CN1020306C - 桥式类型起重机动刚度静态测试方法 - Google Patents

Abstract

桥式类型起重机动刚度静态测试方法，是使被测起重机满载小车位于跨中，并处于静止状态，分别用经纬仪测出起重机主梁跨中静挠度和起升滑轮组在最大下放长度时钢丝绳的静伸长。通过动静态转换公式直接算出被测起重机的动刚度。本方法完全脱离了现有动刚度测试方法的范畴，在原有主梁跨中静挠度测量的基础上，只需增测一项起升滑轮组在最大下放长度时钢丝绳的静伸长即可，测试时也仅用经纬仪等静测仪器，不需增添昂贵的动测仪器，具有省钱省时、方便易行的特点，便于推广应用。

Description

本发明涉及桥式类型起重机性能的检测方法，是用静态测试仪器测算桥式类型起重机动刚度的方法。本方法适用于梁式、桥式、门式、堆垛、冶金专用起重机及装卸桥的动刚度测试。

已知含有起重机动刚度测试方法的标准有1988～1989年颁布的《通用桥式起重机产品质量分等-JB/ZQ8001-89》;《通用门式起重机产品质量分等-JB/ZQ8002-89》;《电动单梁起重机产品质量分等-JB/ZQ8012-88》;《板坯搬运起重机产品质量分等-JB/ZQ8019-88》，其中具体方法有2：

方法1：用动态应变仪和光线示波器;

方法2：用机械式振动测量仪。

上述方法均是在振动状态下进行测试，所用仪器价格昂贵，机械式振动测量仪多为进口仪器，一般中、小型企业无力购置，只有少数企业才具备测试手段，这就很难普遍进行起重机动刚度的性能测试。同时用以上两种方法测定一次需占用4人，耗时24小时，而且难于为人所掌握。

本发明的目的在于提供一种用静态测量仪器测算桥式类型起重机动刚度的方法，使之简便易行，利于推广。

为实现上述目的，使被测起重机满载小车位于跨中，并处于静止状态，用静态测量仪器分别测出起重机主梁跨中静挠度和起升滑轮组在最 大下放长度时钢丝绳的静伸长值，通过动静态转换式直接算出被测起重机的动刚度（满载自振频率）。

动静态转换式为：

$\mathrm{f\; =}\frac{1}{\mathrm{2\Pi }}\sqrt{\frac{g}{\mathrm{(aY+\; Yo)\; (1+b\; )}}}=\frac{K}{\sqrt{\mathrm{(aY\; +\; Yo)\; (1+b)}}}$

其中：

$\mathrm{a=}\frac{Q}{\mathrm{Q+Qs}}\mathrm{,\; b\; =}\frac{\mathrm{0.5\; W\; +\; Qs}}{\mathrm{Q(1\; +}\frac{\mathrm{Yo}}{\mathrm{aY}}{)}^2}$

式中：f-起重机的动刚度;

g-重力加速度;

Q-额定起重量;

Qs-小车质量;

W-主梁质量（包括跨中集中质量）;

Y-满载小车位于跨中主梁跨中的静挠度（静刚度）;

Yo-起升滑轮组在最大下放长度时由额定载荷对钢丝绳产生的静伸长（若为刚性吊具，则Yo＝0）;

K-量纲系数;若Y和Yo以cm计，则K＝4.958，

若Y和Yo以mm计，则K＝15.76。

主梁跨中静挠度（静刚度）的测试方法与已知方法相近或相同。用经纬仪分别读出空载小车位于跨端处静止状态下标尺的初值和满载小车位于跨中处静止状态下标尺的终值，二者之差即为主梁跨中静挠度Y。

起升滑轮组在最大下放长度时由额定载荷对钢丝绳产生的静伸长测试方法为（如附图所示）：

（1）额定载荷起升离地30～50mm，静止后，将标尺【2】分别固定在主梁跨中处腹板上和上端为固定点（或平衡滑轮组）【3】的钢丝绳分支下端，并尽可能靠近吊钩滑轮组，然后用经纬仪【7】和水准仪【6】（或经纬仪）分别读出标尺的初值Y1和D1;

（2）额定载荷落地，使钢丝绳松弛，自然下垂后，用经纬仪【7】和水准仪【6】（或经纬仪）分别读出标尺的终值Y2和D2，则钢丝绳的静伸长Yo＝｜D1-D2｜-｜Y1-Y2｜。

本发明从理论分析入手，运用集中质量法，最大动能等效原理，力法原理建立了起重机结构***动力学模型，再用计算机模拟仿真，解析广义特征值问题，得出数值解后进行实验研究，以多种动态测试方法验证理论分析和计算的正确性，从而进一步简化动力学模型，推导出能反映动刚度影响因素的动静态转换式。以动静态转换式为基础，以主梁跨中静挠度Y和钢丝绳静伸长Yo两个静态参数为测量值的起重机动刚度的静态测试方法，易为大、中、小企业普遍采用。同时，起重机主梁跨中静挠度是静态性能指标，已有测量方法，而钢丝绳的静伸长也采用静态仪器测量，方法简单，易行，与测量静挠度的方法相类似，容易被人所掌 握，只需两名操作人员在一小时内就可完成主梁跨中静挠度和钢丝绳静伸长两项参数的测量和动刚度的计算，而且不用增加昂贵的动测仪器，这种方法省钱，省时，省力，能在各企业中普遍推广应用。

