起重機金屬結構疲勞壽命估算

       1金屬結構疲勞壽命估算

　　1．1設計壽命估計

　　起重機金屬結構的疲勞壽命取決於起重機的載荷狀態和利用等級。一般對安裝設備用的汽車起重機、輪胎起重機、履帶起重機、鐵路起重機的工作級別定為A3、?A4。綜合GB38811－－1983《起重機設計規範》、DIN15018《德國起重機鋼結構計算原則》、JISB8821－－1976《日本起重機鋼結構部分計算標準》、F．E．M(歐洲起重機械設計規範1998)等標準
，目前在用流動式起重機估計設計壽命應為：N=2×lo5。

　　1．2實際使用壽命估算

　　根據使用單位運轉台時的統計資料，按N=nys進行換算(／7,為年平均運轉台時數，Y為使用年限
，s為每台時的平均起吊次數)可得出實際使用壽命估算。由於結構件的疲勞破壞除受應力循環特性r=／一和應力循環次數Ⅳ影響外，還受鋼材材質、焊接質量
、應力集中等多種因素的影響
，在設計壽命期內結構件也有可能發生疲勞破壞，所以在估算時也要考慮這些綜合因素。

　　2發動機運行狀態的測試

　　發動機每個缸都有一組很大的、高速往複運動的質量，動力學性能非常複雜，因而其狀態監測和故障診斷比旋轉機械的監測與診斷更困難。發動機的故障可分為2大類：一類是影響正常運轉的，可以通過調整很快排除的失調性故障；另一類是使發動機失去工作能力
，必須經過修理才能排除的失效性故障。對於失效性故障的監測與診斷
，可以從測功和油液分析人手。

　　2．1發動機功率測試

　　發fa動dong機ji輸shu出chu的de有you效xiao功gong率lv和he有you效xiao轉zhuan矩ju是shi評ping價jia發fa動dong機ji動dong力li性xing的de指zhi標biao。發fa動dong機ji任ren何he一yi個ge零ling部bu件jian的de故gu障zhang最zui終zhong都dou將jiang影ying響xiang到dao發fa動dong機ji的de功gong率lv輸shu出chu。所suo以yi，測ce量liang發fa動dong機ji能neng否fou輸shu出chu額e定ding功gong率lv是shi最zui直zhi接jie
、最有效的監測方法。一般，發動機輸出功率的狀況測試有以下3種方法：①載荷試驗法
，費時費力；②穩態測功法，屬於解體檢測；③無wu外wai載zai測ce功gong，無wu需xu專zhuan門men的de試shi驗yan台tai架jia，適shi用yong於yu在zai線xian檢jian測ce，設she備bei簡jian單dan，操cao作zuo方fang便bian。采cai用yong無wu外wai載zai測ce功gong，關guan鍵jian在zai於yu慣guan性xing係xi數shu值zhi的de確que定ding，在zai確que定ding了le值zhi後hou
，隻zhi要yao測ce出chu發fa動dong機ji在zai指zhi定ding轉zhuan速su範fan圍wei內nei及ji加jia速su時shi的de平ping均jun加jia速su度du或huo測ce量liang某mou一yi轉zhuan速su時shi的de瞬shun時shi加jia速su度du，就jiu可ke以yi確que定ding發fa動dong機ji輸shu出chu功gong率lv的de大da小xiao。

　　2．2發動機油液分析

　　如果發動機負荷過大
，潤滑係統有灰塵或水侵入，使摩擦副表麵產生磨粒磨損、pilaomosunhezhanzhemosundengyichangxianxiang，jiuhuichanshengmosunkeli。duifadongjidingqichouquyouyangjinxingfenxi，kezaiyichangxianxianggangfashengerweigeifadongjiyunzhuanzaochengweihaiqianfaxian。duiyouyemosunzhuangtaijinxingjiance
，keyicaiyongguangpufenxi、分析式鐵譜分析和直讀式鐵譜分析方法等。

　　3

，四輪一帶磨損量的檢測

　　四輪一帶指的是驅動輪、引導輪

、支重輪

、拖鏈輪和履帶。因為不論是鏈軌、銷套
，還是四輪在其允許磨損麵上都有一層經特殊工藝處理後而形成的較硬的耐磨層?(允許磨損層)，再(zai)向(xiang)裏(li)就(jiu)是(shi)較(jiao)軟(ruan)的(de)母(mu)體(ti)材(cai)料(liao)。因(yin)而(er)耐(nai)磨(mo)層(ceng)被(bei)磨(mo)損(sun)完(wan)畢(bi)後(hou)
，如(ru)果(guo)繼(ji)續(xu)使(shi)用(yong)，母(mu)體(ti)材(cai)料(liao)將(jiang)會(hui)很(hen)快(kuai)被(bei)磨(mo)損(sun)而(er)造(zao)成(cheng)整(zheng)個(ge)零(ling)部(bu)件(jian)的(de)報(bao)廢(fei)。對(dui)四(si)輪(lun)一(yi)帶(dai)，主(zhu)要(yao)測(ce)量(liang)鏈(lian)軌(gui)、銷套
、四輪的外形尺寸，現場較實用的測量方法是直接用卡具測量。將測量數據與允許的極限尺寸相對照，以確定磨損狀況。

