门座起重机金属结构强度检测与分析

林　晖 　张　靖

(1　湖北轻工职业技术学院机电工程学院　2　武汉理工大学物流工程学院)



门座起重机金属结构强度检测与分析

林晖1张靖2

(1湖北轻工职业技术学院机电工程学院2武汉理工大学物流工程学院)

摘要：针对港口生产安全的高要求，设计了门座起重机金属结构的应变电测方案，确保其金属结构的强度符合生产要求，消除了港口装卸作业中的安全隐患。

关键词：门座起重机； 应力； 检测分析

生产安全关系到港口企业的发展，更关系到企业员工的人生权利，所以生产安全已经成为时下各港口企业的重点工作之一。在港口生产安全管理中，港口装卸搬运设备的安全管理尤为重要。门座起重机是十分常见的港口作业设备，为确保门机的安全运行，避免因结构失效而引发的生产事故，对其金属结构的强度进行检测和分析是十分必要的。

1门机金属结构检测方法

图1　门座起重机应力测点分布图

依据《起重机设计规范》和《起重机试验规范和程序》等相关门座起重机设计和检测标准，针对门座起重机的结构特点和工作特点，设计其金属结构的检测方法，并以额定载荷为40 t的门座起重机为例进行检测分析。为确保其金属结构的强度符合设计要求，需要在门座起重机金属结构的关键位置，如臂架、象鼻梁、人字架、转台、门架等处测量其在不同工况下的应力大小。如图1所示，在以上结构的截面位置，布置应力测点粘贴应变片，采用应变电测的方法来测试其结构的承载能力。

2检测工况设定

为使门座起重机的结构强度达到其日常工作的要求，在测试的过程中要尽可能的设置与实际工作状态更接近的工况。因此应力检测需要在起重机静载和动载两大类工况下进行[1]。其中在静载应力检测中，设定臂架位于K1测点的上方，臂架变幅平面与大车轨道呈45°且指向陆侧，分别在空载、额定载荷(试验载荷为40 t)和1.25倍额定载荷(试验载荷为50 t)状态下设置了3种工况进行应力测量。具体工况设置及应力检测方法见表1。

在动载应力检测中，设定臂架变幅平面与大车轨道平行，分别在额定载荷(试验载荷为40 t)及1.1倍额定载荷(试验载荷为44 t)状态下设置了2种工况进行应力测量[2]。具体工况设置见表2。

表1　门机静载应力检测工况

表2　门机动载应力检测工况

动载应力的检测方法为臂架变幅平面与大车轨道平行且位于最小幅度，载荷落地，钢丝绳松弛，仪器置“0”，记录门机提升试验载荷作上升、上升制动、下降、下降制动动作，然后臂架由南向西回转至与大车轨道呈45°方向，同时臂架以额定速度变幅到最大幅度，门机提升试验载荷作上升、上升制动、下降、下降制动动作，最后臂架回到最小幅度及起始位置，载荷落地，钢丝绳松弛，仪器停止记录。依据仪器所记录的应力曲线读取应力最大峰值和应力稳态值并计算应力对比值(应力最大峰值/应力稳态值)。

3应力检测与结果分析

按照前文所述的工况设置，对40 t门座起重机金属结构进行了实地检测。该机金属结构材料为Q235，设定安全系数n=1.33，材料许用应力为176 MPa，检测结果如下。在静载状态下，空载工况最大应力位于臂架位置E1测点，其数值为+56.2 MPa(拉应力)；额定载荷最大静载应力位于门架圆筒上部位置J1测点，其合成应力(工况2与工况1应力之和)值为-90.6 MPa(压应力)；1.25倍载荷最大静载应力位于门架圆筒上部位置J1测点，其合成应力(工况3与工况1应力之和)值为-101.9 MPa；均小于材料的许用应力，结构静强度满足工作要求。

依据静载应力测试结果，选取测点中静载应力较大，且能代表各主要承载构件的应力的B、E1、G1、H1、J1、K2测点作为动载应力测点。测试结果如图2所示，在额定载荷工况下最大应力测点为门架圆筒上的J1测点，其应力最大峰值为-96.0 MPa，应力稳态值为-90.6 MPa，应力对比值为1.06；1.1倍载荷工况下最大应力测点为门架圆筒上的J1测点，其应力最大峰值为-105.6 MPa，应力稳态值为-99.4 MPa，应力对比值为1.06；所测得的应力峰值、稳态值和对比值均在材料允许范围内，该门机动强度满足工作要求。

图2　门机J1测点动载应力曲线

4结语

通过该方法对门座起重机金属结构的静载、动载应力情况进行检测与分析，可以较客观准确地判定起重机金属结构的强度是否满足工作要求，确保港口作业机械的结构安全性，对港口企业的生产安全管理有重要的意义。

参 考 文 献

[1]GB/T3811-2005, 起重机设计规范[S]. 北京: 中国标准出版社, 2005.

[2]GB/T5905-2011, 起重机试验规范和程序[S]. 北京:中国标准出版社,2011.

Detection and Analysis of the Structure Strength for Gantry Crane

Lin Hui1Zhang Jing2

(1School of Mechatronics Engineering Hubei Light Industry Technology Institute 2School of Logistics Engineering Wuhan University of Technology)

Abstract:Aiming at the high requirement of production safety on port, this paper designs the strain electronic logging method for the structure of gantry crane to ensure the strength of structure meets the production requirement and eliminate the potential risk during port handling operation.

Key words:gantry crane; stress; detection and analysis

DOI：10.3963/j.issn.1000-8969.2016.02.020

收稿日期：2016-03-15

林晖： 430070， 湖北省武汉市洪山区石牌岭东二路5号