|专用集装箱吊具的优化设计( 二 )
2.2.1 前后方向倾角计算
1) 原吊具吊装时倾角计算图6 为专用集装箱吊装尺寸示意图 。
图6 专用集装箱吊装尺寸示意图
忽略吊具质量影响 ， 原吊具起吊后倾斜角度α 1 计算为
本文插图
式中：a 为吊钩至吊架与垂直吊索上方连接点距离；c 为集装箱质心与垂直吊索下连接点的垂向投影距；x为集装箱实际质心与理论质心沿前后方向的偏差 。
2) 新吊具吊装时倾角计算
本文插图
图7 为新吊具吊装尺寸示意图 。
忽略吊具质量影响 ， 参照图7 ， 新吊具货物起吊后前后方向倾斜角度α 2 计算为
本文插图
式中：d 为下吊索上、下连接点垂向投影距离 ， c为集装箱质心距吊索下连接点的垂向投影距离 ， x 为集装箱实际质心与理论质心沿前后方向的偏差 。
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1. 上吊索 2. 下吊索 3. 箱体
图7 新吊具吊装尺寸示意图（侧向）
将某集装箱参数代入 ， 求得原吊具不同箱体质心偏差下吊装倾角α 1 。 取d ＝ 2 900 ， c ＝ 1 100 ， 计算求得新吊具不同箱体质心偏差下吊装倾角α 2 。 两种吊具吊装倾角计算结果见表1 。 经对比分析 ， 新吊装方式箱体倾角约为原吊装方式倾角的40% 。
表1 吊装倾斜计算结果
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2.2.2 左右方向倾角计算
图8 为新吊具吊装尺寸示意图（前后方向） 。 仅对吊具前后方向的倾斜角度进行分析 。 在吊具设计、使用时 ， 同时要关注吊装时左右方向倾斜程度 。 参见图8 ， 在下吊带与箱体侧壁未接触条件下 ， 新吊具货物起吊后左右方向倾斜角度α 3 计算为
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式中：a 为吊钩至吊架与垂直吊索上方连接点距离；c 为集装箱质心距下吊索下连接点的垂向投影距离；y为集装箱实际质心与理论质心沿左右方向的偏差依据式（1）、式（3） ， 可见更改前后两种吊具 ， 在图8 所示投影尺寸a、c 相同时 ， 吊装相同状态集装箱时 ， 左右方向倾角相同 。
本文插图
1. 箱体 2. 下吊索 3. 上吊索
图8 新吊具吊装尺寸示意图（前后方向）
依据式（3） ， 如果a ＞c， 该吊具使用时左右方向倾角可预知并可控 。 如果a ＜c， 吊装开始时箱体倾斜 ， 直至箱体侧壁与吊具下吊索接触 ， 依靠下吊索的约束使整箱不会倾翻；虽然箱体不会倾翻 ， 但倾斜角度不易控制 ， 且吊装不平稳 ， 容易晃动 。 因此 ， 吊具设计时 ， 应该保证特征参数a ＞c。
3 新吊具问题分析
3.1 产品质心变化造成倾角太大
产品吊装倾角太大 ， 存在倾覆、晃动等不安全隐患 。 可采用配置不同吊装连接点的方法进行调整 ， 在箱体上前、后两吊点位置增加一组或几组吊装孔 。 箱体实际质心与理论质心相差较大时 ， 可将吊具下方销轴插入到箱体不同吊装孔进行纠正 。
3.2 吊装方式改变对集装箱受力分析
理论上 ， 采用原吊具吊装时 ， 吊索只对集装箱底座提供向上拉力 ， 不会对集装箱底座产生前后方向轴向力 。 但采用本吊具 ， 因吊索倾斜 ， 会对集装箱底座产生轴向分力 。 但因底座结构强 ， 轴向截面尺寸大 ， 因吊装方式改变产生的轴向分力对集装箱底座受力影响不大 。 以某集装箱为例 ， 满载吊装时 ， 仅在吊具与集装箱底部连接点附近应力变化较为明显 ， 对该区域结构进行局部加强后 ， 经计算新的吊装方式与原来相比结构最大应力增加约3 MPa ， 在材料的许用应力范围内 。
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