卜永剛 喬偉

摘 要：大型起重機械是工業(yè)生產(chǎn)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中的重要設(shè)備，大型期中機械設(shè)備的性能對于工業(yè)生產(chǎn)的正常運行具有重要意義?？茖W評估大型起重機械安全以及對其壽命做出針對性預測對于今后工業(yè)生產(chǎn)以及建設(shè)具有促進意義。當前我國基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不斷加快，加強對大型起重機械的研究，實現(xiàn)科學評估與預測具有重要意義。本文將重點分析大型起重機械的安全評估與壽命預測。

關(guān)鍵詞：起重機械；安全評估；壽命預測

大型起重機械作為重要的物料運輸工具當前已經(jīng)被廣泛應用在經(jīng)濟社會的各個領(lǐng)域，大型起重機械的作用也越來越重要。如今的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和工業(yè)生產(chǎn)已經(jīng)離不開大型起重機械的使用了。大型起重機械設(shè)備已經(jīng)成為工業(yè)生產(chǎn)中的必要設(shè)備。

在大型起重機械設(shè)備的作用越來越重要的背景下，起重機械設(shè)備的安全性能也顯得越來越重要。大型起重機械設(shè)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(shè)備一旦出現(xiàn)問題就會造成嚴重損失。因此要對大型起重機械設(shè)備進行科學的安全評估和壽命預測。本文就以一臺運行已經(jīng)十五年的大型造船用塔式起重機為例來進行詳細分析。要想實現(xiàn)目的需要做到以下幾點：

1.外觀檢查與無損檢測

對于該大型起重機械設(shè)備的檢查，首先要對其外觀進行詳細檢查。通過專業(yè)的檢查工作人員發(fā)現(xiàn)該機械受力部位均存在著不同程度的銹蝕問題，在部分位置還存在著漏水孔堵塞導致積水的現(xiàn)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。在對大型起重機械設(shè)備進行觀察的時候還需要專門做無損檢測。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(jié)構(gòu)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。通過詳細考察我們發(fā)現(xiàn)該大型起重機械門架總共的觀測數(shù)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%?？偟牟缓细衤适?2.7%。經(jīng)過無損檢測工程人員就會發(fā)現(xiàn)當前該機械設(shè)備存在著一系列問題。在實際生產(chǎn)過程中必須要對上述問題保持高度重視。

2.應力測試

應力測試的主要對象是針對該大型起重機械設(shè)備的關(guān)鍵部位進行測試。在應力測試過程中首先是要根據(jù)整機的關(guān)鍵位置和變截面位置來確定觀測點。本次應力測試的測試點總共有27處。在確定了觀測點之后還需要應用電阻式傳感器來對數(shù)據(jù)進行實時采集。最后是通過專業(yè)軟件來對原始數(shù)據(jù)進行有效處理和分析。大型起重機械設(shè)備的荷載方式一般分為空載、中間載荷和大載荷三種形式。

通過對27個觀測點數(shù)據(jù)進行專業(yè)分析，工程人員最終實現(xiàn)了對不同工況下應力曲線的針對性分析。工作人員經(jīng)過認真仔細的分析后發(fā)現(xiàn)塔身成對布設(shè)的測點數(shù)據(jù)呈現(xiàn)出特定規(guī)律。平衡臂一側(cè)是拉應力，吊臂一側(cè)是壓應力。在調(diào)查中工作人員發(fā)現(xiàn)平衡臂與塔身鉸連接部位的應力值是最大的。通過工程人員的專業(yè)分析該大型起重機械設(shè)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，但是動載系數(shù)卻已經(jīng)遠遠超出了規(guī)定范圍。因而在今后實際應用過程中對于大噸位貨物必須要采取兩季聯(lián)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。

3.有限元計算

有限元數(shù)值模擬是實現(xiàn)對大型起重機械設(shè)備安全評估和科學預測的重要保證。在對大型起重機械設(shè)備進行評估的時候由于時間條件等因素的限制，現(xiàn)場實際上只能對特定工況做出預測。要想實現(xiàn)對大型起重機械設(shè)備的全面評價和鑒別就需要依靠有限元數(shù)值模擬。這里有限元計算主要指的是結(jié)構(gòu)靜力學計算和結(jié)構(gòu)動力學計算兩種形式。

結(jié)構(gòu)動力學計算。結(jié)構(gòu)動態(tài)性能對于大型其中機械設(shè)備性能具有非常的的影響。機械振動會使得起重機結(jié)構(gòu)產(chǎn)生疲勞破壞，同時還有可能產(chǎn)生共振和噪音。在考察起重機結(jié)構(gòu)動力性能達到時候需要重點關(guān)注起重機結(jié)構(gòu)的模態(tài)頻率。工作人員主要是通過模態(tài)頻率來實現(xiàn)對起重機動態(tài)性能的觀測的。

結(jié)構(gòu)靜力學計算。所謂結(jié)構(gòu)靜力學計算主要是在最大幅度下對整機結(jié)構(gòu)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。

4.壽命預測

對起重機壽命進行科學預測對于提升起重機設(shè)備性能，對于實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)和基礎(chǔ)設(shè)施的正常運行具有重要意義。當前疲勞破壞是港口起重機金屬結(jié)構(gòu)出現(xiàn)問題的主要原因。長期的疲勞破壞最終會使得機械零件，金屬結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不同程度的損傷。這對于起重機使用是不利的。這對大型起重機械設(shè)備的壽命預測主要是通過累計損傷原理來進行計算的。結(jié)合工程應用實際情況并進行綜合分析與計算，工程人員最終得出結(jié)構(gòu)當前使用的這臺大型起重機械設(shè)備的剩余壽命使用期限只有三年了。

大型起重機械設(shè)備的安全評估與壽命預測至關(guān)重要，本文以某大型起重機械設(shè)備為例詳細分析了當前安全評估與壽命預測的各個環(huán)節(jié)和步驟。在今后工作過程中必須要加強對這方面的研究。

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