萬州新一代天氣雷達裝置
吊裝設計方案
1概述萬州新一代天氣雷達站址位於萬州區太安鳳凰社群內，海拔高度1066m，地勢開闊，地形複雜，交通不便。本次擬吊裝雷達裝置系統包括天線罩、天線、天線座。天線座底部距地面25.
2m，天線罩最高處距地面35.82m，其重量如下表所示，總重量為10.5t。
該雷達站雷達產品屬貴重電子裝置，裝置對吊裝的安全性、可靠性和穩定性要求很高。同時，還應考慮到吊裝對裝置自身結構強度、剛度的影響，不允許出現任何問題，只能成功不能失敗。其中，吊裝方案的選擇、吊點的確定、重心的確定、結構件設計、吊具安裝工藝性設計、鋼絲繩等輔具的選擇對整個吊裝過程成功與否是至關重要的。
2吊裝方案的選擇
吊裝方案是否合理是決定成功與否的關鍵，主要按以下步驟確定吊裝方案：
2.1先確定重量及重心位置
應先對裝置稱重或精確計算，以確定裝置的重量及重心位置。這對吊裝方案的確定以及結構件、鋼絲繩等輔具的計算選型必不可少。
2.2選擇吊點
吊點選擇需按以下三個原則：
（1）裝置重心位置接近四個吊點形成的圖形的形心附近；
（2）便於吊具安裝。鋼絲繩與裝置連線，通常需增加過渡件（結構件），結構件應易於安裝，固定可靠；
（3）對裝置受力影響小。吊點最好能選擇在裝置自身支撐部位。如不可行，也應選擇在裝置起吊後使裝置受力較小的部位。
因為起吊後吊點變為實際支撐點，使得裝置受力情況發生變化。因此，吊點位置確定後，必須綜合考慮對裝置受力的影響，確認剛度、強度變化符合裝置要求後，才能採用。
通常選擇四點。聯接吊鉤的鋼絲繩是傾斜的，鋼絲繩與水平面夾角α控制在不小於45°～60°之間。夾角越小，吊索內力就越大，而且它的水平分力會對起吊裝置產生相當大的壓力。
因此該角一般不小於60°。而對於外形近似於方形的裝置，鋼絲繩又不能接觸到裝置，就必須加撐桿，鋼絲繩就被分為上下兩層。通常上層鋼絲繩為等長不可調，下層為可調的，如圖1所示。
2.3起吊高度的確定
根據裝置高度ha、撐桿距離裝置高度hb（800 mm～1000mm），撐桿距離吊鉤距離hc（保證鋼絲繩與撐桿夾角大於60°），總起吊高度h=ha+hb+hc如圖1所示。
2.4吊機的選擇
起吊高度的起始位置h確定後，舉公升高度已知，總重已知，裝置寬度已知。可以根據以上已知資料選擇合適的吊機。
2.5吊鉤位置的確定
吊鉤的高度現在已成為已知引數，還需確定在水平面上的位置。通常應位於重心的正上方，特別對於要求水平起降的裝置。否則就引起裝置傾斜，傾斜程度同重心與吊點在水平面上的投影的偏距成正比，對傾斜與否要求不高的裝置允許吊鉤與重心在水平面上的投影不重合。
3設計計算
當吊裝總體方案確定後，就要進行吊具的設計計算。首先要計算出各吊點的受力情況（力的大小和方向），然後進行各結構件的強度、剛度計算，最後通過計算選擇合適的鋼絲繩和卸扣等起重附件。應對整個吊具的每個環節——從吊鉤至裝置進行認真仔細的分析和計算，不能遺漏。
3.1結構件設計
結構件通常採用鋼結構焊接件，對於重要產品裝置，舉公升高度又較大，同時考慮到起吊時有一定的衝擊性，一般動載荷係數取1.1，對於重要結構件，安全係數建議採用2.5左右，對於次重要結構件安全係數一般不小於2。
3.2鋼絲繩的計算
（1） 起重用鋼絲繩的安全係數一般為3～10。根據用途不同取不同值。對於起重機（機械傳動）n=5～6，對於千斤繩（繩扣、吊索）n=6～10。
對於專用吊具，如果吊具使用次數少（例如隨產品配發使用），則鋼絲繩安全係數k可取8左右。若吊具經常使用（例如批生產中），則n可取8～10。 鋼絲繩的拉力可按下式求得，如圖2所示。
s＝k1·k2/cosa·q/n≤p/k式中，k1為動載荷係數一般取k1=1.1；k2為不均勻係數一般取k2=1.2～1.
