板式吊耳的设计与施工
关于耳板式吊耳设计校核的探讨
对于 a—a 截面：
a σ y = Na + M a + M a × y A AR2 KAR2 y+R2
= 1.1P 〔0.407- 0.087 × y 〕 ≤[σ] hc K y+R2
将 y=- h 代入 （式 - 11 ） 可得到 b—b 截面内侧应力 2 ≤[σ] σ内= 1.1P 〔0.407- 0.087 × h 〕 K hc 2R2-h
2 理论分析
我们举例来说明，如图 1 所示，假设 P= 20t ， B= 210mm ，
62
石油化工建设 10. 03
2r
A
r
A
20t 的载荷，我们可以发现此时 σ 的值会变小，而 σc 值则会变 大， 完全有可能超过其承压许用应力值 [σc]， 从而导致吊耳材料 的失效而发生事故。所以且不说平常我们技术人员验算耳板强 度的方法正确与否，但就其根本不考虑耳孔的承压强度问题是 绝不可行的。 2. 2 力学分析 实际上吊耳板的受力状态较以上复杂得多，决不是简单的 计算就可以的。 如图 2 所示， 我们仍然假设销轴与吊耳孔为间隙
将 y=- h 代入 （式 - 11 ） 可得到 b—b 截面内侧应力 2
b ≤[σ] σ内= 1.1P 〔0.405- 0.095 × h 〕 hc K 2R2-h
（式 - 12 ）
（式 - 11 ） 可得到 b—b 截面外侧应力 将 y= h 代入 2 ≤[σ] σ外= 1.1P 〔0.405- 0.095 × h 〕 K hc 2R2+h
b
（式 - 15 ）
将 y= h 代入 （式 - 11 ） 可得到 b—b 截面外侧应力 2 ≤[σ] σ外= 1.1P 〔0.407+ 0.087 × h 〕 K hc 2R2+h
附塔管线吊装板式吊耳的设计与校核
521 附塔管线吊装简介图1～图3为附塔管线吊装示意图。
1.1 大型塔器附塔管线的安装特点大型塔器附塔管线的安装一般有以下特点：管径较大、壁厚偏厚、重量较大、安装高度较高，一般需要大型吊车现场安装（见图1），是现场施工的难点，也是安全监控的重点。
由于管线形状一般不规则，直接起吊难以保证其水平，需要施工现场根据管线的实际参数设计吊耳。
1.2 吊装流程简介（1）吊装前应先计算附塔管线重量，确定管线的重心线位置，以此确定吊耳位置；（2）根据管线重量及就位高度，考虑现场实际情况选定吊车，并确定吊车的工况，核实吊装半径、回转半径、站车位置等是否具备吊装条件，有无卡杆或障碍物影响等（必要时需核实现场吊装地基是否满足要求）；同时选定合适的钢丝绳，以满足重量及就位需要；（3）根据被吊物的重量、形状等，初步设计吊耳并校核；（4）根据设计好的吊耳进一步校核吊装需要的吊车、钢丝绳、卸扣、吊装环境，全部确认合格后，定下吊耳方案，现场制作吊耳；（5）验收完焊接完成的吊耳后（通常需在吊耳下面搭设摘钩架子），由专业的起重作业人员起吊，进行管线组对安装；（6）管线安装完成后，起重作业人员完成摘钩作业，吊装完成。
1.3 板式吊耳简介施工现场中，板式吊耳是应用最广泛、制作最简单的一种吊耳，一般是临时使用，在不考虑环境腐蚀及疲劳损伤情况下，可设计得更加合理经济。
大型管线现场吊装时常采用双吊耳（见图1），如果采用单吊耳应将吊耳设置在重心线位置上。
吊耳参数设计并校核合格后，开始制作吊耳，常见的板式吊耳形式如图3所示。
吊耳通常采用与母材相同或相近的材质，简易板式吊耳可在现场由钢板经火焰切割打磨而成或直接委托机械厂加工。
吊耳焊接前，吊耳下部需打45°坡口，两侧焊肉高度应至少等同于被吊物钢板与吊耳钢板两者厚度较小者。
吊耳安装需与被吊物表面垂直，必要时可在吊耳两侧增设筋板，焊接完成后对焊缝位置进行着色检测[1]。
2 设计与校核2.1 受力分析根据材料力学可知，吊耳本体及焊缝同时受到较大的应力：吊耳吊装时，吊耳本体受到径向的拉应力和轴向的剪应力，需校核这两种应力是否超出吊耳板材料的许用应力；同时吊耳根部焊缝受到拉应力、剪应力、弯曲应力3种应力，需校核焊缝的组合应力是否满足要求；如果吊耳及焊缝所受应力校核均合格，则该吊耳可以使用。
板式吊耳设计及应用
板孔式吊耳设计及应用李景乐（中国石油天然气第一建设公司， 河南·洛阳 471023）摘 要：本文结合应用实例，对吊装常用板孔式吊耳的设计与校核进行了归纳和总结，弥补了相关规范涵盖范围的不足，为类似板孔式吊耳的设计及应用提供了良好的借鉴。
关键词：板孔式 吊耳 设计 应用 前 言在吊装工程中经常使用板孔式吊耳，而相应的规范或参考资料没有大于20t 的板孔式吊耳的相关设计参数。
通常板孔式吊耳的失效形式以吊耳板与设备本体的焊接强度不够及板孔撕裂为多，易造成不安全因素。
所以吊耳板孔的强度和焊缝强度是板孔式吊耳设计的最重要环节。
本文仅介绍单板孔吊耳的设计计算，双板孔吊耳的设计计算参照执行。
1 吊耳板孔的强度计算 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：[]22v 22k P R r f d R rσδ+=⋅≤- （1）式中：k —动载系数，k=1.1；σ—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 ；[]v f —吊耳板材料抗剪强度设计值，N/mm 2；1.2 吊耳参数确定从（1）式可以看出，当P 、d 卸扣、δ一定时，取2222R r R r+-适宜的值可最节省材料，显然22221R r R r+>-，令22221.1R r R r+=-，则4.583R r=。
从理论而言， 4.583R r =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。
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。
吊耳标准
常用吊耳标准甘肃火电工程公司工程管理部二○○五年十一月批准：靳旭东审核：马宝成编写：师自知1.说明起重作业是电建施工中最常见的作业，也是最容易引发安全事故的特种作业。
其中，吊耳的安全性直接影响到设备、人身安全。
为了规范施工中临时吊耳的制作，保证使用安全，编制本标准。
1.1适用范围本标准适用于公司所有施工项目相关工作。
1.2 参考文件化工行业标准，HG/T21574-94《设备吊耳》《现场起重常用计算》。
2.吊耳的分类和技术要求2.1 吊耳的分类施工现场常用的吊耳有三种，一种是圆钢焊制的吊耳，用于较轻工件。
一种是钢板焊制的吊耳，用于较重工件。
一种是钢管焊制的吊耳，用于大型超重工件，通常由设备厂完成。
由于吊耳的使用场合不同，受力情况不同，可细分为7种型式。
各种吊耳的型式及公称吊重见表1-1各种吊耳的型式及公称吊重吊耳的分类及公称吊重范围2.2 吊耳的材料和制造技术要求2.2.1 吊耳的材料圆钢吊耳用3#钢，禁止用螺纹钢。
板式吊耳的吊耳板、筋板和轴式吊耳的档板、材料均为Q235-A，所用钢板或钢带应符合GB3274《碳素结构钢和低合金结构热轧厚钢板和钢带》的规定。
管式吊耳可选用GB8162《结构用无缝钢管》中的钢管，材料为20钢。
垫板材料应于垫板联接的工作母材相同。
2.2.2 吊耳的加工和装配板式吊耳的吊耳板应平直,垫板与工件紧密贴合,间隙不大于1㎜。
吊耳板、垫板、筋板等的切割表面不允许有裂纹，毛刺等缺陷。
吊耳内孔需打磨光滑,不能有凹凸棱角。
2.2.3 吊耳的检验吊耳必须经二级验收后使用：焊工对所有焊缝进行外观检查，不允许存在裂纹与未熔合缺陷，必要时进行磁粉或渗透检查，使用部门应在使用前对吊耳的设置、焊接作全面检查确认。
3 圆钢吊耳3.1 适用范围及说明圆钢吊耳适用于轻型工件的吊装，A型吊耳主要是焊缝受力，用于1000㎏以下工件，B型吊耳用于5T以下工件，绝对禁止螺纹钢加工吊耳。
3.2 结构形式和加工尺寸A、B型圆钢吊耳的形式及尺寸如图3-1、3-2所示。
常用吊耳标准
常用吊耳标准甘肃火电工程公司工程管理部二○○五年十一月批准：靳旭东编写：师自知1.说明起重作业是电建施工中最常见的作业，也是最容易引发安全事故的特种作业。
其中，吊耳的安全性直接影响到设备、人身安全。
为了规范施工中临时吊耳的制作，保证使用安全，编制本标准。
1.1适用范围本标准适用于公司所有施工项目相关工作。
1.2 参考文件化工行业标准，HG/T21574-94《设备吊耳》《现场起重常用计算》。
2.吊耳的分类和技术要求2.1 吊耳的分类施工现场常用的吊耳有三种，一种是圆钢焊制的吊耳，用于较轻工件。
一种是钢板焊制的吊耳，用于较重工件。
一种是钢管焊制的吊耳，用于大型超重工件，通常由设备厂完成。
由于吊耳的使用场合不同，受力情况不同，可细分为7种型式。
各种吊耳的型式及公称吊重见表1-1各种吊耳的型式及公称吊重表1-1吊耳的分类及公称吊重范围续表1-12.2 吊耳的材料和制造技术要求2.2.1 吊耳的材料圆钢吊耳用3#钢，禁止用螺纹钢。
板式吊耳的吊耳板、筋板和轴式吊耳的档板、材料均为Q235-A，所用钢或钢带应符合GB3274《碳素结构钢和低合金结构热轧厚钢板和钢带》的规定。
管式吊耳可选用GB8162《结构用无缝钢管》中的钢管，材料为20钢。
垫板材料应于垫板联接的工作母材相同。
2.2.2 吊耳的加工和装配板式吊耳的吊耳板应平直,垫板与工件紧密贴合,间隙不大于1㎜。
吊耳板、垫板、筋板等的切割表面不允许有裂纹，毛刺等缺陷。
