MQ10-30型門(mén)機(jī)門(mén)腿上支承聯(lián)接處疲勞壽命分析

 

我國(guó)80年代初期出廠的Q1030型口座起重機(jī)，采用了典型的轉(zhuǎn)柱式結(jié)構(gòu)，其水平滾輪支承環(huán)與口腿聯(lián)接結(jié)構(gòu)中，因力流傳遞不夠合理，常導(dǎo)致口腿頂部產(chǎn)生裂紋，如圖1中所示應(yīng)變片粘貼位置這種現(xiàn)象在我國(guó)各大海港的該類(lèi)口機(jī)上較普遍本文對(duì)這種典型部位的應(yīng)力情況及疲勞壽命進(jìn)行分拆試和數(shù)據(jù)采集口座起重機(jī)在作業(yè)過(guò)程中，該部位承受壓彎、扭蘭種載荷的復(fù)合作用，其復(fù)合變形的危險(xiǎn)點(diǎn)在構(gòu)件表面，且為雙向應(yīng)力狀態(tài)，如圖2所示根據(jù)上述分析，在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中采用了H片45°應(yīng)變片組成的應(yīng)變花，測(cè)點(diǎn)處的主應(yīng)力可由下式計(jì)算得出邱0上蘭個(gè)主應(yīng)力在結(jié)構(gòu)疲勞裂紋萌生階段所起的作用如何，是分析雙向應(yīng)力狀態(tài)處應(yīng)力時(shí)間歷程首先要弄清的問(wèn)題對(duì)于復(fù)合交變應(yīng)力下的零件疲勞破壞甫下4種假定叫要正確分析應(yīng)力時(shí)間歷程，首先要進(jìn)行應(yīng)力的測(cè)6玲；0為對(duì)稱(chēng)循環(huán)下材料的疲勞極限為泊松比抖往們對(duì)大型結(jié)構(gòu)的研究巧局限于單向應(yīng)力狀態(tài)。本文討論的疲勞問(wèn)題對(duì)象，至今尚未見(jiàn)到具有實(shí)用價(jià)值的分析報(bào)告上四種疲勞破壞的假定，哪種更適合于港口口座起重機(jī)結(jié)構(gòu)疲勞的研究分析，是個(gè)值得深入研究的課題據(jù)文獻(xiàn)口]，任何彈性系統(tǒng)要形成裂紋，必須具有足夠的能量，即能量是產(chǎn)生裂紋和裂紋擴(kuò)展的先決條件。從應(yīng)用效果看，變形能強(qiáng)度理論在零件疲勞破壞應(yīng)用性分析研究中的結(jié)果與工程實(shí)際吻合得*好。因此，本文選擇變形能強(qiáng)度理論作為云種應(yīng)力效果的綜合參數(shù)來(lái)分析復(fù)合變形中的應(yīng)力情犯雙向應(yīng)力狀態(tài)下的等效折算應(yīng)力計(jì)算式可由變形能強(qiáng)度計(jì)算公式推出，其表達(dá)式為式4即為雙向應(yīng)力狀態(tài)分析的理論基石化2應(yīng)力時(shí)間歷程的A化轉(zhuǎn)換及統(tǒng)計(jì)分析本文的應(yīng)力時(shí)間歷程分析對(duì)象取自某港口使用多年的臺(tái)Ql030型口座起重機(jī)裝卸件雜貨時(shí)的應(yīng)力時(shí)間歷程檢測(cè)時(shí)，共記錄撕個(gè)工作循環(huán)對(duì)口腿上方與上支承環(huán)聯(lián)接處的吉個(gè)測(cè)點(diǎn)同時(shí)采樣，采樣頻率為40比，并通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器把數(shù)據(jù)送到計(jì)算化分析中所用軟件功能及流程如下：采樣：實(shí)切臣個(gè)通道同時(shí)采樣，并選擇采樣頻率及其長(zhǎng)度濾波計(jì)數(shù)：檢出等效應(yīng)力歷程中的峰谷值點(diǎn)，并刪除微小波動(dòng)及奇異峰、谷值點(diǎn)再用階雨流計(jì)數(shù)法進(jìn)行計(jì)數(shù)，得出循環(huán)的幅值均值結(jié)果：按文獻(xiàn)[3的結(jié)論，對(duì)于焊接結(jié)構(gòu)而言，其均值的影響可忽略不計(jì)，故僅對(duì)應(yīng)力幅值進(jìn)行加權(quán)平均后再進(jìn)行分組來(lái)樣顯7K斗A/D濾波計(jì)數(shù)結(jié)果表l為某港口Q1030型口機(jī)裝卸件雜貨應(yīng)力歷程統(tǒng)計(jì)結(jié)果組號(hào)統(tǒng)計(jì)范圍平均幅值出現(xiàn)次數(shù)頻次數(shù)1護(hù)3於3裂紋萌生壽命估算1]機(jī)開(kāi)裂部位的局部結(jié)構(gòu)可參見(jiàn)圖1即粘貼應(yīng)變片部位，其57V曲線均滿足下式：根據(jù)實(shí)際結(jié)果的聯(lián)接形式，查文獻(xiàn)[3兩此種結(jié)構(gòu)的〔值為8.化10.，巧為4，則該結(jié)構(gòu)的5曲線表達(dá)式為辛雕式6目阿瓣于損傷十算，果列靖2載荷實(shí)際發(fā)生次數(shù)壽命損傷2巧639於若將壽命折算為年其折算原則為：每10分鐘完成1次工作循環(huán)每日兩個(gè)工班；1年200個(gè)工鋼絲繩繩端開(kāi)放式板連接法南昌鐵路局宜春車(chē)務(wù)段钅昌3360任美珍胡新民鋼絲繩與抓斗連接多采用繩卡固定法它有諸多不便：開(kāi)閉斗繩的6個(gè)繩卡在抓斗上承梁內(nèi)腔，不便檢緊固抓斗使用段時(shí)間后，鋼絲繩直徑縮小，繩卡必然松弛，鋼絲繩抽動(dòng)，6個(gè)繩卡3個(gè)組擠在起，鋼絲繩松散變形。

