专利名称：焊接用吊钩设计及强度计算方法
技术领域：
本发明属于板料起吊装置，特别涉及焊接用吊钩设计及其强度的计算方法。
背景技术：
在频繁使用起吊设备调用板材的工作环境中，吊钩的安全性和易用性是影响生产效率和安全的重要因素。吊钩的设计既要能够保证在起吊的全过程中紧密地锁住板材，避免板材因重力作用发生滑移脱钩，还要保证吊钩具有足够的强度，避免因负荷超出吊钩材料的许用应力而发生吊钩的破坏，影响安全生产。
发明内容
为了满足板材起吊设备对吊钩的安全性和易用性的要求，本发明提供一种吊钩设计及强度计算方法，使所设计的吊钩具有自锁功能并能起吊一定厚度范围内的板料，并通过相应的吊钩强度的计算方法，保证起吊板材的负荷在吊钩材料的允许强度范围内，为安全生产提供保障。
本发明为解决其技术问题所采用的技术方案为，一种焊接用吊钩，主要包括吊环、夹紧块和吊钩体，吊钩体和夹紧块的一端通过销钉连接，夹紧块的另一端通过销钉连接连杆的下端，连杆的上端连接吊环，吊钩体和夹紧块与工件的啮合部分设计成梯形齿，啮合形线按渐开线设计，保证在板材起吊过程中，工件的夹紧程度随工件下移趋势的加强而加强，从而实现自锁功能。销钉为开口销，包括小轴和螺母。
避免因超负荷造成吊钩的破坏，还要保证吊钩具有足够的强度。为此，本发明在对吊钩在起吊过程中的受力情况进行分析的基础上，提出了完善的吊钩强度计算方法。
一种焊接用吊钩强度计算方法，该方法的步骤为A、对吊钩进行受力分析，做出其受力图和弯矩分布图，找出吊钩上最为危险点A点；B、求出A点所承受的应力，然后将其与材料的许用应力相比较，确定是否在许用应力范围内；C、确定吊钩上其他各关键部位，并逐一对关键部位求出所承受的应力，然后将其与材料的许用应力相比较，确定是否在许用应力范围内；吊钩体所受的力可分解为水平方向分力N和垂直方向分力f两个分力，F为吊钩所吊重物的重量，f＝F/2*cosθ，fmax＝F/2，N＝F*sinθ，Nmax＝F。
对A断面进行分析，f分力对A-A断面形成的弯矩为MfA＝-f*l1，N分力对A-A断面形成的弯矩为MNA＝N*l2，A-A断面总弯矩为MA＝MfA+MNA。
A-A断面所受的应力为σA＝/N/A+MA/W/，τA＝f/A，总应力为σ=(σA2+4τA2)1/2]]>，查得规定的安全系数ns，及许用应力σs，比较σ与σs/ns，的大小。σA＜σs/nss，说明A-A断面的强度能够满足起吊重量为F的重物的要求。
吊钩上其他各关键部位主要包括吊钩的0-0断面、夹紧块，与吊钩相连的小轴，以及与吊环相连的小轴．本发明的优点在于，吊钩采用新的设计结构，吊钩体和夹紧块与工件的啮合部分呈梯形齿，啮合形线设计为渐开线，结构简单，具有自锁功能，安全可靠。同时提供与吊钩设计相匹配的强度计算方法，能准确保证吊钩具有足够的强度，具有很强的实用性。
图1本发明的结构示意框2本发明的吊钩体受力简3本发明的吊钩体弯矩4本发明的A点受力5本发明的0点受力中1、吊环，2、夹紧块，3、吊钩体，4、销钉，5、连杆，6、梯形齿，7、啮合形线，8、小轴，9、螺母具体实施方式
如图1，一种焊接用吊钩，主要包括吊环1、夹紧块2和吊钩体3，吊钩体3和夹紧块2的一端通过销钉4连接，夹紧块2的另一端通过销钉4连接连杆5的下端，连杆5的上端连接吊环1，吊钩体和夹紧块与工件的啮合部分设计成梯形齿6，啮合形线7按渐开线设计，销钉为开口销，包括小轴8和螺母9。
具体实施时，首先将板材置于吊钩体与夹紧块之间钳住，提拉吊环，提起吊钩，由于钢板受到重力作用，相应的夹紧块也受向下的力的作用，由于啮合形线按渐开线设计，工件的夹紧程度将随工件下移趋势的加强而加强，从而实现自锁功能。
避免因超负荷造成吊钩的破坏，还要保证吊钩具有足够的强度。为此，本发明在对吊钩在起吊过程中的受力情况进行分析的基础上，提出了完善的吊钩强度计算方法。
