吊耳设计(顶部大抗弯截面系数)
吊耳设计(顶部小抗弯截面系数)(压力容器)
合格
MPa
mm mm mm mm Kg N N N N.mm MPa MPa
261.9116656 mm 6076.350642 mm2 4.395356123 MPa 2.537660041 MPa 91.88079458 Mpa 96.40983388 MPa
吊耳板角焊缝应力校核
角焊缝长度 角焊缝面积 角焊缝拉应力 角焊缝剪应力 角焊缝弯曲应力 组合应力 应力校核条件
H =2(L*tan20°+R)
A=H.S= σa=F V/A= τa=FH/A= σab=6M/S2/H= σz=[（σa+σab） 2+4τa2]1/2= σz≤[σ]
2 0.7
Q235-B 116 1.65 23.2 80 80 140 3300
合格
筒体局部应力校核
垫板边长
1. HTP
方形附件边长（带垫板）/2=
2. LTP
310 mm
248.997992 mm
吊耳计算
吊耳材质 吊耳板许用应力
1. 垫板： 许用拉应力 许用剪应力
Q235-B [σ] [τ]
吊耳板校核
2. 吊耳板： 134.4 80.64
Q235-B MPa MPa
吊耳数量
n
角焊缝系数
Φ
垫板、封头材质
垫板、封头许用应力 综合影响系数 吊耳板有效厚度 吊耳板圆周外半径 吊耳板吊孔内径 吊耳吊索孔至垫板的距离 设备净重 竖向载荷 横向载荷 吊绳方向载荷 经向弯矩
吊耳板吊索方向最大拉应力(偏保守) 吊耳板吊索方向最大剪应力 吊耳板应力校核条件
吊耳布置及焊缝计算
吊耳布置及焊缝计算主纵梁、横隔板（分段）、横隔板（整体）均采用两点吊，吊点均设置在钢梁翼缘顶面、主腹板与肋板交点位置，吊耳耳板与主腹板线行重合。
吊耳与顶板翼缘采用双面1.5cm角焊缝连接，耳板正对钢梁腹板，底部三角筋板正对钢梁肋板。
吊耳包含两种尺寸，其中大尺寸吊耳适用于主纵梁、横隔板（整体）所有节段，配合40t卡环使用；小尺寸适用于横隔板（分段）所有节段，配合20t卡环适用。
起吊时钢丝绳与水平夹角须大于60°。
吊耳布置、具体尺寸及计算如下所示：一、吊耳布置图1、主纵梁吊耳布置图图2、横隔板（整体）吊耳布置图图3、横隔板（分段）吊耳布置图二、吊耳尺寸图4、大尺寸吊耳细部图图5、小尺寸吊耳细部图三、大尺寸吊耳受力计算大尺寸吊耳适用于主纵梁及横隔板（整体），最大杆件重量为25t，采用两点吊，钢丝绳与水平面夹角为60°。
吊耳最大荷载： N=25×0.7×1.1×tan60°×104=333×103N。
耳板孔净截面处抗拉强度：σ=N2tb1≤fb1=min (2t+16，b−d0 3 )t=30mm，d0=75mm，b=80mm，b1=55mmσ=N2tb1=333×1032×30×55=100.9MPa≤f=215MPa耳板端部截面抗拉（劈开）强度：σ=N2t(a−2d03)=333×1032×30×(80−2×753)=185MPa≤f =215MPa耳板抗剪强度：Z=√(a+d0/2)2−(d0/2)2=√(80+75/2)2−(75/2)2=111.4mmτ=N2tZ=333×1032×30×111.4=49.8MPa≤f v=125MPa焊缝验算：N y=25×0.7×1.1×104=192.5×103NN x =N 2=333×1032=166.5×103N√(σf βf )2+τf 2=√(N y ∑l w ℎe )2+(N x∑l w ℎe)2=√(192.5×1032×240×10.5)2+(166.5×1032×240×10.5)2=50.5MPa ≤f f w=160MPaβf ——正面角焊缝强度增大系数，动载时取1.0；ℎe ——焊缝有效高度，ℎe =0.7ℎf =0.7×15=10.5mm ；l w ——角焊缝有效长度，l w =270−2ℎf =240mm ； f f w ——角焊缝承载力设计值，采用自动焊、半自动焊和E43XX 型焊条的手工焊接Q235钢构件时取160MPa四、小尺寸吊耳受力计算小尺寸吊耳适用于横隔板（分段），最大杆件重量为15t ，采用两点吊，钢丝绳与水平面夹角为60°。
吊耳的设计
夹紧吊耳的设计--非强制性附录NM4-100 范围这个非常强制性的附录为环向缠绕或者第二次粘接而附着的吊耳提供了设计方法。
建议连续荷载由金属带或者双环支撑的吊耳来处理，可参考非强制性附录NM-5所述。
当向前卷的吊耳承受间歇或者偶然荷载时，比如：起重时由风或小洪灾引起的荷载，建议层压板中复合应力的设计因子为5。
