現(xiàn)場常用平衡梁的設計與分析

張經(jīng)緯

摘 要：安裝工程中，設備的吊裝運輸經(jīng)常需要使用平衡梁，本文提出了一種10T常用平衡梁的設計，并進行有限元校核計算。

關(guān)鍵詞：吊裝；平衡梁；有限元計算

一、簡介

在現(xiàn)實的安裝施工過程中，安裝單位經(jīng)常遇到類似的情況：安裝的設備往往結(jié)構(gòu)較為脆弱，如果在吊裝時直接將鋼絲繩與吊鉤連接，則在吊裝過程中會產(chǎn)生較大的側(cè)向力，可能對設備本體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞作用，同時，為了保證吊索具的受力角度達到規(guī)范要求，減少設備水平方相上的受力，經(jīng)常會使豎直方向上的吊索具長度增加，增大了吊裝難度，使吊車噸位不能得到充分的利用。為了解決以上問題，本文從實際情況出發(fā)，將一種常用噸位的平衡梁進行設計并選材，能夠使同噸位的吊車完成更多的施工作業(yè)。

二、平衡梁規(guī)格

本文中所介紹的平衡梁噸位為10T，安全系數(shù)取3，此種平衡梁的制作尺寸針對現(xiàn)場經(jīng)常使用的各種類型的卸扣與吊裝帶、鋼絲繩，同時匹配相應的試驗載荷系數(shù)，進行平衡梁的設計。同時，該種平衡梁使用常見型號的工字鋼與碳鋼板作為制作材料，初步制作完成后進行噴砂、刷漆處理后，能夠多次重復利用，節(jié)省施工成本。平衡梁在使用過程中，可以結(jié)合設備本體上的吊點數(shù)量，通過多級組合的方式，將平衡梁與平衡梁、平衡梁與鋼絲繩、平衡梁與倒鏈等一起使用，使用不同的施工要求，提高施工水平。

三、平衡梁的制作

為便于制作，本文所描述的平衡梁的材料使用30a普通工字鋼與30mm厚的鋼板，材料均為Q235B，制作時需注意，為減少不必要的焊縫，增加平衡梁的安全系數(shù)，平衡梁的上部吊耳與下部吊耳的鋼板材料應采用統(tǒng)一整體，先在工字鋼上開出適合吊耳板穿過的空洞，再將鋼板材料穿過工字鋼，選取相應規(guī)格的焊條將吊耳板與工字鋼通過焊接固定，焊腳高度需高于母材厚度的70%，同時滿焊。由于平衡梁屬于吊裝施工中的重要設備，故在焊接完成后需進行必要的無損檢測作業(yè)，保證焊接達到規(guī)范要求。平衡梁制作完成后，應盡量滿足重復利用的要求，進行必要的防腐處理，故在制作完成后，需要進行整體噴砂、油漆等防腐處理，避免結(jié)構(gòu)出現(xiàn)銹蝕等情況。結(jié)構(gòu)的具體尺寸如下：

四、有限元計算

平衡梁設計完成后，為了保證平衡梁設計的安全與可靠，本文通過三維建模軟件進行1：1的立體建模，建模完成后導入有限元模擬軟件中，進行平衡梁工作時的真實情況模擬。本次有限元校核中，將模擬平衡梁吊起將10T的重物，得到如下圖所示的應力云圖與形變云圖，詳細情況如下圖所示：

由上圖可知，在模擬平衡梁吊裝10T重物時，本文所設計的平衡梁的最大形變量為0.00034mm，最大應力為69Mpa，滿足Q235B材料的使用要求，能夠使用該種材料及結(jié)構(gòu)形式完成10T重物的吊裝作業(yè)。

五、結(jié)語

此種10T平衡梁的設計，經(jīng)過有限元軟件校核后，安全系數(shù)大，能夠在不同的施工場合與不同設備結(jié)構(gòu)的情況下，根據(jù)吊裝需要進行分級、組合使用，以滿足不同類型的設備吊裝，同時能保護所安裝設備的結(jié)構(gòu)不因為水平方向上的分力而受到破壞，降低豎直方向上的吊裝高度，優(yōu)化了吊車載荷，為施工提供便利！