李芳

（華電鄭州機械設計研究院有限公司 河南 鄭州 450015）

吊鉤組是起重機械的關鍵部件之一，其結構和強度直接影響起重機的工作性能和安全性。因此，吊鉤組的設計計算十分重要。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的吊鉤組的穩(wěn)定性評估問題[1]，李鋒等運用Pro/E對吊鉤進行了有限元分析[2]，李水水等基于 ANSYS 軟件進行了重機吊鉤優(yōu)化設計[3]。但目前大部分研究側重單個吊鉤的分析計算，而對整個吊鉤組的研究分析不多。本文從吊鉤組的整體出發(fā)，對其主要零件進行受力分析與設計計算。

1.吊鉤組的基本設計目標

所設計的吊鉤組的起吊額定載荷Q=160t，工作級別M5，吊鉤強度級別P級，選取吊鉤鉤號100，吊鉤材料選取DG20Mn。

2.吊鉤組主要零件的結構設計與強度計算

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，為使所設計的吊鉤組性能良好，必須對這幾部分全部進行詳細地設計計算。

2.1 吊鉤橫梁的設計計算

材料：45，毛坯直徑：300~500mm，σS=280MPa

吊鉤橫梁計算簡圖如下：

圖1 吊鉤橫梁計算簡圖

從圖1所示的受力情況可計算出吊鉤橫梁中間截面A-A的最大彎曲應力：

2.2 滑輪軸的設計計算

滑輪軸材料：40Cr，調質處理：σS=500MPa，[σ]＝200MPa

2.3 夾板的設計計算

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

圖5 夾板截面簡圖

根據(jù)起重機設計手冊得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截面的拉應力為：

根據(jù)以上計算結果，四個截面的計算應力均滿足要求。

軸孔處平均擠壓應力為：

2.4 鉤體計算

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是危險截面。截面A-A內側最大拉應力：

根據(jù)以上計算可知，鉤體截面滿足要求。

3.結論

對160t吊鉤組各主要零件進行了結構設計和受力分析，并計算了在額定工況下各零件所承受的最大應力，分析計算結果表明，所設計的吊鉤組可滿足工作要求。

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

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

[3]李水水，李向東，范元勛，等.基于 ANSYS 的起重機吊鉤優(yōu)化設計[J].機械設計與制造，2012（4）：37-38

[4]張質文，王金諾， 程文明，等.起重機設計手冊（第二版）[M].北京：中國鐵道出版社

[5]陳道南，盛漢中.起重機課程設計.北京：冶金工業(yè)出版社

[6]陳道南.周培德.起重運輸機械. 北京：機械工業(yè)出版社