平衡梁的设计
吊装作业中的平衡梁有什么作用
平衡梁在吊装作业中起着至关重要的作用，具体包括以下几点：
1.保持设备平衡：平衡梁可以帮助保持被吊设备的平衡，确保在吊装过
程中设备保持稳定，避免因倾斜或转动而造成损害。
2.避免吊索损坏设备：使用平衡梁可以减少吊索对设备表面的直接压力
和摩擦，从而保护设备不受损伤。
3.缩短吊索高度：平衡梁可以缩短吊索的长度，降低动滑轮的起吊高度，
使得吊装操作更加方便和安全。
4.减少水平压力：在设备起吊时，平衡梁有助于减少设备所承受的水平
压力，防止因受力不均而损坏设备。
5.分配各吊点载荷：在多机抬吊时，平衡梁可以用来合理分配或平衡各
吊点的荷载，确保吊装过程中各吊点的受力均匀，提高吊装的安全性和效率。
综上所述，平衡梁的设计和使用对于提高吊装作业的安全性、减少设备损
伤以及提升作业效率都是非常重要的。
在进行吊装作业时，选择合适的平
衡梁并正确使用，是确保作业顺利进行的关键因素之一。
基于SolidWorks的吊装平衡梁静力学特性分析及结构优化
基于 SolidWorks的吊装平衡梁静力学特性分析及结构优化摘要：平衡梁为吊装机具的重要组成部分，在起重工程中被广泛应用。
平衡梁又称铁扁担，可用于保持被吊设备的平衡，避免吊索损坏设备，减小起吊高度，减少设备起吊时所承受的水平压力，避免损坏设备。
针对某化工厂汽轮机转子吊装平衡梁进行静力学特性分析，计算平衡梁最大静变形和最大静应力，在满足吊装要求的基础上，利用有限元分析软件对平衡梁进行结构优化，实现轻量化设计，减轻平衡梁重量。
关键词：平衡梁；有限元分析；静力学特性；轻量化设计一、引言某化工厂空分装置有两套空压机组，机组由德国西门子公司设计制造的SST-600全凝式汽轮机、STC-SR 450-10V6-2型空压机、STC-GV(20-5-H)型增压机组成。
汽轮机通过“一拖二”形式，同时驱动空压机与增压机，检修过程中采用平衡梁对汽轮机转子进行吊装，如图1所示。
图1平衡梁吊装汽轮机转子汽轮机转子及平衡梁规格参数如表1所示。
表1汽轮机转子及平衡梁规格参数为分析平衡梁结构是否满足吊装要求，避免平衡梁结构笨重、材料浪费、强度和刚度存在较大富裕量等问题，利用有限元分析软件对平衡梁进行结构轻量化研究。
二、平衡梁的结构和载荷分布平衡梁是由两根横梁、吊具及若干筋板组成，横梁采用槽钢加工制作，如图2所示。
图2平衡梁三维实体模型已主要受力部件横梁为研究对象，如下图3（左）所示，其横梁结构和受力具有对称性，只取一根横梁的二分之一加以研究。
由于一些细小特征对横梁变形影响较小，所以在保证零件结构的基础上对模型进行适当的简化，如下图3（右）所示。
图3 横梁三维实体模型及简化模型槽钢规格选用40#C ，其截面尺寸大小为400×104×14.5mm，槽钢材质为Q235，其材料力学性能如下表2所示。
表2 Q235材料力学性能以一根横梁的二分之一为研究对象，将横梁简化为简支梁，L=7.5/2=3.75m ，横梁所受重力m=15/4=3.75t ，横梁受力简图如下图4所示。
导梁或平衡梁
导梁或平衡梁导梁（也称平衡梁）是一种结构工程中常见的构件，用于平衡或传递荷载，以保证结构的稳定性和承载能力。
