吊耳强度计算书(知识浅析)
作业指导书吊耳强度计算
1吊耳设计1.1水冷壁吊耳设计根据本期工程的水冷壁吊装样式，共设计两种水冷壁吊装吊耳形式：第一种吊耳为前墙、侧墙上段带辅射再热器的水冷壁管屏、折焰角组件的吊耳；第二种吊耳为侧墙上段中后组件、前后墙冷灰斗组件、侧墙下段中间组件等处的吊耳；第三种为其它组件重量在6吨以下的水冷壁组件、角部管屏及其它小型散件的吊耳。
下面分别进行设计计算。
第一种形式吊耳设计：通过统计此类吊装组件的重量，其中最重件为30222kg依据吊装形式确定，此类组件共设六个吊点，其中上方两个吊点为水冷壁的上集箱，下部四个吊点焊接于水冷壁的鳍片上，每个吊点所受的最大拉力为10吨，下面按此值进行设计。
考虑吊装时的1.1倍动载系数，每个吊板的设计受力为：F=1.1 X0000/2=5500kgf通过计算分析，此种形式吊装吊耳采用厚度为S =8mnffl板，与水冷壁鳍片的焊缝高度为5mm，不但减少了与水冷壁的焊接工程量而且其强度满足安全吊装的需要。
B第二种形式吊耳设计：通过对此类组件重量的统计，其中最重件为29700kg依据吊装形式确定，此类组件共设四个吊点，分别设置在组件的上部和下部，采用在水冷壁鳍片上切割开孔的方法设置吊耳，下面每个吊点所受的最大拉力为10吨进行设计。
考虑吊装时的1.1倍动载系数，每个吊板的设计受力为：F=1.1 X0000/2=5500kgfA-A截面的强度校核：（同第一种B-O截面的强度校核：（同第一种焊缝的强度校核：（反面支撑筋板T =11000/（12 X 0.6 X 0.7 X 0.9 X 8 =303kgf/吊装用［销轴强度校核：（同第一种通过计算分析，此种形式吊装吊耳采用厚度为S =8mnffl板，与水冷壁鳍片的焊缝高度为5mm，不但减少了与水冷壁的焊接工程量而且其强度满足安全吊装的需要。
35.kJ- ------------------- ---- £■轻2254■i\MK5 X 5B第三种形式吊耳设计通过对较轻重量组件的统计，依据吊装形式确定，此类组件共设四个吊点，分别设置在组件的上部和下部，采用在水冷壁鳍片上切割开孔的方法设置吊耳，下面每个吊点所受的最大拉力为3吨进行设计。
吊耳计算(知识讲座)
1)折页销轴强度校核销轴最大受力为副斜架起吊就位瞬间,销轴直径ф130剪应力:τ=Q/A=100×103/(13/2)2π=kg/cm2〈[τ]=1000kg/cm2弯曲应力:σ=M max/W (销轴受力按均布载荷计算)M max=QL2/8 q=100×103/8.4=1.9×104kg/cmM max=1/8×1.9×104×2=1.676×105kg·cmW=πd3×133/32=cm3σ=M max/W=1.676×105/=77744kg/cm2〈[σ]1)100t固定折页验算R Hmax=100T由拉曼公式校核最薄断面A-Bσ=P(D2+d2)/2sd(D2-d2)=100×103(4422)/2×4×13.2(4422)=1188kg/cm2〈[σ]固定折页焊缝计算焊缝长度L i=2×50+2×20+4=144cm 焊缝高度h=τi=100×103××144=620kg/cm2〈[τ]=1000kg/cm23)活动折页计算主斜架起吊就位后，副斜架未起吊前，斜架主体部分底部已垫垫铁并穿上地脚螺栓，所以校核折页受力以R 3=178.82T 为准。