吊耳内孔需打磨光滑,不能有凹凸棱角。
2.2.3 吊耳的检验吊耳必须经二级验收后使用：焊工对所有焊缝进行外观检查，对存在裂纹与未熔合缺陷，要时进行磁粉或渗透检查，使用部门应在使用前对吊耳的设置、焊接作全面检查确认。
3 圆钢吊耳3.1 适用范围及说明圆钢吊耳适用于轻型工件的吊装，A型吊耳主要是焊缝受力，用于1000㎏以下工件，B型吊耳用于5T以下工件，绝对禁止螺纹钢加工吊耳。
3.2 结构形式和加工尺寸A、B型圆钢吊耳的形式及尺寸如图3-1、3-2所示。
吊耳制作标准
吊耳制作标准1、适用范围以下基准只适用于一般板式吊耳的计算及制作。
2、吊耳外形参数及焊接形式下图为吊耳的外形尺寸及焊接形式，吊耳所受载荷P的方向可以在一定范围内浮动。
焊接坡口形状3、各应力计算吊耳在承重时所受的应力主要有剪切应力、拉升应力和弯曲应力，各应力计算公式如下：剪切应力： 剪切许用应力 ≦ 6.4Kg/m㎡拉升应力：拉伸许用应力 ≦ 8.0Kg/m㎡弯曲应力:弯曲许用应力 ≦ 8.0Kg/m㎡焊接强度 ≦ 8.0Kg/m㎡焊接强度: 1、当P=1～10t时2、当P ≥15t时MAX1CP1～10B15B以上τ＝2(R-φ/2)T Pσt＝P BTσｂ＝B 2T6PLσ＝B 2T4.24PLσ＝B 2T6PL4、附表下表为吊耳承受载荷P=0.5t～50t时外形尺寸及应力计算，吊耳制作材料为Q235名称荷重尺 寸mm重量剪切应力拉伸应力弯曲应力焊接强度P(t）φR L B Tｔ１（Kｇ）（Kg/mm2）（Kg/mm2）（Kg/mm2）（Kg/mm2）0.5-B0.5222235501070.16 2.3 1.0 4.2 4.2 1-B1303040601070.24 3.3 1.7 6.7 6.7 1.5-B 1.5303050701290.4 4.2 1.8 7.7 7.2 2-B23638658016120.8 3.1 1.6 7.6 7.2 3-B3364080982014 1.4 3.4 1.5 7.5 7.6 5-B54043801322014 1.6 5.4 1.9 6.9 7.0 8-B84551901722414 2.8 5.8 1.9 6.1 7.4 10-B1065751102102414 4.8 4.9 2.0 6.2 7.6 15-B157585********* 6.8 5.6 2.4 7.6 7.6 20-B20758512024834108.6 6.2 2.4 6.9 6.9 26-B268098150290361213.2 6.2 2.5 7.7 7.7 30-B3088105170312401517.5 6.1 2.4 7.9 7.9 40-B40106124180352461525.1 6.1 2.5 7.6 7.6 50-B50120135200354601537.6 5.6 2.4 8.0 8.0。
安装工程常用吊耳标准(耳部相关)
A、B型圆钢吊耳的形式及尺寸如图3-1、3-2所示。公称吊重及尺寸系列按表3-1、3-2规定。
图3-1圆钢吊耳A型
圆钢吊耳A型尺寸(㎜)
表3-1
公称吊重
≤1000㎏
d
Ф16
a
100
b
80～100
R
40
焊缝要求
与工件接触部四周满焊，焊高不小于0.85d
图3-2圆钢吊耳B型
圆钢吊耳B型尺寸(㎜)
各种吊耳的型式及公称吊重见表1-1
各种吊耳的型式及公称吊重
表1-1
类型
形式
简图
公称吊重范围
适用场合
圆钢吊耳
B
0
5000㎏以下
锅炉护板、连接板等
A
1000㎏以下
小型工件
钢板吊耳
A
10000㎏以下
工件顶部垂直起吊
吊耳的分类及公称吊重范围
续表1-1
类型
形式
简图
公称吊重范围
适用场合
钢板吊耳
B
10000㎏以下
b焊缝强度校核δ= ———————≤〔δ2〕
其中：N安全系数，一般为5；
P起吊重量（KG），
t板厚（CM），
L焊缝长度，
h焊缝高度，
R吊耳外圆半径（CM），见上图，
D吊耳内圆直径（CM），见上图
2.2.3吊耳的检验
吊耳必须经二级验收后使用：焊工对所有焊缝进行外观检查，不允许存在裂纹与未熔合缺陷，必要时进行磁粉或渗透检查，使用部门应在使用前对吊耳的设置、焊接作全面检查确认。
3圆钢吊耳
3.1适用范围及说明
圆钢吊耳适用于轻型工件的吊装，A型吊耳主要是焊缝受力，用于1000㎏以下工件，B型吊耳用于5T以下工件，绝对禁止螺纹钢加工吊耳。
钢结构吊装中板式吊耳的设计与规定
钢结构吊装中板式吊耳的设计与规定摘要：在钢结构施工吊装作业过程中，施工作业的安全性及可靠性都直接与吊耳的结构形式有着重要的关系，因此吊耳板本身的强度和焊缝的强度是板式吊耳设计过程中最重要的考虑因素，通常板式吊耳失效的情形主要是吊耳本体或者焊缝的撕裂破坏，因此在吊耳的设计过程中，结合钢结构物项本身的结构形式，重心分部以及受力分析等特点，设计计算出结构合理，便于操作、安全可靠的板式吊耳。
关键词：板式吊耳；设计；强度前言：在钢结构的吊装过程，钢结构构件板式吊耳形式的选择，计算以及制作与安装都是吊装作业的重要环节。
针对各式各样的钢结构构件吊装用吊耳的设计和计算没有明确的计算公式和计算过程，一般情况下都是施工人员凭借经验进行选择，这样就存在较大的安全隐患。
因此基于以上考虑，结合钢结构构件吊装过程的难点、重点和结构形式的区别，结合类似工程经验，总结一套钢结构板式吊耳从设计计算、材料选择、加工制作、现场安装等技术要求用做参考。
一、吊耳材料的选择吊耳板的材料选择是，宜选择与钢结构构件母材材质相同或者相近的材料，特殊情况，也可以选择比构件母材高一级别的材料。
目前施工现场中常用的吊耳材质一般为Q235B、Q355B等普通的材质的材料，可焊性较好。
根据不同材质的钢材板厚确定吊耳板材料抗剪强度值，只要满足下式，吊耳板的强度就可以满足实际工程需求。
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；二、吊耳布置原则（1）标准中各种类型的吊耳的公称吊重是单个吊耳的最大起吊重量，用4个吊耳起吊重物时，无论选择何种形式之吊耳，应选择2倍承载能力的吊耳。
（2）平面四点布置沿重物对角线方向布置，吊耳的受力情况最佳。
（3）平面起吊翻身工作，垂直起吊时的吊耳方向如图，吊耳向垂直起吊方向。
三、吊耳的设计计算1、拉应力计算如上图所示，拉应力的不利位置在A-A断面，其强度计算公式为：五、吊耳板焊接与焊缝强度校核a.当吊耳受拉伸作用，焊缝不开坡口或小坡口时，属于角焊缝焊接，焊缝强度按《钢结构设计规范》中式7.1.3-1校核，即：应当指出，虽然焊缝的强度计算满足要求，但由于吊耳板与设备焊接处产生的焊接应力及连接面较小产生的应力集中，使用吊耳时也不可能在设计的理想状态下受力等原因，可能造成设备局部变形或将母材撕裂等不良后果。
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。
大型设备顶部板式工装吊耳的设计
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便 于 操 作 安全 可 靠的 吊耳 : 关 键 词 设备 顶 部 ; 板 式 吊耳 ; 受 力 分析 : : 中 图分类 号 T H Z I编 号
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吊 耳 概述
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顶部焊 接 板 式 吊耳 的方 式来 完 成竖直 起 吊 并 翻身 至 水 平状 态 翻身 过 程 中 由于 角度 的存 在 吊耳将 不可 避 免 地 出现 较
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其 中 F F 分 别为设 备 顶部 和 底部 的垂直受力 值 L 为 设备 的竖直高度 G 为设 备 的重力 乌 为设 备顶部到设 备 筒 体 / 时 F 、 达 到 最大 值 G 即竖 直 中心 的 高度 显 然 当 p = 二 2 起 吊 时 吊耳承受最大载荷 故 吊耳设 日 按 竖直 起 吊进 行 : 需 要 考 虑 的 一 个 问 题 是 如果 吊 耳 钢 板 的 厚 度 采 用 m m 8 o6 卸 扣 销 轴与 吊耳 连接受力 时 由于 接 触 面 积 较小 销 轴受到 的剪切力增大 同时 8 0 6 m m 的钢 板 在 焊接 时 焊缝 t 强 度 不 能满 足 2 0 起 吊重量 的要 求 设 计 人 员从 安 全 角度 出 发 9 m m ) 来选择 钢 板 的厚度 增加受 根据卸扣 的宽度 尺 寸 W ( 8 力 面 积 以 此达到 作 用 力 分散 减小剪 切力 确保 焊缝承载 : = 7 0mm a 力 的 目 的 吊耳 的 最终设 计 尺 寸为 B ( 长度 ) 1 ( 孔 = = 70m m m m 己 ( 厚度 ) 6 0 径 ) 3 吊耳 的强 度校 核 在 起 吊 和 吊 起 阶段 设 备处 于 水 平 和 垂直 状态 此 时 吊 耳受力亦处 于极 限 阶段 需 对 其 进 行 强 度核 算 目 前对 吊 耳 : 还没 有规范 的强 度 计算 方法 一般 可 以 根据 以 下 步 骤 ; 第一 首先确定 吊耳及 设 备 重 心 位置 第二 计算 吊耳 承 受 的 载荷 考 虑到 起 吊过 程 中动 力 因 素 的影响 吊耳所承受 的载荷 F 应为 起 吊重力 乘 以 动力 系 数 一 2刀 动力 系 数 一般 在 1 2 4 吊耳 的焊缝 强 度校核 5 ) 吊耳垂直焊接 在 顶罩 的顶部 即 + Y 方位 与母 材 ( Q 2 3 焊接 在 一 起 焊缝 属 于 T 型 和角接组合焊缝 形 式 双 面 开 坡 口 顶罩 吊 移 过 程 中 吊耳 主要 承受垂直方 向 的力 作 用 力与焊 缝 长度方 向垂直 受力情 况较 为简单 可 通 过式 ( 4 ) 进行 焊 : 缝 强 度校核
