門座起重機金屬結(jié)構(gòu)強度檢測與分析

林　暉 　張　靖

(1　湖北輕工職業(yè)技術(shù)學院機電工程學院　2　武漢理工大學物流工程學院)

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門座起重機金屬結(jié)構(gòu)強度檢測與分析

林暉1張靖2

(1湖北輕工職業(yè)技術(shù)學院機電工程學院2武漢理工大學物流工程學院)

摘要：針對港口生產(chǎn)安全的高要求，設計了門座起重機金屬結(jié)構(gòu)的應變電測方案，確保其金屬結(jié)構(gòu)的強度符合生產(chǎn)要求，消除了港口裝卸作業(yè)中的安全隱患。

關(guān)鍵詞：門座起重機； 應力； 檢測分析

生產(chǎn)安全關(guān)系到港口企業(yè)的發(fā)展，更關(guān)系到企業(yè)員工的人生權(quán)利，所以生產(chǎn)安全已經(jīng)成為時下各港口企業(yè)的重點工作之一。在港口生產(chǎn)安全管理中，港口裝卸搬運設備的安全管理尤為重要。門座起重機是十分常見的港口作業(yè)設備，為確保門機的安全運行，避免因結(jié)構(gòu)失效而引發(fā)的生產(chǎn)事故，對其金屬結(jié)構(gòu)的強度進行檢測和分析是十分必要的。

1門機金屬結(jié)構(gòu)檢測方法

圖1　門座起重機應力測點分布圖

依據(jù)《起重機設計規(guī)范》和《起重機試驗規(guī)范和程序》等相關(guān)門座起重機設計和檢測標準，針對門座起重機的結(jié)構(gòu)特點和工作特點，設計其金屬結(jié)構(gòu)的檢測方法，并以額定載荷為40 t的門座起重機為例進行檢測分析。為確保其金屬結(jié)構(gòu)的強度符合設計要求，需要在門座起重機金屬結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵位置，如臂架、象鼻梁、人字架、轉(zhuǎn)臺、門架等處測量其在不同工況下的應力大小。如圖1所示，在以上結(jié)構(gòu)的截面位置，布置應力測點粘貼應變片，采用應變電測的方法來測試其結(jié)構(gòu)的承載能力。

2檢測工況設定

為使門座起重機的結(jié)構(gòu)強度達到其日常工作的要求，在測試的過程中要盡可能的設置與實際工作狀態(tài)更接近的工況。因此應力檢測需要在起重機靜載和動載兩大類工況下進行[1]。其中在靜載應力檢測中，設定臂架位于K1測點的上方，臂架變幅平面與大車軌道呈45°且指向陸側(cè)，分別在空載、額定載荷(試驗載荷為40 t)和1.25倍額定載荷(試驗載荷為50 t)狀態(tài)下設置了3種工況進行應力測量。具體工況設置及應力檢測方法見表1。

在動載應力檢測中，設定臂架變幅平面與大車軌道平行，分別在額定載荷(試驗載荷為40 t)及1.1倍額定載荷(試驗載荷為44 t)狀態(tài)下設置了2種工況進行應力測量[2]。具體工況設置見表2。

表1　門機靜載應力檢測工況

表2　門機動載應力檢測工況

動載應力的檢測方法為臂架變幅平面與大車軌道平行且位于最小幅度，載荷落地，鋼絲繩松弛，儀器置“0”，記錄門機提升試驗載荷作上升、上升制動、下降、下降制動動作，然后臂架由南向西回轉(zhuǎn)至與大車軌道呈45°方向，同時臂架以額定速度變幅到最大幅度，門機提升試驗載荷作上升、上升制動、下降、下降制動動作，最后臂架回到最小幅度及起始位置，載荷落地，鋼絲繩松弛，儀器停止記錄。依據(jù)儀器所記錄的應力曲線讀取應力最大峰值和應力穩(wěn)態(tài)值并計算應力對比值(應力最大峰值/應力穩(wěn)態(tài)值)。

3應力檢測與結(jié)果分析

按照前文所述的工況設置，對40 t門座起重機金屬結(jié)構(gòu)進行了實地檢測。該機金屬結(jié)構(gòu)材料為Q235，設定安全系數(shù)n=1.33，材料許用應力為176 MPa，檢測結(jié)果如下。在靜載狀態(tài)下，空載工況最大應力位于臂架位置E1測點，其數(shù)值為+56.2 MPa(拉應力)；額定載荷最大靜載應力位于門架圓筒上部位置J1測點，其合成應力(工況2與工況1應力之和)值為-90.6 MPa(壓應力)；1.25倍載荷最大靜載應力位于門架圓筒上部位置J1測點，其合成應力(工況3與工況1應力之和)值為-101.9 MPa；均小于材料的許用應力，結(jié)構(gòu)靜強度滿足工作要求。

依據(jù)靜載應力測試結(jié)果，選取測點中靜載應力較大，且能代表各主要承載構(gòu)件的應力的B、E1、G1、H1、J1、K2測點作為動載應力測點。測試結(jié)果如圖2所示，在額定載荷工況下最大應力測點為門架圓筒上的J1測點，其應力最大峰值為-96.0 MPa，應力穩(wěn)態(tài)值為-90.6 MPa，應力對比值為1.06；1.1倍載荷工況下最大應力測點為門架圓筒上的J1測點，其應力最大峰值為-105.6 MPa，應力穩(wěn)態(tài)值為-99.4 MPa，應力對比值為1.06；所測得的應力峰值、穩(wěn)態(tài)值和對比值均在材料允許范圍內(nèi)，該門機動強度滿足工作要求。

圖2　門機J1測點動載應力曲線

4結(jié)語

通過該方法對門座起重機金屬結(jié)構(gòu)的靜載、動載應力情況進行檢測與分析，可以較客觀準確地判定起重機金屬結(jié)構(gòu)的強度是否滿足工作要求，確保港口作業(yè)機械的結(jié)構(gòu)安全性，對港口企業(yè)的生產(chǎn)安全管理有重要的意義。

參 考 文 獻

[1]GB/T3811-2005, 起重機設計規(guī)范[S]. 北京: 中國標準出版社, 2005.

[2]GB/T5905-2011, 起重機試驗規(guī)范和程序[S]. 北京:中國標準出版社,2011.

Detection and Analysis of the Structure Strength for Gantry Crane

Lin Hui1Zhang Jing2

(1School of Mechatronics Engineering Hubei Light Industry Technology Institute 2School of Logistics Engineering Wuhan University of Technology)

Abstract:Aiming at the high requirement of production safety on port, this paper designs the strain electronic logging method for the structure of gantry crane to ensure the strength of structure meets the production requirement and eliminate the potential risk during port handling operation.

Key words:gantry crane; stress; detection and analysis

DOI：10.3963/j.issn.1000-8969.2016.02.020

收稿日期：2016-03-15

林暉： 430070， 湖北省武漢市洪山區(qū)石牌嶺東二路5號