論吊裝平衡梁的設計在海洋船舶控制平臺的重要性

郝瀛+梁燚

摘 要：海洋的船舶控制平臺在實際的航海過程中非常重要，作為一種擁有350m3的大型設備，它的全身都是使用鋼材來建造的，海洋船舶的控制平臺底座由鋼焊接而成，除此之外，該平臺提供有四個鋼造的吊耳，可以為吊裝提供使用。同時，該控制平臺的內外部均勻涂抹有特殊的材料，在其內部安裝了造價昂貴的機器設備，所以在使用平臺時要盡量做到平穩，減少緩沖的力度和摩擦，以保護好海洋船舶控制平臺。本篇論文從吊裝的平衡梁入手，研究其設計之后，分析它在平臺實際控制中的重要作用。

關鍵詞：平衡梁；控制平臺；船舶；設計

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.13.262

1 平衡梁概述

1.1 平衡梁的作用

在使用吊裝機時，平衡梁在吊裝機的地位是相當重要的，它被廣泛的運用到大型的工程中，同時，平衡梁也可以稱之為鐵扁擔，可以在機器吊起比較重的設備時盡量保持整體的穩定性，減少吊環繩索的摩擦損壞力度，縮短吊索距離水平路面的距離，還有動滑輪的起吊高度，以及可以減輕在起吊時產生的壓力，盡量避免對機器的損壞程度，除此之外，在使用多臺機器設備時，平衡梁可以通過合理分配好各個支點的平衡點，計算相應的負荷力度，使得在實際運用中可以減少問題的產生。

1.2 平衡梁原理

吊裝的平衡梁在船舶控制平臺中，可以使用其內部的CAN總線網絡來實現傳感器以及超聲波的完美結合，在檢測的過程中可以對不同的位置進行檢索，然后把收集到的數據信息集合起來，通過歸納整理和分析之后把數據傳送到控制平臺之內，控制平臺通過篩選出有用的信息之后判斷好此時機器設備的工作穩定狀態，最后輸出對平液系統的控制信號來達到自動找出平衡的目標。

2 設計原則

在實際工作當中，為了減輕工作量，平衡梁應該盡量選用形狀比較簡單，并且材質為鋼板的材料，同時還要有優良的工作性能和工藝性能，為了方便平衡梁跟其他的部件能夠順利連接，一般需要使得平衡梁的截面保持一個對稱的形狀，此外，在構件方面應該選擇具有長細比很明顯的材料，并且要盡量增加截面積，提高材料的抗彎性能，可以盡可能地使用外壁較薄、整體外形的尺寸比較大的橫截面形狀。在平衡梁開始進行工作時，它的軸心部分是受到壓力最大的部分，如果這個部分被破壞了，那么這個控制平臺的整體構件會失去穩定性從而使得其在工作時間歇性失靈。同時，材料的殘余應力對平衡梁也有很大的影響，“工”字鋼、“H”型鋼邊緣部分的殘余應力是對應的拉應力，有利于對繞墻軸彎的彎曲穩定性。還有最后一點就是無縫鋼管的橫截面不管在哪個方向上時都應該保持一個對稱的方向，使每個方向的承載能力能夠得到充分和有效的發揮空間。

3 結構形式

平衡梁在結構上可以根據吊點的位置分為可變吊點以及固定吊點，在選擇的材料和形狀方面還可以有鋼管型、槽鋼型以及桁架型。

海洋傳播控制平臺在使用平衡梁時可由圖1示意圖所示。從下圖可知，平衡梁兩端的封板以及吊耳上的每個孔都有一個可以隨時安裝和卸載的開關，當底下的四個孔都跟控制平臺上的底座吊耳相連接時，上面兩個孔的卸扣可以通過纜線和起重機的吊鉤連接起來，兩樣結合就能保證在吊裝工作時，可能發生傾斜的鋼索與平衡梁主軸形成一個55°的角度，當纜線的長度超過四千米之后，平衡梁的軸部向心力會改變，偏向外側，于是會產生一個彎向距離。

4 載荷分析

在進行對平衡梁的受力分析時，應該隨機采取一個樣點，當控制平臺的總重量是400kN時，它吊耳部分承受的垂直作用力Q=12× 400 000= 200 000N。通過計算可以知道，平衡梁的軸向壓力為N=Qtaná，上部單根鋼纜受力P=Qsiná。由于吊裝在工作狀態下使得鋼索產生的水平作用力全在平衡梁之上，直接對其受力，從而使得海洋傳播控制平臺的總體受力程度下降，減少了對其的危害。

5 受力計算

在我國，鋼結構的設計規范可以分成兩種，一種是GB 50017—2003《鋼結構設計規范》，另一種是GB 3811— 1983《起重機設計規范》。其中，第一種可以用在建筑類的鋼結構當中，第二種可以用在機械類的鋼結構。在海洋船舶控制平臺中，平衡梁的軸心壓桿需要計算好桿件的殘余應力。平衡梁主體的材料選用了Q 235-B的無縫鋼管制造，外徑D= 325mm，內徑d= 285mm，長度l= 5 200mm，壁厚?= 20mm，無縫鋼管單位長度自重q=1 444.31N/m，板材厚度> 16～ 40mm時，屈服極限fy= 225MPa，抗壓強度設計值f= 205MPa，彈性模量E= 206GPa。

慣性半徑i=D 2+d24= 108.07mm

慣性矩I=?（D 4-d4）/64= 223 796 261.42mm4

抗彎截面模數W =?（D 4-d4）/32D= 1 377.21× 103mm2

截面面積A=?（D 2-d2）/4= 19 164mm2

6 結束語

在海洋船舶控制平臺中，平衡梁扮演著非常重要的角色，所以希望本篇論文的研究撐可以對該控制平臺有所幫助。

參考文獻：

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