本站原创摘 要 ：本文针对安装专用设备的结构和吊装特点,基于INVENTOR2012设计了专用吊装工装,并对安装专用设备吊点位置和吊装工装薄弱结构进行了有限元分析,确保吊装工装的受力状态和变形情况满足整体吊装要求和吊装过程的安全可靠性.吊装工装已经应用于工程中的安装专用设备与容器的安装,性能满足实际使用要求.
关 键 词 ：设备 吊装工装 设计 有限元分析
前言
安装专用设备用于某建造工程多个工件与容器的精确安装,具有质量重、结构复杂、体积大等特点.在工程实施前需要将安装专用设备整体吊装至容器法兰上,与容器准确对中安装,安装过程中既要确保安装专用设备吊装过程的平稳性,又要防止与容器安装时可能产生的碰撞.
本文通过对安装专用设备结构和容器安装特点的分析,制定了吊装方案,采用INVENTOR 软件进行了安装专用设备吊装工装设计,并对吊装工装薄弱结构进行了有限元分析,确保吊装工装的受力状态和变形情况满足整体吊装要求和吊装过程的安全可靠性.
1.吊装工装设计要求
1.1.安装专用设备及容器结构技术指标
安装专用设备总体尺寸约Φ3600×7500mm,总重约8000kg,主要材料为碳钢和不锈钢,分为回转支撑结构和竖直方向的框架结构两个部分,安装专用设备的各个运动机构布置于两个主体结构中.
与专用设备安装的容器上部容器的法兰外径为Φ2800mm,装配关系为止口定位,限位块夹紧.
1.2. 工装设计要求
根据安装专用设备及容器的结构和安装特点,对安装专用设备吊装工装的设计要求进行了分析,主要需要满足以下几点：
1.2.1.吊装工装的承重不小于7500kg,安全系数不小于1.5；吊装工装的吊点选择合理,保证长跨度安装专用设备吊装过程的运行平稳性.（2）吊装工装可以实现安装专用设备吊装过程的水平度调节,保证安装专用设备与容器安装过程的对中与装配的平稳性.（3）吊装工装工作过程中最大变形量不大于0.15mm,安装专用设备吊点.（4）吊装工装结构不能过于复杂,需要兼顾设计的经济性与可靠性.
2.吊装工装结构设计
安装专用设备吊装工装结构如图1所示,根据安装专用设备的结构特点和吊装要求,将吊装工装设计为框架结构,主体结构采用槽钢拼焊而成,工装形状为长方形,中间为一横梁,采用多段加强筋增强工装的总体刚度.工装设置了5个吊耳共9个吊点,其中四周的吊耳1～4位置通过手动葫芦与安装专用设备的两个导轨基座连接,通过手动葫芦实现安装专用设备整体水平关系的调节,保证了安装专用设备与容器安装过程的对中与装配的平稳性.吊耳1′～4′位置通过钢丝绳与行吊的吊钩连接,该4个吊耳为主承力位置,承担了安装专用设备的约95%的重量.吊耳5位置通过钢丝绳与安装专用设备顶部框架连接,主要功能是保证吊装过程安装专用设备的平稳性,防止行车运行过程中安装专用设备的晃动.
图1 吊装工装结构
安装专用设备吊装工装的使用方式如图2所示,在起吊前安装专用设备防置于专用的安放支架上,将钢丝绳和手动葫芦与工装和安装专用设备进行连接,然后进行安装专用设备的水平度调节,达到要求后进行安装专用设备的起吊和与容器的安装,使用过程中保持行车运行速度平稳,并时刻确保吊装过程的安全.
图2 吊装工装使用方式
3.吊装工装有限元分析
为了确保吊装工装的结构强度和刚度的可靠性,采用有限元方法利用软件INVENTOR 2012 对吊装工装的重要承力点和刚度进行了分析,保证工装结构设计的合理性和安全性；对安装专用设备吊装过程的轨道变形情况进行了分析,验证验证吊点选择的合理性,保证吊装不影响安装专用设备的性能.
吊装工装的有限元分析边界条件设置：边界约束为吊点1、2、3、4固定,
受力为各个吊点30000N,工装材料为Q235,模型网格为系统自动划分,分析结果见图3.从图中可以看出,工作状态下吊装工装的最大应力为58.35Mpa,位置为其中一个吊环处,小于工装材料的许用屈服应力235Mpa,因此吊装工装的强度满足要求.吊装工装的最大变形发生在工装的中部吊环位置,变形量为0.113mm,小于0.15mm,满足工装的设计和使用要求.
图3 吊装工装应力分析
4.结论
安装专用设备吊装工装已经成功应用于工程中某安装项目安装专用设备的吊装,吊装过程平稳,安装专用设备与容器的安装顺利,工装结构强度和刚度均满足实际使用要求.实际应用证明,吊装工装的结构设计合理,受力状态分析正确,有效的保证了安装专用设备的吊装要求和吊装过程的安全可靠性.