探析起重機械安裝中的應(yīng)力測試技術(shù)

闞亮

摘 要：起重機械在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用越來越廣泛，其機械質(zhì)量直接影響著機械操作性能及機械運行的安全性。在起重機械安裝過程中，其構(gòu)件安裝會產(chǎn)生應(yīng)力變化，局部應(yīng)力變化對整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性存在著一定影響。在起重機械安裝過程中采取應(yīng)力測試技術(shù)，可以有效判斷結(jié)構(gòu)安全性。通過應(yīng)力測試，充分保障起重機械安裝質(zhì)量，實現(xiàn)起重機械安裝的綜合效益。結(jié)合試驗項目，對起重機械安裝過程中應(yīng)力測試技術(shù)的應(yīng)用及結(jié)果進行分析。

關(guān)鍵字：起重機械 安裝 應(yīng)力測試技術(shù)

1.試驗項目概述

在某企業(yè)中，需要進行一臺起重量為600t的門式起重機安裝，為保證安裝過程的安全性，保障起重機械安裝質(zhì)量及效益，企業(yè)決定對門式起重機主梁提升過程進行應(yīng)力監(jiān)測。該起重機械門架結(jié)構(gòu)主要是由行走機構(gòu)、單柱箱型剛性腿、梯形主梁與人字形圓管柔性腿等構(gòu)成。起重機械額定起重能力為：上小車，起重值為：2×300t；下小車起重值為：350t+20t。起重機械軌跡為182m，起重高度軌下為9m，起重高度軌上為90m。起重機械安裝后自重值為4615t，其長寬高值分別為189.9m×58m×116。

該企業(yè)在進行起重機械提升時采取的是先進的液壓整體提升技術(shù)，并在主梁兩頭搭設(shè)130m左右提升塔架。塔架設(shè)計為桁架結(jié)構(gòu)，配置8支350t液壓鋼于每個塔架主梁上，在計算機集中控制基礎(chǔ)上實現(xiàn)整體提升。在起重機械試吊階段，其起重量設(shè)計為大梁+檢修吊車+上小車，共25182KN，千斤頂加載由0值到全部荷載等級實現(xiàn)，需要通過十次加載。

2.應(yīng)力測試技術(shù)及其目的

應(yīng)力測試技術(shù)主要是通過測量應(yīng)變片阻值，并計算出鋼材所能夠承受力的大小與方向。一般來說，應(yīng)變片薄片其電阻值多為120Ω，應(yīng)用特殊膠水，將應(yīng)變片與鋼材進行貼合，在鋼材受力變形后，拉壓應(yīng)變片則會將應(yīng)變片阻值進行改變。通過應(yīng)變儀采集應(yīng)變片數(shù)據(jù)，在分析鋼材特性的基礎(chǔ)上，獲得材料受力情況。在起重機械安裝中采取應(yīng)力測試技術(shù)，對主體結(jié)構(gòu)在試吊工程中出現(xiàn)的應(yīng)力與應(yīng)變進行測定，將測定結(jié)果與理論計算結(jié)果進行對比與研究，可以對結(jié)構(gòu)安全性進行判斷。通過應(yīng)力測試技術(shù)，對起重機械主要構(gòu)件在安裝過程中其受力區(qū)域內(nèi)應(yīng)力變化狀況進行監(jiān)測，找出應(yīng)變與荷載變化之間存在的關(guān)系，以保證起重機械安裝過程的安全性。在起重機械安裝過程中，如出現(xiàn)突然性大風或不利狀況，應(yīng)及時采取處理措施，保證起重機械結(jié)構(gòu)體系在荷載下保持安全性。

3.起重機械應(yīng)力測試技術(shù)應(yīng)變片布置

在該企業(yè)中，進行起重機械安裝過程中合理布置應(yīng)變片，其應(yīng)變片布置情況如下：第一，在塔架主梁跨中上翼緣上表面相距腹板60mm位置布置8片應(yīng)變片；第二，于塔架主梁跨中下翼緣上表面相距腹板60mm位置布置8片應(yīng)變片；第三，在塔架格構(gòu)56m位置，4柱背心側(cè)與內(nèi)心側(cè)布置32片應(yīng)變片；第四，塔架主梁兩端腹板內(nèi)側(cè)，選擇中間高度布置16片應(yīng)變花；第五，塔架格構(gòu)柱頂截面柱下段高度中心與上段高度中心內(nèi)外側(cè)共布置32片應(yīng)變片；第六，在塔架格構(gòu)柱柱腳斜桿中段位置布置32片應(yīng)變片。