 

支撐繩繩卡在抓斗上承梁上方，繩卡經(jīng)常勾掛開(kāi)閉斗鋼絲繩繩卡的螺紋被刮殼，換鋼絲繩時(shí)無(wú)法松開(kāi)，用了次就要報(bào)廢，浪費(fèi)較大巧抓斗上的繩卡都是隨著鋼絲繩上下左右活動(dòng)的，碰撞鋼結(jié)構(gòu)打壞繩卡，更換鋼絲繩十分吃力。

 

4繩卡壓迫鋼絲繩造成應(yīng)力集中，使鋼絲繩易斷絲斷股。鋼絲繩使用壽命縮短，只達(dá)應(yīng)有壽命的10，浪費(fèi)很大巧凡使用繩卡的鋼絲繩，在抓斗端對(duì)鋼絲繩的長(zhǎng)短無(wú)法調(diào)整繩卡打緊鋼絲繩成了永久變形，又不可能讓其掉頭重新使用，而且繩卡的緊固要費(fèi)很大力氣因?yàn)樵谌嵝缘匿摻z繩上緊固繩卡往往很難抒緊，在地面上緊固要兩人腳踐手抓，頗為狼狐因緊固不牢而導(dǎo)致鋼絲繩變形甚至滑脫的事件常有發(fā)生總之，在抓斗上用繩卡固定鋼絲繩的方法經(jīng)落后，我們想廢棄這種落后的緊固方法，改繩卡連接為開(kāi)放式模子連接普通鋼絲繩套早已有之，但它有許多缺點(diǎn)首先，它是封巧式的鋼絲繩要從模套孔內(nèi)穿過(guò)，繩頭應(yīng)整齊無(wú)毛刺，穿過(guò)后折彎1撕°，再?gòu)哪Ｌ卓變?nèi)返穿折回，對(duì)僵硬的鋼絲繩或比較短的鋼絲繩很難返菜其次，它是活動(dòng)式的。模子尾部有掛環(huán)，用銷(xiāo)軸拴住，沿軸屯、擺動(dòng)。穿鋼絲繩時(shí)要有人抓住套或卸下模套，作業(yè)王序多。該模子在使用過(guò)程中，隨鋼絲伸縮運(yùn)動(dòng)而擺動(dòng)，受沖擊力大，模子尖端處鋼絲繩反復(fù)折彎，易在此處斷絲斷股。

 

開(kāi)放模子解決了普通型模子存在的問(wèn)題，方便且節(jié)能開(kāi)放式模板由兩塊夾持板、個(gè)模子組成兩塊夾持板成八字型排列焊在抓斗側(cè)邊鋼板上夾持板與鋼絲繩接觸的面4《倒角，鋼絲繩受拉力后在倒角內(nèi)只往里進(jìn)而不外化由于是兩塊分離的夾持板，焊在抓斗上就呈開(kāi)放式，鋼絲繩無(wú)論長(zhǎng)屜軟硬毛順?lè)穸伎芍苯訌拈_(kāi)放的開(kāi)口處放入，而不是穿入模套子1模子也從開(kāi)放口放入，方便快捷，拉緊鋼絲繩托住模子，開(kāi)動(dòng)電機(jī)，模子便會(huì)自動(dòng)緊固鋼絲繩開(kāi)放式的鋼絲繩模板的固定對(duì)松開(kāi)模子有特別的好處巧換鋼絲繩時(shí)，不象普通套那樣要卸下套或抓住模套，只需鏈擊模子便可松開(kāi)，見(jiàn)圖1開(kāi)放式模套是固定式的，即靜止不搖動(dòng)，不折彎模子尖端處鋼絲繩，不存在斷絲斷股的問(wèn)題作日每次起重機(jī)工作循環(huán)中平均包括3.個(gè)應(yīng)力循環(huán)，則許即5年左右該部位就可能萌生裂紋該估算值與各港口實(shí)際使用情況基本相符。

 

4結(jié)論對(duì)于受復(fù)合作用的結(jié)構(gòu)，抖變形能強(qiáng)度理論計(jì)算出的等效應(yīng)力作為其疲勞載荷分析的依據(jù)是合理的，其估算結(jié)果與港口生產(chǎn)實(shí)際相吻合當(dāng)構(gòu)件上某處萌生裂紋經(jīng)段工作后，該部位將出現(xiàn)開(kāi)放性可見(jiàn)裂紋若能及時(shí)地對(duì)所產(chǎn)生的裂紋進(jìn)行合理修復(fù)，則該處的疲勞壽命可獲得有效的延長(zhǎng)1徐翻。疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)。北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1982徐振興。斷裂力學(xué)。湘譚大學(xué)，19853述]1788鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范