船用吊环优化设计研究.pdf

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1、NAVALARCHITECTUREANDOCEANENGINEERING船舶与海洋工程2012年第4期（总第92期）船用吊环优化设计研究赵文裕，王佳颖（沪东中华造船（集团）有限公司，上海200129）摘要：通过对吊环结构有限元强度分析，提出吊环优化设计方法，对4型吊环结构进行优化设计。在设计过程中，重点考虑吊环结构的强度优化设计、工艺的合理性、安全系数的统一和对横向受力角度进行量化的规定等，并采用拉伸试验对优化后的吊环结构强度进行试验论证，取得了良好的经济效益。同时又完成吊环标准的修订工作。关键词：船

2、用吊环；优化设计；有限元分析；模型试验；横向受力角中图分类号：U671.99文献标识码：A文章编号：2095-4069(2012)04-0019-07Abstract:Thispaperproposesalugdesignoptimizationmethodbasedonfiniteelementstrengthanalysisandcarriesoutdesignoptimizationforthestructureof4typesoflugs.Thedesignprocessfocusesonth

3、eoptimizationoflugstructurestrength,thetechniquerationality,theunificationofsafetyfactorsandthequantitativeregulationontransversalpullangle.Then,thelugstructurestrengthafteroptimizationisexperimentallyverifiedbasedontensiletest,showingexcellentsocialben

4、efit.Meanwhile,therevisionoflugstandardisalsocompleted.Keywords:marinelug;designoptimization;finiteelementanalysis;modeltest;transversalpullangle0引言在船体建造过程中部件、分段和总段都需要进行起重、吊运、移位、翻身及搭载等吊装作业。而吊环是吊装作业中不可或缺的重量局部受力构件，其应用极其广泛。吊装作业常常涉及大型结构物，一旦吊环发生危险将带来严重事故。因此，

5、保证船用吊环的安全可靠十分重要。采用一套合理、安全、经济、高效的吊环优化设计及其使用标准对于降低工人劳动强度，降低建造成本，提高生产效率，保障吊装安全具有十分重要的意义。1吊环优化设计方法由于总装和分段制造场地众多，各吊环设计工况吊环结构设计类吊环所具备的使用功能也各异。各吊车技术参数不同，配备的卸扣规格也不垂直受力工况吊环主体设计同，各场地翻身高度限制钢丝绳可配长吊环设计工况度也不同。这些因素都影响吊环的设计倾斜受力工况吊环肘板设计和使用。吊环结构设计的基本步骤，见图1。首先，在垂向载荷工况下吊环主

6、完成体设计；其次，斜向受力条件下吊环肘板设计；最后完成吊环结构设计。吊环设计和使用中设计允许的倾斜角度是非常重要的指标。通过现场调图1吊环设计基本步骤研，在修订的吊环标准中确定A、B型吊环最大倾斜受力角度为18，C、Y型翻身用吊环的最大倾斜角度为10。为了确保现场作业的安全，又第一作者简介：赵文裕，男，高级工程师，1976年生。1999年大连理工大学船舶工程专业本科毕业，长期从事船舶设计和制造工作。收稿日期：2012-04-1620船舶与海洋工程2012年第4期能减少材料损耗和修割打磨工作量。经过

7、计算分析，确定了吊环结构优化的方法，主要有以下几点：1)适当减小吊环的高度与宽度。吊环高度在保证具有足够重复利用3次的前提下适当减小，在强度计算足够的前提下适当减小吊环宽度。2)适当减小吊环主体厚度，增加腹板厚度以作补偿。减小吊环外径、主体厚度，增加腹板厚度，必要时将腹板单面改为双面，来提高材料利用率。3)增加肘板高度，适当减小肘板宽度和厚度。增加肘板高度是为了减小吊环斜向受力时受力点到肘板约束的力臂，减小扭矩。通过适当减小肘板宽度和厚度，可提高肘板材料的利用率。4)适当减小各规格吊环孔径。吊环孔径过

8、大，必须增加外径来保证剪切面积，从而降低材料利用率；而孔径过小会导致现场卸扣插销匹配通用性不强。适当减小各规格吊环孔径，可提高材料利用率。5)吊环下口加放40mm余量（原为50mm），作为重复使用的切割量。由于普遍腹板减小，其焊角也相应减小，因此割除吊环时的割除高度也略有减小。每只吊环可回收利用3次，下口余量40mm足够两刀割除量，有利于提高材料利用率。6)各型吊环的剪切安全系数控制在2.5倍左右。原有各型各规格吊环剪切安全系数有一定波动，优化设计后，将