塔器吊装计算书.docx
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塔器吊装计算书
附录5
计算说明书
一、受力分析及绳扣选择
设备主吊简图如下:
图1图2
图1是塔器下端各分段主吊简图,图2是塔器上段主吊简图。
件1为管式吊耳,件2和件4为吊装绳扣,件3为平衡梁,件5为板式吊耳,件6为吊装绳扣。
图1所示模型以苯塔Ⅰ段为例进行校核,图2所示模型以白土塔为例进行校核,件3平衡梁单独进行校核,其它各段不逐一校核。
1.苯塔Ⅰ段校核(直立状态受力最大)
设备重量G=57.5吨,件1选用φ273×10无缝钢管(20#),长度为L=200mm=20cm(见下图),件2选用φ39mm×18m钢丝绳扣,件4选用φ39mm×20m钢丝绳扣,α为吊装绳扣与水平方向夹角。
1)主吊耳强度校核
Gj=K*G=1.1×56=63.3t,K=1.1为动载系数;
Q=1/2Gj=1/2×63.3=31.7t=31700Kg;
弯矩为M=Q*L/2=31700*20/2=3.17×105kg.cm
φ273×10无缝钢管的抗弯模量为:
W=πD3[1-(d/D)4]/32=3.14×27.33[1-(25.3/27.3)4]/32=523.84cm3
弯曲应力
σ=M/W=3.17×105/523.84=605.2kg/cm2<[σ]=1700Kg/cm2;
其中,[σ]=1700Kg/cm2为20#无缝钢管许用弯曲应力。
剪应力
τ=Pcosα/A(此处α=0)
=31700/82.6
=384Kg/cm2<[τ]=1000Kg/cm2
组合应力
[τ2+(σM2+σN2)]1/2
=[3842+605.22)]1/2
=716Kg/cm2<[σ]=1000Kg/cm2;
故件1强度满足要求。
2)吊装绳扣强度校核
2.1件2选用钢丝绳扣φ39mm×18m一对,每根四股使用(每根工作绳数按3根绳计算)。
每根绳扣受力为:
P1=Q=1/2Gj=1/2×63.3=31.7t=31700Kg;
单根φ39mm钢丝绳破断拉力为S=52d2=52×392=79092Kg
钢丝绳扣使用安全系数为:
n=3S/P=3×79092/31700=7.48≥[n]=6
[n]=6为吊装钢丝绳扣许用安全系数。
故件2强度满足要求。
图3
2.2件4选用钢丝绳扣φ39mm×20m一对,每根四股使用(每根工作绳数按3根绳计算)。
cosα=2.3/5,α=62.6°,几何关系如图3所示;
每根绳扣受力为:
P2=Q/sinα==31700/sin62.6°=35706Kg;
单根φ42mm钢丝绳破断拉力为S=52d2=52×392=79092Kg
钢丝绳扣使用安全系数为:
n=3S/P=3×96148/35706=6.6≥[n]=6
其中[n]=6为吊装钢丝绳扣许用安全系数。
故件4强度满足要求。
3.白土塔校核(直立状态受力最大)
主吊耳见下图:
吊耳选用δ=30mm=3cm16MnR钢板,各部分尺寸为φ=120mm=12cm,R=120mm=12cm,h=120mm=12cm,L=300mm=30cm。
Gj=1.1×81=89.1吨
Q=1/2Gj=1/2×89.1=44550Kg
设P为主吊绳扣受力,P1为P垂直向上的分解力、P2为P的水平分解力,θ为P与P2之间夹角。
由几何关系可知:
cosθ=L1/2H
其中L1=1m,为两吊耳间距;H=4.75m,为主吊绳扣净长度。
故θ=cos-11/2×4.75=83.96°
自平衡力系知:
P2=P1·ctgθ,P=P1/sinθ,P1=Q=44550Kg
P2=44550×ctg83.96°=4713.9Kg,P=44550/sin83.96°=44799Kg
吊耳板强度校核
(1)孔壁承压应力验算
σ=P2/(2rδ)≤[σc]
=44550/(2×6×3)
=1238≤1.4×2300=3220Kg/cm2
满足要求。
(2)孔径截面拉应力:
r/R=60/150=0.4,查表K=2.25
σ=K×P1/A=P1/(2R-φ)×δ=2.25×44550/(2×15-12)×3=1856Kg/cm2<[σ]=2300Kg/cm2
弯曲应力:
σ=M/W=P2×h/(δ2L/6+2δ2L22/6)=4713.9×15/(32×30/6+2×1.8×152/6)=392.9Kg/cm2<[σ]=2300Kg/cm2
[σ]=2300Kg/cm2为材质为16MnR的钢板许用应力。
故主吊耳满足要求。
4、溜尾吊耳及绳扣强度校核(白土塔抬头时溜尾吊耳受力最大)。
溜尾吊耳详图
