一种用于压力钢管瓦片的平衡梁吊具的制作方法

本实用新型公开涉及工程建设或厂区吊装的技术领域，尤其涉及一种用于压力钢管瓦片的平衡梁吊具。

背景技术：

吊具在工程建设中应用十分广泛，主要用于在设备或材料吊装转运时，连接固定设备和吊车，使得设备或材料随吊车具稳定提升或移动，达到吊装和转运的目的。

现有的吊具大多数应用于体积小、重量轻的设备或材料的吊装或装运，但对于超大超重的单件设备或材料，可供选择的吊具较少，同时超大超重设备或材料的吊装或转运危险性高，对吊具的安全性和操作性要求高。尤其是在现有水电站建设中，由于超大型引水压力钢管整体运输困难，所以将钢管可采用瓦片制作后运输至安装现场整体组焊。超大直径引水压力钢管采用瓦片制作，瓦片过重，若采用钢板垂直吊装钳吊装瓦片，在吊装过程中会对瓦片上部管口吊装处造成2-3mm凹坑，后期需加热后焊补并打磨处理，增加施工时间，提高施工成本，而且该种吊装方式安全性低，容易产生脱钩事故，造成人员及财产损失，吊装完毕后还需人员在上管口处进行卡具拆卸，由于以上因素导致在钢管瓦片吊装过程中需要消耗大量人力及物力，存在施工时间长，施工成本高，危险性高的缺点，无法满足施工安全及工程进度需求。

因此，研发一种适用于压力钢管瓦片的平衡梁吊具，以经济、安全、快速、减少吊装高度的完成钢管瓦片的吊装工作，成为人们亟待解决的问题。

技术实现要素：

鉴于此，本实用新型公开提供了一种用于压力钢管瓦片吊装用的平衡梁吊具，以解决以往钢管瓦片吊装过程中容易对上部管口造成损伤，需要后期打磨处理，存在施工成本高等问题。

本实用新型提供的技术方案，具体为，一种用于压力钢管瓦片的平衡梁吊具，包括：主梁1、上部钢丝绳2、两个上吊耳4、两个下吊耳5、两个下部钢丝绳6以及两个平吊卡具7；

两个所述上吊耳4沿着所述主梁1的中心线对称设置，且分别与所述主梁1的上表面固定焊接；

所述上部钢丝绳2的两端分别与两个所述上吊耳4通过卸扣连接；

两个所述下吊耳5沿着所述主梁1的中心线对称设置，且分别与所述主梁1的下表面固定焊接，每个所述下吊耳5上均设置有长孔51，且所述长孔51的下缘依次设置有波浪凹槽511；

两个所述下部钢丝绳6的上端分别通过卸扣与两个所述下吊耳5连接；

两个所述平吊卡具7分别与两个所述下部钢丝绳6的下端通过卸扣连接；

进一步优选，当所述上部钢丝绳2沿中线拉紧时，所述上部钢丝绳2顶部夹角小于等于60°。

进一步优选，所述平吊卡具7为LDB型平吊卡具。

进一步优选，所述上部钢丝绳2为6*37+1型号钢丝绳。

本实用新型提供的用于压力钢管瓦片的平衡梁吊具，通过其结构设计，在吊装时，通过平吊卡具夹持在压力钢管瓦片上部的加劲环上，再通过下部钢丝绳与主梁上的下吊耳进行连接，根据所要吊装的瓦片重心，将两个下部钢丝绳在下吊耳中移动至对应下吊耳卡槽内，避免侧偏，当上部钢丝绳与吊车连接后，平吊卡具通过夹持加劲环带动钢管瓦片一起随着吊具一起移动，直至到达目标位置，吊车缓缓落钩，平吊卡具自动脱落，实现压力钢管瓦片的卸载，无需进行卡具的拆卸，使用方便。本实用新型中的平衡梁吊具，由于通过平吊卡具夹持在钢管瓦片的加劲环上，而不与钢管瓦片管壁直接接触，不仅能够防止造成瓦片上出现凹坑等损坏，而且卸载方便。

