吊装平衡梁的设计
基于SolidWorks的吊装平衡梁静力学特性分析及结构优化
基于 SolidWorks的吊装平衡梁静力学特性分析及结构优化摘要：平衡梁为吊装机具的重要组成部分，在起重工程中被广泛应用。
平衡梁又称铁扁担，可用于保持被吊设备的平衡，避免吊索损坏设备，减小起吊高度，减少设备起吊时所承受的水平压力，避免损坏设备。
针对某化工厂汽轮机转子吊装平衡梁进行静力学特性分析，计算平衡梁最大静变形和最大静应力，在满足吊装要求的基础上，利用有限元分析软件对平衡梁进行结构优化，实现轻量化设计，减轻平衡梁重量。
关键词：平衡梁；有限元分析；静力学特性；轻量化设计一、引言某化工厂空分装置有两套空压机组，机组由德国西门子公司设计制造的SST-600全凝式汽轮机、STC-SR 450-10V6-2型空压机、STC-GV(20-5-H)型增压机组成。
汽轮机通过“一拖二”形式，同时驱动空压机与增压机，检修过程中采用平衡梁对汽轮机转子进行吊装，如图1所示。
图1平衡梁吊装汽轮机转子汽轮机转子及平衡梁规格参数如表1所示。
表1汽轮机转子及平衡梁规格参数为分析平衡梁结构是否满足吊装要求，避免平衡梁结构笨重、材料浪费、强度和刚度存在较大富裕量等问题，利用有限元分析软件对平衡梁进行结构轻量化研究。
二、平衡梁的结构和载荷分布平衡梁是由两根横梁、吊具及若干筋板组成，横梁采用槽钢加工制作，如图2所示。
图2平衡梁三维实体模型已主要受力部件横梁为研究对象，如下图3（左）所示，其横梁结构和受力具有对称性，只取一根横梁的二分之一加以研究。
由于一些细小特征对横梁变形影响较小，所以在保证零件结构的基础上对模型进行适当的简化，如下图3（右）所示。
图3 横梁三维实体模型及简化模型槽钢规格选用40#C ，其截面尺寸大小为400×104×14.5mm，槽钢材质为Q235，其材料力学性能如下表2所示。
表2 Q235材料力学性能以一根横梁的二分之一为研究对象，将横梁简化为简支梁，L=7.5/2=3.75m ，横梁所受重力m=15/4=3.75t ，横梁受力简图如下图4所示。
论吊装平衡梁的设计在海洋船舶控制平台的重要性
论吊装平衡梁的设计在海洋船舶控制平台的重要性海洋的船舶控制平台在实际的航海过程中非常重要，作为一种拥有350m3的大型设备，它的全身都是使用钢材来建造的，海洋船舶的控制平台底座由钢焊接而成，除此之外，该平台提供有四个钢造的吊耳，可以为吊装提供使用。
同时，该控制平台的内外部均匀涂抹有特殊的材料，在其内部安装了造价昂贵的机器设备，所以在使用平台时要尽量做到平稳，减少缓冲的力度和摩擦，以保护好海洋船舶控制平台。
本篇论文从吊装的平衡梁入手，研究其设计之后，分析它在平台实际控制中的重要作用。
标签：平衡梁；控制平台；船舶；设计1 平衡梁概述1.1 平衡梁的作用在使用吊装机时，平衡梁在吊装机的地位是相当重要的，它被广泛的运用到大型的工程中，同时，平衡梁也可以称之为铁扁担，可以在机器吊起比较重的设备时尽量保持整体的稳定性，减少吊环绳索的摩擦损坏力度，缩短吊索距离水平路面的距离，还有动滑轮的起吊高度，以及可以减轻在起吊时产生的压力，尽量避免对机器的损坏程度，除此之外，在使用多台机器设备时，平衡梁可以通过合理分配好各个支点的平衡点，计算相应的负荷力度，使得在实际运用中可以减少问题的产生。
1.2 平衡梁原理吊装的平衡梁在船舶控制平台中，可以使用其内部的CAN总线网络来实现传感器以及超声波的完美结合，在检测的过程中可以对不同的位置进行检索，然后把收集到的数据信息集合起来，通过归纳整理和分析之后把数据传送到控制平台之内，控制平台通过筛选出有用的信息之后判断好此时机器设备的工作稳定状态，最后输出对平液系统的控制信号来达到自动找出平衡的目标。
2 设计原则在实际工作当中，为了减轻工作量，平衡梁应该尽量选用形状比较简单，并且材质为钢板的材料，同时还要有优良的工作性能和工艺性能，为了方便平衡梁跟其他的部件能够顺利连接，一般需要使得平衡梁的截面保持一个对称的形状，此外，在构件方面应该选择具有长细比很明显的材料，并且要尽量增加截面积，提高材料的抗弯性能，可以尽可能地使用外壁较薄、整体外形的尺寸比较大的横截面形状。
平衡梁计算及校核
平衡梁计算及校核3.5.2场地基础的处理1．在吊机定位，吊机作业周围的其他钢结构设备基础暂缓施工，待设备吊装结束后进行施工。
2．300吨吊机的每个支腿与处理过的路基上放上四块双面路基板，在此路基板上再设置300吨吊机的专用路基板。
