简便实用的起重机大车轮压测定方法

简便实用的起重机大车轮压测定方法袁桂芳;张媛;张一辉;朱建康;李淑娟【摘要】提出了一种基于应变计测定起重机大车轮压的方法。此方法不仅简便、实用，能准确测定各个轮压的实际大小，弥补计算法的缺陷，还能直观地反映起重机在各种工作情况下轮压的不均匀性，为起重机车轮的设计优化、使用和维护以及节约土建成本提供基础数据。%Thepaperputsforwardacranewheelpressuredeterminationmethodbasedonthestrainometer,whichisasimpleandpracticalapproach,abletonotonlyaccuratelymeasuretheactualpressureofeachwheel,makeupforthecalculationdefect,butalsodirectlyreflectunevennessofwheelpressureunderdifferentworkingconditions.Thestudyprovidesbasicdatafordesignoptimization,use,andmaintenanceofthecranewheel,andcivilengineeringcostreduction.【期刊名称】《起重运输机械》【年(卷)，期】2014(000)010【总页数】5页(P26-30)【关键词】起重机;大车轮压;测定【作者】袁桂芳;张媛涨一辉;朱建康;李淑娟【作者单位】江苏省特种设备安全监督检验研究院南通分院南通226011;中国计量学院杭州310018;江苏省特种设备安全监督检验研究院南通分院南通226011;江苏省特种设备安全监督检验研究院太仓分院太仓215400;江苏省特种设备安全监督检验研究院南通分院南通226011【正文语种】中文【中图分类】TH21起重机大车轮压是起重机的重要参数，也是工业厂房和大车轨道基础的主要设计载荷和依据。大车轮压是由设计人员根据起重机的起重量、自重、跨度、移动小车位置等利用平衡条件计算出来的。为了简化计算，认为同一轨道上各个车轮的轮压是均匀分布，而且只给出在最不利工况下的平均最大轮压。目前，多数起重机采用四支点式的结构，这种布置具有良好的对称性和工艺性，并且稳定性高，但理论上讲，三点确定一平面，四点支承实为一静不定系统，这种结构的轮压分配是超静定的，各支点实际承受的压力（轮压）很难准确计算。况且轮压的分配还与结构和基础的刚度、结构的制造精度和轨道的平整度等有关，所以要精确计算很难做到。现有的起重机设计，设计初期许多参数尚不确定，常根据设计手册中的参考图表或经验公式估算而得，为了安全估算得出的轮压往往偏大、保守，这样使得选用的起重机车轮、设计建造的厂房和轨道基础，因为富裕强度过多而造成浪费。随着物流行业需要和经济建设的不断发展，起重机的拥有量迅速增加，吨位要求也不断增加，起重机朝着大型化、高效化和重型化的方向发展，为了控制起重机车轮的轮压，车轮的数量也安装得越来越多。随着车轮数目的增加，轮压的准确计算就更加困难，计算值跟实际值的偏差也愈发难以预料了。因此，有必要真实掌握起重机轮压的实际大小，为起重机车轮的设计优化、使用和维护以及节约土建成本提供基础数据。目前起重机大车轮压的测定尚没有统一的方法，本文提出一种在大型起重机械安全评估的实践中摸索出来的轮压测定方法，该方法简便实用。1.1测定原理起重机由于其体积庞大自重数以吨计，直接测定大车轮压难以实现，但是，可以利用电阻应变片间接电测法对起重机大车的轮压进行现场实测。大车车轮是起重机和大车轨道之间传力的唯一零件，轨道上铅垂方向的力来自车轮，轮压测定原理就是根据起重机车轮压过大车轨道时，作用于轨道上的铅垂方向的力会使轨道产生应变的特点，将电阻应变片（简称应变片）粘贴在被测车轮走过的轨道侧面，当车轮走过时应变片随着轨道一起变形，应变片的电阻值将发生相应的变化，动态信号测试分析系统将电阻变化转换成应变值并记录下来，依据实验室轮压一应变标定曲线将应变再换算成轮压，让每个大车车轮都压过布有应变片的检测点，就能测定每个车轮的轮压。图1是轮压测定原理示意图。通常，起重机出厂时铭牌会标明起重机空载时的总质量，也就知道了起重机的总重力（总重力等于总质量乘以重力加速度）。因为起重机空载时轮压的总和与起重机的总重力相等，总的应变与总的轮压呈正比，也就与起重机的总重力呈正比。