3；n為吊索（鋼絲繩）的分支數；α為吊索各分支與垂直線夾角；q為裝置重量；p為吊索破斷拉力；k為安全係數。
公式（1）適用於裝置重心沒有條件測量以及對起吊裝置傾角要求不高的情況，通常4根鋼絲繩等長，其中k2根據重心估計位置來定，吊鉤點在水平面上投影與重心在水平面投影偏差大（估計），則k2取較大值。反之取小。例如方艙吊具設計可採用公式（1）。
如果裝置重心位置有條件測量，同時對裝置吊裝角度有較高要求的情況下，將公式（1）改為公式（2），即：
sx=k1·k2·tx≤p/k，x=1，2，3，42）
式中，tx（x≤1，2，3，4）為各吊索拉力。
由於各點拉力tx均可求出，故此時不均勻係數k2應為1。
公式（2）變為：sx=k1·tx≤p/k，x=1，2，3，4 （3）
或p≥k·sx4）
按照公式（4）求出破斷力，根據破斷力選出合適的鋼絲繩。吊索用鋼絲繩型號最好選用6×37鋼絲繩。
（2）鋼絲繩長度的確定。
對於需以一定姿態吊裝的裝置，即對於水平起吊要求很高或以一定傾斜角θ吊裝時，例如將裝置與另一裝置對接。重心與吊鉤在水平面上的投影必須重合，如圖3所示。由於重量、重心的測量誤差，鋼絲繩加工誤差和自身具有一定彈性，使得實際情況產生偏差，而安裝要求角度的精度較高，這就要求鋼絲繩長度採用可調式的。
對於有撐桿的情況，一般將撐桿以上四根鋼絲繩設計為等長不可調式，撐桿以下四根鋼絲繩設計為不等長可調式，如圖4所示。試吊時，通常採用手動葫蘆代替可調鋼絲繩，如圖5所示。乙個方向上調整需兩隻葫蘆，兩個方向上調整應準備三個葫蘆，調整手動葫蘆，待被吊裝置達到實際所需角度時，測量葫蘆兩頭的長度，並將可調式鋼絲繩按此長度加工成不可調式鋼絲繩。
此時，鋼絲繩的長度就完全確定了。
3.3卸扣的選定
根據各吊點的荷載，選擇合適的卸扣。
3.4補充說明
對於重心位置不能確定而起吊角度又有一定要求的裝置，可採用估算法確定其重心的一定範圍，採用上述方法，分別確定在上限和下限兩個極限位置時各結構件、鋼絲繩、卸扣等附件的引數，並取最大值作為最終引數，保證兩個極限位置都可起吊。
4舉例說明
下面以某產品的吊裝設計為例來加以說明，如圖6所示。
該產品為某產品天線車，上有天線、冷卻等裝置，需將其整體吊裝。因此，為確保吊裝工作的安全必須設計專用吊具。
4.1吊裝方案的選擇
（1）對該裝置稱重，可得重量及水平面上的重心位置，如圖6所示。
（2）利用原天線車下四個支撐法蘭中的後兩個，設計一箱型截面梁與法蘭螺栓聯接，鋼絲繩採用兜的方式與箱梁聯接形成一對吊點。天線車鵝頭圓弧處加乙個工字型截面橫樑，鋼絲繩通過卸扣與工字梁兩端聯接，形成另一對吊點。為使鋼絲繩不與裝置接觸，需加兩付撐桿。
撐桿兩端通過卸扣與鋼絲繩聯接，這樣就形成了上下兩層鋼絲繩，如圖6所示。這個方案的選擇符合吊點選擇的三個原則，其中選擇這四個點，使受力點接近裝置自身支撐部位（千斤頂、支撐法蘭），受力變化產生的影響最小。
