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起重机械结构服役安全评估技术
2018-4-17 16:32:03来源:中国起重机械设备网
  起重机械是工业生产和基础设施建设中的重要设备,大型起重机械设备的性能对于工业生产的正常运行具有重要意义。科学评估大型起重机械安全以及对其寿命做出针对性预测对于今后工业生产以及建设具有促进意义。
大型起重机械设备的长期频繁使用会对机械本身的性能造成一定损耗,在长期运行过程中,机械设备一旦出现问题就会造成严重损失。因此要对大型起重机械设备进行科学的安全评估和寿命预测。


      以下以一台已经运行十五年的大型造船用塔式起重机为例来进行详细分析:

      外观检查与无损检测

      对于该大型起重机械设备,首先要对其外观进行详细检查。工作人员首先发现该机械受力部位均存在着不同程度的锈蚀问题,在部分位置还存在着漏水孔堵塞导致积水的现象。外观检查的主要目的是要排查起重机整机的危险源。
无损检测的主要工作有以下几点:一是要对整个塔吊的主金属结构实际厚度进行测量;二是对主要零部件进行检查,重点是要明确主要零部件是否存在裂纹危险;三是对吊钩记忆主要轴类件进行磁粉探伤。
      通过详细考察,发现该大型起重机械门架总共的观测数目是71个,但是不合格率就达到了21%。塔身的不合格率是25%,吊臂基本上是合格的,平衡臂的不合格率是11%。总的不合格率是22.7%。
      应力测试

      应力测试的主要对象是大型起重机械设备的关键部位。在应力测试过程中首先要根据整机的关键位置和变截面位置来确定观测点。
      本次应力测试的测试点总共有27处,经过认真仔细的分析,发现塔身成对布设的测点数据呈现出特定规律。平衡臂一侧是拉应力,吊臂一侧是压应力。在调查中,工作人员发现平衡臂与塔身铰连接部位的应力值是最大的。
      该大型起重机械设备本身在起吊100t货物到20m时尽管最大应力没有超出许用应力,但是动载系数却已经远远超出了规定范围。
      因而在今后实际应用过程中对于大吨位货物必须要采取两季联吊的方式来进行起吊。在实际应用中要尽量减少大荷载起吊。
      有限元计算

      有限元数值模拟是实现对大型起重机械设备安全评估和科学预测的重要保证。这里有限元计算主要指的是结构静力学计算和结构动力学计算两种形式。
      结构动力学计算。结构动态性能对于大型起重机械设备性能非常重要,在考察起重机结构动力性能时需要重点关注起重机结构的模态频率。主要是通过模态频率来实现对起重机动态性能的观测。
      结构静力学计算。所谓结构静力学计算主要是在最大幅度下对整机结构的应力应变做出科学预测。静力学计算主要是通过建模计算来得到需用应力要求。
      寿命预测

      对起重机寿命进行科学预测对于提升起重机设备性能,对于实现工业生产和基础设施的正常运行具有重要意义。疲劳破坏是该起重机金属结构出现问题的主要原因。
      长期的疲劳破坏会使得机械零件金属结构严重损伤,这对于起重机是不利的。大型起重机械设备的寿命预测主要是通过累计损伤原理来进行计算。
      结合工程应用实际情况并进行综合分析与计算,工程人员最终得出:这台大型起重机械设备的剩余寿命使用期限只有三年了。

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