它通常是一个横跨在支撑结构上的梁，其作用是将来自于支撑结构或荷载的力传递到其他部位，以达到平衡结构的作用。
导梁一般用于以下几种情况：1. 悬臂结构的支撑：当存在悬臂结构时，为了平衡悬臂部分的荷载并将其传递到支撑结构上，通常需要设置导梁。
2. 桥梁结构：在桥梁设计中，导梁被用来承载桥面荷载，并将其传递到桥墩或桥台上，以平衡桥梁结构的荷载。
3. 建筑结构：在大跨度建筑物的设计中，导梁也常被用来平衡或传递荷载，以确保建筑结构的稳定性和安全性。
导梁的设计需要考虑到结构的荷载情况、梁的几何形状、材料特性以及支撑结构的布置等因素。
通常情况下，导梁会根据具体的工程需求和结构设计原则进行设计和布置，以确保结构的安全可靠。
导梁和平衡梁是两种不同类型的梁，它们在结构和功能上有一些区别。
导梁，也被称为鼻梁，是在使用拖拉法或顶推法架梁时，装于梁的前（后）端的临时辅助结构。
导梁的主要作用是保证梁在移动时的纵向抗倾覆稳定性，以及减少梁的悬伸长度从而降低安装应力。
导梁一般设置在主梁的前端，可以是等截面或变截面的钢桁架梁或钢板梁。
其长度一般为顶推跨径的0.6~0.7倍，刚度为主梁的1/15～1/9。
平衡梁则是吊装机具的重要组成部分，也被称为铁扁担。
它的主要作用是保持被吊设备的平衡，避免吊索损坏设备，并可以缩短吊索的高度和减小动滑轮的起吊高度。
此外，平衡梁还可以减少设备起吊时所承受的水平压力，避免损坏设备，并在多机抬吊时合理分配或平衡各吊点的载荷。
平衡梁的类型包括管式平衡梁、钢板平衡梁和槽钢型平衡梁等。
总的来说，导梁和平衡梁在结构和功能上有所不同，但都是重要的工程结构部件，对于保证工程的安全和顺利进行具有重要作用。
平衡梁的设计
5T 平衡梁计算书 根据现场实际情况，选用槽钢型平衡梁。
该平衡梁可用于吊装直径φ1200mm~1400mm 左右的设备。
如图(一)图（一）材料为Q235-A ，其MPa MPa s 210235~185，取中值=σ（GB700-88），许用一. 槽钢的选择设备重量4.07T ，用双分支吊装，平衡梁受力简图如图（二）。
分支拉力L F 平衡梁的夹角为)60~45(︒︒α，计算取︒55，吊重Q=4.07T 计算吊重动计K Q Q ⋅=44.12.12.121=⨯=⨯=K K K 动其中 1K 为冲击系数，2K 为不均匀系数 故 Q 计=4.07×1.44=5.86TF V =Q/n=5.86/2=2.93TF L = (Q 计/n)×1/sin a=3.57TF h =F V /tan a=2.05T槽钢为只受轴力作用。
根据强度条件确定槽钢的横截面积为A ≥F h /[σ]=(2.05×1000×9.806)/(140×106)m 2=1.44cm 2选用16a 型槽钢，截面积为21.95×2=43.9cm 2，满足要求。
二. 吊耳板的验算 ：如图(三):在断面A1B1处，b=20cm ，δ=3cmσ1=(Q 计/2)/b δ=4.79 MPa在断面A2B2处，b=16cm （偏保守），δ=3cm ，d=8cmσ2=(Q 计/2)/(b-d)δ=11.97 MPa在断面A3B3处，D=2R=16cm ，d=8cm ，δ=3cm 按拉漫公式验算： σ=(Q 计/2)/d δ=11.97 MPaσ3=σ(D 2+d 2)/ (D 2-d 2)=19.95 MPa吊索方向最大拉应力：σL =F L /((D-d) δ)=14.59 MPa []σ<，满足要求。