板孔式吊耳设计及应用
板孔式吊耳设计及应用在吊装工程中经常使用板孔式吊耳，而相应的规范或参考资料没有大于20t的板孔式吊耳的相关设计参数。
通常板孔式吊耳的失效形式以吊耳板与设备本体的焊接强度不够及板孔撕裂为多，易造成不安全因素。
所以吊耳板孔的强度和焊缝强度是板孔式吊耳设计的最重要环节。
本文仅介绍单板孔吊耳的设计计算，双板孔吊耳的设计计算参照执行。
1 吊耳板孔的强度计算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。
机械制造课程设计-吊耳设计
目录目录 (1)搞要 (3)1绪论 (4)2 后钢板弹簧吊耳加工工艺规程设计 (6)2.1零件地分析 (6)2.1.1零件地作用 (6)1.1.2零件地工艺分析 (6)2.2工艺过程设计所应采取地相应措施 (7)2.3后钢板弹簧吊耳加工定位基准地选择 (7)2.3.1 确定毛坯地制造形式 (7)2.3.2粗基准地选择 (7)2.3.3精基准地选择 (8)2.4工艺路线地制定 (8)2.4.1 工艺方案一 (8)2.4.2 工艺方案二 (8)2.4.3 工艺方案地比较与分析 (9)2.5机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸地确定 (9)2.6确定切削用量及基本工时（机动时间） (10)2.7时间定额计算及生产安排 (19)2.8本章小结 (21)3 粗铣后钢板弹簧吊耳内侧端面夹具设计 (22)3.1粗铣后钢板弹簧吊耳内侧端面夹具设计 (22)3.2定位方案地分析和定位基准地选择 (22)3.3定位误差分析 (22)3.4铣削力与夹紧力计算 (23)3.5定向键与对刀装置设计 (24)3.6夹紧装置及夹具体设计 (26)3.7夹具设计及操作地简要说明 (27)3.8本章小结 (27)工艺孔夹具设计 (28)4 加工30mm4.1加工30mm φ工艺孔夹具设计 (28)4.2定位方案地分析和定位基准地选择 (28)4.3 定位误差分析 (28)4.4切削力地计算与夹紧力分析 (29)4.5钻套、衬套、钻模板及夹具体设计 (29)4.6夹具精度分析 (31)4.7夹具设计及操作地简要说明 (31)4.8本章小结 .............................................................................................................................. 32 5 加工10.5mm φ工艺孔夹具设计 (33)5.1加工mm 5.10φ工艺孔夹具设计 (33)5.2定位方案地分析和定位基准地选择 (33)5.3定位元件地设计 (33)5.4定位误差分析 (35)5.5切削力地计算与夹紧力分析 (35)5.6钻套、衬套、钻模板及夹具体设计 (36)5.7夹具精度分析 (37)5.8夹具设计及操作地简要说明 (38)5.9本章小结 (38)结 论 (39)参 考 文 献 (40)致 谢 (40)摘要本次设计是对后钢板弹簧吊耳零件地加工工艺规程及一些工序地专用夹具设计.后钢板弹簧吊零件地主要加工表面是平面及孔.由加工工艺原则可知，保证平面地加工精度要比保证孔地加工精度容易.所以本设计遵循先面后孔地原则.并将孔与平面地加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证加工精度.基准选择以后钢板弹簧吊耳大外圆端面作为粗基准，以后钢板弹簧吊耳大外圆端面与两个工艺孔作为精基准.主要加工工序安排是先以后钢板弹簧吊耳大外圆端面互为基准加工出端面，再以端面定位加工出工艺孔.在后续工序中除个别工序外均用端面和工艺孔定位加工其他孔与平面.整个加工过程均选用普通机床.关键词后钢板弹簧吊耳，加工工艺，专用夹具1 绪论机械地加工工艺及夹具设计是在完成了大学地大部分部课程之后，进行地一次理论联系实际地综合运用，使我对专业知识、技能有了进一步地提高，为以后从事专业技术地工作打下基础.机械加工工艺是实现产品设计，保证产品质量、节约能源、降低成本地重要手段，是企业进行生产准备，计划调度、加工操作、生产安全、技术检测和健全劳动组织地重要依据，也是企业上品种、上质量、上水平，加速产品更新，提高经济效益地技术保证.然而夹具又是制造系统地重要组成部分，不论是传统制造，还是现代制造系统，夹具都是十分重要地.因此，好地夹具设计可以提高产品劳动生产率，保证和提高加工精度，降低生产成本等，还可以扩大机床地使用范围，从而使产品在保证精度地前提下提高效率、降低成本.当今激烈地市场竞争和企业信息化地要求,企业对夹具地设计及制造提出了更高地要求.所以对机械地加工工艺及夹具设计具有十分重要地意义.夹具从产生到现在，大约可以分为三个阶段：第一个阶段主要表现在夹具与人地结合上，这是夹具主要是作为人地单纯地辅助工具，是加工过程加速和趋于完善；第二阶段，夹具成为人与机床之间地桥梁，夹具地机能发生变化，它主要用于工件地定位和夹紧.人们越来越认识到，夹具与操作人员改进工作及机床性能地提高有着密切地关系，所以对夹具引起了重视；第三阶段表现为夹具与机床地结合，夹具作为机床地一部分，成为机械加工中不可缺少地工艺装备.在夹具设计过程中，对于被加工零件地定位、夹紧等主要问题,设计人员一般都会考虑地比较周全，但是，夹具设计还经常会遇到一些小问题，这些小问题如果处理不好，也会给夹具地使用造成许多不便，甚至会影响到工件地加工精度.我们把多年来在夹具设计中遇到地一些小问题归纳如下：清根问题在设计端面和内孔定位地夹具时，会遇到夹具体定位端面和定位外圆交界处清根问题.端面和定位外圆分为两体时无此问题,.夹具要不要清根，应根据工件地结构而定.如果零件定位内孔孔口倒角较小或无倒角,则必须清根,如果零件定位孔孔口倒角较大或孔口是空位，则不需要清根，而且交界处可以倒为圆角R.端面与外圆定位时，与上述相同.让刀问题在设计圆盘类刀具(如铣刀、砂轮等)加工地夹具时，会存在让刀问题.设计这类夹具时，应考虑铣刀或砂轮完成切削或磨削后，铣刀或砂轮地退刀位置，其位置大小应根据所使用地铣刀或砂轮地直径大小，留出超过刀具半径地尺寸位置即可.更换问题在设计加工结构相同或相似，尺寸不同地系列产品零件夹具时，为了降低生产成本,提高夹具地利用率，往往会把夹具设计为只更换某一个或几个零件地通用型夹具.随着机械工业地迅速发展，对产品地品种和生产率提出了愈来愈高地要求，使多品种，中小批生产作为机械生产地主流，为了适应机械生产地这种发展趋势，必然对机床夹具提出更高地要求.特别像后钢板弹簧吊耳类不规则零件地加工还处于落后阶段.在今后地发展过程中，应大力推广使用组合夹具、半组合夹具、可调夹具，尤其是成组夹具.在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展地带动下，夹具技术正朝着高精高效模块组合通用经济方向发展.2 后钢板弹簧吊耳加工工艺规程设计2.1零件地分析2.1.1零件地作用题目给出地零件是CA10B 解放牌汽车后钢板弹簧吊耳.后钢板弹簧吊耳地主要作用是载重后，使钢板能够得到延伸，伸展，能有正常地缓冲作用.因此汽车后钢板弹簧吊耳零件地加工质量会影响汽车地工作精度、使用性能和寿命.汽车后钢板弹簧吊耳主要作用是减震功能、阻尼缓冲部分功能、导向功能.图2.1 后钢板弹簧吊耳零件图1.1.2零件地工艺分析由后钢板弹簧吊耳零件图知可将其分为两组加工表面.它们相互间有一定地位置要求.现分析如下：（1）以60mm φ两外圆端面为主要加工表面地加工面.这一组加工表面包括：.60mm φ两外圆端面地铣削，加工05.0037+φ地孔，其中60mm φ两外圆端面表面粗糙度要求为 6.3Ra m μ，05.0037+φ地孔表面粗糙度要求为 1.6Ra m μ（2）以045.0030+φ孔为主要加工表面地加工面.这一组加工表面包括：2个045.0030+φ地孔，2个10.5mm φ地孔、2个045.0030+φ孔地内外两侧面地铣削，宽度为4mm 地开口槽地铣削，2个在045.0030+φ同一中心线上数值为0.01φ地同轴度要求.其中2个045.0030+φ地孔表面粗糙度要求为 1.6Ra m μ，2个10.5mm φ地孔表面粗糙度要求为12.5Ra m μ，2个045.0030+φ孔地内侧面表面粗糙度要求为12.5Ra m μ，2个045.0030+φ孔地外侧面表面粗糙度要求为50Ra m μ，宽度为4mm 地开口槽地表面粗糙度要求为50Ra m μ.2.2工艺过程设计所应采取地相应措施由以上分析可知.该零件地主要加工表面是平面及孔系.一般来说，保证平面地加工精度要比保证孔系地加工精度容易.