3．300吨吊机与150吨吊行车范围及设备进场的场地道路应加固处理，采用换垫层法使其具有一定的地耐力，开挖一定的面积，开挖深度约1米，以除去松软的回填土，挖至老土为准，再在上面铺设大石块约800毫米厚，并用压路机压实压平，然后再在大石块上铺约200毫米厚，再用压路机来回数次的压实压平，表面一定要处理平整，具体要求详见(图8)。
4．150吨履带吊的定位与行走区域范围场地道路处理后，并在处理过的路基上要铺设双面路基板，以增强和扩大地基的承载能力和受力面。
5．根据吊机的有关资料及设备重量和吊索的重量300吨吊机每个支腿最大的承载148吨。
P1+P2+P3+P4+P5+P64（79+120+124.9+1+3.8+0.34）/ 4 = 329/4=82.3吨P1：主吊机的自重量79吨P2：主吊机的配重重量120吨P3：设备的重量124.9吨P4：吊索具的重量1吨P5：吊钩的重量 3.8吨P6：设备群座支撑用钢管的重量Ø219×10 0.34吨3.6吊机性能选用详见氧氯化反应器吊装立面图（6、7）3.6.1主吊机选用DEMAG-TC2000型300吨桁架式汽车吊。
1)吊装总重量的计算G1.设备重量G1 =124.9吨2.吊钩重量G2 =3.8吨3.主吊索具的重量Ø60.5-6×37-170 G3 =1.027吨4.群座支撑钢管的重量Ø219×10 G4 =0.35吨5.底部吊索具的重量Ø56-6×37-170 G5 =0.23吨6.卸扣的重量75吨级5只G6 =0.72吨7.吊梁重量G7=1.5吨8.G=G1+G2+G3+G4+G5+G6+G7=132.5吨符合吊机性能要求。
平衡梁的设计
5T 平衡梁计算书 根据现场实际情况，选用槽钢型平衡梁。
该平衡梁可用于吊装直径φ1200mm~1400mm 左右的设备。
如图(一)图（一）材料为Q235-A ，其MPa MPa s 210235~185，取中值=σ（GB700-88），许用一. 槽钢的选择设备重量4.07T ，用双分支吊装，平衡梁受力简图如图（二）。
分支拉力L F 平衡梁的夹角为)60~45(︒︒α，计算取︒55，吊重Q=4.07T 计算吊重动计K Q Q ⋅=44.12.12.121=⨯=⨯=K K K 动其中 1K 为冲击系数，2K 为不均匀系数 故 Q 计=4.07×1.44=5.86TF V =Q/n=5.86/2=2.93TF L = (Q 计/n)×1/sin a=3.57TF h =F V /tan a=2.05T槽钢为只受轴力作用。
根据强度条件确定槽钢的横截面积为A ≥F h /[σ]=(2.05×1000×9.806)/(140×106)m 2=1.44cm 2选用16a 型槽钢，截面积为21.95×2=43.9cm 2，满足要求。
二. 吊耳板的验算 ：如图(三):在断面A1B1处，b=20cm ，δ=3cmσ1=(Q 计/2)/b δ=4.79 MPa在断面A2B2处，b=16cm （偏保守），δ=3cm ，d=8cmσ2=(Q 计/2)/(b-d)δ=11.97 MPa在断面A3B3处，D=2R=16cm ，d=8cm ，δ=3cm 按拉漫公式验算： σ=(Q 计/2)/d δ=11.97 MPaσ3=σ(D 2+d 2)/ (D 2-d 2)=19.95 MPa吊索方向最大拉应力：σL =F L /((D-d) δ)=14.59 MPa []σ<，满足要求。
三. 焊缝的验算：对平衡梁受力分析知：焊缝（左侧吊耳）主要承受如图示方向的作用力 其剪切力为=⨯-⨯=3201054251h h F F P 96.63T 32010542511⨯-⨯=h h F F P =-34.87T (即1P 方向应向右) 上边焊缝承受弯距较下边的大，故只校验上边焊缝即可m N F M h •=⨯⨯⨯⨯=⨯=-23.72672105.10806.9100058.705.82m N l h M f f M .872.5910)2255(24.123.7267264.16622=⨯⨯-⨯⨯⨯==-τ m N l h P f .358.66102)2255(27.0806.9100063.967.04=⨯⨯⨯-⨯⨯⨯⨯==-剪τ式中： f h ——焊缝厚度l ——焊缝总计算长度，等于焊缝实际长度减去2f h[]ττττ MPa M 376.89358.66872.592222=+=+=剪，安全。
平衡梁吊具计算书
【屈服应力】 =367.5MPa . K=367.5/61.6=5.965﹥(K)安全
三：钢丝绳计算：
吊具安装吊装作业时采用 双股钢丝绳双吊索选用双绳兜吊。吊具由四个支座即四个吊点承载160T.每个吊点承载40T(4000000N).
