履帶式起重機(jī)使用期內(nèi)主要部件的安全評(píng)價(jià)及壽命評(píng)估技術(shù)

履帶式起重機(jī)使用期內(nèi)主要部件的平安評(píng)價(jià)及壽命評(píng)估技術(shù)表5應(yīng)力幅-頻次數(shù)據(jù)合成表序號(hào)應(yīng)力幅（MPa）頻次序號(hào)應(yīng)力幅（MPa）頻次1871295632141341062132066116814262712741532121392363871498574421510458507161221n=C?D/N，?f產(chǎn)1874（個(gè)譜時(shí)間）[6]鮑曉杰.關(guān)于履帶式起重機(jī)啃齒現(xiàn)象的比照分析與解決方法[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016(15)：116.endprint一全文完一摘要：履帶式起重機(jī)在使用期間的平安性評(píng)價(jià)技術(shù)，主要是研究服役期內(nèi)設(shè)備主要部件的平安性和壽命分析技術(shù)。包括主要部件的現(xiàn)狀檢測(cè)、平安隱患排查、臂架主要焊縫的無損探傷檢測(cè)、臂架結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度試驗(yàn)分析和壽命評(píng)估、卷揚(yáng)機(jī)使用壽命的分析等內(nèi)容，具有很強(qiáng)的工程實(shí)際意義和應(yīng)用價(jià)值。提出了這項(xiàng)技術(shù)的實(shí)際操作方法，并給出了工程應(yīng)用實(shí)例。關(guān)鍵詞：履帶起重機(jī)；平安評(píng)價(jià)；疲勞壽命：TH213.7文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A：2095-2945(2018)06-0048-03Abstract：Thesafetyevaluationtechnologyofcrawlercraneduringuseismainlytostudythesafetyandlifeanalysistechnologyofthemaincomponentsoftheequipmentduringtheserviceperiod,includingthestatusofthemaincomponentsdetection,safetyhiddentroubledetection,themainweldingseamofthearmnon-destructiveinspection,strengthtestanalysisandlifeevaluationofthearmstructure,theanalysisoftheservicelifeofthehoist,andsoon.Ithasverystrongengineeringpracticalsignificanceandapplicationvalue.Thepracticaloperationmethodofthistechniqueisputforward,andanexampleofengineeringapplicationisgiven.Keywords：crawlercrane；safetyevaluation；fatiguelife1概述履帶式起重機(jī)在工程機(jī)械中的配置率和市場(chǎng)占有率很高，由于使用工作環(huán)境變化較大，臂架組合形式較多，受力部件工作應(yīng)力范圍和變形狀態(tài)多樣，設(shè)備在使用期間的平安性可靠性受到高度關(guān)注，特別是隨著使用年限超過10年后，或完成工程工程量10個(gè)以上時(shí)，不可防止地會(huì)提出結(jié)構(gòu)件的平安評(píng)價(jià)和機(jī)構(gòu)件的可靠性評(píng)價(jià)問題。討論履帶式起重機(jī)在使用期間的平安性評(píng)價(jià)技術(shù)，主要是研究服役期內(nèi)設(shè)備主要部件的平安性和壽命分析技術(shù)。我國(guó)工程機(jī)械產(chǎn)品大規(guī)模開展的歷史不長(zhǎng)，履帶式起重機(jī)推向市場(chǎng)后的后續(xù)技術(shù)跟進(jìn)工作還處在起步階段，用戶關(guān)心并提出的技術(shù)工程對(duì)于國(guó)內(nèi)工程機(jī)械研制單位都是需要逐步介入的課題。這方面與世界工程機(jī)械巨頭有著較大差距。而且平安性評(píng)價(jià)技術(shù)維系著商家與用戶的密切關(guān)系，具有對(duì)外封閉的技術(shù)特征。德國(guó)利勃海爾大型履帶式起重機(jī)的使用說明書中透露出他們?cè)谶@方面的技術(shù)特點(diǎn)和高度。太原重工在20多年前與德國(guó)企業(yè)合作制造了CC1000履帶式起重機(jī)，使我們有機(jī)會(huì)比國(guó)內(nèi)廠家早一步獲取關(guān)鍵試驗(yàn)驗(yàn)證數(shù)據(jù)。