应力检测仪对门式起重机的应用

门式起重机是一种大型设备，多用于工程建设行业。如果门式起重机在使用过程中出现超载或使用不当会造成金属结构的塑性变形和承载能力的下降。而金属结构的破坏是一个量变过程，在日常检查中难以直观发现。所以我们要通过应力测试，从应力值异常来发现金属结构故障。下面就是门式起重机应力分析的方法。

危险截面的确定

门式起重机其金属结构的应力危险截面如下：

1. 跨中下盖板位置，指跨度*心线两侧1/4小车轴距的位置，当小车运行到跨度中部时，此处的弯矩*大，由于跨内梁的截面尺寸相等，此处将出现*大正应力，主应力方向和主梁方向一致，上盖板受挤压，下盖板受拉伸。

2. 悬臂根部位置，当小车运行到有效悬壁处时，悬臂根部出现*大弯矩，此截面应力*大的点是小车轨道附近，此处有弯曲正应力，车轮通过的挤压应力，此处的剪应力也是*大的，主应力方向和主梁方向一致，上盖板受拉伸，下盖板受挤压。

3. 1/6~1/4跨位置，主腹板与上盖板的焊接处，是出现*大应力幅值的地方，即*大应力减去*小应力（拉伸取正直，挤压取负值），它是小车处于有效悬臂位置时在跨度内部引起的正弯矩产生的应力，该应力减去小车在跨度中部引起的负弯矩广义影响线数值*大位置的应力，曲线上该点的切线斜率与小车在有效悬臂时在跨内引起的弯矩斜率相同。在这个位置有弯曲正应力，车轮通过的挤压应力，剪应力也很大。

4. 对于有水平轮的单箱形主梁门式起重机，水平轮轨道在主腹板与下盖板焊缝处的主腹板外表面，有很大的弯曲拉应力，包括水平轮通过局部挤压应力，以及由于水平轮没有对准下盖板，在主腹板上形成的局部弯曲应力。

5. 支腿部位，对于在两个方向上都呈线性变化的变截面支腿，离支腿下端2/3高处的截面是支腿计算截面，该截面内受压和受弯，压力较大，且受力复杂。支腿下截面是整个起重机及载荷的支撑面，也是与下横梁连接的平面，该截面的强度关系着整个起重机的承载能力和稳定性。

6. 下横梁，下横梁承受起重机工作和非工作状态的压、拉和弯曲压力，主应力方向变化。下横梁在支腿法兰座截面产生压应力、剪应力和弯曲应力；跨中截面受到拉应力、弯矩应力和扭曲产生的剪应力。

应变片位置的选取

贴片原则

1. 应变片应布置在危险应力区，即均匀应力区、应力集中区和弹性挠曲区。

2. 在主梁跨中、设计所确定的结构*大应力处贴片。

3. 使用中*不利工况下*大应力处。

4. 有塑性变形、可能产生裂纹或经常超载的位置。

5. 测点布置尽量合理，应变片粘贴尽量少。从理论上讲，测点越多越能反映结构应力实际情况，但是工程测试环境一般比较差，测点多必然带来较长的测试周期和麻烦。

贴片位置选择

1. 主梁跨中，由于钢板的抗拉强度低于抗压强度，因此应变片粘贴在该位置的下盖板外表面上，距离下盖板边缘20mm，方向与主梁一致。

2. 悬臂根部，应变片粘贴在该部位的盖板上，距离小车轨道内侧10mm，距离支腿外侧10mm，方向与主梁一致。

3. 跨端，由于该处主应力的方向是变化的，所以应粘贴应变花，应变花的3个方向分别与主梁方向成0°、45°、90°。应变花粘贴在主腹板上，距离上盖板与主腹板焊缝10mm。进行应力分析时，取*大应力幅值的应变片采集的数值。

4. 在水平轮轨道上沿附近的主腹板上容易出现裂纹，因此在跨度中部、悬臂根部的主腹板上，距离水平轮轨道上沿10mm处应粘贴应变片，应变片方向与主梁方向垂直，在1/6~1/4跨处的主主腹板上，距离水平轮轨道上沿10mm处，粘贴应变花，应变花的1个方向与主梁方向平行。

5. 支腿处，离支腿下端2/3高处支腿内侧翼缘板距支腿腹板10mm处粘贴应变片，应变片的方向与支腿方向一致；在同一截面支腿外侧腹板*心线处粘贴应变片，应变片的方向与支腿方向一致。支腿下截面内侧翼缘板距支腿腹板10mm处粘贴应变片、应变片的方向分别与支腿方向一致。

6. 下横梁处，应变片应分别粘贴在下横梁与支腿连接处，距法兰10mm，方向与下横梁方向一致；下横梁跨中粘贴应变花，方向分别与下横梁成0°、45°、90°。

另外，偏轨箱型主梁在跨中的焊缝及其附近母材上由于焊瘤等焊缝缺陷，应力集中，也容易出现疲劳裂纹。小拉杆的转角三角板处、支腿座板与支腿之间的焊缝处、支腿与主梁连接的三角板焊缝处也容易产生裂纹，这些位置根据需要，也可以粘贴应变片。

数据记录要求

1. 每次试验前，空载时应力检测仪调*。

2. 读数前应有足够的时间等到显示稳定后再作记录。

3. 每次试验数据至少记录3次。

4. 每次试验卸载后，应力检测仪应处于空载状态下读数，检查各测量点应变片回*情况，无风载情况或外载荷作用情况下，如果应变片回*偏差超过±0.03，有风载或外力作用时，应变片回*异常，则认为该测量点无效，查明原因后重新试验。

5. 在试验过程中，如发现箱体明显变形、焊道开裂、表面油漆破坏等异常现象，应终止试验，查明原因。

结论

1. 门式起重机的危险截面一般在主梁跨中、跨端、1/4跨度附近、支腿、小车架、下横梁上。

2. 应变片一般应粘贴在危险截面，同时根据实际工况，在使用频繁和经常超载的截面以及应力集中区，怀疑有裂纹的区域均应考虑粘贴应变片。

3. 根据应力测试结果和分析，能够验证金属结构的承载能力、发现金属结构的裂纹等故障、帮助事故分析、指导故障修复、为优化和改进设计提供技术支撑。

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