無線應(yīng)變儀在橋式起重機箱形主梁應(yīng)力測試中的應(yīng)用

起重機廣泛應(yīng)用于工廠、貨場、港口等場所，在吊裝、貨運行業(yè)發(fā)揮著不可替代的作用。金屬結(jié)構(gòu)是起重機的骨架，其工作狀態(tài)直接影響整機的工作性能、安全性和可靠性，一旦發(fā)生故障將會帶來巨大的直接和間接損失。起重機金屬結(jié)構(gòu)應(yīng)力測試是研究其結(jié)構(gòu)強度、檢驗結(jié)構(gòu)實際承載能力的重要手段，是保證其安全運行不可缺少的一個環(huán)節(jié)。

本文采用無線應(yīng)變儀對一臺W型的橋式起重機箱形主梁進(jìn)行一次全面的應(yīng)力測試，測量了主梁關(guān)鍵部位在不同工況下產(chǎn)生的應(yīng)力以及結(jié)構(gòu)的瞬態(tài)沖擊，并通過計算判斷其結(jié)構(gòu)是否滿足疲勞強度要求。

應(yīng)變片布置與粘貼工藝

應(yīng)變片布置

橋式起重機的橋架是主要金屬構(gòu)件，是由主梁、端梁、走臺等部分組成。由受力分析可知，主梁上蓋板受壓，下蓋板受拉，由于鋼材的抗拉強度低于抗壓強度。因此測點應(yīng)布置在上、下蓋板的下表面，應(yīng)變片方向應(yīng)于主梁軸線方向一致。但考慮現(xiàn)場施工條件，下蓋板的下表面為懸空狀態(tài)，貼片難度大。因此，選擇在主梁跨中下蓋板的上表面和上蓋板的下表面進(jìn)行布點。當(dāng)小車運行至主梁跨端時，此時端部腹板的剪力最大，由于該處主應(yīng)力的方向是變化的。因此，應(yīng)變片應(yīng)粘貼在腹板變截面拐角處。另外，小車輪軌道上沿附近的主腹板上容易出現(xiàn)裂紋，因此還應(yīng)在主梁跨中、1/4跨主腹板處貼片，方向與主梁軸線方向垂直。

橋式起重機應(yīng)力測點應(yīng)根據(jù)金屬結(jié)構(gòu)關(guān)鍵受力部位，應(yīng)力集中和變截面位置等原則進(jìn)行選擇，本次測試共選擇7個測點。

應(yīng)變片粘貼工藝

應(yīng)變片粘貼主要包括應(yīng)變片檢查、測點表面處理、貼片和防潮處理等步驟，應(yīng)變片粘貼具體步驟要求如下。

1. 應(yīng)變片檢查   檢查應(yīng)變片是否有斷絲、折損等問題，并用萬用表測量應(yīng)變片阻值，測量過程中不要用手觸摸基片，防止污染應(yīng)變片。為保持后續(xù)測試的一致性，同一組應(yīng)變片阻值誤差不應(yīng)超過0.2Ω。

2. 測點打磨   首先，使用角磨機去除測點表面銹漬、漆層，在打磨過程中盡量不要損壞起重機母材，然后用細(xì)砂紙打磨直至測點表面光滑。

3. 測點擦洗   用酒精棉反復(fù)擦洗測點表面，待使用新棉球擦拭后無污漬時，擦拭結(jié)束。

4. 應(yīng)變片粘貼  將JH-496膠水滴在應(yīng)變片反面，兩點對齊，迅速貼在測點表面，并用粘貼膜覆蓋在應(yīng)變片表面，用手指輕壓1min后揭去薄膜。

5. 接線  將兩引腳線分別與提前備好的導(dǎo)線連接，并用絕緣膠帶封裝。接線完成后應(yīng)用萬用表測量應(yīng)變片阻值，若其阻值變化較大或者不通時，應(yīng)查找原因，必要時應(yīng)當(dāng)重新粘貼應(yīng)變片。

6. 防潮處理  為了防止應(yīng)變片污染和受潮，應(yīng)在其表面涂抹一層防水膠。

無線應(yīng)變測試系統(tǒng)

儀器采用南京聚航科技有限公司的JHDY-W無線動態(tài)應(yīng)變測量分析系統(tǒng)，測量終端通過WIFI與路由器和計算機進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，內(nèi)置鋰電池，體積小巧，可實現(xiàn)分散性遠(yuǎn)距離測量和，無線通訊距離可達(dá)200m。

測試對象為一臺橋式起重機，額定起重量為150t，箱梁材料為Q235鋼，屈服強度為235MPa，彈性模量為210Gpa。本次結(jié)構(gòu)與載荷響應(yīng)測試包括靜態(tài)和動態(tài)兩種測試工況，工況描述如下：

靜態(tài)測試：主鉤起重量為150t，小車位于主梁跨中起吊，起升載荷離地1m，保持1min，最后緩慢卸載，測試結(jié)束。

動態(tài)測試：主鉤起重量為150t，小車位于主梁跨中起吊，起升載荷離地1m，緩慢向主梁左側(cè)移動至端部，保持1min以上；然后反方向移動至主梁另一端部，保持1min以上，最后緩慢卸載，測試結(jié)束。

結(jié)論

應(yīng)力測試技術(shù)是研究結(jié)構(gòu)強度、檢驗結(jié)構(gòu)實際承載能力的重要手段。對橋式起重機進(jìn)行的應(yīng)力測試總結(jié)如下：

1. 橋式起重機應(yīng)力測試測點一般選在主梁跨中、跨端和1/4跨位置。

2. 為保證測試結(jié)果的正確性，應(yīng)變片粘貼時應(yīng)該嚴(yán)格按照應(yīng)變片檢查、測點表面處理、貼片和防潮處理等步驟進(jìn)行。

3. 對于受交變載荷的起重機金屬結(jié)構(gòu)，其疲勞許用應(yīng)力遠(yuǎn)小于靜強度許用應(yīng)力，因此為保障起重機的安全運行，應(yīng)對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行疲勞強度校核。

4. 據(jù)現(xiàn)場應(yīng)力測試結(jié)果和分析，確定測試的橋式起重機主梁強度滿足相關(guān)要求，具有較大的強度儲備。

5. 起重機在設(shè)計時出于安全考慮，會設(shè)定較高的安全系數(shù)，實際應(yīng)用中可根據(jù)應(yīng)力測試的結(jié)果來優(yōu)化安全起重參數(shù)。