武鋼450／80t鑄造起重機主鉤吊具對比分析

谷晉林

（太原重工股份有限公司技術中心，山西 太原 030024）

引言

武漢鋼鐵公司第三煉鋼廠板坯連鑄項目，為300t轉爐配套的4臺450／80t鑄造起重機，其中2臺起重機是引進西班牙的，另2臺起重機是引進德國的。本文從西班牙和德國2種450t鑄造起重機主吊具的結構形式、受力分析和實際使用應力幾個角度進行比較分析，找出各自的特點，供大家參考。

1 結構形式

1.1 西班牙的吊具

如圖1所示，西班牙吊具主要由4大部分組成：滑輪、橫梁、吊叉、板鉤。因起升倍率為13，2個雙聯卷筒，故采用了24個動滑輪放入橫梁中，共重約10.3t；兩個板鉤單重約為11.7t；吊叉為鋼板焊接式；橫梁兩頭部每側采用了5個18mm厚板將滑輪放入其中，吊具總重約63t。

1.2 德國的吊具

如圖2所示，德國吊具主要由5大部分組成：滑輪、上滑輪架體、橫梁、吊叉、板鉤。起升倍率為12，也為2個雙聯卷筒，24個動滑輪，共重約10.3t，并將滑輪放入上滑輪架體中，上滑輪架體與橫梁用鉸軸相連，吊具總重大約77t。

1.3 兩者對比分析

圖1 西班牙吊具（mm）

圖2 德國吊具（mm）

兩者的滑輪直徑、數量、質量是一樣的。西班牙吊具把滑輪放入橫梁中，其軸受力為超靜定結構；而德國吊具增加了2個上滑輪架體，把滑輪放入上滑輪架體中，其受力為靜定結構，單個上滑輪架體重為5.2t。因主小車結構布置需要。2 個吊具的吊點距相差較大，西班牙的為8 120mm，德國的為10 200；板鉤距分別為5 800mm和5 600mm，所以德國的吊點距比西班牙的大2 080mm；L1尺寸德國的也比西班牙的大近一倍。但是在橫梁中德國的可放入電子秤（見圖3B－B截面）。西班牙的吊具在此處不太好裝，而是將電子秤放在小車架上。西班牙的吊叉采用了厚板焊接而成，外形尺寸大（見圖3吊叉圖）；德國的采用了Q345－B 鍛件，外形尺寸小。重量兩者相當。板鉤的尺寸、型式、質量基本一樣。但是板鉤鉤口至上滑輪中心尺寸西班牙的為5 650mm 德國的為7 670mm；后者比前者大了2 020mm，增大了鋼絲繩相對于卷筒和滑輪的偏斜角。德國吊具整體重量比西班牙吊具要重近14t。

圖3 吊叉圖（mm）

2 從吊具受力分析看

1）由上所述因主小車結構布置需要，德國2個上滑輪架體吊點距為10 200mm，兩板鉤距為5 600mm。西班牙兩吊點距為8 120mm，兩板鉤距為5 800mm。所以L1尺寸德國的大（見圖1、圖2），故其橫梁在此處的彎矩（兩種吊具的每一吊點受力是一樣）就要比西班牙的大，所以其橫梁（橫梁截面尺寸大致相當，只是上、下蓋板及頭部腹板厚）就比西班牙的要重，且將動滑輪上移，不僅增大了鋼絲繩的偏斜角，還增加了2個上滑輪架體及與橫梁聯接軸（共重11 720kg），這正是比西班牙吊具多出的主要重量。

2）吊叉。德國吊叉為鍛件，其外形尺寸小，且避免了焊縫處產生的應力集中。西班牙吊叉為厚鋼板焊接而成，在設計和施工中要避免應力集中引起焊縫開裂。同時外形尺寸大；兩類吊叉重量大體相當。但是德國的比較安全可靠。

3）德國吊具將滑輪上移，增加了滑輪架體，多了一個球鉸點，故此吊具從受力上講比西班牙吊具好，其自由度大，可消除鋼絲繩偏斜角對電子秤的影響。西班牙吊具將兩頭滑輪放入橫梁中，就要求加工精度高，裝配要求高。但德國吊具將電子秤裝于上滑輪體處，比西班牙的電子秤裝在小車架上的精度要求高。而西班牙吊具在滑輪及橫梁處不太好裝電子秤。德國吊具其獨立性好，尤其是對用戶更換滑輪組時，可在地面進行組裝成滑輪架體，然后與橫梁用軸相聯，所以更換維護時間短，提高了設備利用率。而西班牙吊具就需要把橫梁放在地面，同時將滑輪用軸串好才行，安裝不方便，維修時間也長。

從以上分析可以看出，兩種吊具各有其優缺點。

3 計算應力結果分析

從不同部位、截面列出表格看區別。

3.1 橫梁受力圖

德國：P＝225t；L1＝2 300 mm；L＝5 600mm。

西班牙：P＝225t；L1＝1 160 mm；L＝5 800mm。

3.2 應力計算表（見下頁表1）

表1 應力計算表

表1 （續）

3.3 上滑輪架體

前面講到西班牙吊具將滑輪放入橫梁中，而省去了滑輪架體。德國吊具將電子秤放在橫梁與滑輪架體軸相配合的橫梁處，無法將滑輪放入橫梁中。但它多了一個球鉸點，其自由度大，可消除鋼絲繩偏斜角等因素對電子秤精度的影響。

4 結語

從以上結構形式、受力分析、計算結果對比分析可以看出，德國吊具橫梁應力較大；吊叉結構尺寸小，應力也小。西班牙橫梁應力小，重量輕；吊叉結構尺寸大，壓力也大，焊縫易產生應力集中，但滑輪軸相對德國吊具應力要小一些。從受力上看德國吊具比西班牙吊具要合理，但整體吊具德國的要重約14t；板鉤鉤口至動滑輪中心距較大。故綜合來講，兩種吊具各有優缺點。若從工作使用場合及安全角度來講德國吊具要優于西班牙吊具。