如果向前卷的吊耳承受连续荷载，例如：对名义直径不超过4英尺的容器的支撑力，或者对受由内压产生上浮力的平底容器的支撑力，层压板复合应力状态下通常的设计因子为10。
用于锚固容器的夹紧吊耳易于受到由内压产生的上浮力荷载。
设计者应注意，按照3A-260中的规定，平底水槽的底部没有够足的刚度可以允许用水槽中液体的重量抵抗风载或者是地震倾覆力。
这种夹紧系统应该以总的基底力矩来进行设计。
NM4-200 术语B,C,D:螺栓圆直径，in.（英寸）D:名义容器直径，ft（英尺）D i：容器内直径，in.D0：容器外直径，in.d：钢筋直径，in.E ax:轴向拉伸模量，psi（磅/平方英寸）E hp：环向拉伸模量，psie：荷载偏心距，in.(参见图NM4-1，NM4-2A和NM4-2B)F：吊耳的总荷载或者总反力，lb（磅）F H：水平方向的力（径向），lbG:风载，psf（磅/平方英尺）H：容器直边高度，ftH D:上封头的高度，fth：吊耳的高度，in.h min=吊耳的最小高度，in.h l:缠绕外包裹层或覆盖层高度,in.L:钢筋的长度，in.M ax:轴向力矩，in.-lbM hp:环向力矩，in.-lbM L::力矩系数，无量纲（见图NM4-3）M Q:风载引起的弯矩，ft-lbN：吊耳的数量P：由力矩引起的总的径向荷载，lbP*:单位荷载，lb/in.p:压力，psiR m：上卷的平均半径，in.S a:许可拉伸应力，取10倍的安全系数，psiS f：风荷载形状系数，无量纲，圆柱形容器取0.7T：总上卷拉力，lbt b:容器底部的厚度，in.t k：连接部位厚度（t w+ t b，仅对A型）,in.t lug:吊耳的厚度，in.t w:容器壁的厚度，in.t1: 缠绕外包裹层或覆盖层的厚度，in.U net:净上浮力，lbW：总荷载，lbW max:外包裹层上的单位径向荷载，lb/in.W v:容器重量，lbw：吊耳宽带，in.β:弯曲系数，in.-1μ:泊松比，无量纲σ:拉伸应力，psiτw:沿容器壁的剪切应力，psiNM4-300 缠绕吊耳设计此设计分析是基于以下假设：吊耳要么离容器封头的顶部或底部很远，要么离任意刚性支撑环很远。
吊耳的设计说明书1
1.1.零件的工艺分析
由零件图可知，其材料为：35号钢，优质碳素结构钢有良好的塑性和适当的强度，工艺性能较好，焊接性能尚可，大多在正火状态和调质状态下用。
由后钢板弹簧吊耳零件图知可将其分为两组加工表面。
它们相互间有一定的位置要求。
现分析如下：
（1）以∅30mm两外圆端面为主要加工表面的加工面。
这一组加工表面包括：∅30mm两外圆端面的铣削，加工∅37mm的孔，其中∅30mm两外圆端面表面粗糙度要求为Ra6.3，∅37mm的孔表面粗糙度要求为Ra1.6
（2）以∅30mm孔为主要加工表面的加工面。
这一组加工表面包括：2个以∅30mm的孔，2个∅10.5mm的孔、2个∅30mm孔的内外两侧面的铣削，宽度为4mm 的开口槽的铣削、表面粗糙度要求为Ra50,2个∅30mm在同一中心线上数值为∅0.01的同轴度要求。
其中2个∅30mm的孔表面粗糙度要求为Ra1.6μm，2个∅10.5mm的孔表面粗糙度要求12.5Ramm，2个∅10.5mm孔的内侧面表面粗糙度要求为12.5Ramm，2个∅30孔的外侧面表面粗糙度要求为50Ramm，宽度为4mm的开口槽的表面粗糙度要求为50Ramm。
2.弹簧吊耳零件的技术要求。
吊耳相关计算
半径
Rm = 100 mm
Rc1 =
0
mm
Rc2 =
0
mm
Fy = 235 MPa
厚度
tm = 20 mm
tc1 =
0
mm
tc2 =
0
mm
吊绳力
Fslg = Fsmax
吊绳与水平面的夹角 Ø = 72 deg
平面内垂向力 平面内水平力
FV Fs lg sin 87.4972 kN FH Fs lg cos 28.430 kN
δ
<
δa
OK!
应力比
IR= δ t δ bi δ bo δat δab δab
= 0.238 <1
OK!
w
w 2
tm 2
2
= 3000000 mm4
Iyy=
L3 tm 12
4
t
3 w
w
12
tw w S 2
= 26150000 mm4
Wxx=
I xx w tm / 2
Wxx= 50000 mm3
Wyy=
I yy L/2
Wyy= 261500 mm3
平面剪切应力 平面外剪切应力
δsi =
FH L tm
最大吊绳力 A 卸扣的设计载荷和选择
卸扣的最大负荷
Fsmax = 92 kN .
