90 0 t造船龍門起重機主梁自重應(yīng)力測試及分析

江愛華 王偉雄 高海生 王新華 齊 凱（廣州市特種機電設(shè)備檢測研究院 廣州 510180）

90 0 t造船龍門起重機主梁自重應(yīng)力測試及分析

江愛華 王偉雄 高海生 王新華 齊 凱
（廣州市特種機電設(shè)備檢測研究院 廣州 510180）

對某港口一臺在建900t造船龍門起重機，進(jìn)行了主梁自重應(yīng)力測試研究。以測試主梁分段平放在胎架上作為測試基點，通過應(yīng)力測試，得到了起重機主梁在抬吊過程中產(chǎn)生的自重應(yīng)力和自振頻率。結(jié)果表明，隨著測試主梁兩端提升油缸的逐漸加力，主梁跨中產(chǎn)生的自重應(yīng)力逐漸增加，并與提升力成線性關(guān)系；在整個提升過程中，主梁自振頻率維持在0.1Hz以內(nèi)。

龍門起重機 主梁 自重應(yīng)力 應(yīng)力測試

造船龍門起重機主要用于造船廠制造船體的場合，用于船體分段的升降、吊運、空中翻轉(zhuǎn)及分段合攏等動作，以適應(yīng)造船工藝的需要。某造船基地在建的一臺900t龍門起重機，主梁底部高76m，跨度176m，剛性腿為變截面箱式結(jié)構(gòu)，柔性腿為人字形結(jié)構(gòu)。現(xiàn)對該龍門起重機進(jìn)行自重應(yīng)力測試，以測試主梁分段平放在胎架上作為測試基點，測試其提升過程中產(chǎn)生的自重應(yīng)力大小。

1 測點布置

主梁長183m，寬11m，高12m，單梁寬4.3m，測試選取主梁跨中截面，Q345如圖1（a）所示，測點位置和編號如圖1（b）所示。

圖1 測試主梁及其位置示意圖

2 測試結(jié)果與分析

在提升主梁過程中，提升鋼絲繩逐漸加力，先施力40%，持續(xù)5min，觀察主梁有無異常，再施力60%，逐次加力直至主梁被完全提升。結(jié)合所測主梁微應(yīng)變，根據(jù)應(yīng)力應(yīng)變公式轉(zhuǎn)換成應(yīng)力，結(jié)果如圖2所示。

圖2 主梁提升過程產(chǎn)生的自重應(yīng)力

從圖2可以看出，當(dāng)主梁被完全提升之后，最終主梁產(chǎn)生的自重應(yīng)力分別為52.9MPa和56.12MPa。

對自重應(yīng)力數(shù)據(jù)進(jìn)行頻譜分析，結(jié)果如圖3所示，可見，主梁所測自重應(yīng)力頻率在0.1Hz以內(nèi)。

圖3 所測應(yīng)力頻譜分析

當(dāng)提升鋼絲繩施力40%時，主梁內(nèi)產(chǎn)生的自重應(yīng)力分別為10.56MPa和14.08MPa；提升鋼絲繩施力60%時，主梁內(nèi)產(chǎn)生的自重應(yīng)力分別為17.55MPa和21.34MPa；提升鋼絲繩施力80%時，主梁內(nèi)產(chǎn)生的自重應(yīng)力分別為33.72MPa和37.77MPa；提升鋼絲繩施力100%時，主梁內(nèi)產(chǎn)生的自重應(yīng)力分別為52.9MPa和56.12MPa。將提升鋼絲繩施力與主梁產(chǎn)生的自重應(yīng)力建立關(guān)系圖，如圖4所示。

圖4 提升鋼絲繩施力與自重應(yīng)力的關(guān)系

由圖4可以看出，提升鋼絲繩的施力與主梁自重應(yīng)力具有一定的線性關(guān)系，隨著提升鋼絲繩逐漸施力，主梁內(nèi)部產(chǎn)生的自重應(yīng)力逐漸增加，且兩根主梁產(chǎn)生的自重應(yīng)力相差不大，在整個施力過程中，Ⅱ梁比Ⅰ梁自重應(yīng)力大4MPa左右，說明兩根主梁在提升過程中沒有產(chǎn)生較大的變形。

通過應(yīng)力測試得到起重機主梁自重應(yīng)力的大小，在起重機吊載和維修過程中具有非常重要的作用。

1） 當(dāng)起重機工作時，可以計算得到起重機主梁在額載和動載作用下的絕對應(yīng)力，這是衡量起重機能否正常工作的重要指標(biāo)；

2） 起重機主梁在使用中出現(xiàn)的故障難以通過直觀檢查出來，在已知自重應(yīng)力大小的前提下，通過應(yīng)力測試能有效的發(fā)現(xiàn)故障，為改造修復(fù)提供依據(jù)。

3） 起重機主梁金屬結(jié)構(gòu)設(shè)計是否合理，可以通過力學(xué)模型進(jìn)行簡化計算，對比測試所得的自重應(yīng)力值，來進(jìn)行主梁的校核設(shè)計，同時也可以改進(jìn)設(shè)計。

應(yīng)力測試是研究起重機主梁強度、剛度等指標(biāo)的重要手段。事實證明，在已知自重應(yīng)力的前提下進(jìn)行應(yīng)力測試，對于起重機設(shè)計、制造和故障診斷有很重要的作用。

3 結(jié)論

通過對龍門起重機主梁進(jìn)行自重應(yīng)力測試發(fā)現(xiàn)，主梁自重應(yīng)力值隨著提升鋼絲繩施力的增加而增大，并且與提升力成線性關(guān)系。另外，自重應(yīng)力在故障診斷、維修改造和設(shè)計校核中有很重要的作用。

1 李菁,靳慧,丁克勤.300t造船龍門起重機結(jié)構(gòu)動力特性分析[J].武漢理工大學(xué)學(xué)報,2012 （3）:54～58.

2 徐宏偉,張全福.大型造船龍門起重機主梁結(jié)構(gòu)形式的研究[J].機械工程師,2010（3）:131～132.

3 李屹東,劉金,趙章焰.造船龍門起重機載荷譜的編制方法[J].起重運輸機械,2012（4）:6～10.

4 汪雅棋,溫華兵,沈超明,崔京寶.600t起重機起吊系統(tǒng)強度校核及應(yīng)力測試分析[J].起重運輸機械,2010（10):19～23.

5 胡東明.基于模糊集合的龍門起重機支腿設(shè)計.中國特種設(shè)備安全[J] ,2013,29（06):12～14

Gravity Stress Testing for the 900t Shipbuilding Gantry Crane

Jiang Aihua Wang Weixiong Gao Haisheng Wang Xinhua Qi Kai
(Guangzhou Academy of Special Equipment Inspection ＆ Testing Guangzhou 510180)

Abstrsctthe gravity stress testing is taked for the 900t shipbuilding gantry crane in a constructing port,fl ating the main gantry segment on the rack is taked the testing basis,through the stress testing,the gravity stress and vibration

frequency are produced in the crane girder lifted, The results show that with the test girder gradually augmented, the main girder gravity stress generated gradually increased, and with the lifting force is linear; throughout the upgrade process, the main girde vibration frequency maintainedat 0.1Hz or less.

Gantry cranes Girder Gravity stress Stress test

X924.3

B

1673－257X(2014)10－55－02

10.3969/j.issn.1673-257X.2014.10.014

江愛華（1983～),男,碩士,工程師,從事起重機結(jié)構(gòu)安全檢測及研發(fā)。

2014-04-02）