，中间向两端逐渐缩小，吊点对称分布，上下吊点由眼板组成。起吊方式有2 种，一种是双机起吊，另一种是单机起吊，起吊载荷对称分布，重心在吊梁中心轴线上，使用工况见图2[4]。

吊梁参数：载荷F1＝50 t～180 t,载荷F2＝25 t～90 t，吊梁自重Wt＝4.1 t～25.8 t，吊梁长度L＝10 300mm～18 500 mm，宽度W＝500 mm～1 000mm，高度H＝1 475 mm～2 503 mm。

图2 工字型吊梁使用工况

1.3 圆管吊梁

外形呈圆形，吊点分布两端，上下吊点由圆管组成，起吊方式为单机起吊，起吊载荷对称分布，重心在吊梁中心轴线上，使用工况见图3。

吊梁参数：载荷F2＝60 t～75 t，吊梁自重Wt＝2.8 t～3.6 t，吊梁长度L＝14 800 mm～15 620mm，宽度W＝700 mm～896 mm，高度H＝575mm～625mm。

图3 工字型吊梁使用工况

2 吊梁测试载荷及外形尺寸

根据上述可知，双吊机起吊时最大起吊力F1＝180 t，单吊机起吊时最大起吊力F2＝90 t。吊梁最长长度L＝18 500 mm，最大宽度W＝1 421mm，最高高度H＝2 503 mm。

3 通用工装设计

工装设计时，分析各吊梁特点，找出其共性，设计出3种吊梁型式都能使用的通用工装。为降低工装成本及提高测试效率，考虑将2根吊梁组合在一起测试；对于单根吊梁，另外生产1根大型吊梁作为工装的一部分，辅助单根吊梁进行测试。

起吊力F1及起吊力F2由2 个400 t 的液压油缸提供，液压油缸的行程为1800 mm～2 200 mm。

3.1 双吊机起吊工装设计

双吊机起吊时，吊机方向与载荷测试方向平行，考虑2根吊梁一起测试，以工字型吊梁为例，将吊机处眼板设为固定点，起吊力F1处眼板与液压油缸相连，液压油缸对称布置，如图4 所示。

图4 双吊机起吊测试方案

固定点设置在测试架内，测试架为框架结构，测试架的承载能力大于最大起吊载荷F1及最大吊梁自重Wt一半之和，即承载能力＞192.9 t，考虑到安全等因数，将测试架的承载能力设定为250 t；吊梁的最大宽度W为1 421 mm，故将测试架内宽设定为1 500 mm，吊梁的最高高度H为2 503 mm；考虑到液压油缸的行程，将测试架内长设定为6 900 mm。根据这些参数，设计出如图5所示的测试架，重量约6 t。

图5 测试架（单位：mm）

测试架做好后，用连接板、销轴缸组装起来，之后对起吊力F1进行测试，如图6 所示。考虑到工装占地空间及测试方便，测试时将整个工装及吊梁水平放置，如图7和图8所示（图7为工字型吊梁水平放置，图8 为方型吊梁水平放置）。

图6 组装好后进行起吊力F1 测试

图7 工字型吊梁测试时水平放置

图8 方型吊梁测试时水平放置

3.2 单吊机起吊工装设计

单吊机起吊时，为减少场地空间，设计出图9所示的测试方案。在90°夹角方向上设置4个固定点，用2个液压油缸提供起吊力F2。借助测试架，计算好整个空间尺寸，用连接梁、连接板、销轴与吊梁组成90°夹角，然后进行测试，如图10 所示。连接梁承受拉力，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，考虑安全等因数，将连接梁的抗拉强度设定为150 t，再根据与测试架的配合要求，设计出如图11 所示连接梁，其长度L1随吊梁而变化。

与双吊机测试起吊力F1一样，单吊机测试时也水平放置，如图12 和图13 所示，图12 为工字型吊梁水平放置，图13 为方型吊梁水平放置。

图9 单吊机起吊测试方案

图10 吊梁90°起吊力F2测试

图11 连接梁（单位：mm）

图12 工字型吊梁水平放置（90°夹角）

图13 方型吊梁水平放置（90°夹角）

4 通用工装运用

采用通用工装，已完成两百多根吊梁的强度测试，在这过程中，只有连接板、销轴及连接梁会因吊梁的不同而进行调整，测试架保持不变，图14～图17 为部分吊梁的测试照片[3]。

图14 工字梁双吊机强度测试

图15 工字梁单吊机强度测试

图16 方型梁单吊机强度测试

图17 圆型梁单吊机强度测试

5 结论

基于昆山吉海实业有限公司现有吊梁设计出的通用工装，使用方便、通用型好、测试效率高，得到了验船师及客户的高度认可，为吊梁生产节约了大量成本，提高了吊梁接单能力，也获得了较好的经济效益。