　　4，液壓係統的檢測

　　液壓傳動是現代流動式起重機廣泛采用的傳動方式。液壓係統正向高性能、高精度和複雜的方向發展，因此其可靠性是個十分突出的問題，液壓係統的故障檢測和診斷技術越來越受到重視了。

　　4．1檢測前的準備工作

　　在對液壓係統進行檢測之前，首先要熟悉設備液壓係統的組成及工作原理，其次還要檢查液壓油箱的油麵位置、箱底沉澱物等。

　　4．2液壓係統的主要動態參數測定

　　液壓係統主要動態參數包括油溫、油壓和流量的測定。

　　對於液壓係統來說，溫度的故障信息載量較大
，如內泄
、機械摩擦較大
、缺油、油(you)的(de)牌(pai)號(hao)不(bu)符(fu)和(he)油(you)髒(zang)等(deng)都(dou)可(ke)引(yin)起(qi)係(xi)統(tong)溫(wen)度(du)升(sheng)高(gao)。通(tong)過(guo)對(dui)溫(wen)度(du)的(de)檢(jian)測(ce)，可(ke)為(wei)尋(xun)找(zhao)故(gu)障(zhang)點(dian)提(ti)供(gong)幫(bang)助(zhu)。壓(ya)力(li)的(de)正(zheng)常(chang)與(yu)否(fou)直(zhi)接(jie)影(ying)響(xiang)到(dao)液(ye)壓(ya)係(xi)統(tong)工(gong)作(zuo)性(xing)能(neng)的(de)好(hao)壞(huai)。所(suo)以(yi)
，在(zai)液(ye)壓(ya)係(xi)統(tong)檢(jian)測(ce)中(zhong)，可(ke)通(tong)過(guo)液(ye)壓(ya)係(xi)統(tong)壓(ya)力(li)的(de)變(bian)化(hua)來(lai)分(fen)析(xi)和(he)判(pan)斷(duan)該(gai)係(xi)統(tong)的(de)技(ji)術(shu)狀(zhuang)態(tai)。液(ye)壓(ya)係(xi)統(tong)中(zhong)流(liu)量(liang)不(bu)正(zheng)常(chang)將(jiang)影(ying)響(xiang)工(gong)作(zuo)機(ji)構(gou)的(de)運(yun)行(xing)速(su)度(du)。流(liu)量(liang)檢(jian)測(ce)可(ke)用(yong)便(bian)攜(xie)式(shi)液(ye)壓(ya)係(xi)統(tong)檢(jian)測(ce)儀(yi)來(lai)進(jin)行(xing)。將(jiang)檢(jian)測(ce)儀(yi)和(he)泵(beng)串(chuan)聯(lian)，把(ba)測(ce)得(de)的(de)額(e)定(ding)壓(ya)力(li)下(xia)的(de)流(liu)量(liang)值(zhi)和(he)額(e)定(ding)值(zhi)相(xiang)比(bi)就(jiu)可(ke)判(pan)斷(duan)出(chu)泵(beng)是(shi)否(fou)有(you)故(gu)障(zhang)。

　　4．3液壓油的汙染檢測

　　統計表明，75％以上的液壓係統故障起源於其工作介質——液ye壓ya油you液ye的de汙wu染ran，工gong作zuo油you液ye中zhong攜xie帶dai著zhe有you關guan液ye壓ya係xi統tong故gu障zhang的de大da量liang而er又you豐feng富fu的de信xin息xi
，因yin此ci，對dui油you液ye的de監jian測ce分fen析xi是shi預yu測ce和he診zhen斷duan液ye壓ya係xi統tong故gu障zhang的de重zhong要yao手shou段duan之zhi一yi。針zhen對dui油you液ye汙wu染ran度du，國guo際ji上shang製zhi定ding了le專zhuan門men的de油you液ye顆ke粒li汙wu染ran度du標biao準zhun
，如ru美mei國guo汽qi車che工gong程cheng師shi學xue會hui的deSAE749D汙染度等級標準、美國航天學會提出的N_A_SI638汙染度等級標準和IS(06汙染度國際標準等。利用便攜式油液汙染監測儀可定量測出油液中汙染顆粒的尺寸及分布情況，這有助於控製液壓油的汙染度
、監測濾清器的效用。

　　5鋼結構測試

　　流動式起重機的鋼結構主要是指起重臂，起重臂一般有箱形結構和桁架結構2種。對於箱形起重臂
，主要檢測蓋板、腹板的平麵度
；上下蓋板之間
、2腹板之間的平行度；腹板對下蓋板在任何截麵上的垂直度

