1金屬結(jié)構(gòu)疲勞壽命估算

　　1．1設(shè)計(jì)壽命估計(jì)

　　起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的疲勞壽命取決于起重機(jī)的載荷狀態(tài)和利用等級(jí)。一般對(duì)安裝設(shè)備用的汽車起重機(jī)、輪胎起重機(jī)、履帶起重機(jī)、鐵路起重機(jī)的工作級(jí)別定為A3、?A4。綜合GB38811－－1983《起重機(jī)設(shè)計(jì)規(guī)范》、DIN15018《德國(guó)起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)計(jì)算原則》、JISB8821－－1976《日本起重機(jī)鋼結(jié)構(gòu)部分計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)》、F．E．M(歐洲起重機(jī)械設(shè)計(jì)規(guī)范1998)等標(biāo)準(zhǔn)，目前在用流動(dòng)式起重機(jī)估計(jì)設(shè)計(jì)壽命應(yīng)為：N=2×lo5。

　　1．2實(shí)際使用壽命估算

　　根據(jù)使用單位運(yùn)轉(zhuǎn)臺(tái)時(shí)的統(tǒng)計(jì)資料，按N=nys進(jìn)行換算(／7,為年平均運(yùn)轉(zhuǎn)臺(tái)時(shí)數(shù)，Y為使用年限，s為每臺(tái)時(shí)的平均起吊次數(shù))可得出實(shí)際使用壽命估算。由于結(jié)構(gòu)件的疲勞破壞除受應(yīng)力循環(huán)特性r=／一和應(yīng)力循環(huán)次數(shù)Ⅳ影響外，還受鋼材材質(zhì)、焊接質(zhì)量、應(yīng)力集中等多種因素的影響，在設(shè)計(jì)壽命期內(nèi)結(jié)構(gòu)件也有可能發(fā)生疲勞破壞，所以在估算時(shí)也要考慮這些綜合因素。

　　2發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的測(cè)試

　　發(fā)動(dòng)機(jī)每個(gè)缸都有一組很大的、高速往復(fù)運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量，動(dòng)力學(xué)性能非常復(fù)雜，因而其狀態(tài)監(jiān)測(cè)和故障診斷比旋轉(zhuǎn)機(jī)械的監(jiān)測(cè)與診斷更困難。發(fā)動(dòng)機(jī)的故障可分為2大類：一類是影響正常運(yùn)轉(zhuǎn)的，可以通過(guò)調(diào)整很快排除的失調(diào)性故障；另一類是使發(fā)動(dòng)機(jī)失去工作能力，必須經(jīng)過(guò)修理才能排除的失效性故障。對(duì)于失效性故障的監(jiān)測(cè)與診斷，可以從測(cè)功和油液分析人手。

　　2．1發(fā)動(dòng)機(jī)功率測(cè)試

　　發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的有效功率和有效轉(zhuǎn)矩是評(píng)價(jià)發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性的指標(biāo)。發(fā)動(dòng)機(jī)任何一個(gè)零部件的故障最終都將影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的功率輸出。所以，測(cè)量發(fā)動(dòng)機(jī)能否輸出額定功率是最直接、最有效的監(jiān)測(cè)方法。一般，發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率的狀況測(cè)試有以下3種方法：①載荷試驗(yàn)法，費(fèi)時(shí)費(fèi)力；②穩(wěn)態(tài)測(cè)功法，屬于解體檢測(cè)；③無(wú)外載測(cè)功，無(wú)需專門(mén)的試驗(yàn)臺(tái)架，適用于在線檢測(cè)，設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便。采用無(wú)外載測(cè)功，關(guān)鍵在于慣性系數(shù)值的確定，在確定了值后，只要測(cè)出發(fā)動(dòng)機(jī)在指定轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)及加速時(shí)的平均加速度或測(cè)量某一轉(zhuǎn)速時(shí)的瞬時(shí)加速度，就可以確定發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率的大小。

　　2．2發(fā)動(dòng)機(jī)油液分析

　　如果發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷過(guò)大，潤(rùn)滑系統(tǒng)有灰塵或水侵入，使摩擦副表面產(chǎn)生磨粒磨損、疲勞磨損和粘著磨損等異?，F(xiàn)象，就會(huì)產(chǎn)生磨損顆粒。對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)定期抽取油樣進(jìn)行分析，可在異?，F(xiàn)象剛發(fā)生而未給發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)造成危害前發(fā)現(xiàn)。對(duì)油液磨損狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可以采用光譜分析、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(cè)