本实用新型提供的用于压力钢管瓦片的平衡梁吊具，具有结构简单，设计合理，吊装高度下，使用方便，安全系数高等优点。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本实用新型的实施例，并与说明书一起用于解释本实用新型的原理。

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型公开实施例提供的一种用于压力钢管瓦片的平衡梁吊具的结构示意图；

图2为本实用新型公开实施例提供的一种用于压力钢管瓦片的平衡梁吊具中下吊耳的结构示意图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本实用新型相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实用新型的一些方面相一致的装置的例子。

本实施方案提供的是一种用于压力钢管瓦片的平衡梁吊具，参见图1，该平衡梁吊具主要由主梁1、上部钢丝绳2、两个上吊耳4、两个下吊耳5、两个下部钢丝绳6以及两个平吊卡具7构成，其中，主梁1由H型钢和隔板组焊而成，两个上吊耳4沿着主梁1的中心线对称设置，且分别与主梁1的上表面固定焊接，上部钢丝绳2的两端分别与两个上吊耳4采用卸扣连接，两个下吊耳5沿着主梁1的中心线对称设置，且分别与主梁1的下表面固定焊接，两个下部钢丝绳6的上端分别与两个下吊耳5采用卸扣连接，两个平吊卡具7分别与两个下部钢丝绳6的下端通过卸扣连接，其中，平吊卡具7可选用LDB型平吊卡具。

参见图2，每个下吊耳5上均设置有长孔51，且长孔51下缘依次设置有波浪凹槽511，通过上述设计，可根据不同型号瓦片的重心位置，调节下部钢丝绳处于长孔中不同的波浪凹槽内，实现钢丝绳的位置限位，通过上述下部钢丝绳位置的调节，可实现调整下部吊点位置，从而使吊点位置调整至钢管瓦片重心位置，保证钢管瓦片吊装水平。

上述用于压力钢管瓦片的平衡梁吊具的具体使用方法为：参见图1，通过平吊卡具夹持在压力钢管瓦片9上部的加劲环3上，再通过下部钢丝绳与主梁上的下吊耳进行连接，根据所要吊装的瓦片重心，将两个下部钢丝绳在下吊耳移动至对应下吊耳卡槽内，避免侧偏，当上部钢丝绳与吊车连接后，平吊卡具通过夹持加劲环3带动压力钢管瓦片9一起随着吊具一起移动，直至到达目标位置，吊车缓缓落钩，平吊卡具自动脱落，实现压力钢管瓦片9的卸载，吊装结束。

作为技术方案的改进，当上部钢丝绳2沿中线拉紧时，上部钢丝绳2顶部夹角应小于等于60°，然后根据夹角60°以及吊装重量进行安全强度校核，要求安全系数不小于4.5。

为了确保上部钢丝绳的承重能力，作为技术方案的改进，将上部钢丝绳2选用6*37+1型号钢丝绳。

下面以一个具体的平衡梁吊具的设计为实施例，对本实用新型进行跟进一步的解释和说明。

本实施例中用于压力钢管瓦片的平衡梁吊具可根据瓦片尺寸中心调整底部吊点间距，保证钢管瓦片吊装水平，即上述通过移动下部钢丝绳在下部吊耳长孔中的位置来实现。本实施例中的平衡梁吊具适用于钢管长度为3m、板厚56mm、60mm、64mm内径为φ12.5m-φ11.5m等分3个瓦片的吊装。