Fskl =
1.5*Fsmax/ 2
（考虑1.8倍的动力系数）
Fskl = 69 kN
卸扣的选择
工作载荷 销轴直径
B 吊耳的设计ห้องสมุดไป่ตู้算
(1) 吊耳尺寸 项目
吊耳主板 吊耳贴板
材质 (2) 吊耳的设计载荷
起重吊耳受力计算-(丰汇)
吊耳的强度计算
4、有限元法：通过计算机建模、划分成细小 单元、加载、分析求解等过程来计算吊耳每一 部分的受力情况。较常用的是采用接触算法来 模拟插销与吊耳孔承压面的接触，能很准确的 模拟实际受力情况，计算结果准确可靠。
吊耳的强度计算
• 计算方法的选择
1.对于不经常使用或只作为安装用的吊耳可 以采用简单易行的安全系数法。
弯曲应力： w
W M
W H B2
6
与许用应力 [ ] 比较， [ ] s 1.6
剪应力： KFx HB
与许用剪应力 [ ]比较，[ ] 0.6[ ]
组合应力： w2 3 2 与许用应力 [ ] 比较；
吊耳根部主要受拉，不必计算其局部稳定性；
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
吊索方向的最大拉应力：
L
(D1
KF D)(H
[
bs
]
s 6
~ s 5
吊耳的强度计算
3、曲梁公式法：按 耳板孔看做曲梁推导 出下面的公式：
水平危险截面：
B MAX
4F 2A
2
Fh（
1 2
4 2
）
2t(RK h)(2R h)
[ ]
竖直危险截面：
A MAX
4F 2A
2Fh（42
1）
2t(RK h)(2R h)
[ ]
式中：F——耳板上所受的外力 A —计算截面积，对于矩形面积A=ht h —耳环截面高度 t—耳环厚度 R—耳环截面重心处曲率半径
吊耳的分类
侧壁板式吊耳：适用于公称直径大于1000mm的较重型设备的吊装。吊装时， 必须保证吊耳仅承受竖向载荷。该型吊耳适用于无顶部设备法兰的立式设备， 且顶部封头为标准椭圆形、半球形、碟形或锥形。一般设置在设备顶部两侧， 对称设置。
吊耳规格参数
轴式吊耳计算书计算依据：1、《建筑施工起重吊装安全技术规范》JGJ276-20122、《起重吊装计算及安全技术》主编卜一德3、《钢结构设计标准》GB50017-2017一、计算参数二、计算示意图轴式吊耳示意图三、吊耳验算1、吊耳竖向荷载：F v=K×F k=1.65×391.48=645.942kN2、吊耳横向荷载：F H=F v×tanα=645.942×tan15°=173.08kN3、吊索方向荷载：F L=F v/cosα=645.942/cos15°=668.728kN4、径向弯矩：M= Fv×L=645.942×0.25=161.486kN·m5、吊耳强度校核：吊耳抗弯模量：筋板长：L1=((D0-2S)2-T2)0.5=((630-2×18)2-2102)0.5=555.64mmI0=π×(D04- (D0-2S)4)/64=π×(6304- (630-2×18)4)/64=1621668878.05mm4I1=L1×S3/12=555.64×183/12=270041.04mm4I2=S×L13/12=18×555.643/12=257318947.869mm4I= I0+ 2(I1+ L1×S×T2/4)+2I2=1621668878.05+2×(270041.04+555.64×18×2102/4)+2×257318947.869=2357380 371.868mm4W=I/(0.5D0)= 2357380371.868/(0.5×630)= 7483747.212mm3吊耳横截面积：A=π(D0-S)×S+4SL1=π×(630-18)×18+4×18×555.64=74613.865mm2吊耳拉应力：σLa= F H/A=173.08×103/74613.865=2.32N/mm2吊耳剪应力：τLa= F V/A=645.942×103/74613.865=8.657N/mm2吊耳最大弯曲应力：σLb=M/W=161.486×106/7483747.212=21.578N/mm2组合应力：σLa=((σLa+σLb)2+τLa2)0.5=((2.32+21.578)2+8.6572)0.5=25.418N/mm2≤[σ]=140.6N/mm2满足要求！6、吊耳角焊缝应力校核：角焊缝面积(偏安全，仅考虑管轴周边焊缝)：A=π(D0-S)×S=π×(630-18)×18=34607.785mm2角焊缝的拉应力：σa= F H/A=173.08×103/34607.785=5.001N/mm2角焊缝的剪应力：τa= F V/A=645.942×103/34607.785=18.665N/mm2角焊缝的弯曲应力：W= I0/(0.5D0)= 1621668878.05/(0.5×630)= 5148155.168mm3σab=M/W=161.486×106/5148155.168=31.368N/mm2组合应力：σ=((σa+σab)2+4τa2)0.5=((5.001+31.368)2+4×18.6652)0.5=52.117N/mm2≤[σ]=140.6N/mm2满足要求！。
吊耳计算公式