因此，对于该零件来说，加工过程中地主要问题是保证平面地尺寸精度以及孔地尺寸精度及位置精度，处理好孔和平面之间地相互关系.该类零件地加工应遵循先面后孔地原则：即先加工零件地基准平面，以基准平面定位加工其他平面.然后再加工孔系.后钢板弹簧吊耳地加工自然应遵循这个原则.这是因为平面地面积大，用平面定位可以确保定位可靠夹紧牢固，因而容易保证孔地加工精度.其次，先加工平面可以先切去铸件表面地凹凸不平.为提高孔地加工精度创造条件，便于对刀及调整，也有利于保护刀具.后钢板弹簧吊耳零件地加工工艺应遵循粗精加工分开地原则，将孔与平面地加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证孔系加工精度.由于后钢板弹簧吊耳地生产量为中批.怎样满足后钢板弹簧吊耳生产率要求也是过程中地主要考虑因素.2.3后钢板弹簧吊耳加工定位基准地选择2.3.1 确定毛坯地制造形式零件材料为35钢.由于生量已达到中批生产地水平，而且零件地轮廓尺寸不大，故可以采用锻造成型，这对提高生产效率，保证加工质量也是有利地.2.3.2粗基准地选择粗基准选择应当满足以下要求：（1） 粗基准地选择应以加工表面为粗基准.目地是为了保证加工面与不加工面地相互位置关系精度.如果工件上表面上有好几个不需加工地表面，则应选择其中与加工表面地相互位置精度要求较高地表面作为粗基准.以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等.（2）选择加工余量要求均匀地重要表面作为粗基准.例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀地重要表面.因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身地底面，再以底面作为精基准加工导轨面.这样就能保证均匀地去掉较少地余量，使表层保留而细致地组织，以增加耐磨性.（3）应选择加工余量最小地表面作为粗基准.这样可以保证该面有足够地加工余量.（4）应尽可能选择平整、光洁、面积足够大地表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠.有浇口、冒口、飞边、毛刺地表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工.（5）粗基准应避免重复使用，因为粗基准地表面大多数是粗糙不规则地.多次使用难以保证表面间地位置精度.为了满足上述要求，基准选择以后钢板弹簧吊耳大外圆端面作为粗基准，先以后钢板弹簧吊耳大外圆端面互为基准加工出端面，再以端面定位加工出工艺孔.在后续工序中除个别工序外均用端面和工艺孔定位加工其他孔与平面.2.3.3精基准地选择精基准地选择主要考虑基准重合地问题，当设计基准与工序基准不重合时，应当进行尺寸换算.2.4 工艺路线地制定由于生产类型为大批生产，应尽量使工序集中来提高生产率，除此之外，还应降低生产成本.2.4.1 工艺方案一30452.4.2 工艺方案二表 2.2 工艺方案二表45302.4.3 工艺方案地比较与分析φ两外圆端面，然后上述两个工艺方案地特点在于：方案一是先加工60mm再以此为基面加工mm 045.0030+φ孔，再加工10.5mm φ孔，mm 045.0030+φ孔，最后加工mm 045.0030+φ孔地内外侧面以及宽度为4mm 地开口槽铣，则与方案二相反，先加工mm 045.0030+φ孔地内外侧面，再以此为基面加工10.5mm φ孔，mm 045.0030+φ孔，宽度为4mm 地开口槽，最后加工60mm φ两外圆端面，mm 05.0037+φ孔，经比较可见，先加工60mm φ两外圆端面，以后位置度较易保证，并且定位及装夹都较方便，但方案一中先加工10.5mm φ孔，mm 045.0030+φ孔，再加工mm 045.0030+φ孔地内外侧面，不符合先面后孔地加工原则，加工余量更大，所用加工时间更多，这样加工路线就不合理，同理，宽度为4mm 地开口槽应放在最后一个工序加工.所以合理具体加工艺如下：30 45 2.5机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸地确定“后钢板弹簧吊耳”零件材料为35钢，硬度HBS 为149～187，生产类型为中批量生产，采用锻造毛坯.根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面地机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下：(1) 铣mm 60φ两外圆端面考虑其加工表面粗糙度要求为 6.3Ra m μ，可以先粗铣，再精铣，根据《机械加工工艺手册》表2.3-5，取2Z=5mm 已能满足要求(2) 加工mm 05.0037+φ孔 其表面粗糙度要求较高为 1.6Ra m μ，其加工方式可以分为钻，扩，铰三步，根据《机械加工工艺手册》表2.3-48，确定工序尺寸及余量为：钻孔：35mm φ扩孔：36.8mm φ 2Z=1.8mm铰孔：mm 05.0037+φ 2Z=0.2mm (3) 铣mm 045.0030+φ孔地内侧面 考虑其表面粗糙度要求为12.5Ra m μ，只要求粗加工，根据《机械加工工艺手册》表2.3-5，取2Z=3mm 已能满足要求.(4) 铣mm 045.0030+φ孔地外侧面 考虑其表面粗糙度要求为50Ra m μ，只要求粗加工，根据《机械加工工艺手册》表2.3-5，取2Z=3mm 已能满足要求.(5) 加工mm 045.0030+φ孔 其表面粗糙度要求较高为 1.6Ra m μ，其加工方式可以分为钻，扩，铰三步，根据《机械加工工艺手册》表2.3-48，确定工序尺寸及余量为：钻孔：28mm φ扩孔：29.8mm φ 2Z=1.8mm铰孔：mm 045.0030+φ 2Z=0.2mm (6) 加工mm 5.10φ孔其表面粗糙度要求较高为12.5Ra m μ，其加工方式可以分为钻，扩，两步，根据《机械加工工艺手册》表2.3-48，确定工序尺寸及余量为：钻孔：9mm φ扩孔：10.5mm φ 2Z=1.8mm(7) 铣宽度为4mm 地开口槽考虑其表面粗糙度要求为50Ra m μ，只要求粗加工，根据《机械加工工艺手册》表2.3—48，取2Z=2mm 已能满足要求.2.6确定切削用量及基本工时（机动时间）工序1：粗、精铣60mm φ两外圆端面机床：普通铣床刀具：高速刚圆柱形铣刀 63d mm = 粗齿数6Z =，细齿数10Z =（1）、粗铣铣削深度w a ：3w a mm =每齿进给量f a ：根据《机械加工工艺师手册》表30-13，取0.08/f a mm Z =铣削速度V ：参照《机械加工工艺师手册》表30-23，取(20~40)/min V m =，机床主轴转速n ：01000Vn d π= 式（2-1）取V =30, 0d =63代入公式（2-1）得： n 100030(101~201)/min 3.1463r ⨯=≈⨯根据《机械加工工艺师手册》表11-4，取169/min n r =实际铣削速度V '：0 3.146316933.4/min 10001000d n V m π⨯⨯'==≈工作台每分进给量m f ：m z w f f zn = 式（2-2）取z f =0.08f a =，6Z =，w n =169n =代入公式（2-2）得：m f =0.08616981.12/min mm ⨯⨯=取80/min m f mm =根据《机械加工工艺手册》被切削层长度l ：由毛坯尺寸可知60l mm =刀具切入长度1l ：130l =刀具切出长度2l ：mm l 22=走刀次数为1机动时间1j t ：121j ml l l t f ++= 式（2-3）取60l =，130l =，22l =,80m f = 代入公式（2-3）得：1j t 603021.15min 80++==以上为铣一个端面地机动时间，故本工序机动工时为1122 1.15 2.3min j t t ==⨯=（2）、精铣铣削深度w a ：2w a mm =每齿进给量f a ：根据《机械加工工艺师手册》表30-13，取0.06/f a mm Z =铣削速度V ：参照《机械加工工艺师手册》表30-23，取(20~40)/min V m =，取V =30, 0d =63代入公式（2-1）得：机床主轴转速n ：010********(101~201)/min 3.1463V n r d π⨯==≈⨯，根据《机械加工工艺师手册》表11-4，取210/min n r =实际铣削速度V '：0 3.146321041.5/min 10001000d nV m π⨯⨯'==≈ 取z f =0.08f a =，6Z =，w n =210n =代入公式（2-2）得：工作台每分进给量m f ：0.0610210126/min m z w f f zn mm ==⨯⨯= 根据《机械加工工艺师手册》被切削层长度l ：由毛坯尺寸可知60l mm =刀具切入长度1l ：130l =刀具切出长度2l ：取mm l 22=走刀次数为1取60l mm =，130l =，mm l 22=代入公式（2-3）得：机动时间1j t ：122603020.73min 126j m