钢丝绳破断拉力=40*6=240T(安全载重系数取值为6)
平衡吊具计算书
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校对
审核
一 现场采用二组吊具同时平稳起吊。吊具计算公式按单组平衡吊具计算。
如图一
单组吊具图（二）
二：荷载：
横梁吊耳板尺寸
39m箱梁重160T分配至每端为80T(800000N);按最重者验算受力。考虑1.2倍安全系数储备，800000N*1.2=960000N.单组吊具则要求吊具具备负重96T的能力。
轴截面惯性矩：W=0.1* =172800mm(销轴直径 )
轴最大弯曲应力： =M/W=80850000/172800=467.88MPa
抗拉强度：【 】=1080MPa/467.88MPa=2.3﹥【K】安全
钢丝绳破断拉力总和=240/0.82=292.6（换算系数取值0.82）
钢丝绳破断拉力总和：S破=292.6吨，动载系数1.05偏载系数1.1钢丝绳计算拉力:Smax=40t*动载系数*偏载系数=46.2t钢丝绳安全系数：n≧6，钢丝绳使用系数：0.92 机械效率：0.98. 实际安全系数：n=292.6*0.92*0.98*2/46.2=11.4﹥【6】安全
根据现场使用受力尺寸：四根销轴承载力为160T每根销轴承载40T,根据机动起重销轴类设计规定安全系数值K=1.75按单根销轴需承载P=40*1.75=70T
P=70T=700000N
平衡吊梁设计标准
平衡吊梁设计标准
平衡吊梁是一种建筑施工现场常用的起重设备,其设计需要考虑多种因素,包括负载能力、安全性、稳定性、耐久性等。
以下是平衡吊梁设计标准的一些要点：
1. 材料选择：吊梁的主要材料应为高强度、耐磨、抗腐蚀的钢材或铝材,并且应符合国家或地区标准要求。
2. 负载能力：吊梁的负载能力应满足实际使用需要,并且应按照相关标准进行测试和验收,确保其安全可靠。
3. 结构安全：吊梁的结构设计应符合相关标准和法规要求,同时具有足够的稳定性和抗风能力。
4. 安全防护：吊梁应设置有效的安全防护设施,如防护罩、护栏、安全锁等,以避免人员和物品的意外坠落。
5. 操作方便：吊梁的设计应考虑到操作方便性和人员安全保护,并且应设置相应的控制系统以保证其稳定平衡。
6. 维护保养：吊梁的设计应方便维护和保养,包括易于更换损坏配件、定期检测和清洁等。
以上是平衡吊梁设计标准的一些要点,具体的设计标准可根据实际情况和相关法规进行结合确定。
大型设备吊装平衡梁设计、可靠性分析及其APP的开发
Fi+F$，G
(2)
其中,F$@ (22349+7371)=G x 7371
解得:Fi=60.2t,F$=19.8t 式中:G——设备重量,80t。 开始起吊时,溜尾吊车的最大受力(P)的计算式见 公式⑶。
P= (F$+g) ki=(19.8+2)x 1.1=23.32t
(3)
式中:g—160t汽车吊吊钩和机索具总重量,2t ；
对一种常用吨位的吊装平衡梁进行设计和可靠性分
析，为平衡梁制作的快速选材以及强度校核进行APP
开发。以期提高工程技术人员工作效率和施工作业效
率，并
吊装机具计算提供新思路,推动吊装事业
智能化、信息化的发展。
1主设备吊装计算
1.1工程背景简介 中国化学工程第六建设有限责任公司(以下简称
"a$e & Lifting Forum 吊
重量90t。吊车负载率(!)：
88 !1= v 100% = 97.8%<98%
因此,
工安 要求。
拟选用160t汽车吊溜尾，根据吊车性能表,臂杆长 度为30m，回转半径为14m，起吊能力为32t,吊钩加锁
具重2t。对吊装 安全校核，对T分离载塔起吊的受
力
分,
1 所示。
G
图1起吊状态下受力分析图 根据静力学平衡原理，列方程式⑵。
1.2大型设备吊装计算
T分离塔是六化建承建的内蒙古安德力化工精细
化学品项目中最高和最重的设备 ，因此本项目把T分
离塔单独进行吊装工艺计算，以为其他设备的吊装计
。
表1所示。
表i怪分离塔技术参数
名称
位号
/分离塔 T-10205
①3200 H二46279
50吨多功能设备吊装平衡梁的设计
＝
（ Ｑ计 ／ ２ ） Ｘ １ ／ （ ｄ×８） ＝３ ６ Ｘ １ ０ ０ ０×９ ． ８ ／ （ ６×５×１ ０ — ４）
Ｐａ ＝ｌ １ ７． ６ Ｍ Ｐａ
叮３ ＝ ” ×【 （ ４ Ｒ ２＋ ｄ ２） ／ （ ４ Ｒ２－ ｄ ２） ］： １ ｌ ７ ． ６×［ （ ４×１ Ｏ ２＋ ６ ２） ， （
测 方法。
要 ：本文选 用 Ｈ型钢设计 了一种能够 吊装 多种直径设备 的 ５ ０吨平衡 粱 ，并且经过 了 Ｔ ｕｖ公 司检 测。本文详述 了该平衡 梁的设 计方法和检
平衡 粱设计 检测
关键词 ： 吊装
Ａｂｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ｉ ｎ ｔ ｈｅ ｐａ ｐｅ ｒ ， ｗｅ ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎｅ ｄ ａ ５ ０ ｔ ｏｎｓ ｍｕ ｌ ｔ ｉ ｐ ｌ ｅ ｆ ｕｎ ｃ ｔ ｉ ｏｎ ｓ ｐｒ ｅ ａ ｄ ｅ ｒ ｂａ ｒ ｆ ｏｒ ｌ ｉ ｆ ｔ ｉ ｎｇ ｅ ｑｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎｔ ． Ｔｈ ｅ ｓ ｐ ｒ ｅ ａ ｄｅ ｒ ｂ ａ ｒ ｉ ｎｓ ｐｅ ｃ ｔ ｅ ｄ ｂ ｙ ＴＵ Ｖ
一
＝２ ２５ Ｍ Ｐａ
表 １平衡 梁详细信 息
编 号
ｌ
阜台 爵 ＼
， ； ・
尺 寸
ＨＷ １ ５ ０×ｌ ５ ０
吊耳 厚 度 补 强 板 厚 度
３ ０ｎ ｎ ｎ １ ０ｍ ｍ
长度
２ ８ ０ ０ ａ ｍ／ ｒ ４ ２ ０ ０ ａｉ ｒ ｎ
数量
ｌ
＼ 蛰 ／
Ｋｅ ｙ ｗｏｒ ｄ： ｌ ｉ ｆ ｔ ｉ ｎｇ ｓ ｐｒ ｅ ａ ｄｅ ｒ ｂａ ｒ ｄｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｉ ｎ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ．
笔 者于 ２ ０ １ １ 年 ９月至 ２ ０ １ ２年 ９月 完成 了阿 布扎 比 国家 石油 公 司 博禄 三期 设备 安装 项 目。在 工程 施工 过 程 中根据 现场 实 际需 要 ，选 用 Ｈ型钢 设计 了一种 能够 吊装 多种 直径 设备 的平衡 梁 ，并且 经过 了 Ｔ Ｕ Ｖ 公 司检 测 。平 衡梁 详细 信 息如 表 ｌ ，该平 衡 梁可 用 于 吊装 直 径 中８ ４ ０ 中４ ２ ０ ０ ａｍ 左 右 的 多 种 设 备 ，材 料 为 Ｑ ｒ ２ ３ ５ 一 Ｂ，许 用 应 力 为 ［ Ｔ Ｉ ｓ ］
吊装平衡梁的设计电子教案
140T 平衡梁计算书根据现场实际情况，选用槽钢型平衡梁。
该平衡梁可用于吊装直径φ6000φ3000~6000左右的设备。
如图(一)图（一）材料为Q235-A ，其MPa MPa s 210235~185，取中值=σ（GB700-88），许用应力[]MPa s1405.1==σσ，许用截应力[][]MPa 987.0==στ一. 槽钢的选择设备重量140T ，用双分支吊装，平衡梁受力简图如图（二）。
分支拉力L F 平衡梁的夹角为)60~45(︒︒α，计算取︒55，吊重T Q 140= 计算吊重动计K Q Q ⋅=44.12.12.121=⨯=⨯=K K K 动其中 1K 为冲击系数，2K 为不均匀系数故 T Q 6.20144.1140=⨯=计。
T n Q F v 8.10026.201=== T n Q F L 054.12355sin 126.201sin 1=︒⋅=⋅=α计T F F v h 581.70tan /==α槽钢为只受轴力作用。
根据强度条件确定槽钢的横截面积为[]22643.4910140806.91000581.70cm m F A h =⨯⨯⨯=≥σ 选用32b 型槽钢，截面积为222.11021.55cm cm =⨯，满足要求。
二. 吊耳板的验算 ：如图(三):在断面A1B1处，b=55cm ，δ=10cmMPa Pa b Q 98.1710105512806.910006.2011241=⨯⨯⨯⨯⨯=⋅=-δσ计在断面A2B2处，b=26cm （偏保守），δ=10cm ，d=10cmMPa Pa d b Q 78.611010)1026(12806.910006.201)(1242=⨯⨯-⨯⨯⨯=-⋅=-δσ计在断面A3B3处，D=2R=26cm ，d=10cm ，δ=10cm 按拉漫公式验算：MPa Pa d Q 63.9910101012806.910006.201124=⨯⨯⨯⨯⨯=⋅=-δσ计 MPa d D d D 22.1341026102637.117222222223=--⨯=-+=σσ 吊索方向最大拉应力：MPa Pa d D F L L 42.751010)1026(806.91000054.123))/((4=⨯⨯⨯-⨯⨯=⋅-=-δσ[]σ<，满足要求 三. 焊缝的验算：对平衡梁受力分析知：焊缝（左侧吊耳）主要承受如图示方向的作用力 其剪切力为=⨯-⨯=3201054251h h F F P 96.63T 32010542511⨯-⨯=h h F F P =-34.87T (即1P 方向应向右) 上边焊缝承受弯距较下边的大，故只校验上边焊缝即可m N F M h •=⨯⨯⨯⨯=⨯=-23.72672105.10806.9100058.705.82m N l h M f f M .872.5910)2255(24.123.7267264.16622=⨯⨯-⨯⨯⨯==-τ m N l h P f .358.66102)2255(27.0806.9100063.967.04=⨯⨯⨯-⨯⨯⨯⨯==-剪τ式中： f h ——焊缝厚度l ——焊缝总计算长度，等于焊缝实际长度减去2f h[]ττττπMPa M 376.89358.66872.592222=+=+=剪，安全。