计算容器重量W lb 冲击系数IF -吊耳材料屈服强度YSL psi 容器材料屈服强度YSV psi 吊耳孔径DH in 外圆半径R in 吊耳宽度B in 吊耳板厚TL in 吊耳加强圈厚TW in 吊孔高度H in 角焊缝尺寸——吊耳与筒体LW in 理论角焊缝尺寸——加强圈与吊耳LR in 实际角焊缝尺寸——加强圈与吊耳LP in 加强圈外径= 2 x (R - LP - 0.125)DW in每个吊耳上所受的垂直负载每个吊耳的设计负载 (FV1或FV2中的较大值)FV lb 推荐的吊钩型式 - Crosby type -推荐的吊钩轴直径DP in校核吊耳横向受力FH lb 弯曲应力 = FH x H / (TL x B 2 / 6)OK 许用弯曲应力= 0.66 x SYL 剪应力= FH / (TL x B)OK 许用剪应力 = 0.577 x Sa 组合应力 = (Sb 2+ 4 x Ss 2)0.5OK 许用组合应力 = 0.66 x SYL16,6001.0000.0000.375吊耳计算书1,50016,6001.800.0006.0002.0000.3752.0000.0003.7501,350G21307790.3125吊耳校核计算理论最小吊耳半径 = 1.5 x DH Rminin 实际吊耳半径R in OKH1 = R - DH / 2H1in H2 = (DW - DH) / 2H2in 实际吊耳截面积 = H1 x TLA1in 2实际加强圈截面积 = 2 x H2 x TW A2in 2总截面积 = A1 + A2A in 2至中心轴的半径Term 1 = (2 x TW + TL) x ln[(H2 + DH/2) / (DH/2)]tr1in Term 2 = TL x ln[(H1 + DH/2) / (H2 + DH/2)]tr2in 半径 = A / ( tr1 + tr2)NR in 偏心距 = [A1x(H1+DH) + A2x(H2+DH)] / (2xA) - NR e in 弯矩 = FV x NR / 2MB in-lb 单位负载 = FV + MB x (R - NR) / (R x e)UL lb 所需的最小截面积 = UL / (0.66 x YSL)ALmin in 2所需的最小加强圈截面积 = Almin - A1AWmin in 2理论加强圈最小板厚 = Awmin / (2 x H2)实际加强圈板厚OK 实际应力 = UL / (TL x H1 + 2 x TW x H2)OK 许用应力= 0.66 x YSL撕裂应力 = 0.5 x FV / [H2 x (TL + 2 x TW)]OK 许用应力 = 0.577 x Sa支承应力 = FV / [DP x (TL + 2 x TW)]OK 许用支承应力 = 0.85 x YSL0.001.502.001.501.380.567300.560.500.021.080.1733460.310.00加强圈角焊缝校核作用在加强圈处的负载 = FV x TW / (TL + 2 x TW)FW lb 剪应力 = FW / (p x DW x LP)OK 容许剪应力= 0.577 x Sa Sasw吊耳与容器壳体间焊缝校核焊缝高度 = 0.7071 x LW WTin 焊缝面积 = 2 x WT x B AW in 2焊缝阻力模数SWin 3吊耳与容器壳体间的剪应力校核剪应力 = FH / AWSsw OK 容许剪应力 = 0.577 x Sa Sasw吊耳与容器壳体间的弯曲应力校核最大弯曲应力 = FH x H / AW OK 容许剪应力 = 0.66 x SYL Sasw 吊耳与容器壳体间的组合应力校核组合应力 = (Sbw 2 + 4 x Ssw 2)0.5OK 容许组合应力 = 0.66 x SYL0.273.182.2500.00焊接校核吊耳弯曲应力吊耳剪应力吊耳当量应力吊耳/壳体焊缝弯曲应力吊耳/壳体焊缝剪应力吊耳/壳体焊缝当量应力吊耳曲面所受的应力吊耳撕裂应力吊耳支承应力加强圈焊缝剪应力设计：_____________________校核：_____________________审定：_____________________版本：_____________________日期：_____________________24534669398010,9568495948应力计算值 (psi)693位置13090.00115206321.61210,9566,32210,956109566321.61210,9566321.61214110描述计算值容许值。
起重吊耳的设计(仅限借鉴)
第二章 起重吊耳一、起重吊耳的强度计算 (1) 吊耳的允许负荷按下式计算 nCDP ＝式中： P − 吊耳允许负荷D − 起重量(包括工艺加强材料) C − 不均匀受力系数 C ＝1.5～2 n − 同时受力的吊耳数 (2) 吊耳的强度按下列公式校验1、正应力 ][minσσ<F P＝Ksσσ＝][2、切应力 ][minττ<A P＝][6.0][στ＝式中： min F − 垂直于P 力方向的最小截面积(毫米2) min A − 平行于P 力方向的最小截面积(毫米2) [σ] − 材料许用正应力(牛/毫米 2 ，即兆帕) K − 安全系数，一般取K ＝2.5～3.0 s σ− 钢材的屈服极限，按选用的钢材厚度取值。