在A-B 截面上:由拉曼公式σ=P(D 2+d 2)/2sd(D 2-d 2)得:σ×103(4422)/2××12.6(4422)=/cm 2〈[σ]=1600kg/cm 2活动折页焊缝计算焊缝长度L=2×50+2×30+6=160cm焊缝高度h=τ×103××166×2=/cm 2〈[τ]=1000kg/cm 2二、吊耳选择计算1)20t平衡吊耳计算由拉曼公式σ=P(D2+d2)/sd(D2-d2)得:σ=20×103(2222)/3×7.2 (2222)= 1148kg/cm2〈[σ]=1600kg/cm2焊缝长度L=4×30+3=123cm焊缝高度h=τi=20×103××123= kg/cm2〈[τ]=1000kg/cm2销轴剪应力τ=Q/A=20×103×2/4=551 kg/cm2〈[τ]=1000kg/cm22)20t起吊吊耳选择计算在A1-A1截面上:σ=P(D2+d2)/sd(D2-d2)=20×103(282+82)/×8(282-82)=601 kg/cm2〈[σ]=1600kg/cm2在B1-B1截面上:σ=P/(D-d)s=20×103/(28-8)×=kg/cm2〈[σ]焊缝长度L=28＋2×22=72cm焊缝高度h=τi=20×103××72=248 kg/cm 2〈[τ]=1000kg/cm 2 销轴剪应力τ=Q/A=20×103×2/4=441 kg/cm 2〈[τ]=1000kg/cm 2销轴弯曲应力弯矩M max =(1/8)QL=20×103×/8=×104 kg/cm 2 截面系数 W=πd 3×3/32=43cm 3σ=Mmax/W=×104/43= kg/cm2〈[σ]=1600kg/cm23) 50t 吊耳计算在A 1-A 1截面上:σ=P(D 2+d 2)/sd(D 2-d 2)=50×103(2422×9.8(2422)=1152.24 kg/cm2〈[σ]=1600kg/cm2在B1-B1截面上:σ=P/(D-d)s=50×103/(24-9.8)×=568 kg/cm2〈[σ]焊缝长度L=30＋2×36=102cm焊缝高度h=τi=50×103××102= kg/cm2〈[τ]=1000kg/cm2销轴剪应力τ=Q/A=50×103×2/4=720.85 kg/cm2〈[τ]=1000kg/cm2销轴弯曲应力弯矩M max=(1/8)QL=50×103××104 kg/cm2截面系数W=πd3×3/32=3σ×104/81.5=437 kg/cm2〈[σ]=1600kg/cm24)80t吊耳计算2在A 1-A 1截面上:σ=P(D 2+d 2)/sd(D 2-d 2)=80×103(3422×12.2(3422)=1180 kg/cm 2〈[σ]=1600kg/cm 2在B 1-B 1截面上:σ=P/(D-d)s=80×103/(34-12.2)×7.2=510 kg/cm 2〈[σ]=1600kg/cm 2 焊缝长度L i =2×34+34=102cm焊缝高度h=τi=80×103××102=700 kg/cm 2〈[τ]=1000kg/cm 2 销轴剪应力τ=Q/A=80×103×122/4=708 kg/cm 2〈[τ]=1000kg/cm 2销轴弯曲应力(按均布载荷计算)×103×103kg/cm 2R=40×103kgM max ×2/8=40×103××103×2/8×105kg·mW=πd3×3/32=3σ= M max×105/153.16=1554kg/cm2〈[σ]=1600kg/cm25)100t吊耳计算由拉曼公式σ=P(D2+d2)/sd(D2-d2)得:σ=100×103(382+132)/8.2×13(382-132)= kg/cm2〈[σ]=1600kg/cm2在B1-B1截面上:σ=P/(D-d)s=100×103/(38-13)×8.2= kg/cm2〈[σ]=1600kg/cm2焊缝长度L i=2×37+38=112cm焊缝高度h=2cmτi=100×103×2×112= kg/cm2〈[τ]=1000kg/cm2销轴剪应力τ=Q/A=100×103×2/4=802 kg/cm2〈[τ]=1000kg/cm2。
吊耳计算
（1）
式中：
k—动载系数，k=1.1；
—板孔壁承压应力，MPa；
P—吊耳板所受外力，N；
δ—板孔壁厚度，mm；
d—板孔孔径，mm；
R—吊耳板外缘有效半径，mm；
r—板孔半径，mm；
