浮式起重機(jī)靜載、動(dòng)載應(yīng)力測(cè)試

浮式起重機(jī)（簡(jiǎn)稱浮吊）是用于岸與船、船與船之間的過駁裝卸設(shè)備，通常安裝在**的船體或囤船上。本文以某港口一臺(tái)浮吊為檢測(cè)對(duì)象，進(jìn)行了靜載和動(dòng)載兩種狀態(tài)下的應(yīng)力測(cè)試，檢測(cè)其在1.25倍額定載荷作用下浮吊結(jié)構(gòu)的靜載荷承受能力，檢驗(yàn)結(jié)構(gòu)件在1.1倍額定載荷作用下結(jié)構(gòu)的動(dòng)載承受能力。然后判斷其金屬結(jié)構(gòu)是否滿足靜強(qiáng)度和動(dòng)強(qiáng)度的工作要求，從而避免危險(xiǎn)事故的發(fā)生，消除安全隱患。
浮吊金屬結(jié)構(gòu)靜載應(yīng)力測(cè)試與分析
檢測(cè)方法與設(shè)備
采用聚航科技生產(chǎn)的jhyc靜態(tài)應(yīng)變儀檢測(cè)浮吊金屬結(jié)構(gòu)靜載應(yīng)力，并將靜態(tài)應(yīng)變儀連接成半橋電路的形式。儀器精度高、配備**軟件，應(yīng)變數(shù)值可實(shí)時(shí)顯示、實(shí)時(shí)保存，自動(dòng)生成報(bào)表。
應(yīng)力測(cè)試步驟
首先，用打磨儀對(duì)測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行打磨，按要求粘貼應(yīng)變片，再用導(dǎo)線把應(yīng)變片和靜態(tài)應(yīng)變儀相連成半橋電路。根據(jù)表1中的3種工況對(duì)浮吊金屬結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行靜載應(yīng)力測(cè)試，
其次，按表1所述的靜載應(yīng)力檢測(cè)工況操作程序分別測(cè)量3個(gè)工況下試驗(yàn)載荷在該部位作用時(shí)的結(jié)構(gòu)靜載應(yīng)力。應(yīng)力數(shù)據(jù)結(jié)果見表2，根據(jù)測(cè)試結(jié)果分析判斷結(jié)構(gòu)承受靜載的能力是否滿足結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度要求。
靜載應(yīng)力測(cè)點(diǎn)布置
浮吊金屬結(jié)構(gòu)靜載應(yīng)力測(cè)點(diǎn)的選取，主要是通過分析其實(shí)際工作載荷下的金屬結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，并結(jié)合其作業(yè)和檢測(cè)的歷史記錄以及同類型起重機(jī)結(jié)構(gòu)的破壞情況，來確定結(jié)構(gòu)的較大應(yīng)力部位和危險(xiǎn)區(qū)域作為靜載應(yīng)力測(cè)點(diǎn)。
根據(jù)上面所述，主要選擇臂架跨中區(qū)域（d、c）、象鼻梁（a、b）、人字架（f、e）、轉(zhuǎn)臺(tái)（i、h）、支撐圓筒（j、e）、活配重（g）及大拉桿（l）等處，分別布置應(yīng)力測(cè)點(diǎn)、貼應(yīng)變片進(jìn)行靜載應(yīng)力測(cè)量。
浮吊金屬結(jié)構(gòu)靜載應(yīng)力檢測(cè)工況及相關(guān)操作見表1。
表1靜載應(yīng)力檢測(cè)工況
工況
載荷/t
幅度/m
操作程序
ⅰ
0
rmin→rmax
較小幅度時(shí)儀器置“0”，變幅到較大幅度后儀器讀數(shù)
ⅱ
gmax
rmax
空載時(shí)儀器置“0”提升載荷儀器讀數(shù)
ⅲ
1.25gmax
注：1.表中rmin、rmax、gmax分別表示較小幅度、較大幅度和額定起重量；
2.起重機(jī)額定起重量為16t，測(cè)試時(shí)gmax實(shí)際為15.5t，1.25gmax為20t。
各工況下靜載應(yīng)力檢測(cè)結(jié)果見表2
靜載應(yīng)力檢測(cè)結(jié)果見表2
測(cè)點(diǎn)
工況
ⅰ
ⅱ
ⅲ
a
+6.5
+42.9
+61.0
b
-14.9
-42.5
-60.9
c1
-31.6
-16.4
-18.4
c2
+29.3
-16.6
-18.8
d1
+30.7
-12.7
-3.5
d2
+34.5
-9.6
-6.7
e1
-25.7
-21.3
-32.0
e2
-23.8
-23.0
-33.6
f
+14.4
+15.9
+24.9
g1
+106.2
+8.1
-0.4
g2
+118.8
-2.9
+0.1
h1
-10.2
-13.2
-13.7
h2
-7.1
-15.5
-22.0
h3
+8.4
+11.4
+14.4
h4
+8.3
+14.8
+18.4
i1
+31.6
+50.7
+67.6
i2
+33.1
+44.6
+60.1
j1
+19.4
+33.6
+45.7
j2
+17.7
+30.2
+44.1
k1
-28.2
-24.1
-37.5
k2