三. 焊缝的验算：对平衡梁受力分析知：焊缝（左侧吊耳）主要承受如图示方向的作用力 其剪切力为=⨯-⨯=3201054251h h F F P 96.63T 32010542511⨯-⨯=h h F F P =-34.87T (即1P 方向应向右) 上边焊缝承受弯距较下边的大，故只校验上边焊缝即可m N F M h •=⨯⨯⨯⨯=⨯=-23.72672105.10806.9100058.705.82m N l h M f f M .872.5910)2255(24.123.7267264.16622=⨯⨯-⨯⨯⨯==-τ m N l h P f .358.66102)2255(27.0806.9100063.967.04=⨯⨯⨯-⨯⨯⨯⨯==-剪τ式中： f h ——焊缝厚度l ——焊缝总计算长度，等于焊缝实际长度减去2f h[]ττττ MPa M 376.89358.66872.592222=+=+=剪，安全。
一种多机抬吊平衡梁的优化设计
本工程 为一种 大功率发 电专 用车 中的发 电机
多机抬 吊平衡梁 实际受力工况简化 如图 １ 所 示。
ｌ ～ １ 一
５ ｔ 行 车 支 撑 ｆ Ｉ
反 力： ５ ｌ
尸 ｌ — — 配 重 重力 ；砖一 。 、６ 、ｃ — — 吊距 尺 寸 ； 平 衡 梁 吊具 及 附 件 自重
本 例 中 。发 电机 组 重 约 ４ ． ２ ｔ ，长 约 ５ ｍ。机
组 底架 吊点 间足 巨４ ０ ３ ８ ｍｍ。配 重 ３ ． ５ ｔ 。采 用 １ ０ ｔ 和５ ｔ 两 台行 车配 合 吊装 。其 中 １ ０ ｔ 行 车 为主 吊 装设 备。 吊装受 力计 算如 下 ：
１ 吊 装 工 况
（ １ ）梁截 面 弯矩 计算 由梁 截面弯矩 平衡得 出 ： ａ段 梁 截 面 所 受 弯 矩 最 大 处 在 ５ ｔ 行 车 支
Ｅ ｘ ｃ ｈ ａ ｎ ａ ｅ ｏ ｆ Ｅ ｘ ｐ ｅ ｒ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｌ 经验 交流
陵
工
一
种 多机抬 吊平衡 梁 的优 化 设计
徐 州 海伦 哲 专 用车辆 股份 有 限 公 司口张 小 委 滕 增 邢 建
业
际
住
与 贡
垦
摘
要
近年 来 ．各种 类型 的专 用车 市场快 速发 展 ，使 用专 用车 装载 大型设 备 的情 况越
选 用 Ｑ２ ３ ５热 轧钢 ，许 用 强 度 为 ２ ３ ５ ＭＰ ａ 。
取 动载 荷 系数 １ ． １ ，安全 系数 １ ． ５，则 梁 实 际所
受最大正应 力 ：
Ⅱ珂
１ ０ ｔ 行车承 载安全 。
３ 平衡 梁截面 抗弯校核
平衡梁吊具计算书
【屈服应力】 =367.5MPa . K=367.5/61.6=5.965﹥(K)安全
三：钢丝绳计算：
吊具安装吊装作业时采用 双股钢丝绳双吊索选用双绳兜吊。吊具由四个支座即四个吊点承载160T.每个吊点承载40T(4000000N).