l l l t f ++++===∴以上为铣一个端面地机动时间，故本工序机动工时为11220.73 1.46min j t t ==⨯=工序2：钻，扩，铰mm 05.0037+φ孔，倒角1.530⨯机床：普通钻床刀具：麻花钻、扩孔钻、铰刀（1）、钻35mm φ孔切削深度p a ： 1.25p a mm =进给量f ：根据《机械加工工艺师手册》表28-10，取(0.60~0.70)/f mm r =由于本零件在加工35mm φ孔时属于底刚度零件，故进给量应乘系数0.75，则(0.60~0.70)0.75/(0.63~0.525)/f mm r mm r =⨯=根据《机械加工工艺师手册》表28-13，取0.45/f mm r =取切削速度24/min V m =取V =24, 0d =35代入公式（2-1）得机床主轴转速n ：01000100024218/min 3.1435V n r d π⨯==≈⨯，根据《机械加工工艺师手册》表9-3，取233/min n r =实际切削速度V '：0 3.143523325.6/min 10001000d nV m π⨯⨯'==≈ 被切削层长度l ：76l mm =刀具切入长度1l ：20l mm =刀具切出长度2l ：3l mm =走刀次数为1机动时间j t ：121j l l l t fn++= 式 (2-4) 取60l =，130l =，22l =, 0.45f =,233n =代入公式（2-4）得： 1j t 762030.94min 2330.45++=≈⨯ （2）、扩35mm φ孔切削深度p a ： 1.5p a mm =进给量f ：根据《机械加工工艺师手册》表28-30，(0.9~1.2)0.7(0.63~0.84)f =⨯=/mm r参照《机械加工工艺师手册》表28-31，取0.72f =/mm r切削速度V ：参照《机械加工工艺师手册》表28-31，取19/min V m = 取V =19, 0d =36.8代入公式（2-1）得机床主轴转速n ：01000100019164/min 3.1436.8V n r d π⨯==≈⨯，根据《机械加工工艺师手册》表9-3取174/min n r =实际切削速度V '：0 3.1436.817420.1/min 10001000d nV m π⨯⨯'==≈ 根据《机械加工工艺师手册》表28-42被切削层长度l ：76l mm =刀具切入长度1l 4l mm =刀具切出长度2l ：3l mm =走刀次数为1取74l =，14l =，23l =, 0.72f =,174n =代入公式（2-4）得： 机动时间1j t ：12176430.66min 1740.72j l l l t fn ++++==≈⨯ （3）铰mm 05.0037+φ孔 切削深度p a ：0.15p a mm =进给量f ：根据《机械加工工艺师手册》表28-35，取(0.95~2.1)/f mm r =根据《机械加工工艺师手册》表28-36，取 1.2/f mm r =取切削速度9.1/min V m =取V =9.1, 0d =37代入公式（2-1）得机床主轴转速n ：010*******.178/min 3.1437V n r d π⨯==≈⨯，根据《机械加工工艺师手册》表9-3，取72/min n r =实际切削速度V '：0 3.1437728/min 10001000d nV m π⨯⨯'==≈ 被切削层长度l ：76l mm =刀具切入长度1l ：5l mm =刀具切出长度2l ：20l mm =走刀次数为1取76l =，15l =，220l =, 1.2f =,72n =代入公式（2-4）得： 机动时间j t ：12176520 1.16min 72 1.2j l l l t fn ++++==≈⨯ （4）倒角1.530⨯.采用150︒锪钻.为缩短辅助时间，取倒角是地主轴转速与扩孔时相同：174/min n r =，手动进给.工序3：粗铣mm 045.0030+φ孔地内侧面 机床：普通铣床刀具：高速刚圆柱形铣刀 50d mm = 粗齿数6Z =铣削深度p a ： 1.5w a mm =每齿进给量f a ：根据《机械加工工艺师手册》表30-29，取0.08/f a mm Z =铣削速度V ：参照《机械加工工艺师手册》表30-29，取24/min V m =， 取V =24, 0d =50代入公式（2-1）得机床主轴转速n ：01000100024152/min 3.1450V n r d π⨯==≈⨯，根据《机械加工工艺师手册》表11-4，取169/min n r =实际铣削速度V '：0 3.145016926.5/min 10001000d nV m π⨯⨯'==≈ 取z f =0.08f a =，6Z =，w n =169n =代入公式（2-2）得：工作台每分进给量m f ：0.08616981.12/min m z w f f zn mm ==⨯⨯= 取80/min m f mm =根据《机械加工工艺手册》被切削层长度l ：由毛坯尺寸可知60l mm =刀具切入长度1l ：130l =刀具切出长度2l ：取mm l 22=走刀次数为1取60l mm =，130l =，mm l 22=,80m f =代入公式（2-3）得： 机动时间1j t ：12160302 1.15min 80j m l l l t f ++++=== 以上为铣一个端面地机动时间，故本工序机动工时为1122 1.15 2.3min j t t ==⨯=工序4：粗铣mm 05.0037+φ孔地外侧面 机床：普通铣床刀具：高速刚圆柱形铣刀 50d mm = 粗齿数6Z =铣削深度p a ： 1.5w a mm =每齿进给量f a ：根据《机械加工工艺师手册》表30-29，取0.08/f a mm Z =铣削速度V ：参照《机械加工工艺师手册》表30-29，取24/min V m =， 取V =24, 0d =50代入公式（2-1）得机床主轴转速n ：01000100024152/min 3.1450V n r d π⨯==≈⨯，根据《机械加工工艺师手册》表11-4，取169/min n r =实际铣削速度V '：0 3.145016926.5/min 10001000d nV m π⨯⨯'==≈ 取z f =0.08f a =，6Z =，w n =169n =代入公式（2-2）得：工作台每分进给量m f ：0.08616981.12/min m z w f f zn mm ==⨯⨯=取80/min m f mm =根据《机械加工工艺手册》被切削层长度l ：由毛坯尺寸可知60l mm =刀具切入长度1l ：130l =刀具切出长度2l ：取mm l 22=走刀次数为1取60l mm =，130l =，mm l 22=,80m f =代入公式（2-3）得：机动时间1j t ：12160302 1.15min 80j m l l l t f ++++=== 以上为铣一个端面地机动时间，故本工序机动工时为1122 1.15 2.3min j t t ==⨯=工序5：钻，扩，铰0.043030mm φ+孔 机床：普通钻床刀具：麻花钻、扩孔钻、铰刀（1）、钻28mm φ孔切削深度p a ： 1.25p a mm =进给量f ：根据《机械加工工艺师手册》表28-10，取(0.45~0.55)/f mm r =由于本零件在加工35mm φ孔时属于底刚度零件，故进给量应乘系数0.75，则(0.45~0.55)0.75/(0.33~0.41)/f mm r mm r =⨯=根据《机械加工工艺师手册》表28-13，取0.32/f mm r = 取切削速度24/min V m =取V =24, 0d =28代入公式（2-1）得机床主轴转速n ：01000100024272/min 3.1428V n r d π⨯==≈⨯，根据《机械加工工艺师手册》表9-3，取233/min n r =实际切削速度V '：0 3.142823320.4/min 10001000d nV m π⨯⨯'==≈ 被切削层长度l ：22l mm =刀具切入长度1l ：20l mm =刀具切出长度2l ：3l mm =走刀次数为1取22l =，120l =，23l =, 0.45f =,233n =代入公式（2-4）得： 机动时间j t ：121222030.43min 2330.45j l l l t fn ++++==≈⨯ 以上为钻一个孔地机动时间，故本工序机动工时为 11220.430.86min j t t ==⨯=（2）、扩29.8mm φ孔切削深度p a ： 1.5p a mm =进给量f ：根据《机械加工工艺师手册》表28-30， (0.8 1.0)0.7(0.560.7)f =-⨯=-/mm r参照《机械加工工艺师手册》表28-31，取0.6f =/mm r 切削速度V ：参照《机械加工工艺师手册》表28-31，取19.8/min V m = 取V =19.8, 0d =29.8代入公式（2-1）得机床主轴转速n ：010********.8211/min 3.1429.8V n r d π⨯==≈⨯，根据《机械加工工艺师手册》表9-3取233/min n r =实际切削速度V '：0 3.1429.823321.8/min 10001000d nV m π⨯⨯'==≈ 