Q235 δ≤16mm, s σ=235Mpa; δ>16～40mm, s σ=225Mpa;δ>40～60mm, s σ=215Mpa;16Mn δ≤16mm, s σ=345Mpa; δ>16～25mm, s σ=325Mpa; δ>25～36mm, s σ=315Mpa; δ>36～50mm, s σ=295Mpa; δ>50～100mm, s σ=275Mpa 。
3、吊耳的挤压强度[]s s s d Fσσσσδσ42.07.06.0'6.0*=⨯=⨯<＝＝厚度铰轴挤压在一般情况下吊耳强度仅校验其剪切强度即可，当有必要时也可校验其弯曲强度。
(3) 吊耳的焊缝强度计算 1、吊耳装于面板之上i 、开坡口、完全焊透。
22=a K K 7.0=][σσ≤=dlp单吊耳 ][σσ≤=∑F p有筋板吊耳 ii 、不开坡口 ][ττ≤=∑la p式中： P − 作用于吊耳的垂直拉力(N)。
∑F − 焊接于面板的所有吊耳板和筋板面积总和(mm 2)。
∑l − 焊缝总长度(mm)。
[σ]− 焊缝许用正应力(N/mm 2)。
吊耳计算书
附录5、大中型设备吊装工艺计算书：1.1、T2101有关吊装技术参数1.2、T2101抬头状态的受力计算(参见设计图)T2101抬头时溜尾吊车吊钩受力F 2 T2101抬头时主吊车吊钩受力F 1F 1=G-F 2=107-56.5=50.5t1.3、水平吊装状态时筒体弯曲应力计算：水平吊装状态时简体弯曲应力就对这台设备进行校核计算。
经计算： h=17m （重心位置到溜尾吊耳距离）。
).(.28.6.min 22max max h H S D H W M i -==θσ 将：)(000,107min kg =θ )(3600cm H = )(240cm D i =)(6.1cm S = )(1700cm h = 代入上式得：)/(101.126)(101012612624m N mN ⨯=⨯=- )(1.126MPa =查GB150-98得：()mm MnR 1616≤δ在C 020≤时的许用应力)(345MPa s =σ[]MPa 2305.1345==σ则：[])(2301.133max MPa MPa =<=σσ 满足强度要求安全，所以水平吊装时，按吊装塔顶时塔体并不弯曲。
1.4、设备壳体上局部应力的计算t5.5617001900019000107000F 2=+⨯=)/(1261)17003600(6.1)240(28.6)3600(107000222max cm kgf =-⨯⨯⨯⨯=σ水平吊装状态时塔体吊耳焊接处的应力计算：主吊力：)(505001kg F = 溜尾力：)(5650012kg F G F =-=在主吊力1F 的作用下对设备壳体产生的应力计算如下：686875.012005.0875.05.0=⨯=≥m R d 为吊耳补墙板直径）式中d R d (263.01200720438.0438.0=⨯==β 75161200===t R γ力矩：)(40400)(404000016025050021m N mm kg F M ⋅=⋅=⨯=⨯=式中： 为主吊力相对于筒体外缘的力臂单位mm ，按mm 160= 计算 根据263.0=β和75=γ查有关表得（利用中间插值法）：058.0)(=c M R M βθ 025.0)(=cx M R M β 2.2)(2=c M R N βθ 2.6)(2=cx M R N β 将)(39840m N M ⋅= )(2.1m R = 263.0=β 代入以上四式得：)/(7425263.02.140400058.0058.0m m N R M M ⋅≈⨯⨯=⨯=βθ )/(3073263.02.140400024.0024.0m m N R M M x ⋅≈⨯⨯=⨯=β主吊耳受力图)/(234685263.02.1404002.22.222m N R M N ≈⨯⨯=⨯=βθ )/(661414263.02.1404002.62.622m N R M N x ≈⨯⨯=⨯=β 上式中：θM ，x M ，θN ，x N 分别为在周向力矩M 作用下产生的周向弯矩、纵向弯矩、周向薄壳力、纵向薄壳力。
加氢反应器组合顶盖板式主吊耳设计
靠性 设计 ．组合 吊耳 的受 力分 析就 显 得尤 为重 要
１ 组 合 顶 盖 板 式 主 吊 耳 设 计
Ⅳ２ ＝Ｇ总Ｘ １ ５ ／３０ ６＝９ ７ （ Ｎ） ２ １ ０２ ５ ６ ｋ
＝
一
Ⅳ２ ． Ｘ ０３＝９ ７Ｘ （．３ －３ ６ ０５ —０２ ）＝２ ０ （ Ｎ） ９ ｋ
起 吊初 始状态 辅 助 吊车受 力最 大 ：
Ｎ１ ｚ一Ⅳ ＝ １ ３ ＝Ｇ ２ ５—９ ７＝８ ８ （Ｎ） ８ ６ ６ ｋ
造 加 工 顶 盖 板 和 阶 梯 芯 轴 ．再 将 阶 梯 芯 轴 穿 过 顶 盖板 ，并将 顶 盖 板与 阶梯 芯 轴焊 接定 位 （ 图 １ 。 见 ） 该 结 构 不 仅 在 使 用 后 可 拆 分 ．而 且 可 与 其 他 顶 盖
板 组 合 重 复 使 用 ． 同时 解 决 了 主 吊耳 整 体 锻 造 的 制 造难 题
［１ ８／ Ｇ ×３ ０２＋Ｇ × （ ８ ２ ３ ０＋４９ ０２ ２ ／）＋Ｇ × ３ （８ ４ ２ ＋１ ５ ，） Ｇ × ２ ３ 】 总＝ ３ ０＋ ９ ０ ５ ６２ ＋ ４ ２ ８ ｌＧ ３ ／
１ ４ （ ２３ ０ ｍｍ） ＝１ ．４ （ ２３ ｍ）
５８