整體布置112片應(yīng)變片，16片應(yīng)變花。在每一次加載后，都應(yīng)通過應(yīng)變儀進行應(yīng)變變化情況觀測，直到應(yīng)變穩(wěn)定并進行記錄為止。在起重機械安裝不加載時，白天應(yīng)間隔4個小時進行一次讀數(shù)，夜晚應(yīng)間隔6-8個小時進行一次讀數(shù)。在該企業(yè)中，綜合考慮晝夜溫差等情況，為消除溫度變化對數(shù)據(jù)影響，每個點采取自補償方式。應(yīng)用200m屏蔽雙絞線并保證內(nèi)阻誤差在±0.3Ω范圍內(nèi)，以減少外界環(huán)境與內(nèi)阻對測量結(jié)果的影響。在起重機械安裝過程中，考慮其格構(gòu)應(yīng)用的是16錳鋼，其強度極限在471-510Nb范圍內(nèi)，屈服極限則在274-343Mb范圍內(nèi)，彈性模型取值為210×109N/cm?。

4.起重機械提升過程研究

在起重機械提升之前，對提升液壓缸及應(yīng)變儀等進行檢查，保證其質(zhì)量的基礎(chǔ)上進行起吊作業(yè)，起吊分十次加載，數(shù)據(jù)出現(xiàn)較大變化。通過收集數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)，應(yīng)變花顯示角度為43°，與計算值相接近；研究發(fā)現(xiàn)主梁數(shù)據(jù)正常、56m位置鋼架受壓力正常；數(shù)據(jù)顯示格構(gòu)柱柱腳斜桿中段數(shù)據(jù)出現(xiàn)異常，副塔一邊斜桿承受拉力，另一邊則承受較大壓力，其數(shù)值表現(xiàn)為不正常上升，管件變形最大數(shù)據(jù)為1300微應(yīng)變，在提升過程中，數(shù)據(jù)最終達到了1700微應(yīng)變，其應(yīng)變值達到了材料極限；卸載后數(shù)據(jù)基本復位，但超過1500微應(yīng)變數(shù)據(jù)則恢復十分緩慢，甚至有些材料不再恢復，說明材料變形嚴重，進入塑性區(qū)。通過格構(gòu)檢查發(fā)現(xiàn)塔架基礎(chǔ)出現(xiàn)下沉，且地腳螺栓出現(xiàn)松動問題。通過禁固所有螺栓，從頂梁到地面對鋼材尺寸進行測量，最大限度消除起重機械安裝過程中應(yīng)力過于集中的問題。重新試吊后取得成功，逐步提升并完成起重機械安裝。

在起重機械安裝過程中，應(yīng)用應(yīng)力測試技術(shù)對測量過程中數(shù)據(jù)進行測量，獲得梁最大正壓力值為96.1N/nm?，柱最大壓應(yīng)力為49.2 N/nm?，斜桿最大壓應(yīng)力值為38.7 N/nm?。通過應(yīng)力測試判斷，在結(jié)構(gòu)系統(tǒng)處于滿載狀態(tài)時，其應(yīng)力狀況仍小于材料設(shè)計抗力，滿足起重機械安全安裝的要求。

5.結(jié)語

起重機械屬于工業(yè)生產(chǎn)中十分重要的機械設(shè)備，起重機械安裝質(zhì)量直接影響著其操作性能及運行質(zhì)量。在進行起重機械安裝過程中，其裝配產(chǎn)生應(yīng)力容易對整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性造成影響，帶來安裝質(zhì)量問題，影響起重機械安裝安全性。提出在起重機械安裝過程中應(yīng)用應(yīng)力測試技術(shù)，通過應(yīng)力測試技術(shù)，對起重機械安裝過程進行測試，充分保障起重機械安裝質(zhì)量，實現(xiàn)工程施工綜合效益。

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