小吊耳 大智慧方能四两拨千斤.docx

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小吊耳大智慧方能四两拨千斤

“小吊耳大智慧”方能四两拨千斤

众所周知，涉及到起重的很多设备及设备安装，尤其是港口装卸都不可避免的使用吊耳。

吊耳相对整个系统的重量微不足道，然而作为一个连接的小部件，却关系到整个系统的稳定性、安全性，一旦吊耳失效，整个系统将面临崩溃，导致危险的发生，可见吊耳在设计整个系统设计的重要性。

小小的吊耳设计，需要深入反复的分析、计算与实验，关系到吊耳强度的设计方法与计算方法也是多种多样，层出不穷，如何选择就需要根据使用的实际情况进行具体分析。

一、概述

吊耳作为起重系统中的重要零部件，在系统中可能受到拉升、挤压、剪切、弯曲等受力，受力情况较为复杂，涉及到吊耳的受力分析方法也比较多，如何根据吊耳的具体使用情况来选择计算公式，首先就要对常用的计算公式的适用条件有初步的了解。

二、拉曼公式

拉曼公式在吊耳的设计中应用广泛，可以囊括吊耳的主要设计尺寸，吊耳尺寸分布如下图所示：

拉曼公式表示为：

σ=

（1）

式中符号含义：

R：

吊耳外缘有效半径

d：

孔径

δ：

吊耳厚度

P：

吊耳所受载荷

K：

动载荷系数，一般取1.1～1.3

由

（1）式可见，当销轴或卡环已定时，

越小，吊耳所承受的应力越小，通常取R=（3～4）r，可以在耳板两侧焊加强板，如下图所示：

加强板板厚为δ1，此时公式中的δ改为2δ1+δ0，R改为加强板半径R0，拉曼公式计算简单，但局限于吊耳内径与销轴的尺寸配合要求，只有当{d-d1（销轴直径）}≤0.02d时适用，随着使用过程中的磨损，配合精度已不能看成面接触，公式不再适用，那就要根据常用的应力公式进行计算。

以上图尺寸为例，R=50mm，r=15mm，d=30mm，δ=20mm，σ=100Mpa，当销轴直径介于（30-0.02×30,30）mm，动载荷系数取1.1，则单个吊耳的许用载荷P为：

由拉曼公式：

σ=

→P=

将已知代入上式，求得P=,45454N，合4.64T的重物静载荷

三、常用的强度校核方法

吊耳受力形式如上图所示，

①拉伸

（2）

②剪切

（3）

③挤压

（4）

式中符号含义：

P：

载荷

δ：

板材厚度

d：

吊耳孔径

d1：

拉伸时轴心距水平方向吊耳边缘的距离

d2：

吊耳外缘理论半径与吊耳孔径的差值

d3：

销轴直径

L：

焊缝长度

H：

轴心到母材距离

拉伸、剪切、挤压、弯矩的校核是通过的材料力学校核方法进行校核，不受配合精度的制约，缺点是计算步骤较多。

需要指出的是拉伸、剪切、挤压的许用应力并不相等，但都是与材料的屈服强度有线性关系。

④弯矩

吊耳不是承受竖直方向的力时，吊耳还要作为悬臂梁计算，根部受承受的弯矩最大。

此时的弯曲应力为：

（5）

此时的弯曲应力为：

（6）

⑥焊缝强度

吊耳焊缝受到多种形式的应力组合，强度要求高，吊耳焊缝应为连续焊，不得有气孔、夹渣、裂纹与未焊透等焊接缺陷，要经过专业探伤设备的检测。

1、吊耳双面角焊时，焊缝承受的正应力：

σ=

（7）

式中符号含义

P：

附加载荷

h：

角焊缝的计算厚度

L：

焊缝的计算长度

2、当焊缝采用双面焊时，打双边V型带钝边坡口，焊缝角度50±5°，焊透焊实，按照对接焊缝校核时

σ=

（8）

式中符号含义：

δ：

母材板厚，其他意义同（7）式

虽然焊缝的强度校核满足要求，检测也未出现缺陷，但焊缝作为重要的连接体具有更多的不可控因素及其隐蔽性，应力集中及受力的不稳定、不平均也会导致焊缝的承载能力降低，同时还存冲击载荷的情况，吊耳处在非理想状态下受力，还应当辅以安全的防护措施：