石
油
工
程
建
设
２１ ０ ０年 ８月
Ⅱ一Ⅱ截 面抗 弯截 面 系数 ：
Ｗ ＝ （ ．９×６／ １ ６ ｄ） × 订 ３ ２＝
（ ．９× ０ １ ／ ．１ ×３ １ ． ３ １６ ．９０４ ） ．４ Ｘ０４１ ２＝ ３ ／
顶部板式吊耳计算HGT 20574-2018
设计条件吊耳板材料Q235B 吊耳数量n2个吊耳板材料标准室温屈服强度ReL 225MPa 设备吊装质量W L4000Kg 吊耳板材料弹性模量E 201000MPa吊索张角，吊索与竖直方向的夹角α30°吊耳板厚度S 24mm 销轴直径d r74mm 吊耳垫板厚度S 112mm 设置吊耳处的封头或筒节名义厚度减去材料厚度负偏差δ11.7mm 吊耳垫板宽度H TP 200mm 角焊缝系数，φa取0.70.7吊耳板高度L 140mm 吊耳材料泊松比ν取0.30.3设备总高度L t10000mm 系揽环板厚度S 210mm 设备重心到设备底部距离L G 5000mm 系揽环板外直径D 1160mm吊耳垫板长度L TP 400mm 吊耳板外圆半径R95mm 角焊缝计算厚度，当有垫板时，h取0.56S 1和0.7δ中的小者 6.72mm 吊耳板外圆切点半径方位角β20°角焊缝计算厚度，当无垫板时，h取0.7δ8.19mm 吊耳孔直径D 80mm [σhz ]—吊耳材料的许用挤压应力，取2R eL 450MPa 动载荷系数K d 1.2[σ]—吊耳材料的许用拉应力，取R eL /1.6140.625MPa 不平衡系数K u1.125[τ]—吊耳材料的许用剪应力，取0.6[σ]84.375MPa重力加速度g9.81m/s 2一、吊孔挤压应力校核综合影响系数 K=K d ×K u1.35单个吊耳吊装设计的有限质量W=W L /n 2000Kg 设备卧置时计算载荷13243.5N 设备卧置时吊索载荷F L = F V /cosα15292.28N 设备竖直时计算载荷F V =KWg26487N 设备竖直时吊索载荷F L = F V /cosα30584.55N 吊耳的挤压应力（无系揽环板）σhz (MPa)卧置时竖直时吊耳的挤压应力（有系揽环板）σhz (MPa)卧置时竖直时212.927301.1242157.257222.395合格合格合格合格二、吊耳头部强度校核横向计算载荷F h =F v tanα （设备卧置时）7646.1383N 横向计算载荷F h =F v tanα （设备竖直时）15292.277N 拉应力（无系揽环板）σL ，MPa卧置时竖直时拉应力（有系揽环板）σL ，MPa 卧置时竖直时5.79252911.585063.6066697.213338合格合格合格合格剪应力（无系揽环板）τL ，MPa卧置时竖直时剪应力（有系揽环板）τL ，MPa 卧置时竖直时5.79252911.58506 3.6066697.213338合格合格合格合格系揽环板焊接接头剪应力τP ，MPa卧置时竖直时2.1771464.354293合格合格三、吊耳板与垫板或封头连接处校核1、设备为卧置状态时2、设备为竖直状态时剪应力τS ，MPa拉应力σe ，MPa2.9932202MPa 5.184409MPa 合格合格吊索载荷引起的弯曲应力，σbs ，MPa剪应力，τe ，MPa8.2678724MPa 2.99322MPa 合格合格组合应力，σcs ，MPa横向载荷引起的弯曲应力，σbe ，MPa8.7930132MPa 8.267872MPa 合格合格组合应力，σce ，MPa13.78126MPa 合格1、设备为卧置状态时2、设备为竖直状态时剪应力，τps ，MPa拉应力σpe ，MPa6.2322725MPa 10.79461MPa 合格合格吊索载荷引起的弯曲应力，σpbs ，MPa剪应力，τpe ，MPa22.505289MPa 6.232272MPa 合格合格组合应力，σpcs ，MPa横向载荷引起的弯曲应力，σpbe ，MPaMPaMPa MPaMPaMPa顶部板式吊耳计算（按HG/T 21574-2018编制）MPaMPaMPaMPaMPaMPaMPa四、无垫板时，吊耳板与封头连接角焊缝强度校核MPaMPaMPaMPaMPaMPa23.352286MPa 22.50529MPa 合格合格组合应力，σpce ，MPa33.87809MPa 合格1、设备为卧置状态时2、设备为竖直状态时剪应力，τps ，MPa拉应力σpe ，MPa2.7090909MPa 4.692283MPa 合格合格吊索载荷引起的弯曲应力，σpbs ，MPa剪应力，τpe ，MPa3.4134546MPa 2.709091MPa 合格合格组合应力，σpcs ，MPa横向载荷引起的弯曲应力，σpbe ，MPa4.3578488MPa 3.413455MPa 合格合格组合应力，σpce ，MPa8.546471MPa 合格编制：2022/1/7 20:05MPaMPaMPaMPa五、有垫板时，垫板与封头连接角焊缝强度校核MPaMPaMPaMPaMPaMPa。
吊耳的选用及受力计算
吊耳的选用及受力计算
本工程施工过程中，桁架上需要设置两个吊耳，吊耳与钢构件均采用全熔透焊接连接，吊装时，采用两点吊，使钢丝绳及吊耳受力均衡，起吊过程平稳，吊耳在设计时采用两点吊计算。
(1)设计依据
《钢结构设计规范》GB50017-2003O
