探析起重机安装中的应力测试技术

徐黄镇 沈琪斌

摘 要：目前，起重机在工业生产领域中占有十分重要的地位，且其安全运行及操作性能在很大程度上取决于机械的质量。另外，在起重机安装中，构件的应力变化会影响到机械的结构稳定。为了提高起重机的安装质量，本文笔者结合实践经验，浅析应力测试技术在起重机安装中的应用。

关键词：起重机；应力测试；应变片

应力测试技术是一种十分成熟的技术手段，即通过测量机械金属结构的应变片阻值来得到钢结构的受力情况，并通过分析判定钢结构是否会因应力过大而失效，从而评估机械的安全性。目前，应力测试技术在起重机安装改造中得以广泛应用。据此，笔者分别从如下方面浅析应力测试技术在起重机安装中的应用。

1 应变片的布设

在讨论应变片的布设前，应先明确应力测试的原理，即：先采用应变片来对构件进行动态或静态加载，然后再通过测量系统来测定应变值及其变化，具体可用函数式dB/R=K0ε，其中，R表示应变片电阻丝的初始阻值；K0表示应变片电阻丝的敏感系数；ε表示电阻丝受力时的应变值。据此，在布设应变片时，应坚持如下原则：一是将应变片布设在弹性挠曲区、应力集中区及均匀应力区；二是将应变片贴在主梁跨中的最大应力处及最不利工况的最大应力处；三是在受测构件上，沿主应力方向贴片，注意测点的布设要合理及将应变片的粘贴数量控制到最低水平。

综上，在布设应变片时，应注意如下要点：（1）用放大镜观测应变片的外观是否存在引线焊接不牢、断丝等缺陷；（2）用万用表量测应变片的阻值，注意不得触摸基底，以防污染应变片，同时将同一组应变片的误差控制在0.1Ω以内；（3）用砂纸或角磨机将试件的表面打磨光滑，并用细砂纸进行粗化处理，使其表面形成45°的交叉网纹，注意在选择砂纸时，铝件选用360目及钢件选用180目，之后再用钢板直尺、角尺和划针画出十字定位线；（4）用镊子夹取脱脂棉球并蘸丙酮或CCL沿同一方向擦拭试件的表面；（5）确定光滑面为贴面，并先将502胶水滴于应变片的反面，然后再将其快速贴在金属的反面，注意两点对齐；（6）将小块塑料薄膜覆在应变片上并用拇指紧压受测部位，同时先挤出多余的胶水，再用拇指紧压应变片约30s，最后再揭掉塑料薄膜；（7）用镊子拨起应变片的引脚线及用塑料透明胶带将引脚线和应变片的基底贴紧；（8）先放平引脚线，再将其用塑料透明胶带固定在基体上，以防引脚线在焊接时发生折断现象；（9）先将焊锡分别挂在导线和引线的两端，并保证焊锡彻底融化，以防出现假焊现象；（10）用数字万用表量测应变片阻值及其与试件的绝缘电阻值，注意当应变片的阻值异常或绝缘电阻<80MΩ时，应先排除问题，再重新贴片；（11）将硅胶、914胶、蜂蜡或凡士林软膏涂在应变片上，以防其受潮。

2 应力测试

为了探明应力测试技术在起重机安装中的应用，笔者主要以如下案例展开讨论：在某门式起重机的安装改造中，其起升高度需从先前的15.3m升高到21m，其中主钢结构是本次改造的重点，即：在主梁与刚性、柔性支腿连接的法兰面加装加高节及在支腿间增设工字型斜撑，以保证支腿的强度达到规定值。结合这一案例，笔者分别从如下方面浅析起重机在安装改造中的金属结构应力测试。

2.1 测试准备

在应力测试前，应按要求开展如下准备工作：一是在现场测试时，若遇临时粘贴应变片的情况，应等待30min以后再行测量，注意应变片在完全固化后约10～24h，才能获得最佳的粘合强度；二是将导线接入应变测试仪中；三是通过将应变仪的指示值归0来观察不同测点显示值在时间尺度上的变化情况，以排除应变片上存在的零点漂移现象；三是在正式测试前，预加载和卸载4～5次，以筛除存在蠕变性和滞后性的应变片，从而保证应变片应变变化与电阻变化的线性关系，注意无论是零点漂移或是蠕变，在排除问题以后，都应重新粘贴应变片。

2.2 应力测试

结合上述案例，在起重机安装改造的应力测试中，应合理选择工况，即所选工况应能体现金属结构的应力情况及其危险点在工况中的实际应力。测试发现，当试验荷载为35吨时，具体的工况如下：一是小车处在刚性支腿上及清零处理应变片；二是将小车移到主梁的中间位置，并依次开展抓箱、起吊作业和保持静止，此时选定主梁上翼板跨中的3个测点，其中测试设备为DH3817F。图1为主梁跨中的应变片布设示意图。

从《起重机设计规范》中可查得，在本案例中，起重机金属结构件的工作等级及应力集中等级分别为E6、K3，则构件的疲劳许用应力值为68.3MPa。此时，通过对有限元计算所得应力与实测应力的叠加开展疲劳计算，可得主梁跨中应力的极大值及拉伸疲劳许用应力分别为53.19MPa、126MPa，表明起重机主梁跨中的疲劳强度在改造后满足实际所需，同时依据《起重机械定期检验规则》开展下挠度测量，测得其与刚度要求相符。另外，在最不利工况下，起重机在主梁与支腿的法兰连接处的最大水平位移测值满足改造要求。

3 结束语

综上，在现代化工业生产中，起重机械的安装质量和操作性能直接决定其在生產中所起到的作用，同时在起重机安装中，构件的应力变化会对整体结构的稳定性产生重大的影响。因此，为了保证起重机的安装质量满足工程所需，则应按需对其金属结构开展应力测试，从而保证起重机械的整体稳定性及使其功用得以充分发挥，注意在这一过程，应明确应力测试的原理及做好相应的准备工作。

参考文献

[1]杨陶.探析起重机械安装中的应力测试技术[J].低碳世界，2016，（11）：212-213.

[2]李国忠.应力测试在履带起重机行业中的应用[J].装备制造技术，2013，（1）：137-139.