钢丝绳破断拉力=40*6=240T(安全载重系数取值为6)
平衡吊具计算书
编制
校对
审核
一 现场采用二组吊具同时平稳起吊。吊具计算公式按单组平衡吊具计算。
如图一
单组吊具图（二）
二：荷载：
横梁吊耳板尺寸
39m箱梁重160T分配至每端为80T(800000N);按最重者验算受力。考虑1.2倍安全系数储备，800000N*1.2=960000N.单组吊具则要求吊具具备负重96T的能力。
轴截面惯性矩：W=0.1* =172800mm(销轴直径 )
轴最大弯曲应力： =M/W=80850000/172800=467.88MPa
抗拉强度：【 】=1080MPa/467.88MPa=2.3﹥【K】安全
钢丝绳破断拉力总和=240/0.82=292.6（换算系数取值0.82）
钢丝绳破断拉力总和：S破=292.6吨，动载系数1.05偏载系数1.1钢丝绳计算拉力:Smax=40t*动载系数*偏载系数=46.2t钢丝绳安全系数：n≧6，钢丝绳使用系数：0.92 机械效率：0.98. 实际安全系数：n=292.6*0.92*0.98*2/46.2=11.4﹥【6】安全
根据现场使用受力尺寸：四根销轴承载力为160T每根销轴承载40T,根据机动起重销轴类设计规定安全系数值K=1.75按单根销轴需承载P=40*1.75=70T
P=70T=700000N
(整理)大件吊装(300t)
星火有机硅厂50Kt/a有机硅技改工程之甲基单体分离（911B）塔设备分节吊装立式组对施工方案审批：审核：编制：中国化学工程第六建设公司二○○一年一月目录1.编制说明2.编制依据3.塔的吊装技术参数4.吊装方法5.平衡梁的设计，钢丝绳及吊耳的选择6.吊装前的准备工作7.塔节的立式组对焊接7.1塔节的立式组对焊接程序7.2塔基础验收处理及垫铁放置7.3塔节验收7.4塔节立式组对7.5焊接7.6塔体安装验收8.塔的水压试验9.塔的内件安装10.塔的气密性试验11.吊装组对作业劳动力组织及质量保证体系12.资源配备13.安全技术措施14.施工进度计划1. 编制说明1.1.本方案概括了甲基单体分离911B子项工程8台塔的吊装方法。
考虑到8台塔的到货期较晚，影响了ABC轴线间后续施工项目的施工，塔的制造商为了运输方便，也会将塔分节运至现场。
卧式组对成整塔时，从机具、人力调配到塔节组对实施，到交付吊装的时间周期很长，约需要30天，塔的整体吊装需35天，且该子项工程的8台塔基础施工完后将停工以待吊装结束，影响工期约60天，共计125天。
而用大型吊车进行分节吊装立式组对，将组对和吊装两个工序融为一体，仅需20天即可完成，且不影响后续工程的施工，详见“塔整体吊装和分节吊装工期比较”。
为了节省时间，确保有机硅装置按期投产，采用300t吊车进行塔的分节吊装立式组对应是最佳方案。
1.2.塔的分节吊装立式组对方法我公司多次使用，工艺成熟。
本方法主要优点是可以将塔的组对和吊装两个工序融为一体，可以节省时间，而且塔的直线度和垂直度用经纬仪可同时控制非常方便，且易保证塔节的组对质量。
缺点是大型吊车的费用很高。
1.3.由于8台塔的制造商不是一家，到货时间可能不一致。
为了保证大型吊车的利用率，必须待塔节全部到货后方能进行吊装工作。
塔节的集中到货需业主协调。
由于我方代替制造商完成了组对工作，也节省了其现场组对的费用，其费用需业主协调拨付，以弥补我方吊装费用的不足。
现场常用平衡梁的设计与分析
科技风2016年12月上工程技术D 01:10.19392/j .c n k i .l 671-7341.201623080现场常用平衡梁的设计与分析张经纬中国核工业二三建设有限公司北京101300摘要:安装工程中，设备的吊装运输经常需要使用平衡梁，本文提出了一种10T 常用平衡梁的设计，并进行有限元校核计算。