1）进行热处理，消除焊接时的残余应力

2）在载荷的基础上增加一个动载荷系数，液压系统取1.05，其余1.2～1.3即可。

3）加筋处理，可以增大焊缝的受力面积，同时增强吊耳局部抗弯及抗拉强度，在计算强度时，应满足在不考虑筋的加强作用下的要求。

4）焊缝计算时的许用应力应该乘折减系数（0.85～0.95），以防止难以观察到的缺陷及疲劳损害带来的隐患。

四、吊耳的布局对整个吊具的受力影响

合理的布局吊耳的位置和方向，可以使组合应力得到明显改善，如下图所示：

吊耳向外侧移动，使水平分量增大，压应力随之增大，也使得上吊系载荷增大，但系统弯矩减小，反之亦然，通过调整，使各部分强度得到充分利用，而不影响系统安全性，从而节约成本，提高使用率。

五、实例

以某生产车间轨道安装用的吊梁为例，轨道自重10T，通过如图所示的吊具进行吊装：

在上吊系夹角不变的情况下，通过上下吊耳的位置的移动，可以明显改变整个吊具的应力的分布，当a=b时，整个吊具主体只有水平方向的压力作用，可以选用普通材料及较小的规格尺寸就可以满足使用要求，当a≠b时，吊具主体除受到水平方向的压力外，还要承受弯矩的作用，a与b的差值越大，弯矩也随之增大，对吊具主体的强度要求也就越大，制造成本及危险系数增加，吊耳科学的布局可以使应力分布趋于合理，有效提高材料使用率。

六、综述

吊耳受力的多方面考虑以及吊耳如何合理的设计，使之满足安全的前提下，达到节省材料、便于制作、降低成本的目的。

1、受力计算可借助于

1拉曼公式：

对吊耳的主要尺寸进行设计，但必须满足必要的使用条件，在使用过程中的磨损及变形超出范围时要及时进行重新校核。

拉曼公式的优点有：

简单易记，操作方便，拉曼公式的局限性：

局限在于吊耳孔径与销轴轴径的尺寸配合要求{d-d1（销轴直径）}≤0.02d，使用范围受到限制，于是还要借助常用的强度校核方法进行校核。

2常用的拉伸、剪切、挤压、弯矩校核：

通过对吊耳的受力分析，借助于受力截面、载荷、力臂等因素，拉伸、剪切、挤压及弯矩的强度并不一样，需要区别对待。

在进行计算时，一定要正确判断受力的截面部位及数量。

3焊缝校核：

吊耳往往以焊接的形式附着于吊具或钢结构表面，除满足自身强度要求外，还要保证焊缝强度的安全性与稳定性，而且吊耳的焊缝也是受力较为集中的部位，坡口形式、焊缝计算厚度的选择一定要通过详细的计算，找到焊缝的计算厚度，而不是以焊缝的最大厚度计算，在进行焊缝强度计算时，一定要考虑潜在的焊接缺陷的影响，未进行探伤检测的焊缝，一定要根据实际情况乘一个小于“1”折减系数，一些特殊场合，比如说在较为恶劣的环境、或者焊接技术或工艺存在潜在质量隐患的情况下，虽然经探伤未发现焊接缺陷，也要有折减系数。

4吊耳的布局：

吊耳的布局对整个吊系受力有着深远的影响，是设计的一个重要因素，吊耳的布局不只是影响吊耳的受力，对以吊装货物的吊具为例，由于吊耳跨度的变化，直接导致与起重机连接的钢丝绳或铁链的受力大小，两个钢丝绳或铁链的夹角越大，其所受的张力也越大，同时稳定性也随之降低。

对于吊具钢结构部分的受力影响也是显而易见，吊耳与下端吊耳垂线共线时，钢结构不承受弯矩，只有轴向力，吊耳与下端吊耳的相对位移越大，弯矩也随之增大，而弯矩超过额定载荷往往是考核吊具是否满足使用要求的最重要因素。

通过合理的吊耳选型与布局可以增强系统的安全性，同时有效的降低成本，缩短制造工期，延长使用寿命。

吊耳在我们的日常生产与维修中普遍存在，其重要性与安全性不言而喻，吊耳的标准化、规范化需要我们不断的总结与研究分析，九九归一，最终科学化、数据化，达到正确指导我们的安全生产行为，实现巩固基础、屏蔽风险的目的。

史建伟王学峰

港机公司第二港埠公司