CN105438985A

CN105438985A - 岸边桥式起重机金属结构疲劳检测系统和方法

Info

Publication number: CN105438985A
Application number: CN201511031901.8A
Authority: CN
Inventors: 江爱华; 邓贤远; 何山; 胡胜文
Original assignee: Guangzhou Academy of Special Equipment Inspection and Testing
Current assignee: Guangzhou Academy of Special Equipment Inspection and Testing
Priority date: 2015-12-30
Filing date: 2015-12-30
Publication date: 2016-03-30

Abstract

本发明公开了岸边桥式起重机金属结构疲劳检测系统和方法，该检测系统，包括多个应变传感器和检测计算机；所述多个应变传感器设置于岸边桥式起重机的多个预设位置以检测不同工况下岸边桥式起重机各个预设位置的应力数据；所述检测计算机包括计算装置与显示装置；所述计算装置与所述多个应变传感器相连以接收所述应力数据，用于生成所述应力数据的变化图像并根据预设的模型判断疲劳程度；所述显示装置与计算装置相连，用于显示所述变化图像和疲劳程度的判断结果。本方案在岸边桥式起重机实现了应力数据的实时检测显示，保证了岸边桥式起重机运行过程中的疲劳度检测和故障预警。

Description

岸边桥式起重机金属结构疲劳检测系统和方法

技术领域

本发明涉及起重设备领域，尤其涉及岸边桥式起重机金属结构疲劳检测系统和方法。

背景技术

岸边桥式起重机由于使用环境恶劣，工况复杂，工作级别较高，疲劳成为其最主要的破坏形式，当前检验技术多集中在可视化检验手段上，对于疲劳强度检验尚没有更好的办法。

《起重机设计规范》(GB/T3811-2008)中对于结构疲劳强度校核做了明确规定：采用应力比法对设计载荷应力幅进行分析计算，获取应力循环特性值，然后根据构件应力集中情况等级获取疲劳许用应力基本值，结合计算公式得到构件疲劳许用应力值。但是这种校核方法采用的设计载荷，不是设备实际工作载荷，不能反映在役设备实时疲劳强度；另外此校核方法具有较强的局限性，不能应用于现场实时检验，延迟了检验周期，影响了检验效率，容易造成不良的社会影响。

发明内容

本发明提供了岸边桥式起重机金属结构疲劳检测系统和方法，实现了岸边桥式起重机疲劳强度的实时计算，解决了现场岸边桥式起重机疲劳使用性能无法检测的难题。

本发明一方面采用岸边桥式起重机金属结构疲劳检测系统，包括多个应变传感器和检测计算机；

所述多个应变传感器设置于岸边桥式起重机的多个预设位置以检测不同工况下岸边桥式起重机各个预设位置的应力数据；

所述检测计算机包括计算装置与显示装置；

所述计算装置与所述多个应变传感器相连以接收所述应力数据，用于生成所述应力数据的变化图像并根据预设的模型判断疲劳程度；

所述显示装置与计算装置相连，用于显示所述变化图像和疲劳程度的判断结果。

其中，所述应变传感器为电阻应变传感器。

其中，所述应变传感器的个数为6个。

其中，6个所述应变传感器分别设置于岸边桥式起重机的主梁跨中内侧盖板、主梁跨中外侧盖板、门腿上部内侧腹板、主梁端部内侧盖板、门腿上部外侧腹板和门腿中部内侧盖板。

其中，所述计算装置与所述多个应变传感器通过无线网络相连。

其中，所述应变传感器与所在部件的结构节点距离至少150mm。

另一方面采用岸边桥式起重机金属结构疲劳检测方法，用于前述的检测系统，包括：

在不同检测载荷下运行岸边桥式起重机；

应变传感器检测对应位置在岸边桥式起重机运行过程中的应力数据，并将所述应力数据发送到检测计算机；

检测计算机的计算装置生成所述应力数据的变化图像并根据预设的模型判断疲劳程度，检测计算机的显示装置显示所述变化图像和疲劳程度的判断结果。

其中，所述在不同检测载荷下运行岸边桥式起重机，具体为：

在一侧门腿上方将检测系统清零后起吊不同检测载荷；依次到达主梁跨中、另一侧门腿上方、主梁跨中、一侧门腿上方。

其中，在起始位置和每个到达的位置分别停留30S。

其中，所述检测载荷包括0t、7t和7.5t。

本发明提供的技术方案，在岸边桥式起重机的多个预设位置设置应变传感器，通过应变传感器检测不同工况下岸边桥式起重机各个预设位置的应力数据，再将应力数据发送到检测计算机，生成应力数据的变化图像，并根据预设的模型判断岸边桥式起重机的疲劳程度，将变化图像和和疲劳程度的判断结果在显示装置上显示，实现了数据的实时检测显示，保证了岸边桥式起重机运行过程中的疲劳度检测和故障预警。