(2)吊耳选择
吊耳板厚40mm,材料均采用Q345(ft=295N∕mm2,fv=170N∕mm2),尺寸如下图所示：
吊耳详图
(3)荷载效应
吊装钢构件单件最大重量32t,考虑安全系数14,故每个吊耳的最大受力：
S=32×9.8×1.4∕2=220kN o
(4)吊耳验算
1)吊耳抗剪承载力设计值：
顺受力方向吊耳孔径至板边距离R-d∕2=50mm,板厚度t=30mm o
V=(R-d∕2)×t×fv∕1000=50X40×170∕1000=340kN o
2)吊耳抗拉承载力设计值：
吊耳孔径d=40mm;板厚度t=40mm;板宽度B=MOmm o
Nt=(B-d)×t×ft∕1000=(140-40)×40×295∕1000=1180kN o 吊耳承载力设计值kmin(V,Nt)=340kN o
上述分析可知，吊耳所受最大外荷载S=220kN,吊耳承载力设计值R=340,S<R且S∕R=0.65,吊耳的设计满足承载力要求。
起重吊耳的设计-1
1.1 拉曼公式图1 板孔式吊耳图2孔壁承压应力分布图3板孔失效形式图1为板孔式吊耳的基本形式，即单板孔吊耳。
图2为板孔式吊耳在受外力作用下孔壁承压应力分布情况。
图3为板孔式吊耳板孔强度不够吊耳板被撕裂的主要失效形式示意图。
也就是说板孔失效是吊轴与板孔接触所形成的接触压应力过大，不是造成接触处压溃，而是吊耳在外力的作用下对吊耳板进行的剪切作用引起的。
所以吊装工程中常用拉曼公式来对吊耳板孔进行抗剪强度校验。
拉曼公式板孔校核表达式为：（1）式中：k—动载系数，k=1.1；—板孔壁承压应力，MPa；P—吊耳板所受外力，N；δ—板孔壁厚度，mm；d—板孔孔径，mm；R—吊耳板外缘有效半径，mm；r—板孔半径，mm；—吊耳板材料抗剪强度设计值，N/mm2；1.2 吊耳参数确定从（1）式可以看出，当P、d、一定时，取适宜的值可最节省材料，显然，令，则。
从理论而言，较为科学，但使用单板孔吊耳，还应考虑卸扣和绳扣连接时必须预留的间隙，显然R值不宜太大。
笔者认为，较适宜。
通常设计时，应首先按负荷选定使用的卸扣或受力轴的尺寸，则孔径。
因此，吊耳设计时应在R与上进一步做文章。
首先，确定板厚，使根部焊缝的强度与设备本体局部稳定性满足要求。
必要时，可延长焊缝长度或增加筋板加以解决。
图4 吊耳板孔的加强其次，按选定R值。
再次，采取加补强板的措施增加板孔局部的强度。
通常在吊耳孔处焊接单或双面补强板。
参见图4。
通过以上措施可以比较合理的利用材料。
校核时需按照公式（1）中，来替换，即补强圈的半径。
2 吊耳板强度计算2.1 吊耳板材料选择吊耳板选择材料时，宜选择与母材的材质相同或相近为好。
施工现场一般选择Q235、Q345等普通材质的材料，且可焊性较好。
按《钢结构设计规范》对应的钢材板厚取值，只要（1）式成立，吊耳板的强度可满足要求。
2.2 吊耳板焊接与焊缝强度校核吊耳板焊接应有焊接工艺评定。
焊缝应为连续焊，不应有夹渣、气孔、裂纹等缺陷。
浅析吊耳的设计
当吊耳受力方向与耳板不垂直时还会产生弯矩，吊耳作为悬臂梁计算，根部受承受的弯矩最大。
此时的弯曲应力为：（5）
此时的弯曲应力为：（6）
⑥焊缝强度
吊耳焊缝受到多种形式的应力组合，强度要求高，吊耳焊缝应为连续焊，不得有气孔、夹渣、裂纹、未焊透等焊接缺陷，要经过专业探伤设备的检验。
1、当吊耳采用双面角焊时，焊缝承受的正应力：
四、吊耳的布局对整个吊具的受力影响
合理的布局吊耳的位置和方向，可以使组合应力得到明显改善，如下图所示：
当吊耳向外侧移动时，使水平分量增大，压应力随之增大，也使得上吊系载荷增大，但系统弯矩减小，反之亦然，通过调整，使各部分强度得到充分利用，而不影响系统安全性，从而节约成本，提高使用率。
五、实例
以某生产车间轨道安装的吊梁为例，轨道自重10T，通过如图所示吊具进行吊装：
五、综述
吊耳在我们的日常生产与维修中普遍存在，其重要性与安全性不言而喻，吊耳使用的标准化、规范化需要我们不断的总结与研究分析，九九归一，最终科学化、数据化，达到正确指导我们的安全生产行为，实现巩固基础、屏蔽风险的目的。
加强板板厚为δ1，此时公式中的δ改为2δ1+δ0，R改为加强板半径R0，拉曼公式计算简单，但局限于吊耳内径与销轴的尺寸配合要求，只有当{d-d1（销轴直径）}≤0.02d时适用，随着使用过程中的磨损，配合精度已不能看成弧面接触，公式不再适用，那就要根据常用的应力公式进行计算。
三、常用的强度校核方法
吊耳受力形式如上图所示，
动载荷系数一般取1113由1式可见当销轴或卡环已定时越小吊耳所承受的应力越小通常取r34r可以在耳板两侧加焊加强板如下图所加强板板厚为1此时公式中的改为2改为加强板半径r0拉曼公式计算简单但局限于吊耳内径与销轴的尺寸配合要求只有当dd1销轴直径002d时适用随着使用过程中的磨损配合精度已不能看成弧面接触公式不再适用那就要根据常用的应力公式进行计算
吊耳计算说明书
7.4 主吊耳管式强度校核图1 主吊耳管式平面图7.4.1 计算惯性矩与抗弯模量管口内径：d = D1-2×T1= 480.00-2×18.00= 444.00 (mm)式中，D1、T1如图1所示。
吊耳横截面面积：A = π/4×(D12-d2)+d×(T5+T6)-T5×T6= π/4×(480.002-444.002)+444.00×(14.00+14.00)-14.00×14.00= 38361.48 (mm2)式中，D1、T5、T6如图1所示。