因此，测出起重机空载时的总应变就可确定每个应变所对应的轮压值，而不必在实验室采集轮压一应变标定曲线了。1.2仪器和方法选择可以保证起重机所有车轮都能通过的大车轨道的合适位置布置应变片，一般位于相邻压板的中间，应变片贴于轨道的侧面，电阻丝长度方向垂直于轨道顶面，采用半桥接线、温度逐点补偿的方法，将表1的仪器连接成图2所示的本地网络化轮压监测系统，测试的数据通过监控主机显示、存储、分析。起重机空载、小车位于合适位置时，让大车以较低速度匀速驶过贴片的部位，记录应变时间波形，每个波形的谷值应变对应于轮压。将起重机的自重除以总的谷值应变，就得到应变与轮压的对应关系，即进行了标定。随后，可以根据设定的测试工况，起吊设定的起重量，小车位于设定的位置，开动大车，让大车轮压过贴片部位，收集相应的应变值，通过监控主机的换算，可直接得到各个车轮在各种工况下的轮压值，十分方便。某发电有限公司卸煤码头使用的32t桥式抓斗卸船机（见图3）,为了获得该卸船机的各个车轮的实际轮压值，采用此法进行实际测定。该卸船机共有36个车轮，前门框侧大车轨道上有20个、后门框侧大车轨道上有16个，车轮的分布、编号和应变片的位置见图4。为了了解应变在轨道两侧的一致性和防止应变片在测定过程中的意外损坏，在每个布片位置均设置了2个测定点，应变片贴于测点处，测点编号如图5所示。轮压测量方法：在每个测点处贴工作应变片、布置温度补偿片，按图2接好仪器，抓斗空载位于料仓上方，使起重机大车运行经过每处测点，收集应变信号，如图6~图9所示。读出每个车轮引起的应变谷值fi（数据见表2），计算其平均值Fi。前门框侧大车轨道上的车轮引起的Fi=（fiA+fiB）/2,i=1~20;后门框侧大车轨道上的车轮引起的Fi=（fiC+fiD）/2,i=21~36;应变谷值平均值的总和F=F1+F2+......+F36=12908.5版，已知起重机整机质量为1060.4t,则可计算出各大车轮的轮压Pi=GFi/F,轮压值见表2。实测数据显示最大轮压是49.66t,出现在前门框侧大车轨道上的10号车轮上；最小轮压是13.35t,出现在后门框侧大车轨道上的33号车轮上。每个车轮上的轮压不一样，前门框侧大车轨道上的车轮轮压普遍大于后门框侧大车轨道上的轮压。若将各个测点上的应变值及每个车轮引起的平均应变值以折线图（见图10、图11）的形式展示，则可更直观地掌握每个车轮和所有车轮的轮压大小及其分布情况。系列1是测点A得到的应变值折线，系列2是测点B得到的应变值折线，系列3是测点各个车轮的平均应变值折线系列1是测点C得到的应变值折线，系列2是测点D得到的应变值折线，系列3是测点各个车轮的平均应变值折线基于应变计测定起重机大车轮压的方法，测点少，布片方便，仪器连接及其操作简单，避免了在车轮上布片的缺陷［1,2］。因为车轮是运动的，与周围零部件的连接较多，空间受到限制，每个车轮上均需布片才能测得各个车轮的轮压，车轮数量越多布片测点越多，布置应变片和连接仪器的难度就越大。而在轨道上布片，由于轨道固定、平直、有较宽松的布置应变片的空间，便于应变片和仪器的布置、连接，而且布片测点多时需4个，少则可用2个。该方法获得的测点数据不仅能得知在任一设定工况下各个车轮轮压的实际大小，还能直观了解每个车轮在轨道顶面两侧轮压值的差异及其在车轮轮压中所处的状态，和确定轮压最大的车轮位置。该方法不仅能够弥补计算法不能精确计算各个车轮实际轮压的缺陷，还能摆脱实验法测定起重机最大轮压时[3],在起重机同一支腿下、有多个车轮的情况，无法确定承受最大轮压的车轮位置的不足。本文提出的测定起重机大车轮压的方法，不仅简便、实用，能准确测定各个轮压的实际大小，比计算法直接可靠，还能直观地反映起重机在各种工作情况下轮压的不均匀性，为起重机车轮的设计优化、使用和维护以及节约土建成本提供基础数据。前瞻产业研究院《2015-2020年中国智能制造装备行业市场调研与投资预测分析报告》统计数据显示，2014年中国十大智能装备关键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、浙江天马轴承股份有限公司、杭州前进齿轮箱集团股份有限公司、吉林华微电子股份有限公司、山东豪迈机械科技股份有限公司、同方股份有限公司、洛阳轴研科技股份有限公司、武汉高德红外股份有限公司、浙江大立科技股份有限公司。【相关文献】[1]卢凯良，邱惠清，宋甲强，等.7500t浮吊回转支承轮压仿真计算与