李芳

（華電鄭州機(jī)械設(shè)計(jì)研究院有限公司 河南 鄭州 450015）

吊鉤組是起重機(jī)械的關(guān)鍵部件之一，其結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度直接影響起重機(jī)的工作性能和安全性。因此，吊鉤組的設(shè)計(jì)計(jì)算十分重要。不少研究者在這方面做了大量工作。如霍志剛研究了起重機(jī)的吊鉤組的穩(wěn)定性評(píng)估問(wèn)題[1]，李鋒等運(yùn)用Pro/E對(duì)吊鉤進(jìn)行了有限元分析[2]，李水水等基于 ANSYS 軟件進(jìn)行了重機(jī)吊鉤優(yōu)化設(shè)計(jì)[3]。但目前大部分研究側(cè)重單個(gè)吊鉤的分析計(jì)算，而對(duì)整個(gè)吊鉤組的研究分析不多。本文從吊鉤組的整體出發(fā)，對(duì)其主要零件進(jìn)行受力分析與設(shè)計(jì)計(jì)算。

1.吊鉤組的基本設(shè)計(jì)目標(biāo)

所設(shè)計(jì)的吊鉤組的起吊額定載荷Q=160t，工作級(jí)別M5，吊鉤強(qiáng)度級(jí)別P級(jí)，選取吊鉤鉤號(hào)100，吊鉤材料選取DG20Mn。

2.吊鉤組主要零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與強(qiáng)度計(jì)算

吊鉤組由吊鉤和滑輪組等組成，所涉用的主要零件包括吊鉤橫梁、滑輪軸、夾板、吊鉤體和螺桿，為使所設(shè)計(jì)的吊鉤組性能良好，必須對(duì)這幾部分全部進(jìn)行詳細(xì)地設(shè)計(jì)計(jì)算。

2.1 吊鉤橫梁的設(shè)計(jì)計(jì)算

材料：45，毛坯直徑：300~500mm，σS=280MPa

吊鉤橫梁計(jì)算簡(jiǎn)圖如下：

圖1 吊鉤橫梁計(jì)算簡(jiǎn)圖

從圖1所示的受力情況可計(jì)算出吊鉤橫梁中間截面A-A的最大彎曲應(yīng)力：

2.2 滑輪軸的設(shè)計(jì)計(jì)算

滑輪軸材料：40Cr，調(diào)質(zhì)處理：σS=500MPa，[σ]＝200MPa

2.3 夾板的設(shè)計(jì)計(jì)算

夾板材料為Q345-C，板厚為80mm，σS=275Pa，[σ]＝200MPa

圖5 夾板截面簡(jiǎn)圖

根據(jù)起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)得B-B、C-C截面的αj依次為：2.35、2.4[4]，由此可算得A-A、B-B、C-C和D-D截面的拉應(yīng)力為：

根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果，四個(gè)截面的計(jì)算應(yīng)力均滿足要求。

軸孔處平均擠壓應(yīng)力為：

2.4 鉤體計(jì)算

鉤體材料選取DG20Mn，σS=333Pa，[σ]=202Pa,鉤體垂直截面A-A和傾斜截面C-C是危險(xiǎn)截面。截面A-A內(nèi)側(cè)最大拉應(yīng)力：

根據(jù)以上計(jì)算可知，鉤體截面滿足要求。

3.結(jié)論

對(duì)160t吊鉤組各主要零件進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和受力分析，并計(jì)算了在額定工況下各零件所承受的最大應(yīng)力，分析計(jì)算結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的吊鉤組可滿足工作要求。

[1]霍志剛.起重機(jī)吊鉤組穩(wěn)定性的評(píng)估[J].建筑機(jī)械化，2002(2)：34-35

[2]李 鋒,權(quán)延慧.基于Pro/E的吊鉤有限元分析[J].山西電子技術(shù)，2010（06）：14-15

[3]李水水，李向東，范元?jiǎng)祝?基于 ANSYS 的起重機(jī)吊鉤優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造，2012（4）：37-38

[4]張質(zhì)文，王金諾， 程文明，等.起重機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)（第二版）[M].北京：中國(guó)鐵道出版社

[5]陳道南，盛漢中.起重機(jī)課程設(shè)計(jì).北京：冶金工業(yè)出版社

[6]陳道南.周培德.起重運(yùn)輸機(jī)械. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社