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起重機械結構服役安全評估技術
2018/4/17 16:32:03來源:中國起重機械設備網
  起重機械是工業生產和基礎設施建設中的重要設備,大型起重機械設備的性能對於工業生產的正常運行具有重要意義。科學評估大型起重機械安全以及對其壽命做出針對性預測對於今後工業生產以及建設具有促進意義。
大型起重機械設備的長期頻繁使用會對機械本身的性能造成一定損耗,在長期運行過程中,機械設備一旦出現問題就會造成嚴重損失。因此要對大型起重機械設備進行科學的安全評估和壽命預測。


      以下以一台已經運行十五年的大型造船用塔式起重機為例來進行詳細分析:

      外觀檢查與無損檢測

      對於該大型起重機械設備,首先要對其外觀進行詳細檢查。工作人員首先發現該機械受力部位均存在著不同程度的鏽蝕問題,在部分位置還存在著漏水孔堵塞導致積水的現象。外觀檢查的主要目的是要排查起重機整機的危險源。
無損檢測的主要工作有以下幾點:一是要對整個塔吊的主金屬結構實際厚度進行測量;二是對主要零部件進行檢查,重點是要明確主要零部件是否存在裂紋危險;三是對吊鉤記憶主要軸類件進行磁粉探傷。
      通過詳細考察,發現該大型起重機械門架總共的觀測數目是71個,但是不合格率就達到了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%。總的不合格率是22.7%。
      應力測試

      應力測試的主要對象是大型起重機械設備的關鍵部位。在應力測試過程中首先要根據整機的關鍵位置和變截麵位置來確定觀測點。
      本次應力測試的測試點總共有27處,經過認真仔細的分析,發現塔身成對布設的測點數據呈現出特定規律。平衡臂一側是拉應力,吊臂一側是壓應力。在調查中,工作人員發現平衡臂與塔身鉸連接部位的應力值是最大的。
      該大型起重機械設備本身在起吊100t貨物到20m時盡管最大應力沒有超出許用應力,但是動載係數卻已經遠遠超出了規定範圍。
      因而在今後實際應用過程中對於大噸位貨物必須要采取兩季聯吊的方式來進行起吊。在實際應用中要盡量減少大荷載起吊。
      有限元計算

      有限元數值模擬是實現對大型起重機械設備安全評估和科學預測的重要保證。這裏有限元計算主要指的是結構靜力學計算和結構動力學計算兩種形式。
      結構動力學計算。結構動態性能對於大型起重機械設備性能非常重要,在考察起重機結構動力性能時需要重點關注起重機結構的模態頻率。主要是通過模態頻率來實現對起重機動態性能的觀測。
      結構靜力學計算。所謂結構靜力學計算主要是在最大幅度下對整機結構的應力應變做出科學預測。靜力學計算主要是通過建模計算來得到需用應力要求。
      壽命預測

      對起重機壽命進行科學預測對於提升起重機設備性能,對於實現工業生產和基礎設施的正常運行具有重要意義。疲勞破壞是該起重機金屬結構出現問題的主要原因。
      長期的疲勞破壞會使得機械零件金屬結構嚴重損傷,這對於起重機是不利的。大型起重機械設備的壽命預測主要是通過累計損傷原理來進行計算。
      結合工程應用實際情況並進行綜合分析與計算,工程人員最終得出:這台大型起重機械設備的剩餘壽命使用期限隻有三年了。

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