；減磨墊安裝位置及磨損情況；臂架的焊縫、側向間隙、鏽蝕與腐蝕等外觀情況。對於桁架結構的起重臂主要檢測弦杆局部直線度和全長直線度；臂架直線度和自由下撓度(測量臂架中部自由狀態下的撓度)；腹板和主弦杆外觀是否存在開裂和塑性變形；腐蝕與鏽蝕情況
；螺luo栓shuan和he其qi他ta形xing式shi聯lian接jie情qing況kuang等deng。鋼gang結jie構gou的de變bian形xing狀zhuang況kuang可ke采cai用yong水shui平ping加jia載zai和he垂chui直zhi加jia載zai分fen別bie測ce量liang加jia載zai後hou側ce向xiang偏pian移yi量liang和he吊diao重zhong平ping麵mian內nei的de變bian形xing，達da到dao驗yan證zheng起qi重zhong臂bi強qiang度du和he剛gang度du的de目mu的de。針zhen對dui起qi重zhong機ji臂bi架jia曾zeng受shou過guo傷shang害hai、更換等情況，如有必要，可對臂架進行應力測試
，以求證臂架的可靠性。

　　6鋼絲繩檢測

　　傳chuan統tong的de鋼gang絲si繩sheng檢jian測ce方fang法fa是shi人ren工gong目mu視shi檢jian查zha，由you專zhuan職zhi檢jian測ce人ren員yuan定ding期qi對dui使shi用yong中zhong的de鋼gang絲si繩sheng進jin行xing觀guan察cha，采cai用yong卡ka尺chi測ce量liang繩sheng徑jing，手shou摸mo或huo肉rou眼yan尋xun找zhao缺que陷xian。但dan人ren工gong目mu視shi檢jian查zha隻zhi能neng發fa現xian鋼gang絲si繩sheng中zhong露lu在zai外wai部bu的de缺que陷xian(如斷絲)，duiyuneibuquexianzewunengli，duiyurenyankanbudaodegangsishenghuogangsishengduanyejiangbunengjianzha，qieshourenweiyinsudeyingxiangjiaoda，jianzhajieguodekekaoxingcha。yinciweiquebaogangsishenganquan
、可靠、高效地工作


，對鋼絲繩的運行狀況，如斷絲、磨損、鏽蝕缺陷進行定量
、定位檢測具有重要的意義。

　　目前，我們利用MTC鋼絲繩安全檢測儀已對幾十台汽車起重機、輪胎起重機和履帶起重機的起升鋼絲繩、變幅鋼絲繩進行了現場測試
，對於磨損、斷絲較嚴重的鋼絲繩
，提出了更換鋼絲繩的整改建議
，確保了流動式起重機的安全使用。

　　7回轉機構檢測

　　回轉機構一般包括動力元件(液壓馬達、電動機等)、減速器(液力變矩器、液力偶合器等)、回轉小齒輪


、製動裝置、調速裝置、操縱裝置等部件。對回轉機構的檢測一般應檢查外觀；空載運轉試驗；潤滑和密封；製動器製動能力試驗。

　　8力矩限製器檢測

　　力矩限製器是流動式起重機的重要安全保護裝置
，它由主機、載荷檢測器

、角度檢測器、長度檢測器和起重機工況檢測係統等部分組成。載荷、臂架長度
、臂架角度及起重機工況等檢測信號送人主機

，通過放大
、運算、處chu理li後hou
，與yu預yu先xian存cun儲chu的de起qi重zhong機ji特te性xing曲qu線xian進jin行xing比bi較jiao
，由you控kong製zhi單dan元yuan對dui起qi重zhong機ji實shi施shi相xiang應ying控kong製zhi。同tong時shi，主zhu機ji可ke按an需xu要yao顯xian示shi相xiang應ying的de參can數shu。力li矩ju限xian製zhi器qi的de綜zong合he誤wu差cha檢jian測ce一yi般ban由you增zeng重zhong法fa和he增zeng幅fu法fa2種，增幅法相對來說較為方便。根據檢測結果進行計算，以判斷綜合誤差是否在合格範圍內。對於其他各種安全裝置如起重量指示器、水平儀、高度限位器、防後傾裝置、幅度指示器等可直接操縱運行來驗證各裝置的動作是否可靠。

　　9其他檢測

　　對於起升、變幅等機構可通過檢測組成機構的零部件是否存在磨損和損壞等現象
，經過額定載荷、動載、靜載等各項載荷試驗來進行驗證。操縱室和流動式起重機的外形尺寸可直接進行測量。

　　10結束語

　　綜上所述，通過對流動式起重機的金屬結構疲勞壽命進行估算
，對發動機


、四輪一帶

、液壓係統
、鋼結構、鋼絲繩、回轉機構、力矩限製器等測試評估，可以有針對性的更換、修複一些零部件，這樣可使舊設備能夠再生利用，同時也可緩解目前市場上工程機械設備的緊缺。