　　四輪一帶指的是驅(qū)動(dòng)輪、引導(dǎo)輪、支重輪、拖鏈輪和履帶。因?yàn)椴徽撌擎溰墶N套，還是四輪在其允許磨損面上都有一層經(jīng)特殊工藝處理后而形成的較硬的耐磨層?(允許磨損層)，再向里就是較軟的母體材料。因而耐磨層被磨損完畢后，如果繼續(xù)使用，母體材料將會(huì)很快被磨損而造成整個(gè)零部件的報(bào)廢。對(duì)四輪一帶，主要測(cè)量鏈軌、銷套、四輪的外形尺寸，現(xiàn)場(chǎng)較實(shí)用的測(cè)量方法是直接用卡具測(cè)量。將測(cè)量數(shù)據(jù)與允許的極限尺寸相對(duì)照，以確定磨損狀況。

　　4，液壓系統(tǒng)的檢測(cè)

　　液壓傳動(dòng)是現(xiàn)代流動(dòng)式起重機(jī)廣泛采用的傳動(dòng)方式。液壓系統(tǒng)正向高性能、高精度和復(fù)雜的方向發(fā)展，因此其可靠性是個(gè)十分突出的問(wèn)題，液壓系統(tǒng)的故障檢測(cè)和診斷技術(shù)越來(lái)越受到重視了。

　　4．1檢測(cè)前的準(zhǔn)備工作

　　在對(duì)液壓系統(tǒng)進(jìn)行檢測(cè)之前，首先要熟悉設(shè)備液壓系統(tǒng)的組成及工作原理，其次還要檢查液壓油箱的油面位置、箱底沉淀物等。

　　4．2液壓系統(tǒng)的主要?jiǎng)討B(tài)參數(shù)測(cè)定

　　液壓系統(tǒng)主要?jiǎng)討B(tài)參數(shù)包括油溫、油壓和流量的測(cè)定。

　　對(duì)于液壓系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，溫度的故障信息載量較大，如內(nèi)泄、機(jī)械摩擦較大、缺油、油的牌號(hào)不符和油臟等都可引起系統(tǒng)溫度升高。通過(guò)對(duì)溫度的檢測(cè)，可為尋找故障點(diǎn)提供幫助。壓力的正常與否直接影響到液壓系統(tǒng)工作性能的好壞。所以，在液壓系統(tǒng)檢測(cè)中，可通過(guò)液壓系統(tǒng)壓力的變化來(lái)分析和判斷該系統(tǒng)的技術(shù)狀態(tài)。液壓系統(tǒng)中流量不正常將影響工作機(jī)構(gòu)的運(yùn)行速度。流量檢測(cè)可用便攜式液壓系統(tǒng)檢測(cè)儀來(lái)進(jìn)行。將檢測(cè)儀和泵串聯(lián)，把測(cè)得的額定壓力下的流量值和額定值相比就可判斷出泵是否有故障。

　　4．3液壓油的污染檢測(cè)

　　統(tǒng)計(jì)表明，75％以上的液壓系統(tǒng)故障起源于其工作介質(zhì)——液壓油液的污染，工作油液中攜帶著有關(guān)液壓系統(tǒng)故障的大量而又豐富的信息，因此，對(duì)油液的監(jiān)測(cè)分析是預(yù)測(cè)和診斷液壓系統(tǒng)故障的重要手段之一。針對(duì)油液污染度，國(guó)際上制定了專門(mén)的油液顆粒污染度標(biāo)準(zhǔn)，如美國(guó)汽車工程師學(xué)會(huì)的SAE749D污染度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)、美國(guó)航天學(xué)會(huì)提出的N_A_SI638污染度等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)和IS(06污染度國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)等。利用便攜式油液污染監(jiān)測(cè)儀可定量測(cè)出油液中污染顆粒的尺寸及分布情況，這有助于控制液壓油的污染度、監(jiān)測(cè)濾清器的效用。

　　5鋼結(jié)構(gòu)測(cè)試

　　流動(dòng)式起重機(jī)的鋼結(jié)構(gòu)主要是指起重臂，起重臂一般有箱形結(jié)構(gòu)和桁架結(jié)構(gòu)2種。對(duì)于箱形起重臂，主要檢測(cè)蓋板、腹板的平面度；上下蓋板之間、2腹板之間的平行度；腹板對(duì)下蓋板在任何截面上的垂直度；減磨墊安裝位置及磨損情況；臂架的焊縫、側(cè)向間隙、銹蝕與腐蝕等外觀情況。對(duì)于桁架結(jié)構(gòu)的起重臂主要檢測(cè)弦桿局部直線度和全長(zhǎng)直線度；臂架直線度和自由下?lián)隙?測(cè)量臂架中部自由狀態(tài)下的撓度)；腹板和主弦桿外觀是否存在開(kāi)裂和塑性變形；腐蝕與銹蝕情況；螺栓和其他形式聯(lián)接情況等。鋼結(jié)構(gòu)的變形狀況可采用水平加載和垂直加載分別測(cè)量加載后側(cè)向偏移量和吊重平面內(nèi)的變形，達(dá)到驗(yàn)證起重臂強(qiáng)度和剛度的目的。針對(duì)起重機(jī)臂架曾受過(guò)傷害、更換等情況，如有必要，可對(duì)臂架進(jìn)行應(yīng)力測(cè)試，以求證臂架的可靠性。

