裂损起重机的安全测试及其性能评估

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1、SPECIALRESEARCH专题研究裂损起重机的安全测试及其性能评估12林建勃，魏国前（1.武钢冷轧薄板总厂，湖北武汉430080；2.武汉科技大学机电研究所，湖北武汉430081）［摘要］某台40t桥式起重机已经使用30多年，不久前在其传动侧主梁的两端副腹板上发现有明显裂纹。为了评估该起重机的使用性能，对其进行了几何测试、应力测试和有限元强度计算，结合企业现状和该起重机的实际工况，提出该机在合理补强之后可以正常服役2年的结论。［关键词］起重机；腹板；裂纹；有限元［中图分类号］TF3411，TP391.9

2、［文献标识码］B［文献编号］1001-554X（2013）02-0065-04SafetytestingandperformanceevaluationofacrackedcraneLINJian-bo，WEIGuo-qian1起重机结构裂纹情况必要对该起重机目前的使用性能进行全面检测，然后结合实际工况综合评价其安全性能。某厂40t桥式起重机为德国引进的产品，1978年正式服役。该起重机额定起重量40t、跨度22m，工作级别为A7，主要用于搬运酸洗车间内的钢卷。虽然该起重机实际吊运质量（钢卷22t+夹钳6t

3、）通常达不到额定起重量，但由于生产任务非常繁忙，经常24h连续作业。不久前，点检人员发现该起重机传动侧主梁两端的副腹板上有明显裂纹，如图1所示。经分析，初步认为裂纹是由于该起重机的特殊结构造成。该起重机的大车运行机构放置于主梁内部，其a东端副腹板减速器采用3支点安装形式，其中2个支点位于主梁下盖板，另1个支点通过连杆连接在副腹板上。而被观察到的裂纹正处于减速器支点与副腹板连接的局部区域。GB3811-2008《起重机设计规范》规定：E4级（含）以上的结构件应该校核其疲劳强度。通常认为，桥式起重机金属结构最容

4、易出现裂纹的部位主［1］要集中在两个位置：一是主梁横向大隔板与主腹板的连接焊缝处，二是主腹板与下盖板的翼缘焊缝处，这两处的裂纹将直接影响起重机的安全性能。b西端副腹板本文分析的裂纹出现在起重机副腹板上，对图1主梁两端腹板裂纹图起重机使用性能的影响不如上述位置裂纹那么严［收稿日期］2012-08-27重。另外，厂方的实际生产状况和更换新起重机所［通讯地址］魏国前，武汉市青山区武汉科技大学232号需的周期都不允许该起重机立即停止使用，因此有信箱CONSTRUCTIONMACHINERY2013.265专题研究S

5、PECIALRESEARCH2几何尺寸检测力状况；三支点减速器拉杆上布置一个单应变片，用以测定减速器对裂纹附近腹板的拉压作用；同2.1测试结果时，在传动侧主梁跨中截面上盖板内侧布置一个单本文主要对主梁的上拱度、静刚度、水平旁应变片，用以了解主梁跨中的力学特性。弯、桥架结构的跨度偏差、跨度相对差和对角线相3.2测试结果及分析对差进行了检测，测试结果如表1所示。整个应力测试共持续了70min左右，跨中截面表1主梁几何尺寸检测结果的整个时间历程的应力信号如图2所示。检测值/mm项目北主梁南主梁50上拱度-11-6

6、.5静刚度1410-3.7-7.8-7.90-15.6水平旁弯6（内弯）6（内弯）-47.2跨度偏差5.54.5-55.6-50跨度相对差1应力/MPa对角线相对差6-1002.2结果分析-150桥式起重机主梁通常应具有一定的上510152025303540455055606570时间/min拱度，德国企业认为偏轨箱型梁刚度大，因［2，3］此上拱度可以适当减小。其中德国德图2南主梁跨中截面测点的整个时间历程应力信号图马格公司的起重机制造标准给出的许用值为从图2可以看出，在20～35min阶段，满载小03.1

7、[]fs==(~)S66.~22mm（S为起重机跨车（40t）位于跨中，此时跨中截面应力均值约10001000度），参照这一标准，该起重机上拱度不合格。S03.155.6MPa左右，表明主梁跨中的静应力处于较低的fİ=22mm[]fs==(~)S66.~22mm水平。在0～20min阶段，空载吊钩、小车和大车j参照我国有关标准，对于工作级别为100003.110001000A7、A8[]fs==(~)S66.~22mm10001000S同时不规则运动，寻找合适的吊取位置，此时跨中的起重机，主梁静刚度S1fİ

8、=22mm，因此fİ=11mmjp2000S1000应力均值约在15.6MPa左右，但应力幅变化较大，fİ=22mmj该起重机主梁静刚度合格；主梁水平弯曲应满足1000S约50MPa左右，这种应力幅变化显然是由起重机驾1fİ=11mmpS12000驶造成的，虽然处于材料允许范围之内，但对该位fİ=11mm，对于偏轨箱形梁只允许弯向走p2000置连接焊缝的寿命会有一定影响，今后使用中要强台侧，因此该起重机水平弯曲不