2履帶式起重機(jī)質(zhì)量檢測(cè)和結(jié)構(gòu)平安評(píng)估的作用和意義履帶式起重機(jī)質(zhì)量檢測(cè)是對(duì)設(shè)備現(xiàn)狀的一種描述，也是設(shè)備維護(hù)、檢修效果的綜合檢驗(yàn)，通常，檢測(cè)結(jié)果將提示設(shè)備當(dāng)前的一些損傷以及需要整改的事項(xiàng)。主要部件結(jié)構(gòu)平安評(píng)估是對(duì)結(jié)構(gòu)承載能力的分析評(píng)價(jià)，是對(duì)結(jié)構(gòu)件長(zhǎng)期使用后出現(xiàn)強(qiáng)度損傷累計(jì)后的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)以及使用壽命的估算，分析結(jié)果將提示用戶了解設(shè)備的平安使用年限以及在復(fù)雜載荷環(huán)境下的抗風(fēng)險(xiǎn)能力。當(dāng)檢測(cè)事項(xiàng)中出現(xiàn)一些超標(biāo)缺陷時(shí)，應(yīng)當(dāng)提出整改建議和方法，當(dāng)結(jié)構(gòu)件出現(xiàn)強(qiáng)度與變形方面的平安隱患時(shí)，應(yīng)當(dāng)提出修復(fù)改造建議和方案。3設(shè)備現(xiàn)狀檢測(cè)3.1設(shè)備現(xiàn)狀檢查3.2臂架現(xiàn)狀檢查3易磨損部位檢測(cè)3.4臂架無損探傷對(duì)主臂架和副臂架的每一節(jié)臂，各弦管兩端的對(duì)接焊縫是重點(diǎn)關(guān)注部位，超聲波探傷檢測(cè)應(yīng)符合JB/T10559-2006規(guī)定的1級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。4臂架強(qiáng)度試驗(yàn)服役期內(nèi)的履帶式起重機(jī)臂架強(qiáng)度試驗(yàn)區(qū)別于型式試驗(yàn)和出廠試驗(yàn)，主要目的是分析臂架工作多年后可能出現(xiàn)的強(qiáng)度缺陷，這一點(diǎn)非常重要。5卷揚(yáng)機(jī)使用壽命估算及實(shí)例1卷揚(yáng)機(jī)使用壽命估算的要點(diǎn)(1)起重機(jī)使用十年后，無論如何卷揚(yáng)機(jī)必須修理或大修后才能繼續(xù)使用。(2)卷揚(yáng)修理或大修后，制造商或授權(quán)的機(jī)構(gòu)將確定一個(gè)新的理論工作壽命Do(3)確認(rèn)每年或每個(gè)工程的載荷等級(jí)(輕載Q1、中載Q2、重載Q3、特重載Q4)及載荷譜系數(shù)(0.125、0.25、0.5、1)。(4)確定卷揚(yáng)操作時(shí)間，可根據(jù)起重機(jī)上車操作時(shí)間總數(shù)的比例推算，各載荷等級(jí)下卷揚(yáng)機(jī)工作時(shí)間占上車計(jì)數(shù)時(shí)間的比例分別約為20%、30%,40%、80%o(5)剩余使用壽命等于理論工作壽命D減去計(jì)算工作時(shí)間。5.2工程實(shí)例(1)條件。某臺(tái)200t履帶式起重機(jī)卷揚(yáng)機(jī)理論壽命3200小時(shí)，上車小時(shí)讀數(shù)25000小時(shí)。歷年來安裝載荷級(jí)別約為中等級(jí)別Q2,載荷譜系數(shù)K=0.25。(2)卷揚(yáng)機(jī)使用壽命估算。歷年來的使用狀態(tài)是主卷揚(yáng)與副卷揚(yáng)使用時(shí)間約6：4,或主臂工作時(shí)間與副臂工作時(shí)間約6：4,貝|：主卷揚(yáng)機(jī)工作時(shí)間為25000X60%X30%=4500小時(shí)副卷揚(yáng)機(jī)工作時(shí)間為25000X40%X30%=3000小時(shí)endprint這種情況下，主卷揚(yáng)機(jī)工作時(shí)間已經(jīng)超過理論壽命，需要大修檢查，作出專業(yè)評(píng)估。6臂架循環(huán)工作應(yīng)力譜統(tǒng)計(jì)及疲勞壽命估算及實(shí)例技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀在工程實(shí)踐中，履帶式桁架臂起重機(jī)的平安風(fēng)險(xiǎn)大多數(shù)來自運(yùn)行過程中臂架結(jié)構(gòu)的整體失穩(wěn)或局部失穩(wěn)，通常的原因是變幅失控、力矩超限、基礎(chǔ)傾斜、載荷偏斜、超風(fēng)速吊裝等原因。只要平安裝置齊全有效，焊接接頭按期檢測(cè)，受力部件按期檢修更換，那么由于臂架疲勞損傷造成的破壞實(shí)例很少。因此，制造商和用戶都特別關(guān)注受力部件的檢驗(yàn)、檢修、更換、維護(hù)以及施工規(guī)章制度的嚴(yán)格執(zhí)行。而對(duì)于臂架疲勞壽命的分析極少專門提及。這一點(diǎn)與冶金行業(yè)橋式起重機(jī)平安評(píng)估明顯不同，后者的破壞往往是由東吉構(gòu)疲勞損傷造成的。