具体而言，参见图1，平衡梁吊具中的主梁1由H型钢(HM582×300)与隔板焊接而成，在主梁1的上部焊接2个具有单孔的上吊耳4，在主梁1的底部焊接2个具有长孔的下吊耳5，且2个上吊耳4和2个下吊耳5均是沿着主梁1的中心线对称设置，选择适当承载能力上部钢丝绳2，并将该上部钢丝绳2的两端分别通过卸扣与2个上吊耳4相连接，2个下部钢丝绳6一端通过卸扣与下吊耳5中的长孔连接，另一端固定连接有平吊卡具7，其中，2个下部钢丝绳6的长度要求大于加劲环3上缘距离被吊装钢管瓦片上管口的距离。

方案前期根据瓦片最大重量对平衡主梁进行选择，主要考虑技术参数，根据门机起升高度及平衡梁下部钢丝绳长度选择上部吊点位置，根据钢管重心选择下部吊耳位置，以上确认完毕，选择平衡主梁进行强度校核，上部吊耳设计主要进行强度校核，下部长孔根据钢管瓦片吊装中心位置变化进行吊耳设计，并进行强度校核，最后根据吊装重量对钢丝绳及LDB钢板平吊卡具选择。

压力钢管瓦片制作，钢板厚为56mm、60mm、64mm，长3m-2.0m，每个钢管均分3个瓦片。下部吊耳距本侧吊耳距离为L＝3236mm,钢管瓦片最大重量为20t,平衡梁选用材质为Q345C的HM582*300*12*17mm型钢，其中瓦片最重约20t，吊装平衡梁吊具在满足吊装载荷的情况下，还应满装卸车起升高度条件：即钢管瓦片制作厂吊车起升高度7.5m，运输车辆高度1.2m。

1、主梁抗弯强度校核如下：

下部单侧吊耳受力为：FN＝20(瓦片重量)*9800/2＝98000N；

查表得HM582*300*12*17mm型钢抗弯截面系数为:Wx＝3530000mm³；

主梁最大弯矩为：Mmax＝FN*L＝98000(底部吊点荷载)*3236(底部吊点至上部吊点距离)＝3.17128*10⁸N*mm；

最大弯曲应力强度计算如下：

σmax＝Mmax/Wx＝3.17128*10⁸/3530000＝89.84N/mm²<σf＝170N/mm²(σf为Q345C材料许用应力)。主梁挠度校核：

Ymax＝pl³/(3EI)；

式中:Ymax为梁跨中的最大挠度(mm)；

P：为各个集中荷载标准值之和(p＝98000N)；

E：为钢的弹性模量,对于工程用结构钢,E＝206000N/mm²；

I：为H的截面惯矩，HM582*300*12*17mm惯矩为1030000000mm⁴；

Ymax＝98000*3236³/(3*206000*1030000000)＝5.22mm<3236*2/400＝16.18mm(最大挠度控制在L/400以内)。

主梁抗剪校核：

σ＝p/A：

式中:p为各个集中荷载标准值之和(p＝98000N)；

A为主梁截面积(查表得HM582*300*12*17mm截面积为17452mm²)；

σ＝p/A＝98000/17450＝5.61N/mm²<σf＝170N/mm²(σf为Q345C材料许用应力)

通过以上计算，本实施例瓦片吊装平衡吊具主梁满足强度要求。

2、上部钢丝绳2选用2根φ34mm、长度为2000mm钢丝绳，双股吊装。

顶部选择钢丝绳强度校核：

F0(顶部Φ34mm(抗拉强度1670Mpa)6*37+1钢丝绳破断拉力)＝569KN；

FN(吊装总荷载)＝瓦片重量+平衡梁吊具重量＝(20+1.4686)*9.8＝210.39KN；

吊装角度30°，顶部钢丝绳单股钢丝绳最大受力：F2＝210.39÷(2cos30°)＝121.47KN，安全系数K取不小于4.5，强度校核如下：

F0＝569KN>121.47*4.5＝546.62KN，满足要求。

3、下部钢丝绳选用2根φ22mm，长度1500m，双股吊装。

底部钢丝绳强度校核：

F0’(底部Φ22mm(抗拉强度1670Mpa)6*37+1钢丝绳破断拉力)＝238KN；

FN’(吊装总荷载)＝瓦片重量＝20*9.8＝196KN；

安全系数K取不小于4.5，强度校核如下：

F0’＝238KN>196/2/2*4.5＝220.5KN，满足要求。

4、卸扣强度校核：

卸扣选用6个15t，根据钢丝绳强度校核，卸扣最大受力为顶部钢丝绳单股钢丝绳受力：F2＝210.24÷(2cos30°)＝121.38KN<15*9.8＝147KN

