陳小賓, 沈根平
(1.江蘇省江陰綺星科技有限公司,江蘇江陰214400;2.江蘇省江陰中等專業(yè)學校,江蘇江陰214400)
一種便捷的風塔筒體吊運工裝設計
陳小賓, 沈根平
(1.江蘇省江陰綺星科技有限公司,江蘇江陰214400;2.江蘇省江陰中等專業(yè)學校,江蘇江陰214400)
隨著風力發(fā)電塔的研發(fā)進程不斷加快,許多新工藝、新方法得到了廣泛的應用。文中從風塔生產(chǎn)中塔筒吊運達到更便捷、更安全的效果出發(fā),在企業(yè)的項目改造時對吊運工裝提出了一些改進設計,以供同行參考。
筒體;步驟;配重;圓管梁
風塔塔筒是大型鋼結構件,設計工藝要參照國內外風電塔塔筒結構的行業(yè)標準、國家強制的標準規(guī)范等,塔筒吊運要做到安全和便捷,從起吊、定位、調整、固定方面考慮,結構簡單和節(jié)約成本是出發(fā)點。
1.1 方案提出
單節(jié)塔筒筒體的吊運要求起重工作人員有一定的專業(yè)知識和實際操作經(jīng)驗,采用傳統(tǒng)的鋼絲繩和尼龍繩配合吊鉤進行吊運(圖1所示)。其缺點是容易造成繩索的損傷而頻繁地更換,工作步驟較多和花費時間較長。為簡化操作步驟,降低成本,確保安全、提高工作效率,需研制一種適合塔筒吊運的簡易工裝。
圖1 傳統(tǒng)的吊運
根據(jù)單節(jié)塔筒的形狀和大小,最簡單的方法就是一步插入即可吊運,吊運到位置后還能直接脫離,這樣就大大地降低了起重成本。經(jīng)過分析,提出了如圖2所示的方案。
圖2 改進后的吊運方案
1.2 設計過程
根據(jù)塔節(jié)的分布情況,結合常用風塔塔筒的規(guī)格,一般單節(jié)塔筒的長度不超過3 m,單節(jié)塔筒的重量在15 t以內,因此工裝吊運設計的技術參數(shù)要滿足單節(jié)塔筒3 m和重量在15 t的要求。
1.2.1 參數(shù)的確定
圖3
如圖3所示,單節(jié)塔筒的長度以3 m計算,設計的塔筒重心距封板件3在1 600mm以內就可以確保筒體吊運時不會向開口處滑出。
根據(jù)單節(jié)塔筒的重量,從材料成本方面考慮,選用普通材料Q235B,屈服強度為σs=235 N/mm2,即24 kg· mm-2。使用安全系數(shù)為n=1.5,則許用應力為:[σ]=σs/n=24/1.5=16 kg·mm-2。
考慮到塔筒是卷圓的,因此選用圓管做吊梁,可以避免塔筒內壁劃傷,梁1和梁2選用同規(guī)格的圓管,這樣兩者的受力情況相似。
1.2.2 吊運工裝受力分析
1)根據(jù)圖3中梁1的受力,計算梁1的截面系數(shù)Wx,選用相符的圓管做梁。梁1受力簡圖見圖4所示。
圖4 梁1受力簡圖
所以選用圓管的截面系數(shù)Wx應大于1 500 000 mm3。
故選用圓管φ325 mm×23 mm進行計算:
因此,該規(guī)格圓管φ325 mm×23mm滿足要求。
2)根據(jù)選用圓鋼管梁的規(guī)格,計算圖3中梁2的受力是否超出許用應力[σ]。梁2的受力簡圖如圖5所示。
選用圓管φ325 mm×23 mm后,計算工裝成本的自重為G0=1 500 kg。
圖5 梁2受力簡圖
這與設計許用應力非常接近,因此梁2可正常工作。
3)計算梁1在受力下的撓度為 ymax,工作時的受力簡圖如圖6所示。
圖6 梁1受力簡圖
鋼的彈性模量E鋼=2×106kg·cm-2,圓鋼的慣性矩
當X=0時,撓度
當?shù)踹\重量為15 t的單節(jié)塔筒時,端部發(fā)生的撓度變形最大為8.7 mm,即工裝開口變大,小于20 mm就可以滿足使用要求。另外,為了使吊裝更安全,在結構上加裝配重,使筒體在吊運中向工裝封閉處略微傾斜,同時加裝了停放用的支撐。
試驗及實際應用的效果已達到了預期目標,該簡易吊運工裝成本不高、制作簡單,既保證了吊運,又大大節(jié)約了工時,為企業(yè)創(chuàng)造了效益,值得推廣。
[1] 陳宏鈞.實用加工工藝人員手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社,2003.
[2] 中華人民共和國建設部,中華人民共和國國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局.GB 50017-2003鋼結構設計規(guī)范[S].北京:中國標準出版社,2003.
(編輯立 明)
TM 315
B
1002-2333(2014)05-0248-02
陳小賓(1978—),男,助理工程師,從事車間生產(chǎn)調度工作。
2014-03-03