吊车梁的设计
α--动力系数
(2)吊车横向水平力
依《建筑构造荷载规范》(GB 50009)旳要求， 作用于每个轮压处旳水平力设计值：
T 1.4g (Q Q') / n
Q —吊车额定起重量 Q’--小车重量 n --桥式吊车旳总轮数
g —重力加速度
➢ 吊车工作级别为A6 ～ A8时，吊车运营时摆动 引起旳水平力比刹车更为不利,钢构造设计
板铰连接 确保吊车梁为简支
2.吊车梁上翼缘与 制动构造连接：
3.吊车梁支座：
1）简支吊车梁支座： (a)平板支座 (b)凸缘支座
2）连续吊车梁支座：
(a)平板支座
①支座加劲肋
②支座垫板： 厚度t≥16mm
③传力板
④缺陷： 柱受到吊车竖向荷载 引起旳较大扭矩作用。
MT R e (R1 R2) e
规范(GB50017)要求：吊车横向水平力原则值：
TK 1Pk,max
0.1 软钩吊车 α1= 0.15 抓斗或磁盘吊车
0.2 硬钩吊车
2.4.2 吊车梁旳截面构成
o单轴对称工字形截面 o带制动梁旳吊车梁 o带制动桁架旳吊车梁
➢ 1.单轴对称工字形截面: Q≤ 30t，L≤ 6m， A1 ～ A5级
M
' y
N1
f
Wnx Wn'y An
An—吊车梁上翼缘及腹板15tw旳净截面面积之和。
2.4.4.2整体稳定验算
设有制动构造旳吊车梁，侧向弯曲刚度很大， 整体稳定得到确保，不需验算。加强上翼缘 旳吊车梁，应按下式验算其整体稳定。
Mx My f bWx Wy
-依梁在最大刚度平面内弯 曲所拟定旳整体稳定系数
吊装平衡梁的设计
吊装平衡梁的设计吊装平衡梁是一种常用于工程吊装的重要设备，它可以有效地平衡吊装过程中的力量和重量，确保吊装运输的安全和顺利进行。
在设计吊装平衡梁时，需要考虑梁的结构、材料、荷载等多个方面因素。
下面将从这些方面详细介绍吊装平衡梁的设计。
首先，在设计吊装平衡梁时需要考虑的一个重要因素是梁的结构。
平衡梁一般采用悬臂梁结构，即一个端点固定，另一个端点悬空。
这种结构可以有效地将梁的重量分散到支撑点，从而平衡悬空部分的重量。
此外，为了增强平衡梁的刚度和稳定性，可以在梁的底部加装斜撑或支撑杆，以提高整体结构的强度和刚度。
其次，在选择平衡梁的材料时，需要考虑到梁的强度、刚度和耐磨性等方面的要求。
一般来说，平衡梁的材料选用优质的合金钢或特种钢。
这些材料具有较高的强度和刚度，并且具有良好的耐磨性和耐腐蚀性。
此外，设计平衡梁时还需要考虑到梁的荷载。
平衡梁的荷载主要包括静荷载和动荷载两种。
静荷载是指悬臂梁自身的重量和工作时所受到的额外荷载，如被吊物体的重量。
动荷载是指悬臂梁在工作过程中所受到的震动、冲击等荷载。
在设计平衡梁时，需要根据工程实际情况考虑到这两种荷载，并进行合理的计算和分析。
对于静荷载，可以利用静力学的方法进行计算。
首先需要确定平衡梁的自重和被吊物体的重量，然后根据力的平衡原理，计算出吊装平衡梁所需的支撑力和反力。
而对于动荷载，需要考虑悬臂梁自身的振动频率和共振情况，并根据结构动力学的原理进行计算和分析，以确保悬臂梁在工作过程中的稳定性和安全性。
除了上述因素之外，设计吊装平衡梁时还需要考虑到梁的施工和使用方便性。
例如，可以在平衡梁上预留吊环或吊钩，以便于吊装操作。
同时，为了方便施工和维护，平衡梁的结构应合理简洁，并且需要考虑到制造、安装和拆卸等方面的要求。
总之，吊装平衡梁的设计需要考虑到多个方面的因素，包括梁的结构、材料、荷载，以及施工和使用方便性等。
只有综合考虑这些因素，并进行合理的计算和分析，才能设计出安全、稳定、可靠的吊装平衡梁。
吊装平衡梁的设计
140T 平衡梁计算书根据现场实际情况，选用槽钢型平衡梁。
该平衡梁可用于吊装直径φ6000φ3000~6000左右的设备。
如图（一)图（一）材料为Q235—A,其MPa MPa s 210235~185，取中值=σ(GB700-88），许用应力[]MPa s1405.1==σσ,许用截应力[][]MPa 987.0==στ一. 槽钢的选择设备重量140T,用双分支吊装，平衡梁受力简图如图（二）。
分支拉力L F 平衡梁的夹角为)60~45(︒︒α，计算取︒55，吊重T Q 140= 计算吊重动计K Q Q ⋅=44.12.12.121=⨯=⨯=K K K 动其中 1K 为冲击系数，2K 为不均匀系数故 T Q 6.20144.1140=⨯=计。
T n Q F v 8.10026.201=== T n Q F L 054.12355sin 126.201sin 1=︒⋅=⋅=α计T F F v h 581.70tan /==α槽钢为只受轴力作用。
