基于低地板车辆的吊具强度分析

基于低地板车辆的吊具强度分析

孟祥吉

中车长春轨道客车股份有限公司

摘 要 基于低地板车辆在吊装作业安全考虑，吊装所使用的吊具强度可靠性显得十分重要，这就要求我们在吊具设计过程中必须对其强度进行详细验证。本文以以色列低地板项目为例，从吊具设计的强度计算角度分析其结构的稳定性和可靠性，为同类型低地板车辆吊装提供技术参考。

关键词 低地板 吊具 强度 分析

1. 项目背景

1.1 工程概况

线路全长约23公里、23个站台，其中11.5公里为隧道，有10个站，其余11.5为地上部分，该部分有23个站台。全线由以色列南部城市巴特亚姆（Bat Yam） 经由特拉维夫（Tel Aviv）到东部城市佩塔提科瓦（Petach Tikva），地下部分以特拉维夫南部为起点至北部雅法地区，隧道穿过市区最繁华商业中心地段，客流量较大。

中车长客将为Metropolitan Mass Transit System Ltd, (NTA) 以色列特拉维夫都市区公共运输有限公司提供90列轻轨车辆。

1.2 运输方式

以色列轻轨将采用国内公路+国际海运+境外公路运输联合模式运抵业主NTA，在全物流链运输过程中，涉及到4次吊装卸作业，其作业风险之大，不言而喻。

本文内主要对中国天津港及以色列海法港口所使用的吊具强度进行分析，确保海运装卸船这个复杂的作业条件下的吊具使用安全受控。

1.3 车辆参数

列车为5模块编组，单模块最大尺寸为：7500mm*2650mm*3700mm,重约7T，在车体与转向架分力状态下，实施吊装卸作业。

2. 吊具结构

采用框架组合横梁形式进行组焊，外形尺寸控制在6100mm*2800*450mm,单个框架梁体重约1.4T，吊具结构简图如下：

图1 吊具结构简图

2.1 额定载荷

按照低地板车自重7T考虑，本文涉及的吊具额定载荷Q=10T

进行设计考虑。吊具材料主要为Q235B，屈服极限σs=235N/mm2，许用应力［σ］= 112N/mm2,许用切应力［τ］= 56N/mm2,吊销材料Q345B，屈服极限σs=345N/mm2，许用应力［σ］=157N/mm2,许用切应力［τ］= 78N/mm2

2.2 设计计算依据

按照设计依据主要参照如下表所示：

GB/T26079-2010	梁式吊具 Beam-type lifting devices
GB3811-2008	起重机械设计规范 Design rules for cranes
GB6067-1987	起重机械安全规程 Safety rules for lifting appliances
GB5905-1986	起重机试验规范和程序 Cranes-Test code and procedures
GB700-1988	碳素结构钢 Carbon structural steels

2.3 强度分析

基于结构简图及额定载荷Q=10T设计要求考量进行计算：

其中，AB杆收到的压力位：

2.4 内力计算

框架梁收到的最大压力为： ，AB杆的自重均布载 。

最大弯矩M：

2.5 设计横梁截面

框架选用热轧普通工字钢GB706-65,I25b，横截面特性为：

惯性矩 Inertia moment:	Ix =5.28×107mm4 Iy =3.09×106 mm4
截面系数 Section factor:	Wx=4.22×105mm3 Wy=5.24×104mm3
惯性半径 Radius of inertia	ix=99mm iy=24mm

2.6 强度校核

首 先我们对吊具所受的最大正应力进行分析：

结论：强度满足安全要求。

稳定性验算：

实际柔度：

按照欧拉公式计算临界应力σk：

计算临界力Fk：临界截面积为

稳定安全系数n为：

结论：安全满足稳定性要求。

2.7 截面特性

使我们对截面特性进行受力分析，截面简图如下：

其中截面系数： 截面面积A=2.9*10mm³

强度校核：最大正应力

剪应力校核：

安全满足强度设计要求。

3 结语

在温该种框架结构经过计算校核，能够满足以色列项目低地板车在装卸船过程中的作业安全，稳定性良好。经过多批车辆的安全吊卸作业，也验证了本吊具结构和强度的合理性及安全性。随着低地板车辆发运技术平台的推广，通过设计多模块组合吊装方式的优化，我们可依据本论文提及的强度校核原理进行吊具结构的优化和升级，这对本行业车辆吊装技术的可靠性分析有着而巨大的促进作用。

参考文献

［1］张质文、刘德全. 起重运输机械［M］.北京：中国铁路出版社, 1988.

［2］张占新. 材料力学［M］.西安：西北工业大学出版社, 2005.2.

【参评论文】