本方法完全脱离了现有动态测量方法的范畴，在现有静挠度测量参数和仪器的基础上，不需增添昂贵的动测仪器，只增测钢丝绳静伸长一项，便可测算出起重机的动刚度。因此，本方法具有较高的技术效益、经济效益和社会效益。同时测量精度完全可以满足工程要求（＜10%）。

本方法与现有动测方法应用效果对比如下：

据《机械工业2000年产品振兴目标研究项目》中截止1989年底的统计，全国起重机生产厂约有130余个，桥式类型起重机平均年产量为11500台，现以相同计算式对本方法和现有方法的应用效果进行评价。

计算式为：

￥＝E[KABC+（1+F+G）D]

式中：￥-年测试总费用（元）;

E-全国起重机生产厂总数（个）;

K-工资系数（元）;

A-测试人员数（名）;

B-耗用工时数（小时）;

C-厂年测试起重机台数（台）;

D-仪器投资费用（元）;

F-仪器折旧费系数;

G-仪器用电费系数。

两种方法的对比结果见表1。

表1

项目    方法    本发明静态测试    现有动态测试

A    （名）    2    4

B    （小时）    1    24

C    （台）    88    88

D    （元）    4000或0    12000

E    （个）    130    130

F    0.01    0.04

G    0    0.005

K，（元/小时）    0.5    0.5

￥    （元）    536640或11440    2179320

从表1可以看出，仅测试动刚度这一项，用现有动测方法测量，每年总费用为218万元;若两种方法均添置新仪器，则本发明方法年平均总费用占现有动测方法的24.6%;目前一般企业都具有静测仪器，则本发明方法年平均总费用仅占现有动测方法的0.526%，可节省216.788万元，这足以说明本发明方法具有的经济和社会效果是显著的。

本发明的附图说明如下：本附图是本发明测试示意图。图中1是主梁跨中位置，2是标尺，3是钢丝绳的固定点或平衡滑轮组，4是吊杆，5是额定载荷，6是水准仪（或经纬仪），7是经纬仪。

本发明的实施例是用本发明的静态测试方法和现有动态测试方法1对两台不同型式起重机的动刚度进行实验室和现场实测，被测起重机参数和测试结果及误差分析见表2。

表2

时间    地点    符号    1989.4太原    1989.12天津

起重机型号    LDA    LDT

额定起重量（t）    Q    3    5

跨度（m）    L    13.5    22.5

主梁质量（t）    W    1.49    5.285

小车质量（t）    Qs    0.385    0.495

起升滑轮组最大下放长度（m）    Hr    3.15    3.8

起升滑轮组钢丝绳分支数    Nr    2    4

钢丝绳截面积（cm）2    Fr    0.72    0.515

本发明方法测动刚度    f1    3.515    2.358

现有动测方法测动刚度    f2    3.315    2.450

误差分析df＝｜f1-f2｜/d2    df    6%    3.75%

表2中误差分析说明本发明方法测量精度是完全可以满足工程要求的（df＜10%）。

Claims (3)

1、桥式类型起重机动刚度静态测试方法，其特征是：使被测起重机满载小车位于主梁跨中【1】，并处于静止状态，分别测出起重机主梁跨中静挠度和起升滑轮组在最大下放长度时钢丝绳的静伸长，通过动静态转换式直接算出被测起重机的动刚度(满载自振频率)，动静态转换式为：

$\mathrm{f\; =}\frac{1}{\mathrm{2\Pi }}\sqrt{\frac{g}{\mathrm{(aY+\; Yo)\; (1+b\; )}}}=\frac{K}{\sqrt{\mathrm{(aY\; +\; Yo)\; (1+b)}}}$

其中：

$\mathrm{a=}\frac{Q}{\mathrm{Q+Qs}}\mathrm{,\; b\; =}\frac{\mathrm{0.5\; W\; +\; Qs}}{\mathrm{Q(1\; +}\frac{\mathrm{Yo}}{\mathrm{aY}}{)}^2}$

式中：f-起重机的动刚度；

      g-重力加速度；

      Q-额定起重量；

      Qs-小车质量；

      W-主梁质量(包括跨中集中质量)；

      Y-满载小车位于跨中主梁跨中的静挠度(静刚度)；

      Yo-起升滑轮组在最大下放长度时由额定载荷对钢

        丝绳产生的静伸长(若为刚性吊具，则Yo=O)；

      K-为量纲系数；若Y和Yo以cm计，则K=4.958，

                    若Y和Yo以mm计，则K=15.76。

2、按权利要求1、2所述的方法，其特征是：用以下方法测试起升滑轮组在最大下放长度时钢丝绳的静伸长Yo：

（1）额定载荷起升离地，主梁静止后，将标尺【2】分别固定在主梁跨中处腹板上和上端为固定点或平衡滑轮组【3】钢丝绳分支的下端，并尽可能靠近吊钩滑轮组，然后用经纬仪【7】和水准仪【6】（或经纬仪）分别读出标尺的初值Y₁和D₁;

（2）额定载荷落地，使钢丝绳松弛自然下垂后，用经纬仪【7】和水准仪【6】（或经纬仪）分别读出标尺的终值Y₂和D₂，则钢丝绳的静伸长Yo＝｜D₁-D₂｜-｜Y₁-Y₂｜。

3、按权利要求3所述的方法，其特征是：测试钢丝绳的静伸长Yo时，额定载荷起升离地30～50mm。