起重机吊钩选用及受力分析

起重机吊钩选用及受力分析

张文瑞

深圳地铁集团有限公司运营总部广东深圳518000

摘要：从起重机使用等级合理性、起重吊钩选型合理性、起重吊钩危险断面边界应力计算对起重吊钩进行分析。

关键词：起重机；吊钩；选用；分析结论

引言

特种设备的安全使用是生产工作中的重中之重，而起重吊钩是起重机械的直接承载部件,其产品质量关系到起重机械和设备的安全,以及人员生命和财产安全,它的重要性与起重机上的其他直接受力零部件,如钢丝绳、起重用短环链等同样重要.为了确保起重机械和设备能安全可靠地工作,因此对吊钩的受力分析确定吊钩的选用型号及安全风险就显得尤为重要。

起重机吊钩在起重作业中，受到频繁的反复冲击重载荷的作用，一旦发生损坏，可能造成重大人身伤亡事故。因此，要求吊钩有足够承载力，同时要求没有突然断裂的危险，保证作业人员的安全和被吊运物料不受损害。下面以10T双梁起重机吊钩为例，从起重机使用等级合理性、起重吊钩选型合理性、起重吊钩危险断面边界应力计算对起重吊钩进行分析。

一、起重机使用等级合理性

起重机使用等级涉及起重机可能完成的的总工作循环数，包括起重机运行及正常的停歇在内的完整过程。

（一）边界设计值

按GB/T3811-2008起重机设计规范结合现场实际使用情况，可得：

1.整机载荷状态级别为Q1：很少吊运额定载荷，经常吊运较轻载荷。

2.整机使用等级为U6：较频繁使用。

3.根据载荷状态级别Q1和使用等级U6，可确定起重机整机的使用等级为A5。

（二）实际值

10T起重机技术规格书要求起重机使用等级为A5。厂家已在安装文件中说明按A5等级进行设计。

（三）结论

起重机使用等级满足设计规格书及现场使用要求。

二、起重吊钩选型合理性

机构的分级涉及该机构的总运行时间，不包括工作中该机构的停歇时间。

（一）边界设计值

按GB/T3811-2008起重机设计规范结合现场实际使用情况，可得：

1.吊钩载荷状态级别为L1：机构很少承载最大载荷，一般承受轻小载荷。

2.吊钩使用等级为T6：较频繁使用。

3.根据载荷状态级别L1和使用等级T6，可确定吊钩的工作级别为M5。另根据机构选用的工作级别比设备的工作级别要高一级，最终确定吊钩的工作级别为M6。

（二）实际值

吊钩的实际型号为MMD10P，即钩号为10，强度等级为P的带凸耳锻模单钩毛坯件。

（三）结论

按GB/T10051.1-2010起重吊钩第1部分：力学性能、起重量、应力及材料，MMD10P型吊钩用于起重量为10吨的场所机构使用级别为M7，满足设计值M6的要求，比起重机工作级别高两级。

三、起重吊钩危险断面边界应力计算

（一）危险断面分析

经过受力分析并运用SolidWorks进行模拟，吊钩的危险断面有三个：

1.钩身水平断面A—A：在载荷作用下，受到的弯曲和拉伸组合应力最大；

2.螺纹根部断面B-B：面积较小，而且应力集中，容易在缺陷处断裂；

3.垂直断面C—C：在吊物过程中，是吊索强烈磨损的部位，随着断面面积减小，承载能力将下降。

（二）边界应力计算

1.钩身水平断面A—A

按GB/T10051.1-2010起重吊钩第1部分查表（见附件）可得钩身水平断面A-A的拉应力约为115Mpa，压应力约为45Mpa。

2.螺纹根部断面B-B

按公式进行计算,当吊钩吊装10吨的重物时，拉应力为：

四、分析结论

（一）10T双梁起重机使用的为中国天津起重设备有限公司制造的电动葫芦，型号为AS632-124/1L2，吊钩为MMD10P型符合GB/T10051.1标准。按GB/T10051.1-2010起重吊钩第1部分查表，MMD10P型吊钩使用Q345qD材料。按GB/T1591-2008低合金高强度结构钢查得Q345qD是低合金钢，广泛应用于桥梁、车辆、船舶、建筑、压力容器等，屈服强度在345Mpa左右，大于此极限的外力作用将会使零件永久失效，无法恢复。根据应力计算结果，危险截面A-A、B-B、C-C的最大应力分别为115Mpa、22.2Mpa、37mpa，均小于Q345qD屈服强度345Mpa。应力最大的危险截面A-A，安全系数为3。所以不发生永久失效，符合现场使用要求。

（二）日常维护保养时应重点对危险截面A-A、B-B、C-C进行检查，按GB/T10051.2-2010起重吊钩第2部分要求，吊钩表面裂纹检测按JB/T5000.15-2007重型机械通用技术条件第15部分：锻钢件无损探伤第6章的规定进行，不能用磁粉检测的部位，JB/T5000.15-2007重型机械通用技术条件第15部分：锻钢件无损探伤第7章的规定进行渗透检测。建议结合中大修进行一次吊钩探伤工作。

结束语

经过论证起重机的吊钩设计规范，选型合理，符合现场的使用要求及安全要求，同时在后期维护过程中应按规定进行探伤，确保吊钩使用的安全性。

参考文献

1.GB/T3811-2008起重机设计规范

2.《起重吊钩第1部分:力学性能、起重量、应力及材料》介绍机械工业标准化与质量2011,(8)刘润林