徐黃鎮(zhèn) 沈琪斌

摘 要：目前，起重機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中占有十分重要的地位，且其安全運(yùn)行及操作性能在很大程度上取決于機(jī)械的質(zhì)量。另外，在起重機(jī)安裝中，構(gòu)件的應(yīng)力變化會影響到機(jī)械的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。為了提高起重機(jī)的安裝質(zhì)量，本文筆者結(jié)合實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，淺析應(yīng)力測試技術(shù)在起重機(jī)安裝中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：起重機(jī)；應(yīng)力測試；應(yīng)變片

應(yīng)力測試技術(shù)是一種十分成熟的技術(shù)手段，即通過測量機(jī)械金屬結(jié)構(gòu)的應(yīng)變片阻值來得到鋼結(jié)構(gòu)的受力情況，并通過分析判定鋼結(jié)構(gòu)是否會因應(yīng)力過大而失效，從而評估機(jī)械的安全性。目前，應(yīng)力測試技術(shù)在起重機(jī)安裝改造中得以廣泛應(yīng)用。據(jù)此，筆者分別從如下方面淺析應(yīng)力測試技術(shù)在起重機(jī)安裝中的應(yīng)用。

1 應(yīng)變片的布設(shè)

在討論應(yīng)變片的布設(shè)前，應(yīng)先明確應(yīng)力測試的原理，即：先采用應(yīng)變片來對構(gòu)件進(jìn)行動(dòng)態(tài)或靜態(tài)加載，然后再通過測量系統(tǒng)來測定應(yīng)變值及其變化，具體可用函數(shù)式dB/R=K0ε，其中，R表示應(yīng)變片電阻絲的初始阻值；K0表示應(yīng)變片電阻絲的敏感系數(shù)；ε表示電阻絲受力時(shí)的應(yīng)變值。據(jù)此，在布設(shè)應(yīng)變片時(shí)，應(yīng)堅(jiān)持如下原則：一是將應(yīng)變片布設(shè)在彈性撓曲區(qū)、應(yīng)力集中區(qū)及均勻應(yīng)力區(qū)；二是將應(yīng)變片貼在主梁跨中的最大應(yīng)力處及最不利工況的最大應(yīng)力處；三是在受測構(gòu)件上，沿主應(yīng)力方向貼片，注意測點(diǎn)的布設(shè)要合理及將應(yīng)變片的粘貼數(shù)量控制到最低水平。

綜上，在布設(shè)應(yīng)變片時(shí)，應(yīng)注意如下要點(diǎn)：（1）用放大鏡觀測應(yīng)變片的外觀是否存在引線焊接不牢、斷絲等缺陷；（2）用萬用表量測應(yīng)變片的阻值，注意不得觸摸基底，以防污染應(yīng)變片，同時(shí)將同一組應(yīng)變片的誤差控制在0.1Ω以內(nèi)；（3）用砂紙或角磨機(jī)將試件的表面打磨光滑，并用細(xì)砂紙進(jìn)行粗化處理，使其表面形成45°的交叉網(wǎng)紋，注意在選擇砂紙時(shí)，鋁件選用360目及鋼件選用180目，之后再用鋼板直尺、角尺和劃針畫出十字定位線；（4）用鑷子夾取脫脂棉球并蘸丙酮或CCL沿同一方向擦拭試件的表面；（5）確定光滑面為貼面，并先將502膠水滴于應(yīng)變片的反面，然后再將其快速貼在金屬的反面，注意兩點(diǎn)對齊；（6）將小塊塑料薄膜覆在應(yīng)變片上并用拇指緊壓受測部位，同時(shí)先擠出多余的膠水，再用拇指緊壓應(yīng)變片約30s，最后再揭掉塑料薄膜；（7）用鑷子撥起應(yīng)變片的引腳線及用塑料透明膠帶將引腳線和應(yīng)變片的基底貼緊；（8）先放平引腳線，再將其用塑料透明膠帶固定在基體上，以防引腳線在焊接時(shí)發(fā)生折斷現(xiàn)象；（9）先將焊錫分別掛在導(dǎo)線和引線的兩端，并保證焊錫徹底融化，以防出現(xiàn)假焊現(xiàn)象；（10）用數(shù)字萬用表量測應(yīng)變片阻值及其與試件的絕緣電阻值，注意當(dāng)應(yīng)變片的阻值異?；蚪^緣電阻<80MΩ時(shí)，應(yīng)先排除問題，再重新貼片；（11）將硅膠、914膠、蜂蠟或凡士林軟膏涂在應(yīng)變片上，以防其受潮。