履帶式起重機(jī)桁架臂的疲勞壽命估算文獻(xiàn)大多來自高等院校的學(xué)位論文或?qū)嶒?yàn)室科研探討，這種計(jì)算壽命往往很長(zhǎng)，不容易在實(shí)際產(chǎn)品使用中驗(yàn)證。本文認(rèn)為，對(duì)于長(zhǎng)期在重載、超重載環(huán)境工作且使用年限較長(zhǎng)的履帶式桁架臂起重機(jī)，進(jìn)行臂架疲勞壽命估算有一定的針對(duì)性和參考意義。在具體工程實(shí)例中，對(duì)理論估算時(shí)的參數(shù)選取，作者提出了建議。疲勞壽命估算方法根據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范GB50017-2003,構(gòu)件疲勞壽命與應(yīng)力幅的關(guān)系為：n=C/（△。）B,當(dāng)應(yīng)力幅為多個(gè)變幅一一頻次組合時(shí)，文獻(xiàn)［2］給出了一個(gè)變形的表達(dá)式，并考慮了損傷率D。其中C、B為結(jié)構(gòu)S-N曲線常數(shù)，r為應(yīng)力譜中應(yīng)力幅的級(jí)數(shù)，fi為各應(yīng)力幅出現(xiàn)的頻率，4oi為各級(jí)應(yīng)力幅，D為結(jié)構(gòu)破壞時(shí)的損傷和，N為譜時(shí)間t中的總幅值數(shù)，譜時(shí)間t是指一個(gè)應(yīng)力譜所代表的實(shí)際工作循環(huán)數(shù)(工作時(shí)間)，n為結(jié)構(gòu)破壞時(shí)應(yīng)力譜的重復(fù)次數(shù)。工程實(shí)例(1)臂架循環(huán)工作應(yīng)力譜統(tǒng)計(jì)。對(duì)某臺(tái)200t履帶式起重機(jī)實(shí)際施工過程，跟蹤實(shí)測(cè)額定載荷工況，以主臂第二節(jié)下弦管應(yīng)力變化作為臂架疲勞壽命評(píng)估選用的應(yīng)力幅與頻次數(shù)據(jù)。分別記錄兩個(gè)工作日的主臂工作過程和兩個(gè)工作日的副臂工作過程。主臂工況14個(gè)工作循環(huán)應(yīng)力譜疊加副臂工況16個(gè)工作循環(huán)應(yīng)力譜后，合成的應(yīng)力幅與頻次數(shù)據(jù)見表5。(2)臂架疲勞壽命估算。選擇合適的結(jié)構(gòu)S-N曲線常數(shù)有一定困難，原因是國(guó)內(nèi)桁架臂桿疲勞試驗(yàn)數(shù)據(jù)缺乏，有些文獻(xiàn)選取材料的試驗(yàn)常數(shù)，有些文獻(xiàn)選取鋼結(jié)構(gòu)焊接接頭的試驗(yàn)常數(shù)，兩種選擇都會(huì)帶來一定程度的近似。如依據(jù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范，取構(gòu)件第8種連接類別的材料數(shù)據(jù)，B=3,C=0.41X1012。總是得到一個(gè)近似于無限壽命設(shè)計(jì)的疲勞壽命估算值。這與工程實(shí)踐中的經(jīng)驗(yàn)以及制造商初步給出的預(yù)期使用年限存在較大差異。根據(jù)作者的工作實(shí)踐，建議對(duì)臂架接頭疲勞數(shù)據(jù)稍作修正，取B=3.5,C=0.41X1012o損傷和D參考文獻(xiàn)⑵,取0.8。將表5各數(shù)據(jù)帶入公式，可得：因?yàn)橐粋€(gè)譜時(shí)間表示4個(gè)工作日的額定負(fù)荷工作循環(huán)，所以n=1874X4=7496（個(gè)工作日）這一結(jié)果表示該設(shè)備投入使用以來，假設(shè)實(shí)際生產(chǎn)工況一直近似于試驗(yàn)工況，那么臂架的疲勞壽命應(yīng)到達(dá)7496個(gè)額定負(fù)荷作業(yè)工作日。由歷年實(shí)際工作量統(tǒng)計(jì)，該設(shè)備完成了13個(gè)工程量，按每個(gè)工程240個(gè)作業(yè)工作日計(jì)算，該設(shè)備已經(jīng)工作了3120個(gè)工作日，由此可以推算臂架剩余使用壽命4376個(gè)工作日，臂架可以再承當(dāng)?shù)墓こ塘考s18個(gè)。7結(jié)束語（1）履帶式起重機(jī)使用期內(nèi)主要部件的平安評(píng)價(jià)及壽命評(píng)估技術(shù)包括主要部件的現(xiàn)狀檢測(cè)、平安隱患排查、臂架主要焊縫的無損探傷檢測(cè)、臂架結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度試驗(yàn)分析和壽命評(píng)估、卷揚(yáng)機(jī)使用壽命的分析等內(nèi)容，具有很強(qiáng)的工程實(shí)際意義和應(yīng)用價(jià)值。（2）履帶式起重機(jī)使用期內(nèi)的載荷變化較大，工作環(huán)境復(fù)雜，平安要求很高。特別是使用一定年限后，都經(jīng)歷過假設(shè)干大修、