根据强度条件确定槽钢的横截面积为[]22643.4910140806.91000581.70cm m F A h =⨯⨯⨯=≥σ 选用32b 型槽钢,截面积为222.11021.55cm cm =⨯，满足要求。
二. 吊耳板的验算 :如图（三）：在断面A1B1处，b=55cm ，δ=10cmMPa Pa b Q 98.1710105512806.910006.2011241=⨯⨯⨯⨯⨯=⋅=-δσ计在断面A2B2处，b=26cm （偏保守），δ=10cm ，d=10cmMPa Pa d b Q 78.611010)1026(12806.910006.201)(1242=⨯⨯-⨯⨯⨯=-⋅=-δσ计在断面A3B3处，D=2R=26cm ，d=10cm ，δ=10cm 按拉漫公式验算：MPa Pa d Q 63.9910101012806.910006.201124=⨯⨯⨯⨯⨯=⋅=-δσ计 MPa d D d D 22.1341026102637.117222222223=--⨯=-+=σσ 吊索方向最大拉应力：MPa Pa d D F L L 42.751010)1026(806.91000054.123))/((4=⨯⨯⨯-⨯⨯=⋅-=-δσ[]σ<，满足要求 三. 焊缝的验算：对平衡梁受力分析知:焊缝（左侧吊耳）主要承受如图示方向的作用力 其剪切力为=⨯-⨯=3201054251h h F F P 96。
平衡梁和吊耳的设计制作在海外大型设备吊装中的应用
宋伟杰（安东石油技术有限公司 北京 100020）摘要：海外油田项目大型卧式设备分离器吊装用平衡梁的设计制作、立式设备火炬吊装吊耳的设计制作，对现场大型设备吊装提供了更多吊装方案选择性实例，在吊装成本、吊装进度、吊装安全方面，提出一种大型设备吊装施工优化的思路，可为海外项目大型设备吊装提供参考借鉴。
关键词：大型设备 吊装方案 平衡梁设计 吊耳设计 吊装施工优化中图分类号：TU391 文献标识码：B 文章编号：1002-3607（2024）04-0040-04平衡梁和吊耳的设计制作在海外大型设备吊装中的应用平衡梁作为吊装机具的重要组成部分，可用于保持被吊设备的平衡，避免吊索损坏设备。
吊耳安装在设备上用于起吊的受力构件，是设备吊装中的重要连接部件，直接关系到设备吊装安全。
平衡梁和吊耳已经广泛应用于起重工程中，对于海外油田项目，设备制造厂家通常在设备设计过程已经考虑了工程现场设备吊装需求，会在设备本体设置吊装吊耳，对于一些特殊设备会设计并提供平衡梁，以便于工程现场吊装施工。
然而工程现场吊装施工活动中受吊车资源、场地条件、设备到货时间、吊装工期等多种因素影响，设备制造厂家提供的吊装选择有时并不是最适合现场吊装的方案，可以根据工程现场实际情况进行吊装优化，比如在现场设计制作新的平衡梁和吊耳就是一种可行性很高的优化方法。
1 工程概况伊拉克米桑油田脱气站升级改造项目对米桑油田上产及高质量发展具有重大意义，项目中的12台146t分离器和5台50m火炬的吊装施工是项目的重点工作。
为了保证分离器和火炬吊装的安全性、经济性，工程项目组通过分离器吊装框架式平衡梁的设计制作，火炬头增加整体吊装吊耳的方式，增加了吊装方案的选择性，降低了大件吊装的成本，保证了吊装安全和进度。
2 工程难点2.1 分离器吊装难点根据分离器设计图纸，分离器两端共设计4处吊耳，吊耳间距22m，由于内件设计原因，重心位置不在设备几何中心处，存在偏心。
某核电站控制室吊装平衡梁设计及可靠性分析
构合 理 可行 ．
应力为 ３ ７ ６ ． １ ５ ２ Ｍ Ｐ ａ ＜［ ｒ ｏ ］ 轴， 消隐卸扣轴后一
级 梁最 大应 力 为 １ ５ ２ ． ４ ８ ７ Ｍ Ｐ ａ＜［ｏ ｒ ］ 婆， 轴 处 应
力表现为应力集 中和边界效应 ； 二级梁 ｖ ｏ ｎ Ｍ ｉ ｓ ｅ ｓ ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ 最大应力位置发生在 与吊装带连接 的卸扣
４ ２ Ｃ ｒ Ｍ ｏ ， 其力学 ｌ 生 能ｃ ｒ ６ １１ ＞ ０ ８ ０ Ｍ Ｐ ａ ， Ｉ ＞９ ３ ０ ＭＰ ａ ， 吊装 平衡 梁与 控制 室采 用高 弹性 模量 的 吊装带 连 接． 主 控 室 吊装 方 案 如 图 ５所 示 ， 重 量 计 算 分 别 为： 主控 室 １ １ ０ ｔ ； 吊、 索具 ２ ５ ｔ 、 一 级 平衡 梁 ３ ． １ ｔ 、 二级 平衡 梁 ０ ． ８ ８ ｔ ， 总计 １ ３ ８ ． ９ ８ ｔ ．
ｒ ｏ
二
［ （ ｒ１ ｏ 一 ２ ） ＋（ ｒ ｏ ２一 ３ ） ＋（ ｒ ｏ ３一ｏ ｒ１ ） ］
（ ３ ）
８ ２ ． ０ ７ ｍ ； 经计算风载荷 Ｆ＝５ ． ８ ７ ３ ｋ Ｎ一０ ． ６ ｔ ， 风
载 荷 作 用 引 起 吊 钩 以 下 相 对 垂 向 偏 摆 角 度 为
