探析起重机械安装中的应力测试技术

探析起重机械安装中的应力测试技术

郦冰峰陈黎

浙江菲达环保科技股份有限公司浙江311800

摘要：起重机在车间频繁启动制停、高频率的使用状况下，受力部件钢结构表面会出现裂纹、腐蚀、变形的情况，这些缺陷在一定程度上将影响起重机的结构强度，尤其是使用时间超过十年的起重机，工作中易受到恶劣工作环境的腐蚀，影响工作安全。此外，使用时间趋近于设计寿命的或停用超过一年的起重设备，使用者应进行起重机的应力试验，避免以上缺陷引起安全事故。本文将运用应力测试技术分析起重机主要受力部件。

关键词：起重机械；安装；应力测试

起重机的金属结构在使用过程中，要检查其金属结构的强度，应力测试技术因此应运而生，通过试验、分析应力测试的结果，能够得出金属结构的刚度和应力情况，从而判断是否存在因为应力太大造成失效的可能性。

1应力测试的关键技术

1.1测试应力的原理

实际工作中，测试应力首先要测试结构的应变。通过测量应变，可得到时域上结构件应力的最大数值、最小数值和平均值，并得到最大主应力的大小方向和产生变化遵循的相关规律。通常使用应变片测量应变量，采用静态或动态方式加载构件，然后再使用测量系统测量应变的大小及变化。

当电阻第受到外力时，电阻、电阻丝都会出现变化，且变化会呈现一种正比的状态。在应变片粘到构件上时，一旦构件的受力情况出现变化，应变片的电阻也会出现变化，这时只要测量出电阻的变化数值，即可知道构件的应变量。

1.2应力测试技术应用的范围以及应变片在布片时遵循的原则

在起重机等类似机械的力臂等部位的应变应力、位移测试中可以使用应力测试技术；油缸的压力、位移、温度、应变应力综合测试和机床导轨的残余应力检测时都可以使用应力测试技术。在布置应变片时，第一要保证应变片在均匀应力的区域或应力相对集中的区域布置；第二，主梁跨中的位置，这是结构最大应力的位置，也是首选区域；第三，布置在最不利的工况下可能产生应力最大的位置；第四，布置在经常会出现塑性变形或者容易出现裂纹的位置；第五，布置方向应沿着主应力的方向；第六，合理设置被测点，尽量减少应变片的粘贴。

1.3粘贴应变片使用的工艺

第一，用放大镜观察应变片，保证其表面没有断丝、裂缝情况的存在；

第二，用万用表测量应变片的阻值，保证应变片尤其是基底部分在清洁的状态下，一组应变片的组织误差应在0.1Ω内，这样才能更好地保证仪器的准确性；

第三，用角磨机或砂纸机打磨试件的表面，在其表面呈现光滑状态后，再用细砂纸进行网纹式处理，在砂纸的选择上，钢件要用180目的，铝件应该用360目；

第四，使用角尺和钢板和划针标注定位线；

第五，用镊子夹取脱脂标球，蘸取适当的丙酮擦拭试件的表面，一定要向同一个方向擦拭，不能让棉球对金属表面造成污染；

第六，明确版面的正反面，其中比较光滑的一面是贴面，在应变片的反面滴上502胶水，将两点对整齐，将其快速粘在金属的表面。再用小块的塑料薄膜，覆盖住应变片的表面，并在被测部位按压严实。将多余的胶水挤压出，用拇指按住维持30s，然后将表面覆盖的塑料薄膜揭去，该环节是为了防止胶水粘到手上；

第七，使用镊子将应变片上的两个引脚线轻轻拨起，用透明胶带粘在固定的基体上；

第八，两引脚线放平，保证固定基体上，避免焊接过程中出现摆动造成引脚线的损坏；第九，为避免出现假焊情况，将引线和导线两端画上焊锡，一定要注意焊锡融化的要完全；第十，用数字万用表测量应变片上的阻值和应变片的试件间的绝缘电阻值，如果应变片的阻值出现很大变化，或在80MΩ以下，找出原因重新粘贴；最后，应变片上涂抹上凡士林软膏或合适的胶水，防止水汽接触而潮湿。

1.4测试的准备

应变片要达到一定的稳固，一般要10～24h，才能保证其粘合的强度。调零应变仪，观察各个观测点的数值显示变化，观察应变片是否存在零点漂移的情况，如有的话应重新粘贴。为更好地呈现应变片电阻的变化与应变的变化间线性的关系，一定要尽可能避免应变片的滞后特性出现，测试前，要预先加载并卸载反复几次，如果有出现蠕变的应变片一定不能使用。

1.5测试后的分析

分析收集到的数据，总结应变或随着时间出现的变化规律；与预期值、理论数值或经验数值进行比较；总结实验数据和对比结果，将其提升到理论层面，并发现其中的规律；评价被试件，评估起重机械的安装质量；最后得出测试结果的研究报告。

1.6其它应力测试方法——光测法

光测法的理论基础是光弹性法：置于偏振光场中的具有双折射效应的透明光弹性材料，会因为受力而产生干涉条纹；测量并计算干涉条纹图后可确定模型在受载情况下的应力状态、光纤技术是光测法的代表，其特点是：因为可将被测对象的状态变化转换成光信号的形式，所以能与高度发达的电子装置有很好的兼容性，从而具备较高的发展潜力；光纤信号不易受外界影响，光纤技术适用于高压与电磁干扰的环境下使用；光纤传输损耗低，可用于远距离测试（基于以上优点，光纤技术适用于土木工程领域大型复杂结构的在线监测）而在起重机领域，该技术还尚未普及，有待进一步的发展。对于电阻式应力测试，为适应起重机现场检验，应变片与屏蔽电缆之间的连接方式将越来越简便，现场焊接将不再必要；无线遥感的抗干扰能力将得到加强，并逐步取代收放电缆不便的有线测试。对于光纤式应力测试，结构模型将更加专业化，即变得更适用于起重机检验；该测试方法将使在线监测成为保证危险性较大的大型起重机使用安全的常规监控手段。除自身不断发展之外，应力测试还将与计算机模拟仿真更紧密的结合在一起：应力测试一般在起重机安装完成后进行，因此较难测量出结构本身自重产生的应力及金属结构的内应力，通常测试所得到的数值实际上为试验加载后金属的应力差值。应力测试与计算机模拟仿真所对比的就是加载前后的应力差值通过对比，应力测试可以验证计算机模拟仿真的正确性。反过来，一个接近实际情况的计算机模拟仿真则可以为应力测试测点的准确定位提供依据，且模拟起重机因环境限制而无法开展的应力测试。

2结语

起重机械的安装质量事关其运行质量和操作性能，因此在安装中，应当重视对应力变化进行测试，以免影响到起重机械整体结构的稳定性及其安装的安全性。

参考文献：

[1]阚亮.探析起重机械安装中的应力测试技术[J].中国机械，2014.

[2]滕儒民，姚海瑞，陈礼等.全地面起重机超起装置对臂架受力影响研究[J].机械设计，2012.