吊件的平衡及平衡梁设计
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。
平衡梁稳定、强度计算
0.75
σ1 ＝ P/A
根据计算可知平衡梁稳定
＝ 14.41
<
σc
2. 平衡梁正应力计算
平衡梁受偏心压缩，计算其横截面最大正应力σ： σ ＝ P A e W W
+
平衡梁所受压力 平衡梁横截面积 偏心距 抗弯截面模量
π(
＝
－ 32
)
＝ 0.00047672
π(
－ 4
)
A
π(
＝
－ 4
)
＝ 0.00746064 代入求得： σ ＝ 59.52 σ < φ[σ] 平衡梁强度足够 Mpa *取折减系数φ为： ＝ 120 0.75
Mpa Mpa
Fu
254 设备吊耳卡环重量W5：29.2 平衡梁卡环重量W6： 57.2
上部钢丝绳重量W4：
二.受力计算
钢丝绳与平衡梁夹角α：
64 设备重量W1： 27000.00 平衡梁重量W2： 371.39 下部钢丝绳重量W3： 190.08 吊车钩头重量W7： 840.00 上部钢丝绳以下重量G: 27647.87 吊车负荷 28742.27 G/2sinα 上部钢丝绳受力F＝ 平衡梁所受压力P＝
一.制作参数
1. 平衡梁 外径D： 内径d： 长度l： 实际长度L： 2. 吊 耳 板厚δ： 孔径d1： 吊耳半径R： 偏心距e： 273 255 5350 5750
㎜ ㎜ ㎜ ㎜ ㎜ ㎜ ㎜ ㎜
24 60 95 200
平衡梁示意图
3. 材 料 平衡梁材质： Q235 吊耳材质： Q235 平衡梁许用应力[σ]： 160 吊耳许用应力[σ]： 160
Fl
Fl
＝ 15380.53 ###l F
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。
吊件的平衡及平衡梁设计
吊件的平衡及平衡梁设计1、吊件的平衡方法因安装工艺的需要,在设备吊装中,常须使吊件达到平衡,有时还须将吊件调整至精确的水平状态,如汽轮机转子的吊装,大型分体式电动机转子向定子的穿心吊装,减速器带轴齿轮的装配吊装等。
为使吊件达到基本平衡可用吊索的不同绑结法来达到,如可用3根吊索串联法用装;可用两根等长吊索吊装等。
但要使吊件能达到精确的水平状态,还需借助一些可以进行微调的工机具才可实现。
1.1 利用手拉葫芦为平衡工具的吊装方法用手拉葫芦调节吊件水平度是最常用的方法之一,如下图所示,其中图α为吊装带轴齿轮的方法,一根吊索绑在轴上,另一根吊索通过手拉葫芦绑于联轴器上,此方法的手拉葫芦起受用装力和调整吊件水平两个作用。
而下图b则不同,吊装力基本上由吊索承担，手拉葫芦主要起调整吊件水平度的作用。
下图C为球磨机耳轴端盖的吊装方法,主吊索连接在固定于衬板螺柱孔上的专用吊具上,主要承受吊装力,副吊索间串联手拉葫芦吊挂于端头法兰上,主要起调整吊件水平的作用。
下图d为用手拉葫芦吊装并调整轴、锟类零件水平度的吊装方法。
图e是用索具螺旋扣(花篮螺丝)串联于一根吊索之中,用以调整用件的水平度。
1.2 利用横梁和索具螺旋扣为平衡工具的吊装方法此方法如下图所示,一根吊索中串联有索具螺旋扣,用其调节横梁的水平度,横梁下两根等长的吊索绑挂在吊件两端。
2、平衡梁与抬吊梁在设备吊装中常需用平衡梁方法将吊件调整成水平状态。
也用双机抬吊法完成一些设备的吊装工作,这就需要平衡梁和抬吊梁。
平衡梁用于单机吊装,而抬吊梁则用于双机抬吊,它们虽然用途不同,但梁本身的结构却相似,均可简称吊梁。
吊梁应按吊件的形状特征、尺寸和质量大小、吊装机械的性能以及吊装方法等条件进行设计。
可用无缝钢管、型钢、钢板箱形结构等制作而成,其具体结构可多种多样。
现列举有代表性的结构如下：2.1 用无缝钢管制作的吊梁(图1)如图1所示,无缝钢管两端焊有端板,上下吊耳用一块钢板制成,吊耳圆孔边焊有圆钢圈、既起加强作用、又可保护吊索免受损伤。
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
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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
平衡梁吊具制作方法
平衡梁吊具制作方法
平衡梁吊具是一种常用的起重设备，通常用于悬挂较大重量的物品。
其制作方法如下：
1.材料准备：需要用到的材料有钢管、钢板、焊丝、钢丝绳等。
2.制作吊钩：先将钢板切割成合适大小，用焊接工具将两块钢板焊接在一起，形成一个吊钩的形状。
3.制作平衡梁：在钢管两端切割出两个开口，然后焊接两个吊钩在两端。
制作完成后，用钢丝绳将平衡梁和吊钩连接起来。
4.制作固定装置：将一根钢管切割成两段，然后焊接在平衡梁的两端。
然后在平衡梁中间位置焊接另一根钢管，形成一个三角形的支架。
最后在支架的中间位置钻一个孔，用螺栓将其固定在吊具上。
5.测试和调整：在使用前对制作好的平衡梁吊具进行测试，检查吊具是否牢固，能否承受所要吊起的重量。
如果需要调整，则根据实际情况进行调整。
以上就是平衡梁吊具的制作方法，制作过程需要注意安全，使用时也要注意安全。
- 1 -。
吊装平衡梁的设计电子教案