Ｍｍ ａ ｘ Ｙ ｍ ａ ｘ 一 ≤ ：— 丁—
现场常用平衡梁的设计与分析
现场常用平衡梁的设计与分析作者：张经纬来源：《科技风》2016年第23期摘要：安装工程中，设备的吊装运输经常需要使用平衡梁，本文提出了一种10T常用平衡梁的设计，并进行有限元校核计算。
关键词：吊装；平衡梁；有限元计算一、简介在现实的安装施工过程中，安装单位经常遇到类似的情况：安装的设备往往结构较为脆弱，如果在吊装时直接将钢丝绳与吊钩连接，则在吊装过程中会产生较大的侧向力，可能对设备本体结构产生破坏作用，同时，为了保证吊索具的受力角度达到规范要求，减少设备水平方相上的受力，经常会使竖直方向上的吊索具长度增加，增大了吊装难度，使吊车吨位不能得到充分的利用。
为了解决以上问题，本文从实际情况出发，将一种常用吨位的平衡梁进行设计并选材，能够使同吨位的吊车完成更多的施工作业。
二、平衡梁规格本文中所介绍的平衡梁吨位为10T，安全系数取3，此种平衡梁的制作尺寸针对现场经常使用的各种类型的卸扣与吊装带、钢丝绳，同时匹配相应的试验载荷系数，进行平衡梁的设计。
同时，该种平衡梁使用常见型号的工字钢与碳钢板作为制作材料，初步制作完成后进行喷砂、刷漆处理后，能够多次重复利用，节省施工成本。
平衡梁在使用过程中，可以结合设备本体上的吊点数量，通过多级组合的方式，将平衡梁与平衡梁、平衡梁与钢丝绳、平衡梁与倒链等一起使用，使用不同的施工要求，提高施工水平。
三、平衡梁的制作为便于制作，本文所描述的平衡梁的材料使用30a普通工字钢与30mm厚的钢板，材料均为Q235B，制作时需注意，为减少不必要的焊缝，增加平衡梁的安全系数，平衡梁的上部吊耳与下部吊耳的钢板材料应采用统一整体，先在工字钢上开出适合吊耳板穿过的空洞，再将钢板材料穿过工字钢，选取相应规格的焊条将吊耳板与工字钢通过焊接固定，焊脚高度需高于母材厚度的70%，同时满焊。
由于平衡梁属于吊装施工中的重要设备，故在焊接完成后需进行必要的无损检测作业，保证焊接达到规范要求。
平衡梁制作完成后，应尽量满足重复利用的要求，进行必要的防腐处理，故在制作完成后，需要进行整体喷砂、油漆等防腐处理，避免结构出现锈蚀等情况。
吊装用平衡梁选用
吊装用平衡梁选用一、选用钢管制作。
附图1为大样图。
无缝钢管两端焊有端板,上下吊耳用一块钢板制成,吊耳圆孔边焊有圆钢圈、既起加强作用、又可保护吊索免受损伤。
吊梁用全焊接结构。
此种吊梁常用于吊件质量不大的吊装中。
二、钢丝绳选用计算载重：P=K1×K2×(Q q) ——式1式中Q-----设备重量；q ------设备起吊索具等附加重量；K1=1.1-----------动载系数；K2=1.1-----------不平衡系数；钢丝绳选用n股，夹角为θ°（一般选用60°）。
钢丝绳的破断力为：S=P×N/(n×sinθ) ——式2式中N ---- 钢丝绳的安全系数,按安全系数表取。
若S≤钢丝绳标准破断力，即该钢丝绳选用合格。
钢丝绳选用钢丝绳，依照GB/T8918-1996,共计6×19 1; 6×37 1;6×61 1三种规格三、卸扣选用卸扣选用比式1得到的P值大即可。
按照GB10603一89 选用D形卸扣规格或弓形卸扣规格。
有D形和弓形卸扣，D形卸扣有三个强度等级，即M（4）、S（6）、T（8）。
选用后取得D、H、C、M值，待后面制作吊耳中间开孔用。
即吊耳的孔能穿进卸扣。
四、钢管受力分析该结构中钢管只承受轴心受压力。
见附图2按照无缝钢管轴心受压承载能力设计值Nc、钢管长度选用钢管材质、外径、壁厚。
之后对选型进行校核：钢管受压强度校核N=PXgXsinθ——式5σ=N/An≤f——式6其中N——轴心压力，NAn——钢管的净截面面积，即圆环面积,mm2。
F———按钢管材质抗压强度,N/mm2P由式1求出钢管受压稳定性校核N/ψfA≤f——式7其中ψ——考虑局部屈曲对整体稳定的影响所采用的系数，取1f———轴心受压构件的稳定系数A———钢管外圆面积由式-6、式-7校核得知该钢管是否可以满足要求。
五、吊耳受力分析该结构中吊耳均受剪切力作用，即卡环与钢板之间出现剪切力。
吊件的平衡及平衡梁设计
吊件的平衡及平衡梁设计1、吊件的平衡方法因安装工艺的需要,在设备吊装中,常须使吊件达到平衡,有时还须将吊件调整至精确的水平状态,如汽轮机转子的吊装,大型分体式电动机转子向定子的穿心吊装,减速器带轴齿轮的装配吊装等。
为使吊件达到基本平衡可用吊索的不同绑结法来达到,如可用3根吊索串联法用装;可用两根等长吊索吊装等。
但要使吊件能达到精确的水平状态,还需借助一些可以进行微调的工机具才可实现。
1.1 利用手拉葫芦为平衡工具的吊装方法用手拉葫芦调节吊件水平度是最常用的方法之一,如下图所示,其中图α为吊装带轴齿轮的方法,一根吊索绑在轴上,另一根吊索通过手拉葫芦绑于联轴器上,此方法的手拉葫芦起受用装力和调整吊件水平两个作用。
而下图b则不同,吊装力基本上由吊索承担，手拉葫芦主要起调整吊件水平度的作用。