附图说明

图1是本发明具体实施方式中提供的岸边桥式起重机金属结构疲劳检测系统的示意图；

图2是本发明具体实施方式中提供的岸边桥式起重机的侧面示意图；

图3是本发明具体实施方式中提供的龙门式起重机的正面示意图；

图4是本发明具体实施方式中提供的龙门式起重机的侧面示意图；

图5是本发明具体实施方式中提供的岸边桥式起重机金属结构疲劳检测方法的方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

图1是本发明具体实施方式中提供的岸边桥式起重机金属结构疲劳检测系统的示意图。如图所示，该岸边桥式起重机金属结构疲劳检测系统，包括多个应变传感器10和检测计算机20；

所述多个应变传感器10设置于岸边桥式起重机的多个预设位置以检测不同工况下岸边桥式起重机各个预设位置的应力数据；

所述检测计算机20包括计算装置21与显示装置22；

所述计算装置21与所述多个应变传感器10相连以接收所述应力数据，用于生成所述应力数据的变化图像并根据预设的模型判断疲劳程度；

所述显示装置22与计算装置21相连，用于显示所述变化图像和疲劳程度的判断结果。

常见的岸边桥式起重机的侧视图如图2所示，一座岸边桥式起重机由两个如图2所示的结构并排放置组成，两个结构相同，故在此只基于一侧进行描述。岸边桥式起重机的承重主要通过前桥32、后桥31、前竖拉杆34、后竖拉杆33、前斜拉杆36、后斜拉杆35实现并通过其他用于构成三角结构的斜拉杆辅助承重。与上述承重部件对应的，每个承重部件的关键承重点设置应变传感器10，例如前桥32的中部、前桥32的前端、后桥31的中部、前斜拉杆36。在图2中，一侧的结构设置有10个应变传感器10，因为对称结构，总共至少需要20个应变传感器10，再加上为固定两侧结构起辅助作用的辅助承重结构，岸边桥式起重机需要设置的应变传感器10可能超过20个。

岸边桥式起重机另外还有一种龙门式起重机，具体请参考图3和图4，承重主要在主梁37和门腿38，主梁上设置有盖板39；为提高检测的准确度和效率，重点在岸边桥式起重机的关键部位和截面突变部位进行检测；对于岸边桥式起重机而言，这样的部位有6个，对应需要6个应变传感器10，分别设置于岸边桥式起重机的主梁跨中内侧盖板、主梁跨中外侧盖板、门腿上部内侧腹板、主梁端部内侧盖板、门腿上部外侧腹板和门腿中部内侧盖板，6个应变传感器10的具体设置位置参考图3和图4。

因为岸边桥式起重机的相当高大，为了减少布线，计算装置21与所述多个应变传感器10通过无线网络相连，通过无线网络将应力数据从应变传感器10发送到计算装置21。在金属结构的受力过程中，部件的结构节点，即部件的边界位置，应力的波动大，检测结果存在较大误差，不能真实体现金属结构的疲劳程度，所以应变传感器10与所在部件的结构节点距离至少150mm，例如150mm、240mm、300mm等，以获得尽可能准确的检测结果。

应变传感器10是基于测量物体受力变形所产生的应变的一种传感器。它是一种能将机械构件上应变的变化转换为电阻变化的传感元件。电阻应变片则是其最常采用的传感元件，例如丝式电阻应变片和箔式电阻应变片。应变传感器10及电阻应变片在现有技术中多有陈述，在此不做进一步说明。

综上所述，在岸边桥式起重机的多个预设位置设置应变传感器，通过应变传感器检测不同工况下岸边桥式起重机各个预设位置的应力数据，再将应力数据发送到检测计算机，生成应力数据的变化图像，并根据预设的模型判断岸边桥式起重机的疲劳程度，将变化图像和和疲劳程度的判断结果在显示装置上显示，实现了数据的实时检测显示，保证了岸边桥式起重机运行过程中的疲劳度检测和故障预警。

以下是本发明具体实施方式中提供的岸边桥式起重机金属结构疲劳检测方法的实施例，岸边桥式起重机金属结构疲劳检测方法的实施例基于前述的岸边桥式起重机金属结构疲劳检测系统的实施例实现，故在岸边桥式起重机金属结构疲劳检测方法的实施例不再对系统结果进行进一步说明。