—吊耳板材料抗剪强度设计值，N/mm2；
载荷P=25t的板式吊耳，材质Q345A。选择55t卸扣，卸扣轴直径70mm，取板孔r=40mm，R=150mm，， 。Q345A强度设计值 =180Mpa。
拉曼公式校核吊耳板孔强度
=1.1×25×9800／30×80×（22500+1600）／22500－1600）=129Mpa＜180Mpa
故安全。
a.当吊耳受拉伸作用，焊缝不开坡口或小坡口时，属于角焊缝焊接，焊缝强度按《钢结构设计规范》中式7.1.3-1校核，即：
（2）
式中：
—垂直于焊缝方向的应力，MPa；
N—焊缝受力，N=kP=1.4P,其中k=1.4为可变载荷分项ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ数，N;
—角焊缝的计算厚度， ， 为焊角尺寸，mm；
—角焊缝的计算长度，取角焊缝实际长度减去 ，mm；
—角焊缝的强度设计增大系数，取 ；
—角焊缝的强度设计值，N/mm2；
抬尾吊耳在受力最大时为拉伸状态，按吊耳受拉伸校核焊缝强度。
由式（2）按角焊缝校核
吊耳强度计算书
3.2吊耳强度校验
3.2.1正应力
将P=35169N，Fmin=80×25mm2=2000mm2，代入公式
…………………………………………（2）
得σ=17.6Mpa
σ=17.6Mpa﹤[σ]=108.3Mpa
3.2.2切应力
将P=35169N，Amin=150×25mm2=3750mm2，代入公式 …………………………………………（3）
计算
结论
1.原始数据：
1.1最大起吊重量：4780kg
1.2吊耳数量和分布：2只对称分布
1.3吊耳尺寸及焊接方式，见图1
1.4吊耳材质：20钢
1.5吊耳的抗拉强度：σb=410Mpa
2.计算公式
2.1吊耳的允许负荷计算公式：
…………………………………………………（1）
式中：P吊耳允许负荷（N）
D起重量(包括工艺加强材料)（N）
图1
图2
C不均匀受力系数C＝1.5～2
n同时受力的吊耳数，n=2
2.2吊耳的强度校验公式
…………………………………………（2）
…………………………………………（3）
式中： 垂直于P力方向的最小截面积(毫米2)
平行于P力方向的最小截面积(毫米2)
[]材料许用正应力， (牛/毫米2，即兆帕)，[]=325/3Mpa=108.3Mpa
计算
结论
得τ=9.4Mpa
τ=9.4Mpa﹤[τ]=65Mpa
所以，吊耳强度满足要求。
3.3吊耳的焊缝强度校核
如图1和图2所示，将D=46892N， ×8=5.7mm，∑l=（110×2+25）×2=490mm,代入公式 ，
计算得τh=16.8Mpa
吊耳强度计算书
n同时受力的吊耳数，n=2
吊耳的强度校验公式
…………………………………………（2）
…………………………………………（3）
式中： 垂直于P力方向的最小截面积(毫米2)
平行于P力方向的最小截面积(毫米2)
[]材料许用正应力， (牛/毫米2，即兆帕)，[]=325/3Mpa=
[τ]-材料的许用切应力， =65（Mpa）
我们只按a）情况进行计算。公式如下：
………………………………………………（5）
式中：D-作用于吊耳上的垂直拉力（N）；
a-焊缝宽度尺寸，如图2所示，
∑lห้องสมุดไป่ตู้焊缝总长度，mm
[τh]-焊缝许用切应力（N/mm2），[τh]=σb=
3.计算
吊耳的允许负荷计算
将D=4780×
……………………………………………………（1）
吊耳强度计算书
计算
结论
1.原始数据：
最大起吊重量：4780kg
吊耳数量和分布：2只对称分布
吊耳尺寸及焊接方式，见图1
吊耳材质：20钢
吊耳的抗拉强度：σb=410Mpa
2.计算公式
吊耳的允许负荷计算公式：
…………………………………………………（1）
式中：P吊耳允许负荷（N）
D起重量(包括工艺加强材料)（N）
