簡(jiǎn)便實(shí)用的起重機(jī)大車輪壓測(cè)定方法

簡(jiǎn)便實(shí)用的起重機(jī)大車輪壓測(cè)定方法袁桂芳;張媛;張一輝;朱建康;李淑娟【摘要】提出了一種基于應(yīng)變計(jì)測(cè)定起重機(jī)大車輪壓的方法。此方法不僅簡(jiǎn)便、實(shí)用，能準(zhǔn)確測(cè)定各個(gè)輪壓的實(shí)際大小，彌補(bǔ)計(jì)算法的缺陷，還能直觀地反映起重機(jī)在各種工作情況下輪壓的不均勻性，為起重機(jī)車輪的設(shè)計(jì)優(yōu)化、使用和維護(hù)以及節(jié)約土建成本提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。%Thepaperputsforwardacranewheelpressuredeterminationmethodbasedonthestrainometer,whichisasimpleandpracticalapproach,abletonotonlyaccuratelymeasuretheactualpressureofeachwheel,makeupforthecalculationdefect,butalsodirectlyreflectunevennessofwheelpressureunderdifferentworkingconditions.Thestudyprovidesbasicdatafordesignoptimization,use,andmaintenanceofthecranewheel,andcivilengineeringcostreduction.【期刊名稱】《起重運(yùn)輸機(jī)械》【年(卷)，期】2014(000)010【總頁(yè)數(shù)】5頁(yè)(P26-30)【關(guān)鍵詞】起重機(jī);大車輪壓;測(cè)定【作者】袁桂芳;張媛漲一輝;朱建康;李淑娟【作者單位】江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗(yàn)研究院南通分院南通226011;中國(guó)計(jì)量學(xué)院杭州310018;江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗(yàn)研究院南通分院南通226011;江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗(yàn)研究院太倉(cāng)分院太倉(cāng)215400;江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗(yàn)研究院南通分院南通226011【正文語(yǔ)種】中文【中圖分類】TH21起重機(jī)大車輪壓是起重機(jī)的重要參數(shù)，也是工業(yè)廠房和大車軌道基礎(chǔ)的主要設(shè)計(jì)載荷和依據(jù)。大車輪壓是由設(shè)計(jì)人員根據(jù)起重機(jī)的起重量、自重、跨度、移動(dòng)小車位置等利用平衡條件計(jì)算出來(lái)的。為了簡(jiǎn)化計(jì)算，認(rèn)為同一軌道上各個(gè)車輪的輪壓是均勻分布，而且只給出在最不利工況下的平均最大輪壓。目前，多數(shù)起重機(jī)采用四支點(diǎn)式的結(jié)構(gòu)，這種布置具有良好的對(duì)稱性和工藝性，并且穩(wěn)定性高，但理論上講，三點(diǎn)確定一平面，四點(diǎn)支承實(shí)為一靜不定系統(tǒng)，這種結(jié)構(gòu)的輪壓分配是超靜定的，各支點(diǎn)實(shí)際承受的壓力（輪壓）很難準(zhǔn)確計(jì)算。況且輪壓的分配還與結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)的剛度、結(jié)構(gòu)的制造精度和軌道的平整度等有關(guān)，所以要精確計(jì)算很難做到?，F(xiàn)有的起重機(jī)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)初期許多參數(shù)尚不確定，常根據(jù)設(shè)計(jì)手冊(cè)中的參考圖表或經(jīng)驗(yàn)公式估算而得，為了安全估算得出的輪壓往往偏大、保守，這樣使得選用的起重機(jī)車輪、設(shè)計(jì)建造的廠房和軌道基礎(chǔ)，因?yàn)楦辉?qiáng)度過多而造成浪費(fèi)。隨著物流行業(yè)需要和經(jīng)濟(jì)建設(shè)的不斷發(fā)展，起重機(jī)的擁有量迅速增加，噸位要求也不斷增加，起重機(jī)朝著大型化、高效化和重型化的方向發(fā)展，為了控制起重機(jī)車輪的輪壓，車輪的數(shù)量也安裝得越來(lái)越多。隨著車輪數(shù)目的增加，輪壓的準(zhǔn)確計(jì)算就更加困難，計(jì)算值跟實(shí)際值的偏差也愈發(fā)難以預(yù)料了。