　　6鋼絲繩檢測(cè)

　　傳統(tǒng)的鋼絲繩檢測(cè)方法是人工目視檢查，由專職檢測(cè)人員定期對(duì)使用中的鋼絲繩進(jìn)行觀察，采用卡尺測(cè)量繩徑，手摸或肉眼尋找缺陷。但人工目視檢查只能發(fā)現(xiàn)鋼絲繩中露在外部的缺陷(如斷絲)，對(duì)于內(nèi)部缺陷則無(wú)能力，對(duì)于人眼看不到的鋼絲繩或鋼絲繩段也將不能檢查，且受人為因素的影響較大，檢查結(jié)果的可靠性差。因此為確保鋼絲繩安全、可靠、高效地工作，對(duì)鋼絲繩的運(yùn)行狀況，如斷絲、磨損、銹蝕缺陷進(jìn)行定量、定位檢測(cè)具有重要的意義。

　　目前，我們利用MTC鋼絲繩安全檢測(cè)儀已對(duì)幾十臺(tái)汽車起重機(jī)、輪胎起重機(jī)和履帶起重機(jī)的起升鋼絲繩、變幅鋼絲繩進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，對(duì)于磨損、斷絲較嚴(yán)重的鋼絲繩，提出了更換鋼絲繩的整改建議，確保了流動(dòng)式起重機(jī)的安全使用。

　　7回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)檢測(cè)

　　回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)一般包括動(dòng)力元件(液壓馬達(dá)、電動(dòng)機(jī)等)、減速器(液力變矩器、液力偶合器等)、回轉(zhuǎn)小齒輪、制動(dòng)裝置、調(diào)速裝置、操縱裝置等部件。對(duì)回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的檢測(cè)一般應(yīng)檢查外觀；空載運(yùn)轉(zhuǎn)試驗(yàn)；潤(rùn)滑和密封；制動(dòng)器制動(dòng)能力試驗(yàn)。

　　8力矩限制器檢測(cè)

　　力矩限制器是流動(dòng)式起重機(jī)的重要安全保護(hù)裝置，它由主機(jī)、載荷檢測(cè)器、角度檢測(cè)器、長(zhǎng)度檢測(cè)器和起重機(jī)工況檢測(cè)系統(tǒng)等部分組成。載荷、臂架長(zhǎng)度、臂架角度及起重機(jī)工況等檢測(cè)信號(hào)送人主機(jī)，通過(guò)放大、運(yùn)算、處理后，與預(yù)先存儲(chǔ)的起重機(jī)特性曲線進(jìn)行比較，由控制單元對(duì)起重機(jī)實(shí)施相應(yīng)控制。同時(shí)，主機(jī)可按需要顯示相應(yīng)的參數(shù)。力矩限制器的綜合誤差檢測(cè)一般由增重法和增幅法2種，增幅法相對(duì)來(lái)說(shuō)較為方便。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行計(jì)算，以判斷綜合誤差是否在合格范圍內(nèi)。對(duì)于其他各種安全裝置如起重量指示器、水平儀、高度限位器、防后傾裝置、幅度指示器等可直接操縱運(yùn)行來(lái)驗(yàn)證各裝置的動(dòng)作是否可靠。

　　9其他檢測(cè)

　　對(duì)于起升、變幅等機(jī)構(gòu)可通過(guò)檢測(cè)組成機(jī)構(gòu)的零部件是否存在磨損和損壞等現(xiàn)象，經(jīng)過(guò)額定載荷、動(dòng)載、靜載等各項(xiàng)載荷試驗(yàn)來(lái)進(jìn)行驗(yàn)證。操縱室和流動(dòng)式起重機(jī)的外形尺寸可直接進(jìn)行測(cè)量。

　　10結(jié)束語(yǔ)

　　綜上所述，通過(guò)對(duì)流動(dòng)式起重機(jī)的金屬結(jié)構(gòu)疲勞壽命進(jìn)行估算，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)、四輪一帶、液壓系統(tǒng)、鋼結(jié)構(gòu)、鋼絲繩、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、力矩限制器等測(cè)試評(píng)估，可以有針對(duì)性的更換、修復(fù)一些零部件，這樣可使舊設(shè)備能夠再生利用，同時(shí)也可緩解目前市場(chǎng)上工程機(jī)械設(shè)備的緊缺。