140T 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φ6000φ3000~6000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），许用应力[]MPa s1405.1==σσ，许用截应力[][]MPa 987.0==στ一. 槽钢的选择设备重量140T ，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T Q 140= 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 T Q 6.20144.1140=⨯=计。
T n Q F v 8.10026.201=== T n Q F L 054.12355sin 126.201sin 1=︒⋅=⋅=α计T F F v h 581.70tan /==α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[]22643.4910140806.91000581.70cm m F A h =⨯⨯⨯=≥σ 选用32b 型槽钢，截面积为222.11021.55cm cm =⨯，满足要求。
二. 吊耳板的验算 ：如图(三):在断面A1B1处，b=55cm ，δ=10cmMPa Pa b Q 98.1710105512806.910006.2011241=⨯⨯⨯⨯⨯=⋅=-δσ计在断面A2B2处，b=26cm （偏保守），δ=10cm ，d=10cmMPa Pa d b Q 78.611010)1026(12806.910006.201)(1242=⨯⨯-⨯⨯⨯=-⋅=-δσ计在断面A3B3处，D=2R=26cm ，d=10cm ，δ=10cm 按拉漫公式验算：MPa Pa d Q 63.9910101012806.910006.201124=⨯⨯⨯⨯⨯=⋅=-δσ计 MPa d D d D 22.1341026102637.117222222223=--⨯=-+=σσ 吊索方向最大拉应力：MPa Pa d D F L L 42.751010)1026(806.91000054.123))/((4=⨯⨯⨯-⨯⨯=⋅-=-δσ[]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[]ττττπMPa M 376.89358.66872.592222=+=+=剪，安全。
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吊件的平衡及平衡梁设计
1、吊件的平衡方法
因安装工艺的需要,在设备吊装中,常须使吊件达到平衡,有时还须将吊件调
整至精确的水平状态,如汽轮机转子的吊装,大型分体式电动机转子向定子的穿心吊装,减速器带轴齿轮的装配吊装等。
为使吊件达到基本平衡可用吊索的不同绑
结法来达到,如可用3根吊索串联法用装;可用两根等长吊索吊装等。
但要使吊件能达到精确的水平状态,还需借助一些可以进行微调的工机具才可实现。
1.1 利用手拉葫芦为平衡工具的吊装方法
用手拉葫芦调节吊件水平度是最常用的方法之一,如下图所示,其中图α为
吊装带轴齿轮的方法,一根吊索绑在轴上,另一根吊索通过手拉葫芦绑于联轴器上,此方法的手拉葫芦起受用装力和调整吊件水平两个作用。
而下图b则不同,吊装
力基本上由吊索承担，手拉葫芦主要起调整吊件水平度的作用。
下图C为球磨
机耳轴端盖的吊装方法,主吊索连接在固定于衬板螺柱孔上的专用吊具上,主要承受吊装力,副吊索间串联手拉葫芦吊挂于端头法兰上,主要起调整吊件水平的作用。
下图d为用手拉葫芦吊装并调整轴、锟类零件水平度的吊装方法。
图e是用索具螺旋扣(花篮螺丝)串联于一根吊索之中,用以调整用件的水平度。
1.2 利用横梁和索具螺旋扣为平衡工具的吊装方法
此方法如下图所示,一根吊索中串联有索具螺旋扣,用其调节横梁的水平度,横梁下两根等长的吊索绑挂在吊件两端。
2、平衡梁与抬吊梁
在设备吊装中常需用平衡梁方法将吊件调整成水平状态。
也用双机抬吊法完成一些设备的吊装工作,这就需要平衡梁和抬吊梁。
平衡梁用于单机吊装,而抬吊梁则用于双机抬吊,它们虽然用途不同,但梁本身的结构却相似,均可简称吊梁。
吊梁应按吊件的形状特征、尺寸和质量大小、吊装机械的性能以及吊装方法等条件进行设计。
可用无缝钢管、型钢、钢板箱形结构等制作而成,其具体结构可多种多样。
现列举有代表性的结构如下：
2.1 用无缝钢管制作的吊梁(图1)
如图1所示,无缝钢管两端焊有端板,上下吊耳用一块钢板制成,吊耳圆孔边焊有圆钢圈、既起加强作用、又可保护吊索免受损伤。
吊梁用全焊接结构。
此种吊梁常用于吊件质量不大的吊装中。
2.2 用双槽钢制作的吊梁(图2)
如图2所示,上、下吊耳均用厚钢板制成,夹于两槽钢之间,通过上下盖板与槽钢连接,两下吊点间距离l按需要设计。
此梁属上下均为单吊耳的吊梁,用全焊接结构。
此种吊梁多用于中等质量吊件的吊装。
2.3 用工字钢制作的吊梁
如下图3所示，上、下两结构均为双吊耳吊梁，其上吊耳焊接在工字钢上，而下吊耳则铰接与工字钢腹板上。
上述的这种结构、下部有4对吊耳，从而增加了使用功能。
此种吊梁全长L可大到10m左右，而吊装质量可达100余吨。
2.4 用钢板制成的箱形结构吊梁
如下图所示，吊梁由钢板焊接而成箱形结构，其箱形断面为立边大于横边的矩形，采用全焊接结构。
此种吊梁克根据需要设计成尺寸和吊重能力均大的大型吊梁。
2.5 吊点可调节的吊梁
将吊梁的吊点作成可以调节的形式，使用起来会更加灵活方便，如下图所示，可用钢管、型钢或钢板焊成吊梁，其下设两个可调距离的吊点，如下图a和b，吊点可在吊梁上移动，而下图c的一种，吊点钢板与吊梁用螺栓连接。
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