5、平吊卡具校核：

平吊卡具选用两个10tLDB平吊卡具,满足瓦片吊装。

6、顶部吊耳强度校核如下：

吊耳选用材质Q345C；

(1)拉应力的最不利位置在c－d断面，其强度计算公式为：

其中：σ—c-d截面的名义应力，

P—吊耳荷载，N，取P＝F0/2＝210.39/2＝105.20KN；

R和r—分别为吊耳板孔中心到板边的最短距离和轴孔半径。

[σ]—许用应力，MPa，一般情况下，

K—动载系数，K取1.1～1.3；

Q345钢板屈服强度σs≥345N/mm²(按最小值345N/mm²计算)，

σ＝37.13N/mm²≤[σ]＝230N/mm²

(2)剪应力计算

如图所示，最大剪应力在A-A断面，其强度计算公式为：

式中：[τ]—许用剪应力，MPa，

τ＝74.26N/mm²≤[τ]＝170N/mm²

(3)局部挤压应力计算

局部挤压应力最不利位置在吊耳与销轴结合处，其强度计算公式为：

式中：[σc]：许用挤压应力，MPa，[σc]＝1.4[σ]。

d—销轴直径；BW型(T6级)15T卸扣轴销直径为33mm；

[σc]＝1.4[σ]＝1.4×230＝322N/mm2

σc＝112.5N/mm²≤[σc]＝322N/mm²

7、焊缝强度校核：

吊耳与内支撑连接板角焊角为20，焊接采用J507电焊条，焊接完成后进行100％MT无损检测，I级合格。

式中：

k—动载系数，k＝1.1；

P—吊耳板所受外力，N，取P＝F1‘’＝105.2KN；

L—焊缝长度，mm；

δ—吊耳板母材板厚，mm；

—对接焊缝的强度设计值，N/mm^2，，取

焊缝满足瓦片吊装强度要求。

8、下吊耳强度校核

下吊耳设计尺寸比上部大，不在进行校核。

门机起升高度为7.5m,总吊装高度为5.52m，运输瓦片板车高度1.2m,富余量为0.3m，满足瓦片装卸车要求。

采用本实施例中的平衡梁吊具进行作业时的具体操作过程如下：

平衡梁吊具组装：瓦片吊装前将主梁放置在枕木上(枕木有一定高度，满足下部卸扣安装及拆卸)，安装上部卸扣、上部钢丝绳及下部卸扣、下部钢丝绳、平吊卡具，下部卸扣安装时根据所要吊装的瓦片重心，将卸扣销轴安装在相应下吊耳对应的波浪凹槽内，防止瓦片倾斜，确保吊点与瓦片重心处于同一直线上。

瓦片吊装：吊车起吊平衡梁吊具至相应瓦片位置，安装人员利用爬梯将平吊卡具卡槽全部安装在顶部加劲环相应位置上并用手扶住，吊车缓缓起升，钢丝绳略微受力后，人员松手撤离，吊车缓缓起升，平衡后吊装至相应位置。

瓦片摘钩：瓦片吊装至相应位置后，吊车缓缓落钩，平吊卡具自动脱落，压力钢管瓦片自动卸载。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实用新型后，将容易想到本实用新型的其它实施方案。本申请旨在涵盖本实用新型的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本实用新型的一般性原理并包括本实用新型未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本实用新型的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本实用新型并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。