傘型外自平衡式綜合拉力試驗臺結(jié)構(gòu)設(shè)計

武漢船用機械有限責(zé)任公司 武漢 430084

造船市場對船用配套產(chǎn)品,如錨機、絞車等的能力要求不斷提高,100 t甚至200 t的各種用途絞車越來越多地投入使用,這樣,對大能力錨機、絞車試驗臺的需求也日益迫切。能擁有以絞車試驗為主，并能進行錨機試驗,最好還能進行吊車試驗的綜合性試驗臺,是船舶綜合產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)的期待。

圖1 傘型外自平衡式綜合試驗

傘型外自平衡式綜合試驗臺結(jié)構(gòu)見圖1,主要進行絞車?yán)υ囼灱驽^機試驗和吊車試驗。該綜合試驗臺最大額定拉力為 2 000 kN，主要由架體、導(dǎo)向滑輪和絞車試驗臺架組成。

1 工作原理

參見圖1，絞車(或錨機)安裝在絞車試驗臺架上,絞車的鋼絲繩與導(dǎo)向滑輪上的鋼絲繩通過卸扣相連。負(fù)載(重塊)加在架體的另一側(cè)，通過連接的鋼絲繩繞過架體上的兩個滑輪到達(dá)導(dǎo)向滑輪，絞車卷筒通過旋轉(zhuǎn)達(dá)到收繩和防繩，并拉動重塊上升和下降，絞車的試驗拉力與重塊的重量一致，以此達(dá)到拉力試驗的目的。

2 結(jié)構(gòu)能力

架體為自平衡式，地基要求滿足4000 kN的正壓力、風(fēng)載和試驗過程中重物晃動偏擺產(chǎn)生的少量彎矩。

導(dǎo)向滑輪的基礎(chǔ)需能抵抗向上和側(cè)向各2 000 kN的拉力及由此產(chǎn)生的附加傾覆彎矩。

絞車試驗臺架應(yīng)能抵抗2 000 kN的側(cè)向拉力和因此產(chǎn)生的傾覆彎矩。

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計特點

3.1 傘型結(jié)構(gòu)，加載方便，占地少

絞車綜合試驗試驗臺結(jié)構(gòu)新穎，線條簡潔，結(jié)構(gòu)占地面積小。架體為傘型結(jié)構(gòu)，外形上大下小，在外部加載(參見圖1)，不做試驗時場地還可以利用。傳統(tǒng)的高架試驗臺架體呈梯形塔式結(jié)構(gòu)，上小下大，在內(nèi)部加載，操作不便,下部與地面連接部分占地很大(如圖2)，不做試驗時場地不可以利用。相同試驗?zāi)芰Φ淖云胶馐皆囼炁_與塔式高架拉力試驗臺相比，至少節(jié)省占地3/4以上。

圖2 塔式高架拉力試驗

3.2 穩(wěn)定性好

絞車綜合試驗臺架體試驗時呈外自平衡式受力狀態(tài)，架體所受外力即試驗配重拉力T1與絞車?yán)1相對架體中心對稱分布，且F1=T1(如圖3)，加載試驗時外力互相平衡，不再對架體產(chǎn)生附加彎矩，受力合理，穩(wěn)定性好；與傳統(tǒng)的塔式高架拉力試驗臺試驗時，呈內(nèi)自平衡式受力狀態(tài)，具有同樣好的穩(wěn)定性。

圖3 綜合試驗臺結(jié)構(gòu)及外力平衡

3.3 制造簡單，可靠性高

絞車綜合試驗臺架體主要結(jié)構(gòu)均由現(xiàn)有供應(yīng)規(guī)格的H型鋼和工字鋼焊接而成，生產(chǎn)制作簡單，焊接接頭少，相應(yīng)減少了大量焊接接頭及焊接工作量，焊接成本低，焊接質(zhì)量容易保證，可靠性高，且制造周期短。塔式高架拉力試驗臺均用鋼管焊成珩架結(jié)構(gòu)，接頭相貫線連接處，裝配及焊接復(fù)雜，焊接質(zhì)量不易保證，制造周期起碼長2倍，且成本要高。

3.4 架體結(jié)構(gòu)按力流走向設(shè)計，傳力合理

架體結(jié)構(gòu)受力設(shè)計合理，見圖4，內(nèi)力N1和N2相互平衡抵消，所產(chǎn)生的合力最終對地基產(chǎn)生最大垂直正壓力N=4 000 kN，不產(chǎn)生附加彎矩，對基礎(chǔ)及構(gòu)件要求不高，可以降低成本。

圖4 架體受力分析

3.5 架體安裝方便

絞車綜合試驗臺安裝方便，不需要起重機，只需要絞車；試驗臺結(jié)構(gòu)架體部分自成拔桿，將試驗臺整機在地面裝配好后，底部與地面安裝板用銷軸定位連接，并計算好放置的角度，起重工人只需用絞車將臺架繞銷軸拉起旋轉(zhuǎn)直立即可(如圖5)，不需像塔式高架拉力試驗臺的安裝，要起用大的起重設(shè)備吊裝，也不需分層安裝，可以節(jié)省大量時間和費用。

圖5 臺架旋轉(zhuǎn)安裝

3.6 使用方便，加載范圍大

絞車綜合試驗臺在外部加載，使用方便，不受空間及高度限制，可加載的范圍大，可隨意按要求在承載范圍內(nèi)加載，最大可載重200 kN。而塔式高架拉力試驗臺在架體內(nèi)部加載，四周受到架體的干涉，加載非常不便。

3.7 組合結(jié)構(gòu),使用范圍廣

絞車綜合試驗臺為組合式(參見圖3俯視圖)，為兩個平行獨立可單獨進行試驗的1 000 kN試驗臺焊接組成，可分別進行小于1 000 kN的拉力試驗； 若大于2 000 kN則通過一接頭轉(zhuǎn)換將兩個試驗臺滑輪的鋼絲繩連接到吊具及試驗絞車，試驗的載荷范圍大。塔式高架拉力試驗臺則沒有這一特點。

3.8 建造成本低

絞車綜合試驗臺的錨鏈坑沉入地下，絞車安裝臺架與地面平齊(參見圖1)，而塔式高架拉力試驗臺的絞車安裝臺架部分起碼高出地面3 m，建造成本高出很多而且建造周期長。

3.9 用途廣泛

絞車綜合試驗臺具有一物多用的特點，可以進行錨機及絞車?yán)υ囼灱办o載剎車試驗，又可進行鋼絲繩和油缸的拉力試驗；只需做一個與絞車試驗臺架的“T”型槽相配的吊車試驗底座，還可進行相應(yīng)傾覆彎矩的吊車試驗。可根據(jù)生產(chǎn)情況最大限度地使用試驗臺，而以往的塔式高架拉力試驗臺僅有錨機和絞車的試驗功能。

4 結(jié)論

此試驗臺已于2003年完工，順利通過有關(guān)設(shè)備安全部門驗收，并投入使用，經(jīng)三年多的使用證實，達(dá)到預(yù)期要求，安全可靠，經(jīng)濟實用，使用方便，值得向相關(guān)行業(yè)推廣。

[1] 周顯德，郭寶瑩，萬 力等.GB3811-1983起重機設(shè)計規(guī)范[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，1984：312-318.

文章編號1671-7953(2007)03-0026-03