请参考图5，其是本发明具体实施方式中提供的采用岸边桥式起重机金属结构疲劳检测方法的方法流程图，如图所示，该方法，包括：

步骤S101：在不同检测载荷下运行岸边桥式起重机。

步骤S102：应变传感器检测对应位置在岸边桥式起重机运行过程中的应力数据，并将所述应力数据发送到检测计算机；

步骤S103：检测计算机的计算装置生成所述应力数据的变化图像并根据预设的模型判断疲劳程度，检测计算机的显示装置显示所述变化图像和疲劳程度的判断结果。

以下结合具体数据对实际检测过程进行描述。

前文所述的两种起重机的整体检测过程中，只是二者的工况变化和检测点可能有所差别，在此具体针对龙门式起重机进行详细说明。

在本方案中，选用设备金属材料为Q235的岸边桥式起重机，测试选取岸边桥式起重机金属结构中关键部位和截面突变部位，共6处测点具体如表1所示。

表1

在实际测试过程中，按表2所示的工况进行测试。

表2

对6个测点数据进行初始判断，测点应力在各运行工况下响应结果如下：(注：响应拉应力值为正，用“+”表示或省略；响应压应力值为负，用“-”表示)

表3(单位：MPa)

由各试验工况下各应力应变测试点响应数据可知：

1)在试验工况III作用下，主梁跨中内侧盖板应力最大，最大值为-52.32MPa。

2)在所有的试验工况下，门腿上部所受应力相互对称，但对比值较大，是振动较大部位，应重点关注。

3)在所有的试验工况下，主梁跨中盖板内外侧应力均表现为较强的对称性。但是盖板内侧跨中存在损伤，存在应力陡增现象，车轮经过跨中时，所受应力增大约16MPa。

对于6个测点数据对应的各个工况下的应力数据，可以绘制时间与应力的曲线图，对应力数据进行更直观的描述和判断。根据GB/T3811-2008中对起重机金属结构载荷情况的描述，此次测试在无风环境下，不考虑风载，强度安全系数n应取1.48，此时，材料的许用应力为：其中，σ_s指金属材料的屈服值。在未考虑金属结构件自重应力的情况下，主梁跨中内侧盖板应力为52.32MPa，在安全许可范围内。

通过整机金属结构应力应变测试结果可知：主梁跨中盖板内外侧应力值均较大，是重点关注点；在所有的试验工况下，门腿上部两侧腹板测点及主梁跨中内外两侧盖板在试验工况下响应有良好的对称性，但主梁跨中存在损伤，应引起重视。在日常工作中，对于起吊额载或接近额载的工况时应尽量平稳操作，减少结构受到的冲击响应，定期检查主梁上盖板、门腿上部与主梁连接部位。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims

1.岸边桥式起重机金属结构疲劳检测系统，其特征在于，包括多个应变传感器和检测计算机；

所述检测计算机包括计算装置与显示装置；

2.根据权利要求1所述的岸边桥式起重机金属结构疲劳检测系统，其特征在于，所述应变传感器为电阻应变传感器。

3.根据权利要求1所述的岸边桥式起重机金属结构疲劳检测系统，其特征在于，所述应变传感器的个数为6个。

4.根据权利要求3所述的岸边桥式起重机金属结构疲劳检测系统，其特征在于，6个所述应变传感器分别设置于岸边桥式起重机的主梁跨中内侧盖板、主梁跨中外侧盖板、门腿上部内侧腹板、主梁端部内侧盖板、门腿上部外侧腹板和门腿中部内侧盖板。

5.根据权利要求1所述的岸边桥式起重机金属结构疲劳检测系统，其特征在于，所述计算装置与所述多个应变传感器通过无线网络相连。

6.根据权利要求1所述的岸边桥式起重机金属结构疲劳检测系统，其特征在于，所述应变传感器与所在部件的结构节点距离至少150mm。

7.岸边桥式起重机金属结构疲劳检测方法，用于权利要求1～6任一项所述的检测系统，其特征在于，包括：

在不同检测载荷下运行岸边桥式起重机；

8.根据权利要求7所述的岸边桥式起重机金属结构疲劳检测方法，其特征在于，所述在不同检测载荷下运行岸边桥式起重机，具体为：

9.根据权利要求8所述的岸边桥式起重机金属结构疲劳检测方法，其特征在于，在起始位置和每个到达的位置分别停留30S。

10.根据权利要求7所述的岸边桥式起重机金属结构疲劳检测方法，其特征在于，所述检测载荷包括0t、7t和7.5t。