（3）起吊高度h的確定：由圖6可知ha＝3120㎜，hh＝985㎜，hr＝5187㎜，h＝ha+hh+hr＝10000㎜。
（4）吊機的選擇:求得起吊高度h=10m，舉公升高度為已知，暫定5m。查閱吊機手冊，根據裝置外形尺寸，可得裝置重心距離吊機臂轉動中心最小距離，應選擇70t吊機。
（5）吊鉤位置的確定：為保證裝置平穩離地，就應使吊鉤位於重心的正上方，使得吊鉤在水平面上的投影與重心在平面上投影重合。
4.2設計計算
4.2.1結構件設計
裝置外形尺寸及受力情況如圖6所示。採用箱型梁,長度3.3 m，材料為16mn。經計算,安全係數為2.5，截面尺寸為290mm×190mm×10mm×6mm。
4.2.2鋼絲繩的計算
（a）根據受力圖分別計算前端和後端的鋼絲繩拉力，如圖7所示。
t1′·cos66°＝ t2′·cos79°
t1′·sin66°＋ t2′·sin79°＝ 28t
t1′＝ 9.3t t2′＝ 19.9t
採用公式（3），得：
s1′＝ k1·t1′＝ 1.1·9.3＝10.2t
s2′＝ k1·t2′＝ 1.1·19.9＝21.9t
前端兩點採用單根鋼絲繩，左右各1根，s1＝s1′/2＝5.1t
後端兩點採用兩根兜的方式，左右各2根，s2＝s2′/4＝5.475t
採用公式（4），得：
p≥k·s2＝8·5.475＝43.8t
查手冊：應選用6×37鋼絲繩，鋼絲繩直徑28 mm，破斷拉力45.65 t。
（b）鋼絲繩長度的確定。為保證水平狀態起吊，通過作圖，可得上層鋼絲繩長度尺寸,通常設計成等長。同理，可得下層鋼絲繩的尺寸（直接在圖上量取）。
並將下層一對連線工字梁的鋼絲繩，設計成可調（手動葫蘆），待試吊後最後確定其長度。
4.3卸扣的選定
根據各鋼絲繩連線處受力計算結果，前一對選擇大於的卸扣，即8t卸扣，後一對選擇大於的卸扣，即15t卸扣。
雷達的實用吊具就是按上述方案設計的，從吊具多次使用情況看，是安全可靠的。
5結束語
吊裝往往是雷達產品設計、加工、總成、除錯後的最後階段，重要性非同一般。如果出問題，一方面所造成的財產損失巨大；另一方面對進度的影響將無法挽回。吊裝技術看似簡單，往往易被忽視。
因此，除給予高度重視外，在雷達方案論證階段就要考慮如何吊裝，並同總體方案一起進行論證。
綜合以上設計方案，結合本工程實際情況，本工程雷達吊裝設計擬採用qy50b全液壓汽車起重機一台。該起重機主臂高度40.1m，起吊重量最大為7.
5噸，加上副臂高度可達55.1m，起吊重量約3噸，基本能夠滿足本次吊裝雷達裝置的設計吊裝要求。但由於進入作業場區約有3公里的道路寬度不足4公尺，有三處轉彎半徑小於15公尺，路面為泥結碎石，區域性路基承載能力及轉彎地方均需要進一步踏勘，明確整改措施，進行道路整修後方能確保吊車及雷達裝置順利進場。
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