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柔性梁连接钩悬挂承载结构设计

项目分类:通用机械零部件 发布时间:2022-04-11 ID:604626
  • 柔性梁连接钩悬挂承载结构设计

  在车间重型物料转运、大型构件吊装移位的作业场景里,这类带柔性梁适配结构的连接钩,是平衡吊装载荷、避免刚性连接应力集中的核心受力构件。不同于普通固定式吊钩,这套结构的设计核心是通过柔性梁的形变缓冲,抵消吊装过程中因负载摆动、起升制动产生的瞬时冲击载荷,避免连接部位出现应力突变引发的结构失效。从结构组成来看,整套构件包含上部钩体连接段、中部斜向加强支撑、下部长梁承载段三个核心部分,上部钩体预留了与起重设备吊具对接的铰接孔位,孔位周边做了加厚凸台处理,对应力云图里的高应力区做了局部补强,从有限元分析结果能看到,钩体与斜撑连接的过渡区域是应力集中的核心点位,设计时特意做了大圆弧过渡处理,避免直角截面带来的应力截断问题。

  中部的斜向支撑并非等截面设计,而是从上部钩体根部向下逐步加宽,与下部承载梁的上翼缘面做满焊连接,支撑角度经过反复校核,刚好能把上部吊点的垂直载荷均匀分散到整个梁体的长度方向,不会让载荷集中在梁体的某一个截面位置。下部的长梁采用箱型截面设计,相比同等重量的工字型截面,箱型结构的抗扭性能更优,能适配负载重心存在小幅偏移的吊装场景,梁体底部两端预留了与负载对接的安装孔位,孔位间距按照常见重型构件的吊装吊点间距做了标准化设计,能覆盖多数同吨位级别的负载吊装需求,不需要额外做转接件适配。设计过程中首先确定的是额定承载工况下的载荷边界,按照1.5倍的动载系数做冲击载荷校核,再结合柔性梁的允许形变范围,反推各个连接部位的截面尺寸,

  避免梁体刚度过大抵消不了柔性缓冲的作用,同时也不会因为刚度过小出现吊装过程中负载晃动幅度过大的问题。从安装边界来看,上部钩体的铰接孔直径适配行业通用的起重吊具销轴尺寸,不需要对现有起重设备的吊具做改造就能直接装配,下部梁体的安装孔位采用长圆孔与圆孔组合的设计,长圆孔方向沿梁体长度方向布置,能抵消加工、装配过程中产生的位置度误差,降低现场安装的对位难度。有限元分析环节分别做了Von Mises应力校核与安全系数校核,从结果来看,最大应力出现在钩体与斜撑的连接过渡位置,数值远低于材料的屈服强度,整体最小安全系数出现在梁体两端的安装孔周边,也满足起重构件的安全系数要求,不会出现静载下的结构屈服问题。实际作业中,

  这套结构能适配不同长度的柔性梁组件,当吊装长度较长的柔性负载时,只需要更换对应长度的下部承载梁,上部钩体与斜撑组件可以通用,能降低整套吊装辅具的备件成本。另外,梁体的上翼缘面预留了多个备用安装孔位,方便后续加装传感器、行程限位件等附属配件,不需要在梁体上额外钻孔破坏原有结构的受力连续性,斜撑与梁体连接的位置也做了贴板补强,避免焊接热影响区的材料强度下降带来的安全隐患。在现场安装时,需要先将上部钩体与起重设备的吊具完成销轴连接,确认销轴的防脱卡簧装配到位后,再将下部梁体与负载的吊点做螺栓连接,螺栓预紧力按照对应性能等级的要求做定扭矩紧固,避免吊装过程中螺栓松动。整套结构的所有外露棱角都做了倒角处理,避免安装过程中划伤作业人员,也能减少应力集中的点位。不同于普通的刚性吊装梁,这套结构的柔性适配特性,让它在吊装易变形的大型焊接构件、细长轴类零件时,能避免因为吊点位置的强制约束导致的构件变形,不需要额外做工件的吊装加固,能大幅提升吊装作业的效率,同时降低工件因吊装产生的形变报废风险。

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