浮式起重机静载、动载应力测试

浮式起重机（简称浮吊）是用于岸与船、船与船之间的过驳装卸设备，通常安装在**的船体或囤船上。本文以某港口一台浮吊为检测对象，进行了静载和动载两种状态下的应力测试，检测其在1.25倍额定载荷作用下浮吊结构的静载荷承受能力，检验结构件在1.1倍额定载荷作用下结构的动载承受能力。然后判断其金属结构是否满足静强度和动强度的工作要求，从而避免危险事故的发生，消除安全隐患。
浮吊金属结构静载应力测试与分析
检测方法与设备
采用聚航科技生产的jhyc静态应变仪检测浮吊金属结构静载应力，并将静态应变仪连接成半桥电路的形式。仪器精度高、配备**软件，应变数值可实时显示、实时保存，自动生成报表。
应力测试步骤
首先，用打磨仪对测试点进行打磨，按要求粘贴应变片，再用导线把应变片和静态应变仪相连成半桥电路。根据表1中的3种工况对浮吊金属结构的关键点进行静载应力测试，
其次，按表1所述的静载应力检测工况操作程序分别测量3个工况下试验载荷在该部位作用时的结构静载应力。应力数据结果见表2，根据测试结果分析判断结构承受静载的能力是否满足结构静强度要求。
静载应力测点布置
浮吊金属结构静载应力测点的选取，主要是通过分析其实际工作载荷下的金属结构强度，并结合其作业和检测的历史记录以及同类型起重机结构的破坏情况，来确定结构的较大应力部位和危险区域作为静载应力测点。
根据上面所述，主要选择臂架跨中区域（d、c）、象鼻梁（a、b）、人字架（f、e）、转台（i、h）、支撑圆筒（j、e）、活配重（g）及大拉杆（l）等处，分别布置应力测点、贴应变片进行静载应力测量。
浮吊金属结构静载应力检测工况及相关操作见表1。
表1静载应力检测工况
工况
载荷/t
幅度/m
操作程序
ⅰ
0
rmin→rmax
较小幅度时仪器置“0”，变幅到较大幅度后仪器读数
ⅱ
gmax
rmax
空载时仪器置“0”提升载荷仪器读数
ⅲ
1.25gmax
注：1.表中rmin、rmax、gmax分别表示较小幅度、较大幅度和额定起重量；
2.起重机额定起重量为16t，测试时gmax实际为15.5t，1.25gmax为20t。
各工况下静载应力检测结果见表2
静载应力检测结果见表2
测点
工况
ⅰ
ⅱ
ⅲ
a
+6.5
+42.9
+61.0
b
-14.9
-42.5
-60.9
c1
-31.6
-16.4
-18.4
c2
+29.3
-16.6
-18.8
d1
+30.7
-12.7
-3.5
d2
+34.5
-9.6
-6.7
e1
-25.7
-21.3
-32.0
e2
-23.8
-23.0
-33.6
f
+14.4
+15.9
+24.9
g1
+106.2
+8.1
-0.4
g2
+118.8
-2.9
+0.1
h1
-10.2
-13.2
-13.7
h2
-7.1
-15.5
-22.0
h3
+8.4
+11.4
+14.4
h4
+8.3
+14.8
+18.4
i1
+31.6
+50.7
+67.6
i2
+33.1
+44.6
+60.1
j1
+19.4
+33.6
+45.7
j2
+17.7
+30.2
+44.1
k1
-28.2
-24.1
-37.5
k2
+13.2
+21.8
+19.6
k3
-3.9
+6.5
+9.4
l
+18.2
+26.0
+39.5
静载检测结果分析
在起重机臂架幅度从较小到较大的过程中，浮吊较大应力出现在配重平衡梁g2测点，应力值为+118.8mpa，小于材料的许用应力（浮吊材料为q235，其许用应力为170mpa）。
在较大幅度、额定载荷（15.5t）及1.25倍额定载荷（20t）静载作用下，浮吊较大应力部位在转台根部（i1测点），应力值为+67.6mpa。如果将臂架变幅过程中系统自重对测点所产生的应力叠加，则i1测点合成应力为+99.2mpa，小于材料的许用应力。起重机结构在上述工况下的静强度满足要求。
浮吊金属结构动载应力测试与分析
检测方法与设备
采用聚航科技生产的jhdy动态应变仪对浮吊金属结构的动载应力进行检测，并且动态应变仪用半桥电路进行接桥。
应力测试步骤
首先确定所需布置的应力测点，用打磨仪对测点进行打磨并按要求粘贴应变片。把动态应变仪、应变片、电脑用导线连接成半桥电路，并按照下面所述的检测工况检测起重机在1.1倍额定载荷作用下金属结构承受动载的能力。根据软件显示的应力测试曲线，分析判断结构承受动载的能力是否满足结构动强度要求。
动载应力测点选择
动态应力测试点布置与上述静态应力测试点的布置原则类似。此次浮吊动态应力测试点选择静载应力较大和各个主要构件具有典型意义的位置，选择a、c1、g2、i1、j1、k1测点作为动载应力测点。
动载应力检测工况
臂架处在较大幅度，将仪器置“0”，起升1.1倍额定载荷（1.1倍额定载荷为17.6t，测试时实际载荷为17.2t），作上升、制动、下降、制动，再作左右回转动作，然后载荷回到起始位置。
动载应力测试结果及分析
表3动载应力检测结果
测点
较大动载应力
峰值/mpa
稳定状态
应力值/mpa
对比值
a
+47.8
+45.1
1.06
c1
-22.5
-19.4
1.16
g2
-24.0
-21.5
1.12
i1
+64.0
+60.2
1.06
j1
+41.0
+38.9
1.05
k1
-73.0
-68.5
1.07
注：这里动态应力稳定值是在应力峰值附近的范围**一个均值，对比值则是动态应力峰值和动态应力稳定值的一个比值。
由表3可知，浮吊在较大幅度17.2t载荷动载作用下，较大应力峰值出现在圆筒下部（k1测点），此处应力峰值为-73.0mpa。各动载应力测点应力峰值，对比值均在正常范围内，起重机结构动强度满足要求。
总结
本文主要介绍了浮吊金属结构的应力测试方法以及测点布置方案，结果表明该浮式起重机静载应力和动载应力均满足工作要求。
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