因此，有必要真實(shí)掌握起重機(jī)輪壓的實(shí)際大小，為起重機(jī)車輪的設(shè)計(jì)優(yōu)化、使用和維護(hù)以及節(jié)約土建成本提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。目前起重機(jī)大車輪壓的測(cè)定尚沒有統(tǒng)一的方法，本文提出一種在大型起重機(jī)械安全評(píng)估的實(shí)踐中摸索出來(lái)的輪壓測(cè)定方法，該方法簡(jiǎn)便實(shí)用。1.1測(cè)定原理起重機(jī)由于其體積龐大自重?cái)?shù)以噸計(jì)，直接測(cè)定大車輪壓難以實(shí)現(xiàn)，但是，可以利用電阻應(yīng)變片間接電測(cè)法對(duì)起重機(jī)大車的輪壓進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)。大車車輪是起重機(jī)和大車軌道之間傳力的唯一零件，軌道上鉛垂方向的力來(lái)自車輪，輪壓測(cè)定原理就是根據(jù)起重機(jī)車輪壓過大車軌道時(shí)，作用于軌道上的鉛垂方向的力會(huì)使軌道產(chǎn)生應(yīng)變的特點(diǎn)，將電阻應(yīng)變片（簡(jiǎn)稱應(yīng)變片）粘貼在被測(cè)車輪走過的軌道側(cè)面，當(dāng)車輪走過時(shí)應(yīng)變片隨著軌道一起變形，應(yīng)變片的電阻值將發(fā)生相應(yīng)的變化，動(dòng)態(tài)信號(hào)測(cè)試分析系統(tǒng)將電阻變化轉(zhuǎn)換成應(yīng)變值并記錄下來(lái)，依據(jù)實(shí)驗(yàn)室輪壓一應(yīng)變標(biāo)定曲線將應(yīng)變?cè)贀Q算成輪壓，讓每個(gè)大車車輪都?jí)哼^布有應(yīng)變片的檢測(cè)點(diǎn)，就能測(cè)定每個(gè)車輪的輪壓。圖1是輪壓測(cè)定原理示意圖。通常，起重機(jī)出廠時(shí)銘牌會(huì)標(biāo)明起重機(jī)空載時(shí)的總質(zhì)量，也就知道了起重機(jī)的總重力（總重力等于總質(zhì)量乘以重力加速度）。因?yàn)槠鹬貦C(jī)空載時(shí)輪壓的總和與起重機(jī)的總重力相等，總的應(yīng)變與總的輪壓呈正比，也就與起重機(jī)的總重力呈正比。因此，測(cè)出起重機(jī)空載時(shí)的總應(yīng)變就可確定每個(gè)應(yīng)變所對(duì)應(yīng)的輪壓值，而不必在實(shí)驗(yàn)室采集輪壓一應(yīng)變標(biāo)定曲線了。1.2儀器和方法選擇可以保證起重機(jī)所有車輪都能通過的大車軌道的合適位置布置應(yīng)變片，一般位于相鄰壓板的中間，應(yīng)變片貼于軌道的側(cè)面，電阻絲長(zhǎng)度方向垂直于軌道頂面，采用半橋接線、溫度逐點(diǎn)補(bǔ)償?shù)姆椒?，將?的儀器連接成圖2所示的本地網(wǎng)絡(luò)化輪壓監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，測(cè)試的數(shù)據(jù)通過監(jiān)控主機(jī)顯示、存儲(chǔ)、分析。起重機(jī)空載、小車位于合適位置時(shí)，讓大車以較低速度勻速駛過貼片的部位，記錄應(yīng)變時(shí)間波形，每個(gè)波形的谷值應(yīng)變對(duì)應(yīng)于輪壓。將起重機(jī)的自重除以總的谷值應(yīng)變，就得到應(yīng)變與輪壓的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即進(jìn)行了標(biāo)定。隨后，可以根據(jù)設(shè)定的測(cè)試工況，起吊設(shè)定的起重量，小車位于設(shè)定的位置，開動(dòng)大車，讓大車輪壓過貼片部位，收集相應(yīng)的應(yīng)變值，通過監(jiān)控主機(jī)的換算，可直接得到各個(gè)車輪在各種工況下的輪壓值，十分方便。某發(fā)電有限公司卸煤碼頭使用的32t橋式抓斗卸船機(jī)（見圖3）,為了獲得該卸船機(jī)的各個(gè)車輪的實(shí)際輪壓值，采用此法進(jìn)行實(shí)際測(cè)定。該卸船機(jī)共有36個(gè)車輪，前門框側(cè)大車軌道上有20個(gè)、后門框側(cè)大車軌道上有16個(gè)，車輪的分布、編號(hào)和應(yīng)變片的位置見圖4。為了了解應(yīng)變?cè)谲壍纼蓚?cè)的一致性和防止應(yīng)變片在測(cè)定過程中的意外損壞，在每個(gè)布片位置均設(shè)置了2個(gè)測(cè)定點(diǎn)，應(yīng)變片貼于測(cè)點(diǎn)處，測(cè)點(diǎn)編號(hào)如圖5所示。