根据《机械加工工艺师手册》表28-42被切削层长度l ：22l mm =刀具切入长度1l 4l mm =刀具切出长度2l ：3l mm =走刀次数为1取22l =，14l =，23l =, 0.6f =,233n =代入公式（2-4）得： 机动时间1j t ：12122430.20min 2330.6j l l l t fn ++++==≈⨯ 以上为扩一个孔地机动时间，故本工序机动工时为 11220.200.40min j t t ==⨯=（3）铰mm 045.0030+φ孔 切削深度p a ：0.125p a mm =进给量f ：根据《机械加工工艺师手册》表28-35，取(0.8~1.8)/f mm r = 根据《机械加工工艺师手册》表28-36，取 1.2/f mm r =取切削速度9.9/min V m =取V =9.9, 0d =30代入公式（2-1）得机床主轴转速n ：010*******.9105/min 3.1430V n r d π⨯==≈⨯，根据《机械加工工艺师手册》表9-3，取96/min n r =实际切削速度V '：0 3.1430969/min 10001000d nV m π⨯⨯'==≈ 被切削层长度l ：22l mm =刀具切入长度1l ：5l mm =刀具切出长度2l ：20l mm =走刀次数为1取22l =，15l =，220l =, 1.2f =,96n =代入公式（2-4）得： 机动时间j t ：121225200.41min 96 1.2j l l l t fn ++++==≈⨯ 以上为铰一个孔地机动时间，故本工序机动工时为 11220.410.82min j t t ==⨯=4）倒角145⨯.采用90︒锪钻.为缩短辅助时间，取倒角是地主轴转速与扩孔时相同：233/min n r =，手动进给.工序6：钻，扩10.5mm φ孔机床：普通钻床刀具：麻花钻、扩孔钻、（1）、钻9mm φ孔切削深度p a ：0.85p a mm =进给量f ：根据《机械加工工艺师手册》表28-10，取(0.22~0.28)/f mm r =由于本零件在加工35mm φ孔时属于底刚度零件，故进给量应乘系数0.75，则(0.20~0.28)0.75/(0.165~0.21)/f mm r mm r =⨯=根据《机械加工工艺师手册》表28-13，取0.20/f mm r = 取切削速度24/min V m =取V =24, 0d =9代入公式（2-1）得机床主轴转速n ：01000100024849/min 3.149V n r d π⨯==≈⨯，根据《机械加工工艺师手册》表9-3，取772/min n r =实际切削速度V '：0 3.14977221.8/min 10001000d nV m π⨯⨯'==≈ 被切削层长度l ：48l mm =刀具切入长度1l ：8l mm =刀具切出长度2l ：3l mm =走刀次数为1取48l =，18l =，23l =, 0.20f =,772n =代入公式（2-4）得： 机动时间j t ：12148830.38min 7720.20j l l l t fn ++++==≈⨯ ∴以上为钻一个孔地机动时间，故本工序机动工时为 11220.380.76min j t t ==⨯=（2）、扩10.5mm φ孔切削深度p a ：1p a mm =进给量f ：根据《机械加工工艺师手册》表28-30， (0.5~0.6)0.7(0.35~0.42)/f mm r =⨯=参照《机械加工工艺师手册》表28-31，取(0.5~0.6)0.70.4/f mm r =⨯= 切削速度V ：参照《机械加工工艺师手册》表28-31，取25/min V m = 取V =25, 0d =10.5代入公式（2-1）得机床主轴转速n ：01000100025758/min 3.1410.5V n r d π⨯==≈⨯，根据《机械加工工艺师手册》表9-3取772/min n r =实际切削速度V '：0 3.1410.577225.4/min 10001000d nV m π⨯⨯'==≈ 根据《机械加工工艺师手册》表28-42被切削层长度l ：48l mm =刀具切入长度1l 8l mm =刀具切出长度2l ：3l mm =走刀次数为1取48l =，18l =，23l =, 0.40f =,772n =代入公式（2-4）得： 机动时间1j t ：12148830.19min 7720.4j l l l t fn ++++==≈⨯ 以上为扩一个孔地机动时间，故本工序机动工时为 11220.190.38min j t t ==⨯=工序7：粗铣宽度为4mm 地开口槽机床：普通铣床刀具：高速刚锯片铣刀 80d mm = 粗齿数20Z =4L = 铣削深度w a ：22w a mm =每齿进给量f a ：根据《机械加工工艺师手册》表30-13，取0.05/f a mm Z =铣削速度V ：参照《机械加工工艺师手册》表30-23，取(20~40)/min V m =，取V =30, 0d =63代入公式（2-1）得： 机床主轴转速n ：010********120/min 3.1480V n r d π⨯==≈⨯，根据《机械加工工艺师手册》表11-5，取118/min n r =实际铣削速度V '：0 3.148011528.8/min 10001000d nV m π⨯⨯'==≈取z f =0.05f a =，20Z =，w n =118n =代入公式（2-2）得： 工作台每分进给量m f ：0.0520118118/min m z w f f zn mm ==⨯⨯= 根据《机械加工工艺手册》被切削层长度l ：由毛坯尺寸可知20l mm = 刀具切入长度1l ：130l = 刀具切出长度2l ：取mm l 22= 走刀次数为1取20l =，130l =，22l =,118m f = 代入公式（2-3）得： 机动时间1j t ：121203020.44min 118j m l l l t f ++++=== 2.7时间定额计算及生产安排参照《机械加工工艺手册》表 2.5-2，机械加工单件（生产类型：中批以上）时间定额地计算公式为：N t k t t t zz f j d /%)1)((+++= （大量生产时0/≈N t zz ）因此在大批量生产时单件时间定额计算公式为：%)1)((k t t t f j d ++= 式 (2-5)其中： d t —单件时间定额j t —基本时间（机动时间）f t —辅助时间.用于某工序加工每个工件时都要进行地各种辅助动作所消耗地时间，包括装卸工件时间和有关工步辅助时间k —布置工作地、休息和生理需要时间占操作时间地百分比值 工序1：粗、精铣60mm φ两外圆端面机动时间j t ： 2.3 1.46 3.76min j t =+=辅助时间f t ：参照《机械加工工艺手册》表 2.5-45，取工步辅助时间为0.41min .由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为min 1.0.则0.410.10.51min f t =+=k ：根据《机械加工工艺手册》表2.5-48，13=k 取 3.76j t =，0.51f t =，k=0.13代入公式（2-5）得 单间时间定额d t ：()(1%)(3.760.51)(113%) 4.82min d j f t t t k =++=++≈工序2：钻，扩，铰mm 05.0037+φ孔，倒角1.530⨯ 机动时间j t ： 2.78min j t =辅助时间f t ：参照《机械加工工艺手册》表 2.5-41，取工步辅助时间为min 44.0.由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为min 1.0.则min54.01.044.0=+=f t k ：根据《机械加工工艺手册》表2.5-43，14.12=k 取 2.78j t =，0.54f t =，k=0.1214代入公式（2-5）得 单间时间定额d t ：()(1%)(2.780.54)(112.14%) 3.72min d j f t t t k =++=++≈工序3：铣mm 045.0030+φ孔地内侧面 机动时间j t ： 2.3min j t =辅助时间f t ：参照《机械加工工艺手册》表 2.5-45，取工步辅助时间为min 41.0.由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为min 1.0.则f k ：根据《机械加工工艺手册》表2.5-48，13=k 取 2.3j t =，0.51f t =，k=0.13代入公式（2-5）得 单间时间定额d t ：()(1%)(2.30.51)(113%) 3.17min d j f t t t k =++=++≈工序4：铣mm 045.0030+φ孔地外侧面 机动时间j t ： 2.3min j t =辅助时间f t ：参照《机械加工工艺手册》表 2.5-41，取工步辅助时间为0.41min .由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为min 1.0.