2023-02-13 11:42:26 广州欧美大地仪器科技有限公司
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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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