中型电机包装箱吊装安全的探讨

中型电机包装箱吊装安全的探讨

曹悦

沈阳鼓风机集团股份有限公司  辽宁省沈阳市  110024

摘要：中型电机的吊装效果能够对电机使用的安全性产生重要影响,所以在本文中主要针对中型电机包装箱的吊装过程进行研究，构建起相应的力学模型，并对不同构件的剪力\轴力等进行讨论，并以此为基础进行优化设计，促使中型电机包装箱的设计效果得以改善，同时提升相关吊装工作的安全性，以供参考。

关键词：中型电机；包装箱；吊装；安全

    当前中型电机应用的包装箱，主要分为滑木箱以及框架木箱两个类型，并且二者底座均由端木、底板、辅助滑木、滑木以及枕木共同组成，其中底板部分属于对电机整体重量进行直接承受的部分，在电机装箱存储、运输、吊装的过程中，均需完全承受电机的重量，同时电机包装箱的其他位置，例如侧面和端面，也能起到极为重要的辅助作用。在进行包装箱吊装时，可能出现箱体变形情况，甚至可能导致箱体以及电机受到损坏，因为当前相关标准中并未针对中型电机包装箱的具体强度提出严格要求，所以相关设计工作中存在诸多不足之处，并导致中型电机包装箱的吊装安全性受到影响，由此，为了保障操作安全，并提升中型电机包装的应用效果，针对中型电机包装箱吊装安全相关问题进行探讨具有重要意义。

一、力学模型

（一）破坏形式和受力分析

    中型电机包装箱的底部原材料通常为滑木和枕木，在进行吊装过程中，侧面框木能够出现一定程度的弯曲变形情况，特别是侧面及端面的框架变形幅度较大，并可能出现框木断裂情况，一般来说，断裂情况多发生于立柱与上框木的连接位置，同时斜撑位置也可能出现压曲情况。以YB2 355M-23三相异步电动机的包装箱为例，该电机自身重量为1849kg，其包装箱的重量为68kg，其长度、宽度、高度为1.6m、1.0m以及1.2m，原材料为东北红松，顺纹抗拉强度和抗压强度分别为5.89MPa和12.75MPa，径向抗弯强度为10.49MPa，其它各项相关参数如表1所示。

表1 中型电机包装箱各构件尺寸

    针对该中型电机包装箱进行吊装的过程中，需要使用绳索由两端开始承托滑木，使枕木可以直接承接电机重量，再将电机重量传递至滑木位置，滑木则可借助侧面框架拉力导致侧板位置出现一定程度的弯曲变形情况。并且吊装过程中所采用的绳索，能够从箱顶部开始针对横梁产生一定的挤压力，力为水平方向，在该包装箱上，2个侧面中共有8个位置能够受到吊绳针对箱体产生的作用力的影响，此属于导致电机包装箱在吊装过程中发生破坏的主要原因[1]。所以主要需要针对吊装绳索能够导致包装箱受到的不良影响进行研究。

图1 中型电机包装箱受力情况示意图

    在图1中，相对于构件长度来说，绳索作用力长度较短，可将其简化成为集中力，现在假设吊绳应用于包装箱时，其完全处于几何中心对称的状态，此时对绳索于包装箱上产生的作用力进行计算，仅需获取A、B两点上的作用力便可，计算方法为截面法，公式如下：

（公式1）

（公式2）

    在公式1和公式2之中，W表示电机自身以及包装箱的总重量，表示吊绳上端及水平面之间的角度；表示吊绳下端与竖直平面之间的角度。

（二）简化条件和力学模型

    从实际上来看，中型电机包装箱中的立柱及上下框木之间的连接可以被视为铰链，并且与此同时，对端面下框木与端木之间的连接，或是侧下框木与滑木之间的连接，均为采用8个M10型号的螺栓实现，由此，针对中型电机包装箱进行吊装的过程中出现的弯曲变形情况，也需要由上述的8个螺栓共同承担，所以可以将其作为一个整体，也就是包装箱上的一根构件，之后开始吊装中型电机包装箱[2]。在此过程中，可以忽略螺钉以及箱板对于框架整体应用效果产生的影响，且如果出现紧急制动情况或是启动惯性导致吊装过程受到不良影响，其间的挤压力将能够发生变化，所以应该将计算值在原有基础上增加30~50%。

二、有限元分析

    受到吊装荷载的影响，框架木箱能够在吊装过程中出现变形情况，其中端面弯曲变形情况较为严重，同时侧面上框木在一定程度上发生位移。

三、优化设计

    根据上文中的分析可以认为，提升中型电机包装箱吊装安全性的主要措施，在于提升包装箱的强度。与此同时，应该尽量在不增加木材使用量或是减少木材使用量的情况下，合理优化包装箱的结构，以提升其承载能力，由此，需要采用以下三个措施：（1）针对包装箱顶部的横梁，由原本的一根增加为两根，并且两根横梁的横截面，其面积均为原有横梁的1/2；（2）针对侧面上框木的内面位置增加连接梁，也就是扩大侧面上框木的内面的面积；（3）吊绳针对侧面下矿木产生的作用点，将其向枕木对滑木产生的作用点的方向进行移动，移动距离为5cm，以对滑木弯曲应力进行控制，使其得以适度降低

[3]。通过应用以上措施针对包装箱进行优化设计以后，在进行中型电机包装箱起吊的过程中，侧面上框部、侧面斜撑等各位置的应力均显著降低[4]，具体见表2，也就有利于缓解吊装过程中包装箱的变形情况，从而提升中型电机包装箱吊装过程的安全性。

表2 包装箱优化设计前后各位置应力变化

结束语：

    根据上文可以了解到，中型电机包装箱的设计情况能够对其吊装安全性产生影响，所以需要注重优化包装箱的设计。本文以框架木箱力学模型为基础，分析其中的荷载情况，明确原有包装箱设计中的各个薄弱环节，并具有针对性的实施优化设计，使其中的受力作用点得到适度调节，从而提升包装箱整体的刚度和强度，可以在一定程度上避免吊装过程中出现包装箱变形情况，也就能够为中型电机包装箱吊装过程安全性提供保障。并且，以上措施不仅可以起到优化包装箱设计的作用，也可为包装箱承载力评估工作提供重要参考。另外，在本文中虽未针对枕木及滑木之间的连接情况展开分析，但是在实际上枕木与滑木的应用效果，特别是其间的连接效果，能够对底座受力情况产生重要影响，也能针对侧面上框木、侧面斜撑以及端木斜撑等位置在吊装过程中需要承受的应力产生一定影响，所以在进行中型电机包装箱优化设计的过程中，也应注意合理调整包装箱顶部的横梁、侧面上框木的面积以及作用点的位置，以进一步缓解包装箱在吊装过程中需要承受的应力。

参考文献：

[1]中国科学院国家天文台南京天文光学技术研究所. 一种刚度自调节的隔振包装箱:CN202210711591.8[P]. 2022-09-30.

[2] 光明起重集团有限公司. 一种具有耐磨性结构的翻转吊钩装置:CN202120978169.X[P]. 2022-01-04.

[3]浙江工贸职业技术学院. 一种包装箱专用吊装固定结构:CN202020807740.7[P]. 2021-01-15.

[4]苏州市隆鼎电子科技有限公司. 一种变压器包装设备:CN201921598727.9[P]. 2020-04-17.