+13.2
+21.8
+19.6
k3
-3.9
+6.5
+9.4
l
+18.2
+26.0
+39.5
靜載檢測(cè)結(jié)果分析
在起重機(jī)臂架幅度從較小到較大的過程中，浮吊較大應(yīng)力出現(xiàn)在配重平衡梁g2測(cè)點(diǎn)，應(yīng)力值為+118.8mpa，小于材料的許用應(yīng)力（浮吊材料為q235，其許用應(yīng)力為170mpa）。
在較大幅度、額定載荷（15.5t）及1.25倍額定載荷（20t）靜載作用下，浮吊較大應(yīng)力部位在轉(zhuǎn)臺(tái)根部（i1測(cè)點(diǎn)），應(yīng)力值為+67.6mpa。如果將臂架變幅過程中系統(tǒng)自重對(duì)測(cè)點(diǎn)所產(chǎn)生的應(yīng)力疊加，則i1測(cè)點(diǎn)合成應(yīng)力為+99.2mpa，小于材料的許用應(yīng)力。起重機(jī)結(jié)構(gòu)在上述工況下的靜強(qiáng)度滿足要求。
浮吊金屬結(jié)構(gòu)動(dòng)載應(yīng)力測(cè)試與分析
檢測(cè)方法與設(shè)備
采用聚航科技生產(chǎn)的jhdy動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀對(duì)浮吊金屬結(jié)構(gòu)的動(dòng)載應(yīng)力進(jìn)行檢測(cè)，并且動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀用半橋電路進(jìn)行接橋。
應(yīng)力測(cè)試步驟
首先確定所需布置的應(yīng)力測(cè)點(diǎn)，用打磨儀對(duì)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行打磨并按要求粘貼應(yīng)變片。把動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀、應(yīng)變片、電腦用導(dǎo)線連接成半橋電路，并按照下面所述的檢測(cè)工況檢測(cè)起重機(jī)在1.1倍額定載荷作用下金屬結(jié)構(gòu)承受動(dòng)載的能力。根據(jù)軟件顯示的應(yīng)力測(cè)試曲線，分析判斷結(jié)構(gòu)承受動(dòng)載的能力是否滿足結(jié)構(gòu)動(dòng)強(qiáng)度要求。
動(dòng)載應(yīng)力測(cè)點(diǎn)選擇
動(dòng)態(tài)應(yīng)力測(cè)試點(diǎn)布置與上述靜態(tài)應(yīng)力測(cè)試點(diǎn)的布置原則類似。此次浮吊動(dòng)態(tài)應(yīng)力測(cè)試點(diǎn)選擇靜載應(yīng)力較大和各個(gè)主要構(gòu)件具有典型意義的位置，選擇a、c1、g2、i1、j1、k1測(cè)點(diǎn)作為動(dòng)載應(yīng)力測(cè)點(diǎn)。
動(dòng)載應(yīng)力檢測(cè)工況
臂架處在較大幅度，將儀器置“0”，起升1.1倍額定載荷（1.1倍額定載荷為17.6t，測(cè)試時(shí)實(shí)際載荷為17.2t），作上升、制動(dòng)、下降、制動(dòng)，再作左右回轉(zhuǎn)動(dòng)作，然后載荷回到起始位置。
動(dòng)載應(yīng)力測(cè)試結(jié)果及分析
表3動(dòng)載應(yīng)力檢測(cè)結(jié)果
測(cè)點(diǎn)
較大動(dòng)載應(yīng)力
峰值/mpa
穩(wěn)定狀態(tài)
應(yīng)力值/mpa
對(duì)比值
a
+47.8
+45.1
1.06
c1
-22.5
-19.4
1.16
g2
-24.0
-21.5
1.12
i1
+64.0
+60.2
1.06
j1
+41.0
+38.9
1.05
k1
-73.0
-68.5
1.07
注：這里動(dòng)態(tài)應(yīng)力穩(wěn)定值是在應(yīng)力峰值附近的范圍**一個(gè)均值，對(duì)比值則是動(dòng)態(tài)應(yīng)力峰值和動(dòng)態(tài)應(yīng)力穩(wěn)定值的一個(gè)比值。
由表3可知，浮吊在較大幅度17.2t載荷動(dòng)載作用下，較大應(yīng)力峰值出現(xiàn)在圓筒下部（k1測(cè)點(diǎn)），此處應(yīng)力峰值為-73.0mpa。各動(dòng)載應(yīng)力測(cè)點(diǎn)應(yīng)力峰值，對(duì)比值均在正常范圍內(nèi)，起重機(jī)結(jié)構(gòu)動(dòng)強(qiáng)度滿足要求。
總結(jié)
本文主要介紹了浮吊金屬結(jié)構(gòu)的應(yīng)力測(cè)試方法以及測(cè)點(diǎn)布置方案，結(jié)果表明該浮式起重機(jī)靜載應(yīng)力和動(dòng)載應(yīng)力均滿足工作要求。
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