輪壓測(cè)量方法：在每個(gè)測(cè)點(diǎn)處貼工作應(yīng)變片、布置溫度補(bǔ)償片，按圖2接好儀器，抓斗空載位于料倉(cāng)上方，使起重機(jī)大車運(yùn)行經(jīng)過每處測(cè)點(diǎn)，收集應(yīng)變信號(hào)，如圖6~圖9所示。讀出每個(gè)車輪引起的應(yīng)變谷值fi（數(shù)據(jù)見表2），計(jì)算其平均值Fi。前門框側(cè)大車軌道上的車輪引起的Fi=（fiA+fiB）/2,i=1~20;后門框側(cè)大車軌道上的車輪引起的Fi=（fiC+fiD）/2,i=21~36;應(yīng)變谷值平均值的總和F=F1+F2+......+F36=12908.5版，已知起重機(jī)整機(jī)質(zhì)量為1060.4t,則可計(jì)算出各大車輪的輪壓Pi=GFi/F,輪壓值見表2。實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)顯示最大輪壓是49.66t,出現(xiàn)在前門框側(cè)大車軌道上的10號(hào)車輪上；最小輪壓是13.35t,出現(xiàn)在后門框側(cè)大車軌道上的33號(hào)車輪上。每個(gè)車輪上的輪壓不一樣，前門框側(cè)大車軌道上的車輪輪壓普遍大于后門框側(cè)大車軌道上的輪壓。若將各個(gè)測(cè)點(diǎn)上的應(yīng)變值及每個(gè)車輪引起的平均應(yīng)變值以折線圖（見圖10、圖11）的形式展示，則可更直觀地掌握每個(gè)車輪和所有車輪的輪壓大小及其分布情況。系列1是測(cè)點(diǎn)A得到的應(yīng)變值折線，系列2是測(cè)點(diǎn)B得到的應(yīng)變值折線，系列3是測(cè)點(diǎn)各個(gè)車輪的平均應(yīng)變值折線系列1是測(cè)點(diǎn)C得到的應(yīng)變值折線，系列2是測(cè)點(diǎn)D得到的應(yīng)變值折線，系列3是測(cè)點(diǎn)各個(gè)車輪的平均應(yīng)變值折線基于應(yīng)變計(jì)測(cè)定起重機(jī)大車輪壓的方法，測(cè)點(diǎn)少，布片方便，儀器連接及其操作簡(jiǎn)單，避免了在車輪上布片的缺陷［1,2］。因?yàn)檐囕喪沁\(yùn)動(dòng)的，與周圍零部件的連接較多，空間受到限制，每個(gè)車輪上均需布片才能測(cè)得各個(gè)車輪的輪壓，車輪數(shù)量越多布片測(cè)點(diǎn)越多，布置應(yīng)變片和連接儀器的難度就越大。而在軌道上布片，由于軌道固定、平直、有較寬松的布置應(yīng)變片的空間，便于應(yīng)變片和儀器的布置、連接，而且布片測(cè)點(diǎn)多時(shí)需4個(gè)，少則可用2個(gè)。該方法獲得的測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)不僅能得知在任一設(shè)定工況下各個(gè)車輪輪壓的實(shí)際大小，還能直觀了解每個(gè)車輪在軌道頂面兩側(cè)輪壓值的差異及其在車輪輪壓中所處的狀態(tài)，和確定輪壓最大的車輪位置。該方法不僅能夠彌補(bǔ)計(jì)算法不能精確計(jì)算各個(gè)車輪實(shí)際輪壓的缺陷，還能擺脫實(shí)驗(yàn)法測(cè)定起重機(jī)最大輪壓時(shí)[3],在起重機(jī)同一支腿下、有多個(gè)車輪的情況，無(wú)法確定承受最大輪壓的車輪位置的不足。本文提出的測(cè)定起重機(jī)大車輪壓的方法，不僅簡(jiǎn)便、實(shí)用，能準(zhǔn)確測(cè)定各個(gè)輪壓的實(shí)際大小，比計(jì)算法直接可靠，還能直觀地反映起重機(jī)在各種工作情況下輪壓的不均勻性，為起重機(jī)車輪的設(shè)計(jì)優(yōu)化、使用和維護(hù)以及節(jié)約土建成本提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。前瞻產(chǎn)業(yè)研究院《2015-2020年中國(guó)智能制造裝備行業(yè)市場(chǎng)調(diào)研與投資預(yù)測(cè)分析報(bào)告》統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2014年中國(guó)十大智能裝備關(guān)鍵部件制造公司排行榜如下：浙江三花股份有限公司、安徽中鼎密封件股份有限公司、浙江天馬軸承股份有限公司、杭州前進(jìn)齒輪箱集團(tuán)股份有限公司、吉林華微電子股份有限公司、山東豪邁機(jī)械科技股份有限公司、同方股份有限公司、洛陽(yáng)軸研科技股份有限公司、武漢高德紅外股份有限公司、浙江大立科技股份有限公司?！鞠嚓P(guān)文獻(xiàn)】[1]盧凱良，邱惠清，宋甲強(qiáng)，等.7500t浮吊回轉(zhuǎn)支承輪壓仿真計(jì)算與