如图2，一种焊接用吊钩强度计算方法，该方法的步骤为A、对吊钩进行受力分析，做出其受力图和弯矩分布图，找出吊钩上最为危险点A点；B、求出A点所承受的应力，并与材料的许用应力相比较，确定是否在许用应力范围内；
C、确定吊钩上其他各关键点部位，并逐一对部位求出所承受的应力，与材料的许用应力相比较，确定是否在许用应力范围内；吊钩体所受的力可分解为水平方向分力N和垂直方向分力f两个分力，F为吊钩所吊重物的重量，f＝F/2*cosθ，fmax＝F/2，N＝F*sinθ，Nmax＝F。
如图4，对A断面进行分析，f分力对A-A断面形成的弯矩为MfA＝-f*l1，N分力对A-A断面形成的弯矩为MNA＝N*l2，A-A断面总弯矩为MA＝MfA+MNA。
A-A断面所受的应力为σA＝/N/A+MA/W/，τA＝f/A，总应力为σ=(σA2+4τA2)1/2]]>，查得规定的安全系数ns，及许用应力σs，比较σ与σs／ns，的大小。如果σ小于σs／ns，说明吊钩体A-A断面能够满足起吊重量为F的重物的要求。
吊钩上其他各关键部位主要包括吊钩的0-0断面、夹紧块，与吊钩相连的小轴，以及与吊环相连的小轴。
如图5，f分力对0-0断面造成的弯矩为Mf0，N分力对0-0断面造成的弯矩为MN0。
权利要求
1.焊接用吊钩，主要包括吊环(1)、夹紧块(2)和吊钩体(3)，吊钩体和夹紧块的一端通过销钉(4)连接，夹紧块的另一端通过销钉连接连杆(4)的下端，连杆的上端连接吊环(1)，其特征在于，吊钩体和夹紧块与工件的啮合部分(6)设计成梯形齿，啮合形线(7)按渐开线设计。
2.如权力要求1所述的焊接用吊钩，其特征在于，销钉(4)为开口销，包括小轴(8)和螺母(9)。
3.焊接用吊钩强度计算方法，其特征在于包括吊钩体强度计算和与吊钩相连的小轴的强度计算，该方法的步骤为A、对吊钩进行受力分析，做出其受力图和弯矩分布图，找出吊钩上最为危险点A点；B、求出A点所承受的应力，然后将其与材料的许用应力相比较，确定是否在许用应力范围内；C、确定吊钩上其他各关键部位，并逐一对关键部位求出所承受的应力，然后将其与材料的许用应力相比较，确定是否在许用应力范围内；
4.如权利要求3所述的一种焊接用吊钩强度计算方法，其特征在于，吊钩体所受的力可分解为水平方向分力N和垂直方向分力f两个分力，F为吊钩所吊重物的重量，f＝F/2*cosθ，fmax＝F/2，N＝F*sinθ，Nmax＝F。
5.如权利要求3所述的一种焊接用吊钩强度计算方法，其特征在于，对A断面进行分析，f分力对A-A断面形成的弯矩为MfA＝-f*l1，N分力对A-A断面形成的弯矩为MNA＝N*l2，A-A断面总弯矩为MA＝MfA+MNA。
6.如权利要求3所述的一种焊接用吊钩强度计算方法，其特征在于，A-A断面所受的应力为σA＝/N/A+MA/W/，τA＝f/A，总应力为σ=(σA2+4τA2)1/2]]>，查得规定的安全系数ns，及许用应力σs，比较σ与σs/ns，的大小。
7.如权利要求3所述的一种焊接用吊钩强度计算方法，其特征在于，吊钩上其他各关键部位主要包括吊钩的0-0断面、夹紧块，与吊钩体连接的小轴，以及与吊环连接的小轴。
全文摘要
本发明公开了一种焊接用吊钩设计及强度计算方法，吊钩采用新的设计结构，主要由吊环、夹紧块和吊钩体构成，吊钩体和夹紧块与工件的啮合部分呈梯形齿，啮合形线设计为渐开线，保证在其强度范围内具有自锁功能并能起吊一定厚度范围内的板料，同时通过吊钩强度的计算方法，确定吊钩是否满足强度要求，避免因超负荷造成吊钩的破坏，可用于使用频率和安全性均有较高要求的板材起吊，具有很强的实用性和优越性。
文档编号B66C1/22GK1923663SQ20061002180
公开日2007年3月7日 申请日期2006年9月11日 优先权日2006年9月11日
发明者熊荣 申请人:四川东风电机厂有限公司