K安全系数，一般取K＝～
钢材的屈服极限，按选用的钢材厚度取值。
计算
1.吊耳强度
吊耳正应力：
σ=﹤[σ]=
吊耳切应力：
τ=﹤[τ]=65Mpa
所以吊耳强度满足要求。
2.吊耳焊缝强度
τh=﹤
[τh]=
所以，吊耳焊缝强度满足要求。
吊耳计算
3.7 吊耳的设置
3.7.1吊耳平面布置
为保证钢梁起吊和吊装过程中的稳定性，吊耳设置在钢梁重心左右两端各3m 处呈对称分布，每段设4个吊耳。
3.3.2吊耳的选择
三段钢梁中最重的不超过24T，按24T算，每个吊耳的承载力按F=24T/4×1.4=8.4T
计算，吊耳拟采用Q345B钢，δ=20㎜，详见上图。
吊耳薄弱部位的计算：
此吊耳薄弱部位为吊装孔上部截面最小处，As=100×20=2000㎜2；
Q345B钢材抗剪强度设计值fv=170N/㎜ 2
薄弱部位所能承受荷载f承= As×fv=2000×170=34T>8.4T，所以此吊耳薄弱部位满足吊装要求。
焊脚高度计算：
Q345B钢脚焊缝抗剪强度设计值为f f W=200N/㎜2
吊装所需焊缝面积As=F/f f W=8.4×104/200=420㎜2
焊脚高度h f=As/(2L×0.7)=420/(2×250×0.7)=3.0㎜
为安全起见，安装时焊脚尺寸取12㎜
1。
吊耳强度计算
图号：名称：1. 吊耳的基吊耳起吊质量（设备空重） 2.3t D，吊耳板中心孔直径50mm R，吊耳板端部的圆弧50mm L，吊耳孔中心线至垫板中心的距离1200mm S，吊耳板厚度10mm H TP ，垫板宽度mm L TP ，垫板长度mmα，吊索方向角度30°2. 吊耳的强吊耳板材质Q235B [σ]，吊耳板许用应力97MPa 吊耳板许用拉应力87.3MPa [τ]，吊耳板许用剪应力，取0.6[σ]58.2MPaφ，角焊缝系数0.7吊耳强度计算HG／T 21574-2008 化工设备吊耳及工程技术要求第 1 页，共 2 页垫板、封头材质Q235B[σ]H，垫板、封头许用应用116MPaK，综合影响系数 1.652.1F v，竖向载荷37228.95N 2.2F H，横向载荷，F H=F v*tanα21494.1N 2.3F L，吊绳方向载荷，F L=F v/cosα42988.3N 2.4M，经向弯距：M=F H*L25792973.2N.mm2.5吊耳板吊索方向的最大拉应力（偏保守）：σL=F L/[(2R-D)S]85.98MPaσL<[σ]满足要求。
2.6吊耳板角焊缝应力校核：角焊缝面积为（偏保守）：A=2(L*tan20°+R)S9735.3mm2角焊缝的拉应力：σa=F V/A 3.82MPa 角焊缝的剪应力：τa=F H/A 2.21MPa 角焊缝的弯曲应力：σab=6M/S[2(L*tan20°+R)]216.3MPa组合应力：σab=[(σa+σab)2+4τa2]^0.520.63MPaσab<[σ]满足要求。
2.7封头局部应力校核：带垫板时方形附件边长为：Cx=(H TP×L TP)^0.50.0mm 不带垫板时方形附件边长为：Cx=(2×(L×tan20°-R)×S)^0.598.67mm第 2 页，共 2 页。
吊耳强度计算书
结论
0钢δ>16～25mm, =325Mpa;
2.3吊耳的焊缝强度计算公式
本结构中：a）吊耳底面（如图1所示，110mm焊接面）焊接于井座配对法兰之上，焊接时不开坡口；同时b）吊耳侧面（如图1所示，150mm焊接面）焊接于侧板（扬水管）上，焊接时不开坡口。
我们只按a）情况进行计算。公式如下：
C不均匀受力系数C＝1.5～2
n同时受力的吊耳数，n=2
2.2吊耳的强度校验公式
…………………………………………（2）
…………………………………………（3）
式中： 垂直于P力方向的最小截面积(毫米2)
平行于P力方向的最小截面积(毫米2)
[]材料许用正应力， (牛/毫米2，即兆帕)，[]=325/3Mpa=108.3Mpa
