大型港口设备金属结构故障诊断

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1、大型港口设备金属结构故障诊断一、概述金属结构是港口设备的骨架，用以装置各种机构、电气设备等，承受和传递作用其上的各种载荷。由于港口门座起重机的额定起重量大、幅度大、工作速度高，臂架结构受到很大的交变冲击载荷，极易因疲劳、失稳而折断(屈曲)，此时，港口设备会失去其功能，其至给人身及其他相关设备、设施带來巨人的安全事故。因此，金属结构的故障诊断具有十分重要的意义。1•起重机械金属结构的故障现象在港口起重机械屮，常见的起重机金属结构件的故障现象，主要有以下儿种。(1)构件折断(屈曲)，如港口n朋起重机的臂架、象鼻梁、人拉杆、小拉杆、支承圆筒

2、、转台主梁等均会发生弯折、断裂。(2)连接焊缝开裂。不少港口设备的金属构件转折处以及其连接焊缝产生裂纹。(3)结构件的连接销轴严重磨损，最终导致连接螺栓剪断或拉断。(4)箱形结构件的翼缘板、腹板出现局部失稳现象。2.起重机械金属结构的故障原因(1)设计考虑不周，结构力流不畅c冇的箱形结构，在集中载荷作用处，对支承加劲筋板设计不合理，筋板单薄，白身刚度及稳定性较差，达不到传力及加强作用，导致结构受载后血板产牛•严重的局部变形；有些结构断血变化急剧，力流不畅，造成局部应力集中而变形或开裂；有些受压板件的高厚尺寸比(或宽厚比)太大，受载后产

3、生局部失稳；部分构件耒能起到应有的承力作用，改变了截而的几何特性，使截而上应力重新分布，与设计的理想状态不符，导致结构破坏；冇些结构的儿何尺寸设计不合理，刚度偏小，使结构工作不正常。(2)制造安装质量不好。结构件在制造吋，责任心不强，甚至偷工减料，不能满足设计要求；焊缝质量不符合相美规范，存在漏焊、假焊、气泡、夹渣等现象；腹板及翼缘板未校平，不平度太大，引起局部失稳，丧失了应有的承载能力；制造、安装精度达不到设计耍求,使结构件在工作过程屮承受较人的冲击载荷。(3)使用维护不当。违规操作，经常使设备超负荷工作；缺乏应有的检查，维修保养不

4、及时、不到位；安全保护装置失灵等。3.起重机金属结构的故障诊断为了及时发现和防止金属结构件发牛故障，就需要对金属结构件进行监测与诊断。具方法有直接经验法与仪器设备法两种。1)直接经验监测、诊断的工作内容(1)金属结构的较接点、连接部位等，在作业过程中T作是否平稳、灵活，有无异常响声和卡阻现象，润滑是否良好，磨损是否严重，心轴有无窜动等。(2)各钏接、螺栓连接处，有无松动现象。(3)各主要连接件、构件焊缝处及其附近有无油漆打皴、剥落或焊缝开裂等现象。(4)各构件是否发生整体或局部变形，是否冇弯、折、扭、损伤等现象。(5)安全装置是否齐全

5、，性能是否可靠。2)电测应力(应变)法的工作内容(1)静应力测试。测试金属结构件在静载荷作用下，承载能力是否符合设计和有关标准要求。静应力检测的测点，应布置在设计者提供的计算应力较人，受力较人和受力较复奈的构件断面，以及构件截面的突变处、变形或损伤处。(2)动应力测试。检测承受动载荷的金属结构件的承载能力是否满足要求。根据静应力测试结果，英测点选择在静应力值较大的截血，以及各主要构件中承受动载荷最大的截面。通过动态应力测试，可以得出结构件的最人动应力(应力幅峰值)、动载荷系数及结构的振动频率，从而得到结构的动态响应参数。(1)刚度测试

6、。检测金属结构件在外载荷作用下，其变形是否在设计允许范围内，是否满足作业要求。刚度的测试点，根据机械的不同类型及作业特点，应选择在构件变位较大,1佃又必须加以控制的点，如门座起重机的臂架端部、人字架头部、转台后部，桥架类型起重机的主梁下侧等。在结构应力检测小，应对检测数据进行认真的分析、整理，注意检测数据的重复性、线性。对界常数据耍进行分析，必要吋，耍重新检测，这样才能得出比较科学的结论和判断。二、起重机械金属结构故障案例1.门座起重机箱形臂架折断(屈曲)1)臂架折断的现象(1)多数臂架弯折点在变幅拉杆饺接点前后l.Sm范围内。(2)

7、大多数臂架折断发生吋，现场均未发生明显超载情况。(3)臂架开始弯折到最后稳定下來冇一个时间过程，一般为l~2min,个别的甚至达到lOmin。作板传力方向(4)折断前，臂架受压一侧腹板或翼缘板将会出现凹□波浪变形。2)臂架折断(屈曲)的原因⑴设计问题。设计时未充分考虑受力构件的力流，尤其是各种节点、关节部位，受力状态复杂，力流弯折，传力构件刚度分配不合理，使某些部位应力集中，疲劳强度不够。如图是某门座起重机的臂架头部结构，其内侧板的结构设计就存在着丿J流不合理的问题，容易发生开裂。(2)制造问题。①在切割、拼装、焊接过程中，人为的缺陷

8、破坏了金属构件原有的刚度和疲劳强度，致使构件岀现早期疲劳、失穗，其至折断。图a)和图b)因切割不良和拼缝不良，导致结构受力后由于应力集中而产生裂纹；图c)因拼装不良产生应力集中导致焊缝开裂；图d)则是焊接不良造成应力集中