惯性矩：I0 = π/64×(D14-d4)+T5×d3/12+d×T63/12-T5×T63/12 = π/64×(480.004-444.004)+14.00×444.003/12+444.00×14.003/12-14.00×14.003/12= 800313846.18 (mm4)式中，D1、T5、T6如图1所示。
B-B截面处抗弯模量：Wb = 2×I0/D1= 2×800313846.18/= 3334641.03 (mm3)7.4.2 危险截面校核竖向载荷：Fv = Q×9.8×1000×(m×n0×n1)/2= 130.00×9.8×1000×(1.20×1.10×1.00)/2= 840840.00 (N)式中Q——吊耳额定载荷(t)；m——安全系数；n0——动载系数；n1——不均匀系数。
横向载荷：Fh = Fv/tgα= 840840.00/tg90.00°= 0.00 (N)式中，α为索具与吊耳中心线夹角。
径向弯矩：Mb = Fv×L1= 840840.00×200.00= 168168000.00 (Nmm)式中，L1如图1所示。
板式吊耳设计计算书
抚顺石化分企业120万吨/年催化中压加氢精制(改质)装置精制反应器(R-101)反应器吊耳设计参考基础参数:筒体最小壁厚135mm封头最小壁厚:80mm筒体内直径:3613mm封头半径:1834mm采取200吨卡环,卡环轴直径为156mm, 静高为518-156/2 mm注:○1L2公式仅适适用于标准椭圆形封头式中:δ—封头名义厚度;h1—封头曲面高度;h2—封头直边高度;对其它形式封头,L2由设计者自定。
吊耳板材质: Q235-A许用应力[σ]: 130Mpa许用剪应力[τ]: 91Mpa角焊缝系数: Φn: 0.7动载综合系数: K=1.65吊耳竖向载荷Q=332235kgFv=332235÷２×K=332235÷２×1.65=274093.8 kg吊角Ａ－Ａ截面拉应力:σ= Fv/Ｓ(H-D)= 274093.8/(10-0.13)(53-18)= 274093.8/523.11=523.96kg/cm2σ<[σ], 满足要求。
垫板焊缝剪应力:τ= Fv/0.707 a [2(L sp+ H sp )-8×2+2π2]=274093.8/0.707×3.6[2(45.5+93 )-8×2+2π2]=274093.8/696.26=393.66 kg/cm2τ<[τ] , 满足要求。
吊耳板焊缝剪应力:τ= Fv/0.707 aΦn[2(L sp－G+ L1 )+0.5πF+H-F-8r+2πr]=274093.8/0.707×3.6×0.7[2(45.58+22 )+0.5π15+53-15-8×4+2π×4]=274093.8/368.34=744.13 kg/cm2τ<[τ] , 满足要求。
吊耳受弯状态分析:R A=P/2(2+3λ)R B=-3Pm/2lM A=-PmM B=Pm/2A-C段Q X=-P M X=-Px B-C段Q XP=274093kg。
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吊耳材质 吊耳板许用应力
1. 垫板： 许用拉应力 许用剪应力
Q235-B [σ] [τ]
吊耳板校核
2. 吊耳板： 134.4 80.64
Q235-B MPa MPa
吊耳数量
n
角焊缝系数
Φ
垫板、封头材质
垫板、封头许用应力 综合影响系数 吊耳板有效厚度 吊耳板圆周外半径 吊耳板吊孔内径 吊耳吊索孔至垫板的距离 设备净重 竖向载荷 横向载荷 吊绳方向载荷 经向弯矩
吊耳板吊索方向最大拉应力(偏保守) 吊耳板吊索方向最大剪应力 吊耳板应力校核条件
[σ]H K S R D L m FV = m.g.K/n = FH = FH.tan30°= FL = FV/cos30°= M=FH.L= σL=FL/[（2R-D）S]= τL=FL/[（2R-D）S]= τL≤[τ]，│σL│≤[σ]
合格
筒体局部应力校核
垫板边长
1. HTP
方形附件边长（带垫板）
应力校核按WRC107
200
CX=（HTห้องสมุดไป่ตู้XLTP）1/2=
2. LTP
310 mm
248.997992 mm
21851.775 12616.12818 25232.25636 1766257.945 16.42725023 16.42725023
合格
MPa
mm mm mm mm Kg N N N N.mm MPa MPa
261.9116656 mm 5028.703979 mm2 4.345408895 MPa 2.508822995 MPa 8.046267473 Mpa 13.36900948 MPa
吊耳板角焊缝应力校核
角焊缝长度 角焊缝面积 角焊缝拉应力 角焊缝剪应力 角焊缝弯曲应力 组合应力 应力校核条件
H =2(L*tan20°+R)
A=H.S= σa=F V/A= τa=FH/A= σab=6M/S/H2= σz=[（σa+σab） 2+4τa2]1/2= σz≤[σ]
2 0.7
Q235-B 116 1.65 19.2 80 80 140 2700