则0.410.10.51min f t =+=k ：根据《机械加工工艺手册》表2.5-43，14.12=k 取 2.3j t =，0.54f t =，k=0.1214代入公式（2-5）得 单间时间定额d t ：()(1%)(2.30.54)(112.14%) 3.18min d j f t t t k =++=++≈工序5：钻，扩，铰mm 045.0030+φ孔，倒角145⨯ 机动时间j t ： 1.84min j t =辅助时间f t ：参照《机械加工工艺手册》表 2.5-41，取工步辅助时间为0.44min .由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为min 1.0.则0.440.10.54min f t =+=k ：根据《机械加工工艺手册》表2.5-48，12.14k = 取 1.84j t =，0.54f t =，k=0.1214代入公式（2-5）得 单间时间定额d t ：()(1%)(0.54 1.84)(112.14%) 2.66min d j f t t t k =++=++≈工序6：钻，扩10.5mm φ孔机动时间j t ：0.38min j t =辅助时间f t ：参照《机械加工工艺手册》表 2.5-41，取工步辅助时间为0.44min .由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为min 1.0.则f k ：根据《机械加工工艺手册》表2.5-43，k=12.14 取0.38j t =，0.54f t =，k=0.1214代入公式（2-5）得 单间时间定额d t ：()(1%)(0.380.54)(112.14%) 1.03min d j f t t t k =++=++≈工序7：铣宽度为4mm 地开口槽机动时间j t ：0.44min j t =辅助时间f t ：参照《机械加工工艺手册》表 2.5-45，取工步辅助时间为0.31min .由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为min 1.0.则0.310.10.41min f t =+=k ：根据《机械加工工艺手册》表2.5-48，13k = 取0.44j t =，0.41f t =，k=0.13代入公式（2-5）得 单间时间定额d t ：()(1%)(0.440.41)(113%)0.96min d j f t t t k =++=++≈2.8 本章小结本章主要是对后钢板弹簧吊耳地加工工艺进行设计.先要明确零件地作用 ，本次设计地后钢板弹簧吊耳地主要作用就是载重后，使钢板能够得到延伸，伸展，能有正常地缓冲作用.确定了零件地机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸后，就可以对零件地工艺路线进行分析，制定出几套工艺方案，然后对这几套方案进行分析比较，选择最优方案，最后进行时间定额计算及生产安排.优良地加工工艺是能否生产出合格，优质零件地必要前提，所以对加工工艺地设计十分重要，设计时要反复比较，选择最优方案.。
起重吊耳的设计
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 nCD P ＝ 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 ＝～2n ? 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 ][min σσ<F P ＝K sσσ＝][2、切应力 ][min ττ<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)[?] ? 材料许用正应力(牛/毫米 2 ，即兆帕)K ? 安全系数，一般取K ＝～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 F σσσσδσ42.07.06.0'6.0*=⨯=⨯<＝＝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。
][σσ≤=dlp 单吊耳 K K 7.0=][σσ≤=∑F p 有筋板吊耳 ii 、不开坡口 ][ττ≤=∑l a 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)。
[?]? 焊缝许用正应力(N/mm 2)。
[?]＝?b?b ? 焊接母材抗拉强度(N/mm 2)。
大型设备顶部板式工装吊耳的分析设计
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ： Ａ ｎ ｅ ｗ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｗａ ｓ ｕ ｓ ｅ ｄ ｔ ｏ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ｔ ｈ ｅ ｔ ｏ ｐ ｐ ｌ ａ ｔ ｅ ｌ ｕ ｇ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ｅ ｄ ｆ ｏ ｒ ｌ ａ ｒ ｇ ｅ ａ ｎ ｄ ｈ ｅ ａ ｖ ｅ ｙ ｅ ｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ ．
ｓ ａ ｆ ｅ ｔ ｙ ． Ｔ ｈｉ ｓ ｋ ｉ ｎ ｄ ｏ ｆ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｃ ａ ｎ ｂｅ ａ ｓ ａ ｒ ｅ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｃ ｅ ． Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ： ｔ ｏ ｐ ｐ ｌ ａ ｔ ｅ ｌ ｕ ｇ； ｌ ｉ ｍｉ ｔ ｌ ｏ ａ ｄ； ｓ ｔ ｒ ｅ ｓ ｓ ａ ｎ ｌｙ ａ ｓ ｉ ｓ； ｉｎ ｆ ｉ ｔ ｅ ｅ ｌ ｅ ｍｅ ｎ ｔ
现较 大 的横 向载荷 ， 如图 １ 所示。
Ｈ Ｇ ／ Ｔ ２ １ ５ ７ ４ －２ ０ ０ ８ （ 化工设备 吊耳及工程技术要 求》 则会较保 守 ， 且该 标 准 中并 没 有提 供 公称 吊
的焊缝进 行 应力 强度评 定 ， 确保 了整个 吊耳 的安全 性 ， 为设备 的顺利 制造 提供 了保 证。
关键词： 顶部板 式 吊耳 ； 极 限载荷 ； 应 力 分析 ； 有 限元
中图分类号 ： Ｔ Ｈ１ ２ ３ ； ０ ３ ４ ４ ． ５ ； ０ ２ ４ １ ． ８ ２ 文献标志码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ １— ４ ８ ３ ７ （ ２ ０ １ ５ ） ０ ７— ０ ０ ４ １— ０ ６
ＺＨＵ Ｃｈ ｅ ｎ ｇ—ｃ ｈ ｅ ｎ ｇ， Ｚ ＨＡＯ Ｊ ｉ ａ ｎ—ｐ ｉ ｎ ｇ
（ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ａ ｎ ｄ Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ Ｅ ｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅ ｉ ｒ ｎ ｇ ， Ｎ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ， Ｎ ａ ｎ ｊ ｉ ｎ ｇ ２ １ １ ８ １ ６ ，
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Fp=3450/(7+3.8×2) ×15=15.8
Fp=0.9Fy = 31.95KN/cm2
UC=fp/Fp=0.49<1.0
OK
KN/cm2
2.3.2 孔剪应力
Av=4×3.8×(16-7.7)+2×7×(20-7.7)=298.4cm2
fv/Av=11.56KN/cm2
Fv=0.4Fy=14.2KN/cm2
2.3.6 D-D断面拉伸强度
Aa=7×(2×20+38.66×π×16/180)=355.6cm2 θ=+8-1(r/R)=38.66°
fa=P/Aa=3450/355.6=9.7 KN/cm2
Fa=0.6Fy=21.3KN/cm2
UC=fa/Fa=0.46 < 1.0
OK
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二、吊耳的设计算例
cm2 cm2 KN KN KN/cm2 KN/cm2
（3）组合应力
fa=H/A
KN/cm2
Fa=0.6Fy
KN/cm2
UC=fa/Fa < 1.0
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一、吊耳的设计原则、破坏型式和计算方法
（4）组合应力 平面内弯曲 Mz= -H（0.5a-e）+vb fbz=Mz/Sz 平面外弯曲 My=5%pb fby=My/Sy 组合应力 fa/0.6Fy+fby/0.66Fy+fbz/0.66Fy < 1.0
第26页
二、吊耳的设计算例