2 應(yīng)力測試

為了探明應(yīng)力測試技術(shù)在起重機(jī)安裝中的應(yīng)用，筆者主要以如下案例展開討論：在某門式起重機(jī)的安裝改造中，其起升高度需從先前的15.3m升高到21m，其中主鋼結(jié)構(gòu)是本次改造的重點(diǎn)，即：在主梁與剛性、柔性支腿連接的法蘭面加裝加高節(jié)及在支腿間增設(shè)工字型斜撐，以保證支腿的強(qiáng)度達(dá)到規(guī)定值。結(jié)合這一案例，筆者分別從如下方面淺析起重機(jī)在安裝改造中的金屬結(jié)構(gòu)應(yīng)力測試。

2.1 測試準(zhǔn)備

在應(yīng)力測試前，應(yīng)按要求開展如下準(zhǔn)備工作：一是在現(xiàn)場測試時(shí)，若遇臨時(shí)粘貼應(yīng)變片的情況，應(yīng)等待30min以后再行測量，注意應(yīng)變片在完全固化后約10～24h，才能獲得最佳的粘合強(qiáng)度；二是將導(dǎo)線接入應(yīng)變測試儀中；三是通過將應(yīng)變儀的指示值歸0來觀察不同測點(diǎn)顯示值在時(shí)間尺度上的變化情況，以排除應(yīng)變片上存在的零點(diǎn)漂移現(xiàn)象；三是在正式測試前，預(yù)加載和卸載4～5次，以篩除存在蠕變性和滯后性的應(yīng)變片，從而保證應(yīng)變片應(yīng)變變化與電阻變化的線性關(guān)系，注意無論是零點(diǎn)漂移或是蠕變，在排除問題以后，都應(yīng)重新粘貼應(yīng)變片。

2.2 應(yīng)力測試

結(jié)合上述案例，在起重機(jī)安裝改造的應(yīng)力測試中，應(yīng)合理選擇工況，即所選工況應(yīng)能體現(xiàn)金屬結(jié)構(gòu)的應(yīng)力情況及其危險(xiǎn)點(diǎn)在工況中的實(shí)際應(yīng)力。測試發(fā)現(xiàn)，當(dāng)試驗(yàn)荷載為35噸時(shí)，具體的工況如下：一是小車處在剛性支腿上及清零處理應(yīng)變片；二是將小車移到主梁的中間位置，并依次開展抓箱、起吊作業(yè)和保持靜止，此時(shí)選定主梁上翼板跨中的3個(gè)測點(diǎn)，其中測試設(shè)備為DH3817F。圖1為主梁跨中的應(yīng)變片布設(shè)示意圖。

從《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》中可查得，在本案例中，起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)件的工作等級及應(yīng)力集中等級分別為E6、K3，則構(gòu)件的疲勞許用應(yīng)力值為68.3MPa。此時(shí)，通過對有限元計(jì)算所得應(yīng)力與實(shí)測應(yīng)力的疊加開展疲勞計(jì)算，可得主梁跨中應(yīng)力的極大值及拉伸疲勞許用應(yīng)力分別為53.19MPa、126MPa，表明起重機(jī)主梁跨中的疲勞強(qiáng)度在改造后滿足實(shí)際所需，同時(shí)依據(jù)《起重機(jī)械定期檢驗(yàn)規(guī)則》開展下?lián)隙葴y量，測得其與剛度要求相符。另外，在最不利工況下，起重機(jī)在主梁與支腿的法蘭連接處的最大水平位移測值滿足改造要求。

3 結(jié)束語

綜上，在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中，起重機(jī)械的安裝質(zhì)量和操作性能直接決定其在生產(chǎn)中所起到的作用，同時(shí)在起重機(jī)安裝中，構(gòu)件的應(yīng)力變化會對整體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性產(chǎn)生重大的影響。因此，為了保證起重機(jī)的安裝質(zhì)量滿足工程所需，則應(yīng)按需對其金屬結(jié)構(gòu)開展應(yīng)力測試，從而保證起重機(jī)械的整體穩(wěn)定性及使其功用得以充分發(fā)揮，注意在這一過程，應(yīng)明確應(yīng)力測試的原理及做好相應(yīng)的準(zhǔn)備工作。

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