溜尾吊耳选用δ=24mm=2.4cm钢板,各部分尺寸为φ=100mm=10cm,R=120mm=12cm,h=120mm=12cm,L=240mm=24cm(详见附图15)。
Gj=1.1×81=89.1吨
Q=1/2(Gj/2)=1/2×(89100/2)=22275Kg(此处应详细计算溜尾力)
设P为溜尾绳扣受力,P1为P垂直向上的分解力、P2为P的水平分解力,θ为P与P2之间夹角。
由几何关系可知:
cosθ=L2/2H
其中L2=0.35m,为两吊耳间距;H=2m,为溜尾绳扣长度。
故θ=cos-10.35/2×2=85°
自平衡力系知:
P2=P1·ctgθ,P=P1/sinθ,P1=Q=22275Kg
P2=22275×ctg85°=1949Kg,P=22275/sin85°=22361Kg
吊耳板强度校核
(1)孔壁承压应力验算
σ=P2/(2rδ)≤[σc]
=44550/(2×5×2.4)
=1856≤1.4×2300=3220Kg/cm2
满足要求。
(2)孔径截面拉应力验算
r/R=50/120=0.42,查表K=2.25
σ=K×P1/A=P1/(2R-φ)×δ=2.25×22275/(2×12-10)×2=1790Kg/cm2<[σ]=2300Kg/cm2
弯曲应力:
σ=M/W=P2×h/(δ2L/6+2δ2L22/6)=1949×12/(2.42×24/6+2×1.4×122/6)=259.2Kg/cm2<[σ]=2300Kg/cm2
[σ]=2300Kg/cm2为材质为16MnR的钢板许用应力。
故溜尾吊耳满足要求。
溜尾绳扣选用钢丝绳扣φ32mm×6m一对,每根四股使用(每根工作绳数按3根绳计算)。
每根绳扣受力为:
P=22361Kg
而φ32mm钢丝绳破断拉力为S=52d2=52×322=53248Kg
钢丝绳扣使用安全系数为:
n=3S/P=3×53248/22361=7.2≥[n]=6
其中[n]=6为大中型吊装钢丝绳扣许用安全系数。
故溜尾绳扣强度满足要求。
5、平衡梁整体强度校核(吊装苯塔Ⅰ段时受力最大)
平衡梁图其力学模型简化如下图所示
P1=P3=P*sin62.6°=31700kg
P2=P*cos62.6°=P1/tg62.6°=16431.8kg
如忽略平衡梁自身重力,所受弯矩为
M=P2*A=16431.8*23.65=3.9×105kg.cm,A=100+273/2=23.65cm
φ273×10无缝钢管的抗弯模量为:
W=πD3[1-(d/D)4]/32=3.14×27.33[1-(25.3/27.3)4]/32=523.84cm3
弯曲应力
σw=M/W=3.9×105/523.84=744.6kg/cm2;
压应力
σy=4P1/π(D2–d2)=4×31700/3.14×(27.32–25.32)=384Kg/cm2;
组合应力σ合=(τ2+σ2)1/2=(744.62+3842)1/2=837.8Kg/cm2
<[σ]=1000Kg/cm2
其中,[σ]=1000Kg/cm2为20#无缝钢管许用应力。
吊耳板强度校核
(1)孔壁承压应力校核
σ=P1/(2rδ)≤[σc]
=31700/(2×4.5×3.6)
=978≤1.4×1550=2170Kg/cm2
满足要求。
(2)孔径截面拉应力校核
r/R=45/120=0.375,查表K=2.3
σ=K×P1/A=P1/(2R-φ)×δ=2.3×31700/(2×12-9)×3.6=1350Kg/cm2<[σ]=1550Kg/cm2
(3)根部截面强度校核
弯曲应力
σ=M/W=P2×h/(L2δ/6)=16431.8×10/(242×3.6/6)=475Kg/cm2<[σ]=1550Kg/cm2
剪切应力
τ=P2/(δL)
=16431.8/(3.6×24)
=190<[τ]=950Kg/cm2
式中[τ]为Q235的钢板许用剪切应力
组合应力σ=K2√σw2+3τ2≤[σ]
=1.0×(4752+3×1902)
=578<[σ]=1550Kg/cm2
[σ]=1550Kg/cm2为材质为Q235的钢板许用应力。
故平衡梁强度满足要求。
二、卡杆计算
以白土塔为例,采用按比例作图法,见下图。
从图中可以看出,设备离臂杆最小间距为1482.3,此处臂杆宽度为2312,故净距为1482.3-2312/2=326.3,满足安全距离要求。
杆头距绳扣的距离为19136.4,滑车组之间最小距离约为4米,净距为19136.4-4000=15136,满足安全距离要求。
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