不容忽视的起重机械安全检测
发布时间:2020-06-22

起重机械一般工作环境恶劣,且频繁地承受各种载荷的反复作用,为了确保其安全状态,避免起重臂断裂、倾覆等事故发生,必须采取相关安全检测,其中包括对金属结构的检测。

近几年,由于起重机的大范围使用,国内对起重机结构安全、断裂失效等问题进行了许多研究,如采用应力测试系统对平头塔机起重臂断裂失效进行分析[1];采用应力测试评估老旧起重机金属结构[2];应力测试结合无损检测在起重机专用梁式吊具安全评估[3];腹板加高门式起重机的应力测试及分析,以判定改造后的设备是否满足工况需求[4]

应力测试是验证起重机金属结构承载能力的最直接、最有效的手段。测量金属结构主要受力部位的应变、应力,进行强度、刚度校核,并且可通过动态测量,测出结构的动态特性。
 

起重机械金属结构应力测量主要分为:

校核性测量

改进性测量

验证结构强度(刚度)是否满足理论计算要求。例如,新产品鉴定性检测。

产品改进,确定安全储备,减轻结构自重。

优选性测量

增潜性测量

各种设计产品的方案比较、试验研究性检测。

产品改造,提高结构承载能力。

 

 
 

测量方法

 

应变电测法是用电阻应变片先测出构件的表面应变,再根据应力、应变的关系式来确定构件表面应力状态的一种实验应力分析方法。

 

01

应变片布置原则

以港口起重机械为例,其金属结构基本上是由角钢、槽钢、工字钢、T型钢、钢管等型材或由钢板焊成的箱形结构所组成。由各种形式材料组成的结构,通常承受拉(压)、弯、扭等几种外力的作用,其断面上的应力分布比较复杂。

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

 

各种断面的应力分布规律

 
  • 断面上通常只有两种力:正应力、剪应力
  • 断面角点处只有正应力,而无剪应力(相当于单向应力状态)。正应力的最大值出现在角点处。
  • 剪应力的分布形式根据其断面形状不同而不同,一般来说,最大剪应力产生在中性轴处(主惯性轴处)。

 

 

贴片建议

 

根据应力分布状态:单向平面应力状态

主应力方向已知

轴向受力构件:应变片可在断面上、下或左、右沿轴向布置。

受弯构件:最大弯矩处断面的边缘或四角沿轴向布置。

压弯构件:断面上四角不少于四片轴向布置。

主应力方向未知

受弯构件的正应力与剪应力较大的部位;

断面形状不规则或有突变处;

汇交力系的杆件节点部位。

 

 

单向应力状态

在单向拉伸或压缩外力作用下,沿轴向应力方向贴应变片

 

平面应力状态(主应力方向已知)

沿x和y的方向各贴一枚应变片(或直角应变花)

 

平面应力状态(主应力方向未知)

在被测构件上的同一个测点以三个不同的方向进行测量(如0°-45°-90°三轴应变花),并对3个不同方向上的应变进行测量,根据公式求出主应力与主应力的方向

 

重要受力部位:贴双片,提高测量值的可靠性。

对称结构断面:可适当减少布片、数量,例如单边布片。

 

02

测试数据采集

 

静态应力测试 

 

检验主要承载构件在额定载荷或不同工况静载作用下的结构强度,并进行安全评估。    

TDS-540全能型静态数据采集仪

 
  • 独特的测量技术实现高精度、高稳定性
  • 强大的内部存储和UPS电路保证数据的可靠存储
  • 最大1000通道扩展(结合外部扩展箱)
  • 0.1微应变的高分辨率模式
  • 配备带触摸屏的彩色液晶显示器
  • 内置高速打印机
  • 可通过浏览器实现远程数据采集功能

 

 

动态应力测试

 

检验起重机在动态载荷作用下主要承载金属结构的动应力水平,根据频谱分析等确定构件强度。

TMR-300小型多通道数据采集系统

 
  • 小型、轻量、模块化、直流驱动,适合现场测量
  • 根据不同的测量目的和传感器类型,自由组合多种测量单元
  • 100kHz高速采样
  • 0.1微应变的高分辨率模式
  • 支持多种分布连接,满足大范围多测点的要求

 

 

现场快速测量

 

测点数量较少、现场快速检查测量和确认,可以选择手持式动静态应变仪。

 

TC-32K手持式静态应变记录仪

 
  • 一触式快速插头轻松连接
  • 间隔睡眠功能实现自动测量
  • 最多可记录20个通道的传感器模式、系数和初始值的设置以及测量值,可采集多个现场点的测量数据再做后续处理
  • 高亮度LCD显示屏,操作简单
  • 低功耗,碱性电池供电,方便现场更换
  • 防溅水结构保证在户外安全使用

 

DH-14A手持式动态应变仪

 
  • 手持式,体积小,重量轻
  • 4通道同时采样,具备触发测量和自由测量模式
  • 最快采样仅需50微秒(20kHz)(单通道模式下)
  • 彩色液晶显示器,清晰显示数值和波形
  • 干电池供电,最长续航达6小时
  • 标配适合手持使用的单肩包、标配软件

 

参考文献:

[1]张桢,马俊,黄豪华,等.平头塔机起重臂断裂失效分析[J].中国特种设备安全,2015,37(5):59-63.

[2]张志斌,田佳梅.采用应力测试评估老旧起重机金属结构的实例分析[J].装备制造技术,2017,10:178-180.

[3]赵凯,倪大进,胡静波,等.应力测试结合无损检测在起重机专用梁式吊具 安全评估中的应用分析[J].内燃机与配件,2017,10:91-93.

[4]鞠成伟,赵政飞.腹板加高门式起重机的应力测试及分析[J].起重运输机械,2014,8:116-118.

 

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