轨道式门座起重机动态测试的设计

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轨道式门座起重机动态测试的设计

上海海事大学物流工程学院　聂龙武　王重华

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　　摘　要:,法。器的精度设计测试方案,,,捉出一些关于港口机械动态测试的建议,为同类测试提供参考。

关键词:轨道式门座起重机;Abstract:Togetltoftherail-mountedcraneinrealoperatingcondition,thepopularisandthedynamictestmodelisobtainedthroughanalysisofloadtothecrane1Accordingtoandthetestinstruments’precision,theschemeisworkedout,andtestresultisanalyzed,basedrealparametersofthecrane1Intestsummarysomesuggestionfordynamictestofportalequipmentisputforward1Itoffersreferenceforsimilartest1

Keywords:rail-mountedportalcrane;dynamictest;design;analysis

　　近年来,随着国际物流业的发展,集装箱,

煤炭、矿石等运输逐步成为海洋和内陆运输的主要业务,轨道式门座起重机(以下简称门机)在码头与海洋之间货物搬运充当了重要角色,由于繁忙的物料搬运,通常具有荷载搬运空间高、移动范围大,载荷量重的特点,其安全性尤其重要,因此突出了结构强度的问题。在港口机械设计方面,为了保证足够的刚度和强度,通常选取的动载系数普遍偏大,而实际上选取较大的动载系数虽然能保证其安全性,却使整机的质量显著增加从而导致材料的耗费,变相增加了设计和制造成本。为了缩小动载系数的选取范围,在试验中,通过对应力变化的研究来解决动载系数范围问题,于是设计了动态应力测试方案。目前,对起重机的结构件主要是进行应力测试(即电阻应变法或简称电测法)。下面主要讨论40t/45m轨道式门座起重机应力电测方案,并对测试结果进行分析。

自重载荷和各种外在载荷,并将载荷传递到起重机械的支承基础上,通过力学模型求出来的内力不能正确反应构件的实际受力情况,由于此试验是为了节约材料或减轻机械设备重量,其中重点

[3]

应放在测定那些强度储备较大的构件上。

测试分为承载结构静载应力和动载应力测试2种。静载应力测试采用的设备主要是数据采集器,YJR-5数字电阻应变仪3套、拉力传感器、数字

万用表及其他辅助仪器和工具。动载应力测试采用DH5937应变测试系统2套、动态信号记录仪及相应测试软件。电阻应变片采用BF120-AA型箔式应变片,灵敏系数K=2119,电阻值R=12Ω。

2　承载结构静载测试

211　贴片位置的确定

1　测试原理及工具

金属结构是起重机的主体部分,起骨架的作

[2]

用,其重量约占整机重量的60%以上,金属结构用来安装以及布置动力装置和工作机构,承受

3上海市重点学科建设项目港口机械电子工程组成部分(T0601)

结构响应是试验设计的目标,因此,电测法的首要任务是确定应变片在门机上的位置。对门机主要构件的有限元分析后发现:在集中力或集中力偶作用处,内力有较大的变化并且出现极值,

[3]

钢架的拐弯处内力出现极值等,故测量截面的选择直接关系到贴片位置的选择,贴片位置还与结构在实际应用中可能出现问题的位置和所研究

—14—《起重运输机械》　2009(1)

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对象的物理量有关。针对40t/45m门机的结构特点和动载特点,为了便于分析与计算,在现场测量门机各主要构件在各种工况下的动载应力变化,应做到测量工作方便、安全的断面、满足测量目的、尽可能少的断面和点位的原则,应变片布置在门机的主要构件上。图1为结构应力测试主要断面的示意图,由图1可知主要布置在转台上部的象鼻梁,主臂架、大小拉杆、人字架等处

。

3　承载结构动态测试

311　测试条件及工况

根据门机的受载情况,选择典型测点A1、C1、D1作为研究对象,测试其应力在不同工况下

的变化。方案如下:门机做起升运动、大车和旋转机构保持不动;向,3;(总重约50t);,起升钢丝绳分别为半松弛、

2种状态,但钢丝绳松弛量应保持一致,对仪器进行调零。

起升机构以3种不同的加速度将试验载荷加速起升至足够高度(保证应变信号稳定),用DH5937应变测试系统测量、记录拉力传感器和各

个测点位置处应变片在试验载荷加速起升过程中应力的动态变化,以分析钢丝绳拉力和门机结构

图1　门机测点布置示意图

不同部位应力的动态变化,确定起升动载系数。312　测试结果

212　测试条件及工况

拟定静载测试工况为:门机做起升运动、大车和旋转机构保持不动,臂架固定于垂直大车轨道方向,起升绳绳头与试验载荷间串接拉力传感器,试验载荷着地,起升钢丝绳松弛,对仪器进行调零。试验载荷为40t,起升机构缓慢起动,将试验载荷起升离地至2m左右。幅度分别处在最小幅度、中间幅度和最大幅度等3种工况,稳定

后测读拉力传感器(一个通道,全桥接法)与各应变片(其余通道,半桥接法)静载应力读数。213　测试结果

每个工况下的相关动作时间记录见表2,所取位置测得应力值见表3。

表2　动作情况时间表

时间动作时间动作时间动作时间动作时间动作

161挡起升612挡起升1113挡起升1434挡起升

39

43

s52

制动

77

下降

84

落地

96

制动

120

下降

122

落地

133

制动

15l

下降

154

落地

167

每种幅度测试3次,最后取3次测试的平均值,所得的承载结构静载应力测试数据见表1。

表1　各工况下静态应力测量结果

测点

A1C1D1E1FlF2GlHl

MPa

制动

190

下降落地

采样结束

表3　3个典型测点的应力值

MPa

最小幅度

-5156-18133-318l-25165-30190-27160+7193+22197

中间幅度

+31131-3811l+26188-23138-4174-0121+21122+0172

最大幅度

+53125-19190+41141-26130+1124+3119+36187-8165

A1

位置编号

速度

1挡2挡3挡4挡

全局最大

611186l1186111861118

全局最小

-14111-14111-1411114111

最大应力

5317959166015861118

最小应力

4917l441744517942155

　《起重运输机械》　2009(1)—15—

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续表3

位置编号

速度

1挡C1

2挡3挡4挡1挡

D1

2挡3挡4挡

表4　最大幅度下不同速度时的动载系数

最大应力

-28197-32114-33112-321824916454124551全局最大

516651665166516655183551835518355183

全局最小

-33112-33112-33112-33112-6119-6119-6119-19

最小应力

-26171-24114-24114-2217146147421443140项目动载系数值

测点

A1C1Dl

1挡110411041105

2挡1116l1131116

3挡111711161120

4挡111811171119

图2　钢丝绳动载系数变化

4　411　静载测试结果分析

门机金属结构的材料一般采用普通结构钢

(Q235),其屈服极限为235MPa,根据文献[4]的设计要求,按载荷取安全系数n=1148,从而得出构件的许用应力为

σs[σ]==158178MPa

n1148

本文中的静态测量数据包括了结构自重产生的应力,即文献[5]中提到的门机自重应力在15MPa左右。针对40t/45m门机结构,分析各典型

图3　最大幅度动载系数变化

11A1　21C1　31D1

载系数的总体趋势增大 …… 此处隐藏：4162字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……