………………………………………………（5）
式中：D-作用于吊耳上的垂直拉力（N）；
a-焊缝宽度尺寸，如图2所示，
∑l-焊缝总长度，mm
[τh]-焊缝许用切应力（N/mm2），[τh]=0.18σb=73.8Mpa
3.计算
3.1吊耳的允许负荷计算
将D=4780×
……………………………………………………（1）
图1
图2
计算
结论
1.原始数据：
1.1最大起吊重量：4780kg
1.2吊耳数量和分布：2只对称分布
1.3吊耳尺寸及焊接方式，见图1
1.4吊耳材质：20钢
1.5吊耳的抗拉强度：σb=410Mpa
2.计算公式
2.1吊耳的允许负荷计算公式：
…………………………………………………（1）
式中：P吊耳允许负荷（N）
D起重量(包括工艺加强材料)（N）
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计算
结论
1.原始数据：
1.1 最大起吊重量：4780kg
1.2 吊耳数量和分布：2只对称分布 1.3 吊耳尺寸及焊接方式，见图1 1.4 吊耳材质：20钢
1.5 吊耳的抗拉强度：σb =410Mpa
2. 计算公式
2.1 吊耳的允许负荷计算公式：
n
CD
P ＝…………………………………………………（1） 式中： P − 吊耳允许负荷（N ）
D − 起重量(包括工艺加强材料)（N ） C − 不均匀受力系数 C ＝1.5～2 n − 同时受力的吊耳数，n=2
2.2 吊耳的强度校验公式
2.2.1正应力
][min
σσ<F P
＝
(2)
2.2.2切应力
][min ττ<A P ＝…………………………………………（3） 式中：min F − 垂直于P 力方向的最小截面积(毫米2
) min A − 平行于P 力方向的最小截面积(毫米2
) [σ] − 材料许用正应力，K
s σσ＝][ (牛/毫米 2 ，即兆帕)，
[σ]=325/3Mpa=108.3Mpa
[τ]-材料的许用切应力，][6.0][στ＝ =65（Mpa ） K − 安全系数，一般取K ＝2.5～3.0
1.吊耳强度 吊耳正应力： σ=17.6Mpa ﹤[σ]=108.3Mpa
吊耳切应力： τ
=9.4Mpa
﹤
[τ]=65Mpa
所以吊耳强度满足要求。
2.吊耳焊缝强度 τh =16.8Mpa ﹤ [τh ]=7
3.8Mpa 所以，吊耳焊缝强度满足要求。
σ−钢材的屈服极限，按选用的钢材厚度取值。
s
计算结论
0钢 δ>16～25mm, s σ=325Mpa; 2.3 吊耳的焊缝强度计算公式
本结构中：a ）吊耳底面（如图1所示，110mm 焊接面）焊接于井座配对法兰之上，焊接时不开坡口；同时b ）吊耳侧面（如图1所示，150mm 焊接面）焊接于侧板（扬水管）上，焊接时不开坡口。
我们只按a ）情况进行计算。
公式如下： ][D h h ττ≤=
∑l
a (5)
式中：D-作用于吊耳上的垂直拉力（N ）；
a- 焊缝宽度尺寸，如图2所示，K 2/2a =
∑l-焊缝总长度，mm
[τh ]-焊缝许用切应力（N/mm ²），[τh ]=0.18σb =73.8Mpa
3. 计算
3.1吊耳的允许负荷计算
将D=4780×9.81N=46892N ，C=1.5.N=2代入公式
n
CD
P ＝……………………………………………………（1） 得P=35169N 3.2 吊耳强度校验 3.2.1 正应力
将P=35169N ，F min =80×25mm ²=2000mm ²，代入公式
m in
F P
＝
σ…………………………………………（2） 得σ=17.6Mpa
σ=17.6Mpa ﹤[σ]=108.3Mpa 3.2.2 切应力
将P=35169N ，A min =150×25mm ²=3750mm ²，代入公式
][min
ττ<A P
＝
(3)。