下图C为球磨机耳轴端盖的吊装方法,主吊索连接在固定于衬板螺柱孔上的专用吊具上,主要承受吊装力,副吊索间串联手拉葫芦吊挂于端头法兰上,主要起调整吊件水平的作用。
下图d为用手拉葫芦吊装并调整轴、锟类零件水平度的吊装方法。
图e是用索具螺旋扣(花篮螺丝)串联于一根吊索之中,用以调整用件的水平度。
1.2 利用横梁和索具螺旋扣为平衡工具的吊装方法此方法如下图所示,一根吊索中串联有索具螺旋扣,用其调节横梁的水平度,横梁下两根等长的吊索绑挂在吊件两端。
2、平衡梁与抬吊梁在设备吊装中常需用平衡梁方法将吊件调整成水平状态。
也用双机抬吊法完成一些设备的吊装工作,这就需要平衡梁和抬吊梁。
平衡梁用于单机吊装,而抬吊梁则用于双机抬吊,它们虽然用途不同,但梁本身的结构却相似,均可简称吊梁。
吊梁应按吊件的形状特征、尺寸和质量大小、吊装机械的性能以及吊装方法等条件进行设计。
可用无缝钢管、型钢、钢板箱形结构等制作而成,其具体结构可多种多样。
现列举有代表性的结构如下：2.1 用无缝钢管制作的吊梁(图1)如图1所示,无缝钢管两端焊有端板,上下吊耳用一块钢板制成,吊耳圆孔边焊有圆钢圈、既起加强作用、又可保护吊索免受损伤。
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140T 平衡梁计算书
根据现场实际情况，选用槽钢型平衡梁。
该平衡梁可用于吊装直径φ6000φ3000~6000左右的设备。
如图(一)
图（一）
材料为Q235-A ，其MPa MPa s 210235~185，取中值=σ（GB700-88），许用应力[]MPa s
1405.1==σσ，许用截应力[][]MPa 987.0==στ
一. 槽钢的选择
设备重量140T ，用双分支吊装，平衡梁受力简图如图（二）。
分支拉力L F 平衡梁的夹角为)60~45(︒︒α，计算取︒55，吊重T Q 140= 计算吊重动计K Q Q ⋅=
44.12.12.121=⨯=⨯=K K K 动
其中 1K 为冲击系数，2K 为不均匀系数
故 T Q 6.20144.1140=⨯=计。
T n Q F v 8.10026.201=== T n Q F L 054.12355sin 126.201sin 1=︒
⋅=⋅=α计
T F F v h 581.70tan /==α
槽钢为只受轴力作用。
根据强度条件确定槽钢的横截面积为
[]22643.4910
140806.91000581.70cm m F A h =⨯⨯⨯=≥σ 选用32b 型槽钢，截面积为222.11021.55cm cm =⨯，满足要求。
二. 吊耳板的验算 ：
如图(三):
在断面A1B1处，b=55cm ，δ=10cm
MPa Pa b Q 98.1710
105512806.910006.2011241=⨯⨯⨯⨯⨯=⋅=-δσ计
在断面A2B2处，b=26cm （偏保守），δ=10cm ，d=10cm
MPa Pa d b Q 78.6110
10)1026(12806.910006.201)(1242=⨯⨯-⨯⨯⨯=-⋅=-δσ计
在断面A3B3处，D=2R=26cm ，d=10cm ，δ=10cm 按拉漫公式验算：
MPa Pa d Q 63.9910101012806.910006.201124
=⨯⨯⨯⨯⨯=⋅=-δσ计 MPa d D d D 22.1341026102637.1172
22
222223=--⨯=-+=σσ 吊索方向最大拉应力：
MPa Pa d D F L L 42.7510
10)1026(806.91000054.123))/((4=⨯⨯⨯-⨯⨯=⋅-=-δσ[]σ<，满足要求 三. 焊缝的验算：
对平衡梁受力分析知：焊缝（左侧吊耳）主要承受如图示方向的作用力 其剪切力为
=⨯-⨯=320
1054251h h F F P 96.63T 32010542511⨯-⨯=
h h F F P =-34.87T (即1P 方向应向右) 上边焊缝承受弯距较下边的大，故只校验上边焊缝即可
m N F M h •=⨯⨯⨯⨯=⨯=-23.72672105.10806.9100058.705.82
m N l h M f f M .872.5910)2255(24.123.7267264.16622=⨯⨯-⨯⨯⨯==
-τ m N l h P f .358.66102)2255(27.0806.9100063.967.04=⨯⨯⨯-⨯⨯⨯⨯==-剪τ
式中： f h ——焊缝厚度
l ——焊缝总计算长度，等于焊缝实际长度减去2f h
[]ττττ MPa M 376.89358.66872.592222=+=+=剪，安全。
实际吊重时如图（一）的钢丝绳（吊钩与平衡梁连接）与平衡梁的夹角取55~60°。
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