关键词：吊装;平衡梁;有限元计算一、 简介在现实的安装施工过程中，安装单位经常遇到类似的情况:丧裝的设备往往结构较为脆弱，如果在吊装时直接将钢丝绳与吊钩连接，则在 吊装过程屮会产生较大的侧向力，可能对设备本体结构产生破坏作用， 同时，为了保证吊索具的受力角度达到规范要求,减少设备水平方相上 的受力，经常会使竖直方向上的吊索讨长度增加，增大了吊装难度，使 吊车吨位不能得到充分的利用。
为了解决以上问题，本文从实际情况出 发,将一种常用吨位的平衡梁进行设计并选材，能够使同吨位的吊车完 成更多的施工作业。
二、 平衡梁规格本文中所介绍的平衡梁吨位为10T ,安全系数取3,此种平衡梁的 制作尺寸针对现场经常使用的各种类荆的卸扣与吊装带、钢丝绳，同时 匹配相!、V:的试验载荷系数，进行平衡梁的设计@同时，该种平衡梁使用 常见沏^的7：字钢与碳钢板作为制作材料，初步制作完成后进行喷砂、刷漆处理后,能够多次茧复利用，I 省施工成本；平衡梁在使用过程中, 可以结合设备本体上的吊点数量，通过多级组合的方式,将平衡梁与平 衡梁、平衡梁与钢丝绳、平衡梁与倒链等一起使用，使用不同的施工要 求，提局施工水平e三、 平衡梁的制作为便于制作，本文所描述的平衡粱的材料使用30a 普通工字钢4 30mm 厚的钢板，材料均为Q 235B ,制作时需注意，为减少不必要的焊 缝，增加平衡梁的安全系数，平衡梁的上部吊耳V K 部吊耳的钢板材料 !、v :釆用统一整体，先在丁卞钢上j r •出适介吊耳板穿过的空洞，再将钢板 材料穿过工字钢，选取相应规格的焊条将吊耳板与工字钢通过焊接固 定,焊脚高度：高于母材厚度的70%,同时满焊。
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根据现场实际情况，选用槽钢型平衡梁。该平衡梁可用于吊装直径φ1200mm~1400mm左右的设备。如图(一)
材料为Q235-A，其 （GB700-88），许用应力 ，许用截应力
一.槽钢的选择
设备重量4.07T，用双分支吊装，平衡梁受力简图如图（二）。
分支拉力 平衡梁的夹角为 ，计算取 ，吊重Q=4.07T
上边焊缝承受弯距较下边的大，故只校验上边焊缝即可
式中： ——焊缝厚度
——焊缝总计算长度，等于焊缝实际长度减去2
，安全。
实际吊重时如图（一）的钢丝绳（吊钩与平衡梁连接）与平衡梁的夹角取55~60°。
σ=(Q计/2)/dδ=11.97MPa
σ3=σ(D2+d2)/(D2-d2)=19.95MPa
吊索方向最大拉应力：
σL=FL/((D-d)δ)=14.59MPa ，满足要求。
三.焊缝的验算：
对平衡梁受力分析知：焊缝（左侧吊耳）主要承受如图示方向的作用力
其剪切力为
96.63T
=-34.87T(即 方向应向右)
选用16a型槽钢，截面积为21.95×2=43.9cm2，满足要求。
二.吊耳板的验算：
如图(三):
在断面A1B1处，b=20cm，δ=3cm
σ1=(Q计/2)/bδ=4.79MPa
在断面A2B2处，b=16cm（偏保守），δ=3cm，d=8cm
σ2=(Q计/2)/(b-d)δ=11.97MPa
在断面A3B3处，D=2R=16cm，d=8cm，δ=3cm按拉漫公式验算：
计算吊重
其中 为冲击系数， 为不均匀系数
故Q计=4.07×1.44=5.86T
FV=Q/n=5.86/2=2.93T
FL=(Q计/n)×1/sina=3.57T
Fh=FV/tana=2.05T
槽钢为只受轴பைடு நூலகம்作用。根据强度条件确定槽钢的横截面积为
A≥Fh/[σ]=(2.05×1000×9.806)/(140×106)m2=1.44cm2