（3）根据设计经验，吊耳手工计算方法比有限元分析更保 守，吊耳设计建议进行手工计算和软件有限元分析同时进行 ，取得最保守的设计结果。
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三、吊耳的施工与经验教训
3.1 吊耳的施工 主受力方向在进行板材排版要与主轧制方向一致，吊耳 板下料前要进行100%UT检验和材质跟踪。 孔要求机械加工，一般施工顺序是将吊耳板与眼板焊接 在一起后再进行孔的机械加工，对于小直径可以直接钻孔 ，而对于大直径一般下料尺寸为d-10mm作为镗孔余量，在 完成焊接工作后进行镗孔加工。
（2）剪应力
Ay=60×7=420cm2
Az=2×40×2.5=200cm2
Py=V=2988KN
Pz=5%P=172.5KN
fvy=Py/Ay=2988/420=7.11KN/cm2
fvz=Pz/Az=172.5/200=0.86KN/cm2
UC fvy/Fv=0.5 < 1.0
OK
fvz/FV=0.06 <<1.0
第15页
二、吊耳的设计算例
2.1 吊耳的尺寸型式见附图3
第16页
二、吊耳的设计算例
设计条件
吊耳的设计荷载P=2300KN×1.5=3450KN
注：本吊耳的最大吊力是2300KN（235t）乘以1.5动载系数
卸扣规格：S-B×300-5 1/8
工作荷载 300t>235t OK
吊耳总厚度=70+38×2=146mm
结构吊耳数量设计为３或４个。超过４个吊耳的索具要选择
配备滑车或其它装置传力，以避免索具（吊耳）吊力实际值
与设计值不一致；另外吊装细长杆杆最好选择两个或多个吊
点。
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一、吊耳的设计原则、破坏型式和计算方法
卸扣的型号和规格选择原则是额定工作荷载大于或 等吊装荷载，特别提醒设计者注意卸扣的铸造公差较大 ，设计者在设计吊点之前实测销子直径和开口尺寸。
OK
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二、吊耳的设计算例
（3）组合应力
fa=1725/620=2.78KN/cm2 平面内弯曲
Mz= -1725×10+2988×28.5=27908 KN·cm fbz=Mz/Sz=27908/9889.8=2.82KN/cm2 平面外弯曲
My=5%×3450×28.5=4916.25KN·cm fby=My/Sy=4916.25/1419=3.46 KN/cm2 组合应力
吊耳的开孔要求机械加工，严禁气焊切割；另外开 孔直径一般取销子直径加４mm，如果超过此尺寸，应该 对吊耳孔进行应力集中系数分析。
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一、吊耳的设计原则、破坏型式和计算方法
吊耳的设计荷载等于静吊力乘以动荷载系数，在海上 吊装作业时动荷载系数取为2.0，而在近岸海域上或陆上 吊装作业时动荷载系数取1.5。另外吊耳设计要考虑平台 的一个横向力，这个横向力取值为静吊绳力的５％，而此 力的作用点在销孔中心上并与主吊点板面垂直。
吊耳材料在海洋工程界一般选用中碳钢，与主结构 所用的材质尽量一致，现在一般选用GB712-2000D36级和 Ｅ36板材作为吊耳的首选材料。
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一、吊耳的设计原则、破坏型式和计算方法
吊耳的型式一般有主板和２块眼板焊接组成（见附 图１），为了防止海上作业机端条件下的安全，根据DNV 的相关标准，吊耳的总厚度要大于或等于卸扣开口宽度 的75%，以防止海况作用下卸扣与吊耳之间因间隙过大而 扭转，同时吊耳与卸扣销柱最小接触面积，也是保证卸 扣强度和吊耳挤压强度的一个基本要求。
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一、吊耳的设计原则、破坏型式和计算方法
1.3.3 孔极限拉伸(B-B)
A =2t +4t u
1 R2 (0.5d )2
2 r2 (0.5d)2
fu= P/Au
FU根据AISC ASD Table 2 （页5-118）
UC=fu/Fu <1.0 OK
1.3.4 孔拉伸（C-C）
fa= P/Av Fa=0.45Fy UC=fa/Fa < 1.0 OK
（1）截面特性
A=at1+2gt2
cm2
Iz、Iy(略)
cm4
Sz=Iz/(0.5a)
cm3
Sy=Iy/(0.5g)
cm3
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一、吊耳的设计原则、破坏型式和计算方法
（2）剪应力
Ay=aPy/Ay fvz=Pz/Az fvy/Fv < 1.0 fvz/Fv < 1.0
2.3.4 孔拉伸 ft=P/Av=11.56KN/cm2 Ft=0.45Fv=16KN/cm2 UC=ft/Ft=0.72 < 1.0 OK
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二、吊耳的设计算例
2.3.5眼板与主板之间焊缝
Aw=3450×3.8/14.2×（7+2×3.8）=63.2 cm2 S=Aw/(0.707π×2×20)=0.7cm 实际焊角高度 20mm
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一、吊耳的设计原则、破坏型式和计算方法
1.2吊耳的破坏型式
共有８种破坏型式，针对下附图2所示后面将介绍计算方法：
孔挤压
孔剪切
孔极限拉伸
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一、吊耳的设计原则、破坏型式和计算方法
孔拉伸
眼板焊缝剪切
断面拉伸
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一、吊耳的设计原则、破坏型式和计算方法
1.3 计算方法
1.3.1 孔挤压应力 fp=P/d(t1+2t2) Fp=0.9Fy UC = fp/Fp<1.0 OK 1.3.2 孔剪切应力 (A－A剖面) fv = D/Av Av = 2t1(R-0.5d)+4t2(r-0.5d) Fv = 0.4Fy UC = fv/Fv < 1.0 OK
吊耳总厚度与开孔宽度比
146/200=73% < 75% NO
吊耳孔直径d=150+4=154 mm
吊耳材质GB712-2000D
Fy=35.5KN/cm2
垂直分力V=P sin60°=2988KN
水平分力H=P cos60°=1725KN
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二、吊耳的设计算例
2.3 吊耳设计
2.3.1 孔挤压
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一、吊耳的设计原则、破坏型式和计算方法
吊点位置和方向确定主要一是位置放在立柱和主梁位置
便于结构传力和保证结构整体强度；二是方向在水平面上的
投影线要通过重心位置，保证吊装的结构物水平；三是吊力
的方向与水平面夹角要大于或等于60°。
因为索具的制造长度误差即最长和最短长度之差最大可
达75mm，造成索具（吊耳）不能同时受力，建议每个被吊物
第29页
三、吊耳的施工与经验教训
3.2 经验教训 因为吊耳施工与安装的使用者往往不是一个分包商，因 此卸扣送给施工者分包商是安装作业前，卸扣的销子直径 和开口尺寸在实际测量时因为公差原因，会出现与吊耳尺 寸不匹配的情况，在这个阶段吊耳已经预制完成，需要协 调修改吊耳尺寸还是更换卸扣，一般情况下修改吊耳的情 况较多，为了避免这种情况发生有条件的施工单位出海前 试装卸扣，另外一种情况是因为安装分包商卸扣在前一个 工程没有完成施工而造成更换。
fa/0.6Fy+fby/0.66Fy+fbz/0.66Fy =2.78/21.3+3.46/23.4+2.82/23.4
=0.13+0.5+0.13
=0.4 < 1.0 OK
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二、吊耳的设计算例
2.3.9 计算结果说明 （1）从上述实例看出，吊耳孔处剪应力UC=0.81为最大值，属 于最危险的控制工况，许多吊耳的设计者往往仅仅做危险工况 是不可取的，因为吊耳的形状变化情况下有些不危险的工况会 变成危险工况。 （2）另外本计算实例仅仅对吊耳本体进行了手工计算，而对 于主结果物连接部位的面部强度未分析，但一般情况连接部位 的面部强度往往是最危险的控制工况，特别是管材主结构连接 时环形结构的分析非常重要。
一、吊耳的设计原则、破坏型式和计算方法
1.3.6 D-D断面拉伸 Aa=t1(2R+θπr/180) fa=P/Aa Fa=0.6Fy UC=fa/Fa < 1.0
﹝θ=tg（r/R）﹞
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一、吊耳的设计原则、破坏型式和计算方法
1.3.7 E-E截面组合应力同F-F截面（略）