起重机主梁应力检测点位置的选择

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起重机属于特种设备,一旦发生事故,会造成人员伤亡和重大的经济损失。目前,我国对起重机没有强制性报废年限的要求,且由于起重机造价较高,很多起重机已超过设计使用年限还在继续使用,这就需要加强对这类设备的检测,保证其安全使用。也就是通过动态应变仪,对起重机主梁进行疲劳强度检测。在检测点粘贴应变片,对起重机主梁进行应力检测。因此检测点位置选择是一个非常重要的问题,只有将应变片粘贴在主梁上的危险位置,才能检测到主梁上应力或应力幅的状态,从而对主梁疲劳强度进行校核,保证起重机的安全使用,下面以门式起重机箱形主梁为例,探讨检测点位置的选择。

应力检测点位置选择

1.跨中下盖板位置;是指跨度中心线两侧1/4小车轴距的位置,当小车运行到跨度中部时,此处的弯矩最大。由于跨内梁的截面尺寸相等,此处将出现最大正应力,主应力方向和主梁方向一致,上盖板受挤压,下盖板受拉伸。由于钢板的抗拉强度低于抗压强度,因此应变片粘贴在该位置的下盖板外表面上,距离下盖板边缘20mm,方向与主梁一致。

2.悬臂根部位置;当小车运行到有效悬臂处时,悬臂根部出现最大弯矩,此截面应力最大的点是小车轨道附近,此处有弯曲正应力,车轮通过的挤压应力,此处的剪应力也是最大的,主应力方向和主梁方向一致,上盖板受拉伸、下盖板受挤压。应变片粘贴在该部位的上盖板上,距离小车轨道内侧10mm,距离支腿外侧10mm,方向与主梁一致。

3.1/6-1/4跨位置;主腹板与上盖板的焊缝处,是出现最大应力幅值的地方,即最大应力减去最小应力(拉伸取正值,挤压取负值)。它是小车处于有效悬臂位置时在跨度内部引起的正弯矩产生的应力,该应力减去小车在跨度中部引起的负弯矩广义影响线数值最大位置的应力,曲线上该点的切线斜率与小车在有效悬臂时在跨内引起的弯矩的斜率相同。在这个位置有弯曲正应力,车轮通过的挤压应力,剪应力也很大,由于该处主应力的方向是变化的,所有应粘贴应变花,应变花的3片应变片的方向分别与主梁方向成0°、45°、90°。应变花粘贴在主腹板上,距离上盖板与主腹板焊缝10mm。进行应力分析时,取最大应力幅值时的应变片采集的数值。

4.对于有水平轮的单箱形主梁门式起重机,水平轮轨道在主腹板与下盖板焊缝处的主腹板外表面上,有很大的弯曲拉应力,包括水平轮通过的局部挤压应力,以及由于水平轮没有对准下盖板,在主腹板上形成的局部弯曲应力。在水平轮轨道上沿附近的主腹板上容易出现裂纹,因此,在跨度中部、悬臂根部的主腹板上,距离水平轮轨道上沿10mm处应粘贴应变片,应变片方向与主梁方向垂直,在1/6-1/4跨处的主腹板上,距离水平轮轨道上沿10mm处,粘贴应变花,应变花的1片应变片的方向与主梁方向平行。

应力检测案例分析

对某铁路货场的一台双箱形主梁的门式起重进行了应力检测实验,该起重机额定载荷为32t,工作级别为A6,已使用20年。采用电阻值为120Ω、灵敏系数为2.00-2.20、基底尺寸为9.4mm*5.0mm的应变片和基地尺寸为15.4mm*15.4mm的应变花,分别粘贴在主梁的6个位置:

1.跨中下盖板位置,距离下盖板边缘20mm,距离跨度中心线500mm(1/4小车轴距),粘贴应变片,方向与主梁一致;

2.跨中上盖板位置,在跨度中心线的上盖板上,距离小车轨道内侧10mm,粘贴应变片,方向与主梁一致;

3.1/5跨位置,在1/5跨度处的主腹板上,距离上盖板与主腹板焊缝10mm,粘贴应变花,应变片的1片应变片与主梁平行;

4.1/3跨位置,在1/3跨度处主腹板上,距离上盖板与主腹板焊缝10mm,粘贴应变花,应变花的1片应变片与主梁平行;

5.悬臂根部位置,在悬臂根部上盖板上,距离小车轨道内侧10mm,距离支腿外侧10mm,粘贴应变片,方向与主梁一致;

6.1/2悬臂位置,在1/2悬臂处的上盖板上,距离小车轨道内侧10mm,粘贴应变片方向与主梁一直,每个粘贴位置都进行磨平,用酒精清洗,用502粘结剂将应变片粘贴,然后用硅橡胶将其覆盖,保证绝缘。

应力检测数据分析

起吊额定载荷,大、小车同时运行,小车在主梁上全程往返运行,经动态应变仪采集。在1/5跨位置,粘贴的是应变花,由于与主梁45°的应变片的应力幅最大,取该应变片的数值。在1/3跨位置,粘贴的是应变花,由于与主梁平行的应变片的应力幅最大,取该应变片的数值。

从数据可以看出,跨度内部最大应力发生在跨中下盖板位置,悬臂端最大应力发生在悬臂根部位置(上盖板),最大应力幅发生在1/5跨位置(主腹板)。由于疲劳裂纹不仅与应力幅有关,而且与应力大小有关,因此这3个位置是产生疲劳裂纹的危险点。

以上就是起重机在进行应力检测时,检测点位置的研究分析,如果您还想了解更多信息,可直接咨询南京聚航科技,我们欢迎您的选购。